基于城镇黑臭河道水体的组合型原位生态修复系统的构建与效果：以上海市地区某黑臭河道为例

为促进组合型原位生态修复技术对城镇黑臭河道水体治理效果的工程应用,基于“原位生态修复、截污控源、营造景观、水动力改善、生物多样性”的修复理念,以生物修复方式为主,结合河道黑臭的成因与水质检测分析,构建了“微生物载体缓释+曝气复氧+水生植物+循环泵设备”组合型生态修复系统,对上海市地区某黑臭河道进行工程试验研究。工程实践表明：试验进行56 d时,河道上、中、下游COD、NH₃-N和TP平均去除率分别达到71.25%、84.10%和89.94%,水体黑臭现象基本消除;水体DO质量浓度由1.1 mg/L上升到4.5 mg/L。河道水质修复得到明显改善,符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。该组合型生态修复系统可以有效消除水体黑臭现象,增加水体溶氧量,有效降解水体中的有机污染物,对城镇黑臭河道生态修复具有较好的净化和景观效果,同时其切实可行的工程技术措施可为类似工程提供良好借鉴。     

城市黑臭水体成因及治理方法

本文从城市黑臭水体产生原因分析出发,探讨了当前黑臭水体治理的总体思路及相应技术模式,即控源截污、疏浚清淤、活水循环、生态修复、物化应急等多种措施有机结合,期望为黑臭水体治理修复技术研究及工程应用提供参考。     

土工格栅联合多级过滤修复水体技术研究

开展黑臭水体治理的深入研究,形成有效的水体修复技术,对环保事业意义重大。土工格栅联合多级过滤修复水体的生态技术可以作为黑臭河涌深度处理的新型可靠的组合过滤工艺,实现水体点源的有效截污及流域的水体净化。文章研发了由鹅卵石、石英砂、活性炭和PP棉组成的一种新型复合土工格栅联合功能滤料的净水装置,对黑臭水体进行深度处理,研究滤料对目标污染物的过滤吸附性能,以及滤层配置厚度、滤料粒径对过滤效能的影响,有效提升水质,达到治理黑臭水体的目的。     

生物修复技术在黑臭河道治理中的应用

黑臭河道治理是城市水污染治理的重要组成部分,生物生态法是当前治理黑臭河道的主要技术,具有可重复、廉价,生态效益好等优势,按照技术种类又可分为植物净化与修复、微生物修复、生物膜法,近年来生态草技术开始成为研究热点,特别是随着材料学技术的进步,许多新的生态草设计得以涌现,并使生态修复技术向定制化、专业化深入发展。     

城市黑臭水体的综合治理思路

黑臭水体不仅对城市景观造成严重的负面影响,而且会降低周边居民的生活质量、损害身体健康。表面性、暂时性、片面性的治理方案不能起到治"根"的作用。本文提出内源治理、外源治理、河流整治、生态修复的综合治理思路,希望能够为黑臭水体修复方案的制订提供一定的参考意见。     

基于微生物修复技术的黑臭水体底泥治理研究

为助力我国黑臭水体治理行动,本文通过微生物修复技术和常规的曝气复氧技术对黑臭水体底泥治理进行了研究,发现基于微生物修复技术能降低黑臭水体底泥厚度、底泥COD、上清液COD、上清液NH_3-N等指标值,对黑臭水体底泥治理效果明显,适合大范围推广。     

3种不同填料对城市黑臭水体的修复效果比较

针对中国城市黑臭水体治理工作,为了给黑臭河道治理提供更为可靠的参考依据,在深圳市一段黑臭河道进行中试研究,比较辫带式生物飘带、碳素纤维草和阿科蔓生态基3种不同填料分别对黑臭水体的修复效果。结果表明,3种不同填料均快速挂膜成功,并不同程度提高水体透明度、溶解氧和氧化还原电位,同时降低氨氮浓度。其中碳素纤维草膜上最先出现钟虫等微型动物,水质快速好转,2个月后透明度提高32 cm,溶解氧提高至3.3 mg/L,氧化还原电位远大于-50 m V,氨氮浓度降低明显,效果均优于其它2种填料。实践证明,在同等环境条件下,碳素纤维草通过其特有的高孔隙特征与吸附性能,能快速去除黑臭,可广泛应用于城市黑臭水体治理。     

植物与微生物协同净化黑臭水体的脱氮性能

该研究通过在室内模拟黑臭水体,建立苦草和梭鱼草独立与混合生态浮床,研究微纳米曝气条件下植物和微生物协同净化黑臭水体的脱氮性能和微生物群落结构特征,并探讨黑臭水体脱氮性能与微生物群落之间的关系。结果表明,苦草组、梭鱼草组和混合组对氨氮的平均去除率为97.83%、98.18%、98.33%,对总氮的去除率为62.38%、72.24%、62.27%,三者都高于对照组。植物对氨氮和总氮的去除不明显,水体微生物和生物膜微生物的硝化和反硝化作用是脱氮的主要途径。第12天、第31天水体和定植棉生物膜的微生物群落的优势门为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和Dependentiae菌门;优势的黄杆菌属、气单胞菌属、假单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属、红杆菌属等都属于异养硝化-好氧反硝化细菌。定植棉生物膜的物种数、Chao1指数、Shannon指数都明显高于第12天和第31天的水体微生物群落,水体微生物和种植棉生物膜的优势菌属和群落结构存在一定的差异。实验后期,化学需氧量浓度是影响水体脱氮效果的重要因素。     

复合释氧剂的制备及其对水体修复的作用

采用腐殖酸钠、过氧化钙和沸石为原材料,在一定条件下制备复合释氧剂用于黑臭水体的生态修复。研究结果表明,复合释氧剂最佳制备条件为m(CaO_2)∶m(沸石)为1∶1、Na-A质量分数为2%和固化温度为100℃,复合释氧剂可显著延长释氧周期,且释氧过程对水体pH和COD的影响极低;底泥修复实验结果显示,复合释氧剂投加量为560 g/m~2时,上覆水溶解氧和氧化还原电位在第30天时分别维持在1.32 mg/L及42 m V,水中TP和COD去除率可分别达到90.11%和63%,表明复合释氧剂可有效改善水质并抑制底泥磷释放,这对城镇黑臭水体的生态修复治理具有一定的实际意义。     

水生态修复技术在黑臭河道治理中应用

黑臭河道对水域周围的经济、社会、民生发展有着十分恶劣的影响,严重影响着人们的生产生活方式,为了进一步去除黑臭河道,文章选取郑州市城郊区域的一段黑臭河道利用生态修复技术,通过生态构建、景观提升、底泥净化等手段改善河道水环境,经过三个月以上时间发现,通过该工艺可以改善水环境质量,使河道水体达到排放标准.     

城市尾水氮代谢过程中芽孢杆菌对微藻作用机制

为了对城市尾水深度脱氮,提高地表水体质量,分别利用微藻（Z）、芽孢杆菌（Y）和微藻芽孢杆菌（ZY）对城市尾水进行脱氮处理与氮代谢菌群特征研究,结果表明,Z和ZY对城市尾水中氨氮的去除效果较好,2组降解率都达到了95%以上.Z对亚硝态氮去除效果最好,芽孢杆菌与微藻的共同作用在氮循环反应中亚硝态氮转化为硝态氮过程发挥出较为强大的稳定效果.芽孢杆菌可以有效去除硝态氮,并可以提高微藻对硝态氮的去除效率.ZY菌对城市尾水中硝态氮的去除效果最好,其降解率高达99%以上,几乎完全去除城市尾水中的硝态氮.在Z中样本数占比较高的菌群分别为Chroococcidiopsis_PCC_7203 （24.38%）、uncultured_bacterium-g_norank_f_A4b （23.65%）、Exiguobacteriu （7.09%）、Leptolyngbya_PCC-6306 （9.41%）和Bacillus （1.99%）.在ZY中样本数占比较高的菌群分别为Brevibacillus （22.94%）、Clostridium（8.78%）和Bacillus （4.88%）,Chroococcidiopsis_PCC_7203 样本数占比仅为7.84%,远远低于Z样本数所占比例.微藻可以很好去除系统中氨氮,芽孢杆菌与微藻联用具有较好的氨氮和硝态氮去除效果,芽孢杆菌具有抑制微藻过度增长作用,防止水体富营养化和黑臭发生.研究可为城市尾水深度处理,防止地表水体富营养化提供数据支持.     

过氧化钙(CaO2)联合生物炭对河道底泥的修复

底泥内源污染是导致河道黑臭反复的主要因素.为防止河道黑臭现象反复,以无锡市滨湖区某一河道为实验地点,采用CaO₂联合生物炭原位覆盖技术修复黑臭河道底泥,研究了该技术对泥水水质、底泥酸挥发性硫化物(AVS)和磷形态以及微生物的影响,探究该技术对黑臭底泥修复效果.结果表明, CaO₂联合生物炭覆盖可显著提高泥水体系溶解氧(DO)浓度和氧化还原电位(ORP),其中上覆水DO浓度和ORP分别保持在2 mg·L^-1和50 mV以上.间隙水氨氮(NH⁺₄-N)、化学需氧量(COD)和总磷(TP)去除率分别达到了43.40%、 41.18%和50.97%.底泥AVS去除率达到了37.03%,高通量测序表明,底泥厌氧微生物相对丰度明显降低,出现热单胞菌属(Thermomonas)、Dechloromonas、变形菌属(Proteus hauser)、脱硫微菌属(Desulfomicrobium)和硫杆菌属(Thiobacillus)等脱氮除硫菌群.底泥中磷转化为稳定的铁铝结合态磷和钙结合态磷....     

三维荧光与平行因子研究黑臭河流DOM

利用三维荧光光谱（EEMs）与平行因子（PARAFAC）模型相结合,分析了沈阳市5条典型黑臭水体溶解性有机物（DOM）的荧光组分特征,并结合常规水质指标,利用主成分分析法（PCA）对影响黑臭水体DOM的主要因素及其贡献量进行了研究.结果表明,沈阳市典型黑臭水体DOM主要由类蛋白荧光组分C1（235,360）,类富里酸荧光组分C2（220,430）和类腐殖酸荧光组分C3（255,520）组成.C2类富里酸物质与COD_Cr、氨氮、S^2-、TP有很强的正相关性,与DO和透明度成负相关,来自于陆源;C1类色氨酸和C3类腐殖酸表现出明显的正相关,具有同源性,来自于微生物內源.陆源有机质组分对黑臭水体DOM的贡献率高达61.2%,微生物内源组分对黑臭水体DOM的贡献率为25.5%.5个黑臭水体在水质上存在差异,支流Ⅰ和支流Ⅱ为重度黑臭,支流Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ为轻度黑臭.     

基于硝酸盐缓释-功能微生物协同的污染底泥原位修复技术研究

重污染底泥原位修复常需外加大量电子受体,但大量实践表明电子受体直接投加存在作用时效短、微生物利用效率低等问题.针对该问题,开发了电子受体缓释-功能微生物协同的复合环境功能材料,并探讨了功能材料对底泥原位修复效果.结果表明:①复合功能材料〔以Ca（NO₃）₂计,下同〕仅投加5.7 g/kg时,底泥中ORP（氧化还原电位）提升了60.17%~73.96%,AVS（酸可挥发性硫化物）去除率高达90%,是其他传统原位修复材料的1倍.②相较于单独投加Ca（NO₃）₂的修复方式,复合功能材料最大可去除上覆水中33.78%的ρ（TN）,而且ρ（NH₄+-N）也降低了27.90%.③复合功能材料同时促进上覆水中TP和COD_Cr的去除,其去除率分别在78%和30%以上.④从经济成本和对环境影响的角度出发,在工程应用上宜用电子受体:固定剂:促凝剂:发泡剂:塑形剂:复合微生物菌剂:水的质量比为1:5:0.5:0.5:0.1:1:1的复合功能材料.研究显示,硝酸盐缓释-功能微生物复合材料是一种高效的重污染底泥原位修复材料,能显著提升底泥和上覆水中污染物去除效率,降低ρ（NH₄+-N）、ρ（COD_Cr）,避免上覆水体受到二次污染.      

不同沉水植物净水能力与植株体细菌群落组成相关性

选取苦草(Vallisneria natans)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)这8种亚热带地区常见的沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行对比试验,并结合16S rRNA基因测序对沉水植物关联细菌群落组成进行测定,研究沉水植物对水体的净化能力与植株体菌群之间的相关性.结果表明,8种沉水植物对水体中的氮磷的去除主要通过植物增效作用,植物吸收富集作用去除率较低.其中密刺苦草对水体中TN、TP的去除率最高,达到了91. 58%和96. 81%.伊乐藻、金鱼藻对水中氮磷自身吸收能力高于其他组,密刺苦草和苦草的植物增效的净化能力最强.经分析,8种沉水植物对水体中氮磷的净化能力较强可能是因为植物关联的细菌大多具有降解作用.根瘤菌目(Rhizobiales)、伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、产碱杆菌科(Alcaligenaceae)、贪铜菌属(Cupriavidus)和芽孢杆菌属(Bacillales)的细菌可能是引起密刺苦草增效的净化能力较强的优势菌群,异常球菌纲(Deinococci)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)的细菌可能是引起苦草增效的净化能力较强的优势菌群.     

深水循环混凝沉淀处理含铜绿微囊藻原水的效果和机理研究

为了探明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水的效果和机理,采用U形管模拟深水循环装置对含有铜绿微囊藻的原水进行预加压,再进行混凝沉淀处理,测定了40~80 m深水循环混凝沉淀的处理效果,探究了深水循环除藻机理,并评价了水质安全性.结果表明:随着循环深度的加大,深水循环混凝沉淀效果越好;在投药量30 mg·L-1时,60~80 m深水循环混凝沉淀对藻类去除率达到95%以上,浑浊度小于1.6 NTU,处理效果比原水直接混凝沉淀、预氧化混凝沉淀显著提高.深水循环利于藻类去除的机理是,藻细胞内气囊受深水水压作用而坍塌破裂,气囊内气体透过细胞壁扩散进入水中,藻体失去气囊浮力,由上浮转而下沉.深水循环及混凝沉淀阶段水中的藻毒素、DOC均未增加,说明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水是安全的.     

氧化试剂(硝酸钙)控制黑臭底泥营养盐释放的效果研究

通过人工模拟的方法,进行了氧化试剂（硝酸钙）控制黑臭底泥营养盐释放的研究。结果表明,黑臭河道底泥注入氧化剂（硝酸钙）大约30d内,表层黑臭底泥颜色就呈现深黑色-暗灰色-灰黄色的渐变矿化过程;对上覆水体中营养物质的测定表明,氧化试剂（硝酸钙）注入底泥中,有效抑制上覆水体中TN、氨氨、TP和磷酸盐浓度高峰值出现,但对COD浓度没有明显的作用。通过河道污水与黑臭底泥组合中注入氧化试剂（硝酸钙）和清水（自来水）与黑臭底泥组合中注入氧化试剂（硝酸钙）的效果比较,前者对黑臭底泥营养盐释放的抑制效果更好;实验结果显示,硝酸钙作为底泥中污染物释放的抑制剂,可成为底泥就地处理和控制内源污染向水体营养盐释放的一种技术方法和发展方向。     

江苏水源地型水库异味物质发生风险及影响因素

为认知水源地型水库异味发生风险及其规律,本研究于异味风险高危期(夏季),对江苏17个省级水源地型水库开展了水质、浮游生物和异味物质状况调查.结果表明,本次调查的17个水库普遍存在富营养化程度偏高(如藻类生物量偏大和水体透明度偏低)的问题,约三分之一的水库出现部分水层异味物质2-甲基异莰醇(MIB)浓度超标,MIB平均浓度为(13. 7±20. 7) ng·L-1,表明江苏省水库型水源地普遍存在MIB风险;多个水库检出土臭素(GSM),但其浓度均没有超过10ng·L-1的饮用水标准浓度(最大浓度为4. 6 ng·L-1);同步水质调查及统计分析表明,MIB浓度和水体叶绿素a浓度、水体透明度、悬浮颗粒物浓度、富营养化指数等重要水质指标及浮游植物生物量(特别是蓝藻生物量)相关性显著(P 0. 05),其中MIB与叶绿素a、富营养化指数呈极显著的相关关系(P 0. 01).因此,水源地型水库的异味物质风险与水库的富营养化密切相关;实施营养盐外源输入削减、提高流域植被覆盖度、科学调控渔业养殖规模等水体富营养化控制措施是水库异味物质控制的关键.     

苦草(Vallisneriaspiralis)对城市缓流河道黑臭底泥理化性质的影响

以苦草(Vallisneria spiralis)和城市缓流河道黑臭底泥为研究对象采用模拟实验方法,探讨了苦草对城市缓流河道黑臭底泥理化性质的影响.结果表明,苦草可以显著改善城市缓流污染河道底泥氧化还原环境.实验期间表层底泥Eh从-70 mV升高至90 mV;减少致黑物质亚铁的含量,实验组表层底泥降低25%,而对照却升高38%;促进铁、硫的自然循环,防止亚铁、H2S的累积;明显改善底泥黑臭现象,实验组表层底泥第7 d出现约3 mm厚灰黄色氧化层,氧化层随时间推移逐渐增厚,第28 d厚度为11 mm.该氧化层无明显恶臭气味.对照则在实验第14 d出现1 mm氧化层并维持至实验结束,期间恶臭气味未消减;种植苦草可显著提高沉积物致密程度,降低底泥含水率,有效改善表层底泥流动状态,且在段头浜、河湾、人工湿地景观等处不影响防汛等功能,对减少河道底泥冲刷迁移和抑制黑臭物质悬浮具有积极的生态学意义.