生态浮岛复合技术净化黑臭河道废水的实验研究

以宁波市前塘河水作为实验水体,采用不同水生植物及组合、生态浮岛复合技术净化水中污染物。经过14d的水培实验发现,沉水植物COD去除能力高于浮水植物和挺水植物;水生植物组合对COD的去除率相对较低,但去除率仍不低于79.9%。水生植物组合对氨氮的去除效果好于单一种类植物。沉水植物去除总磷的效果好于浮水植物与挺水植物,不同水生植物及组合的总磷去除率均大于44.0%。生态浮岛复合技术对废水中污染物的去除能力较强,实验10d时COD、氨氮、总磷去除率分别为97.1%、100.0%、73.8%。由此可见,水生植物和微生物的协同净化作用使生态浮岛复合技术对污染物的降解效果非常显著。     

碳素纤维生态基技术对城市黑臭水体的修复效果

以碳素纤维(carbon fiber,CF)生态基为载体,处理南宁市朝阳溪黑臭河水,考察CF生态基在黑臭水体中的挂膜情况及其对污染物的去除效果。结果表明,CF生态基对污水中悬浮物有较强的吸附能力,在24 h内,CF实验组的浊度由原来的47.32 NTU降低为13.78 NTU;CF生态基生物亲和力强,易于挂膜,在黑臭水体中10 d内能形成较成熟的生物膜;在没有曝气情况下,CF生态基挂膜后对COD、TP、NH3-N和TN去除率分别达到76.00%、54.34%、90.73%和55.13%,是一种较有效的改善城市黑臭水体生态材料。     

曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体的影响

在实验室条件下研究了曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体效果的影响,并通过控制曝气时间及强度考察处理效果以确定曝气方式和曝气量。结果表明：在生物促生剂修复城市河道黑臭水体过程中使用曝气协同作用可大大增强生物促生剂的修复作用,加快修复速度。使用间歇曝气协同生物促生剂作用时效果与连续曝气相近,且可以降低运行成本。实验60d后,上覆水COD、NH3-N和TP去除率分别达46．8％、98．7％和73．3％,上覆水pH由7．61提高至7．92;底泥削减达5．49cm,底泥有机质削减率达10．5％。     

原位曝气修复黑臭河道底泥内源营养盐的示范工程效能分析

以上海工业河勤丰泵站周围50 m河段为研究对象,现场探讨了原位曝气对底泥内源营养盐去除的示范工程效能,目的为曝气治理城市黑臭河道工程的优化实施提供参考。结果表明,原位曝气有利于对底泥内源氮、磷营养盐的控释,对工业河示范河段溶解性总氮（DTN）削减率为（48.4±6.0）%,上覆水DTN的平均浓度由13.4 mg·L-1降至8.7 mg·L-1;NH4+-N的削减率为（46.3±16.7）%,其上覆水浓度均低于7.6 mg·L-1;泥水界面硝化率与反硝化率分别达到46.3%和43.6%;上覆水溶解性总磷（DTP）的削减率为（35.4±2.9）%,由于示范区段没有与其他区段隔离,其实际工程效果要优于观测值。静态经济评价表明原位曝气修复黑臭河道底泥技术的环境与经济效益明显优于常规底泥疏浚技术。     

曝气对黑臭河道污染物释放的影响

利用黑臭河道模拟装置,对比研究了在静置和人工曝气2种方式下底泥污染释放特征及对上覆水水质的影响。结果表明,与静置释放相比,人工曝气促使实验前期底泥污染物快速释放,使得上覆水体中的各项污染物指标上升;随着水体中DO浓度的增加,硝化细菌、嗜磷菌等好氧细菌的活性增强,水体中的COD、氨氮、TN和TP得到降解或转化,浓度快速下降。实验期内,人工曝气底泥中TN、TP的平均释放速率分别为:-0.11 g/(m2·d)和-0.02 g/(m2·d),并且TP由最初的0.96 mg/L降到最终的0.48 mg/L,去除率达到50.00%。人工曝气在前期对水体中各污染指标有升高的影响,但增加了水体中的DO浓度,可以有效地抑制底泥中氮和磷的释放,对水体有机污染物、TN及TP有一定的削减作用,因此,该技术适合黑臭河道的水体修复。     

景观湖泊黑臭水体生态修复措施和效果——以武汉市金湖生态修复工程为例

为修复受到污染呈黑臭状态的金湖水体,建设金银湖国家湿地公园,在分析金湖水质、底质概况及黑臭水体成因的基础上,采取点源污染、面源污染、内源污染同步控制和边治理边修复的方法,在不进行大规模清淤、不扰动水体情况下建设湖滨缓冲带,对湖泊底质进行修复。结果表明：湖泊水质得到了明显改善,各项水质指标均低于《城市黑臭水体整治工作指南》中的轻度黑臭标准限值,修复后水质达到了地表水Ⅲ类标准;在中央环保督察组巡视反馈重点整治湖泊水质变化报告中被评为“好转”等级,实现了黑臭水体治理以及生态修复的目标。该治理修复案例可为城市内陆景观湖泊生态修复提供参考。     

曝气强化微生物功能菌修复黑臭水体

从成都市三道沟黑臭底泥中分离出一株能以底泥有机质为碳源和能源生长的土著微生物功能菌HC-1,经鉴定该菌株为不动杆菌（Acinetobacter）。在实验室条件下,以三道沟黑臭底泥为研究对象,采用微生物功能菌强化底泥有机质降解来修复黑臭水体的方法。研究了底泥曝气和上覆水曝气对黑臭水体修复效果的影响。研究表明,投加土著微生物功能菌并结合底泥曝气能够明显改善上覆水水质,加快底泥的修复。使用间歇曝气协同土著微生物功能菌作用时效果和连续曝气相近,且可降低运行成本。实验15 d后,上覆水COD、NH3-N和TP去除率分别达67.6%、71.6%和92.2%,底泥有机质的降解速率提高了30%,底泥微生物活性增加5倍。     

生态修复综合技术在杭州虾龙圩河的应用

杭州虾龙圩河由于多年污染,河道水质严重黑臭,自净能力遭到破坏。本研究通过综合利用底泥污染物削减、生物接触氧化水质净化、造流曝气及水生生态系统修复等技术对虾龙圩河进行治理。结果显示,此项综合技术对城市河流污水具有良好的污染物去除性能,COD、NH3-N和TP的去除率分别可达到73．3％、80．1％和81．7％。通过1年的运行与养护,虾龙圩河治理段的水质、生态环境等有了明显改善,没有发生过水华及黑臭现象,河道水体具备了较强的自净能力。     

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S₂O₃^2-驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好：上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。     

硝酸钙缓释颗粒原位修复黑臭底泥的作用机制及其应用

为解决水体中沉积底泥的内源污染释放问题,亟需高效底泥修复技术。硝酸盐为底泥微生物的电子受体,可通过反硝化作用氧化底泥的黑臭物质,是极具潜力的底泥修复剂。为探明硝酸盐在实际工程中的修复效果和潜在问题,结合实验室模拟和实际修复工程,分析了投加硝酸钙颗粒对黑臭底泥原位修复的环境过程。结果表明,投加硝酸钙缓释颗粒产品能显著提高底泥氧化还原势能（以Fe(II)/Fe(III)表征）,促进黑臭物质转化,实际硫化物氧化率达85.2%,使得底泥由黑转黄,最终实现修复目标。同时,硝酸钙修复底泥的过程不受上覆水水质影响,且因修复过程消耗了大量底泥耗氧物质（硫化物和易降解有机质）,使水体整体复氧能力提高。另一方面,钙离子的加入使磷素以较为稳定的钙磷形态转化,能改变水相总磷的归趋（TP_SedCaN < TP_CK,p < 0.01）。然而,由于反硝化产气增加了底泥孔隙,增加了泥水界面表面积和污染物扩散通量,故在修复初期存在底泥污染物和硝酸盐向其浓度较低的水相扩散,产生了一定风险,而实际上这也有利于泥相污染物的加速释放。因此,建议在可控工程段,联合覆盖法阻断污染物扩散或联合曝气加速水相污染物氧化,以确保在控制风险的前提下达到最优的底泥修复效果。     

利用电动修复技术原位氧化去除黑臭底泥还原性污染物的室内模拟实验

城市河道底泥致黑臭多污染物的同步耦合去除是当前研究的热点。为实现河道底泥致黑臭污染物的同步去除,采用电动修复技术开展了氧化去除黑臭底泥硫化物、亚铁和氨氮等还原性污染物的室内模拟实验。实验结果表明:在单向通电(1.5 V·cm~(-1))10 d后,阳极区对底泥硫化物(AVS)、亚铁有明显的氧化效果,去除率分别达到59.51%和79.41%,但阴极的去除效果不明显;阳极区和阴极区均对间隙水氨氮有明显的去除效果,去除率分别为56.5%和73.9%。在氧化过程中,阳极和阴极出现明显的酸化和碱化现象,而这种两极酸碱化可以通过周期性切换电极的方式加以避免。在电极切换频率为1、2.5和5 d·次~(-1)时,对黑臭物质的氧化效果差别明显;在切换频率为5 d·次~(-1)时,对硫化物、亚铁氧化去除效果最好;在切换频率为2.5 d·次~(-1)时,对氨氮去除效果最佳。硫化物、亚铁、氨氮最大去除率可分别达到76.19%,72.48%和88.57%。由此可见,电动修复可以同步去除底泥中的致黑臭污染物质,改善水体水质,但其去除率有待进一步优化提高。     

人工湿地在河道生态修复应用中的进展及优化

认为人工湿地是河道生态修复的优选工艺,据此介绍了人工湿地在河道生态修复中的应用进展,并从构型、工艺组合、基质和植物四个方面进行了优化研究,结果表明：I-VFCW是构建人工湿地的优选构型;人工湿地与氧化塘、砂滤、接触氧化、絮凝沉淀等工艺组合,能够降低湿地堵塞的危险,提高处理能力;钢渣是除磷的优选基质,沸石是脱氮的优选基质;芦苇、香蒲、美人蕉等是优选植物。     

投加硝酸钙对城市黑臭河道底泥氮迁移转化的影响

投加硝酸钙是目前河道黑臭底泥原位治理常用的方法,然而,投加硝酸钙会造成底泥硝态氮和氨氮的过量释放,而其影响机制尚未明确。因此有必要对投加硝酸钙后硝态氮在底泥中的迁移转化规律及其促进氨氮释放的机理进行研究。结果发现,硝酸盐在间隙水的迁移距离取决于硝态氮反硝化速率,而在黑臭底泥中硫化物氧化是影响反硝化速率的关键因素。当硝酸钙投加量为20 g/kg时,硝态氮的迁移距离小于6 cm,且在14 d后消耗光;可见,通过控制硝酸钙在底泥中的投加位置可避免硝态氮的二次释放。另一方面,投加硝酸钙会促进底泥氨态氮向间隙水释放,投加当天释放率可高达101%,且会在间隙水中发生累积迁移。其中,氨氮的增加量和底泥氨态氮解吸量呈一级线性关系(r=0.986)、和硝酸钙投加量关系符合cubic曲线;据此可推测,氨氮的急剧释放与钙离子对底泥铵态氮的化学浸提有关。     

城市黑臭水体治理技术及措施分析

城市黑臭水体治理是一个长期的系统工程,应因地制宜,选择合适的综合治理技术及措施。在分析我国黑臭水体的成因及特征污染物的基础上,重点阐述了控源截污、内源控制、生态修复、补水活水等黑臭水体治理的主要技术及措施,分析了不同技术的原理、特点和局限性。以镇江市玉带河、贵阳市南明河为实例,分析了黑臭水体治理采取的技术及措施。此外,剖析了良好水质长效保持机制,以期为我国城市黑臭水体治理提供参考。     

"生态浮岛+"对黑臭水体的净化效果与机制研究

传统生态浮岛在水质净化处理时存在浮水植物吸收污染物能力有限,深水处理效果不佳等问题。针对上述局限性,尝试将生态浮岛、活性炭纤维组件和曝气组件进行自由组合,形成"生态浮岛+"装置并用于黑臭水体净化处理。经过22d的处理,基于生态浮岛+活性炭纤维+曝气的"生态浮岛+"全组合装置对COD、TN和TP的去除率分别达到83.9%、50.2%和26.4%,而传统生态浮岛对COD、TN、TP的去除率分别为70.5%、39.2%、17.9%,COD、TN、TP的去除率分别提升了13.4、11.0、8.5百分点。"生态浮岛+"利用颗粒物沉降、植物吸收、微生物降解以及活性炭纤维吸附等协同作用净化水质,可以适应不同水质、水深的水体,使用范围更广,适应性更强。     

好氧-富氧曝气生物处理在黑臭河涌原位修复中的应用

近年来,反复强调治理黑臭河涌的必要性,为了修复广东南海某黑臭河涌,采用优势菌接种和多级好氧-富氧生物处理原位修复集成工艺系统修复黑臭水体。实验结果表明,通过向底泥和上覆水体里投加培养、驯化的优势菌种,辅以光合细菌、硝化细菌,上覆水体的水质显著好转,水体透明度由初始的5 cm 左右,上升至35 cm 左右,水体黑臭完全消除。在土著微生物的作用下,水体中的有机物得到很好的去除,上覆水体的COD、氨氮、BOD5和总磷的浓度显著下降,其去除率分别达到68.1%~78.7%、79.8%~80.1%、84.8%~85.2%和76.4%~83.6%,河涌的自净能力得到大大提高。     

高效净化黑臭水体微生物菌剂的研究

使用微生物菌剂是黑臭水体治理的常用手段,对于高效菌剂的研究具有重要意义.当前对于菌剂的研究主要集中于土著菌剂及工程菌剂两大类型.选取本实验室自主研发的土著菌剂A及市场购买的工程菌剂B为两类菌剂代表,通过实验比较两种菌剂对黑臭水体的净化效率,并通过高通量测序分析比较经两种菌剂分别净化后黑臭水体微生物群落结构的差异,从微生...     

城市富营养化河道复合酶-原位生物修复技术研究

研究了复合酶类生物激活物质对河道中微生物的作用机理,通过测定河道中微生物的生化呼吸线、细菌数、脱氢酶、纤维素酶、脲酶和磷酸酶的酶活性来表征生物激活物质对河道自净过程的促进作用。研究结果表明,复合酶污水净化剂对微生物活性具有激活作用,累积耗氧量明显增加,酶激活率达到14％～136％,有效增强了水体的自净能力。复合酶原位生物修复技术在上海、北京和福州等多条受严重污染的富营养化河道的工程应用表明,复合酶污水净化剂在不同的地域条件下均可发挥良好的作用,具有安全、高效和适用性广等特点。     

氧化-载钠改性黑臭河道底泥对磷削减的效果及机制

黑臭河道是我国各大城市面临的主要环境问题之一,其底泥的处置和水体中过量磷的削减急需合理的方法。研究黑臭河道底泥的资源化利用方式,以削减水体中过量的磷具有非常重要的意义。选取北京市凉水河底泥(PS),对其进行氧化(PS-N)、载钠(PS-Na)以及氧化-载钠(PS-NNa)改性手段,评估原始底泥以及3种改性底泥作为磷吸附材料对磷的削减效果。结果表明,3种改性材料对磷的削减效果均达到60%以上,其中氧化-载钠改性底泥效果最高可达94.7%。利用动力学和吸附等温公式分析材料对磷吸附的机制,结果表明,PS-Na、PS-N和PS-NNa的最大吸附量分别为0.83、1.03和1.42 mg·g~(-1),且较高的环境温度有利于材料对磷的吸附。此外,动力学分析结果表明,准二级动力学模型能更好地描述改性材料的吸附动力学行为,对磷的吸附主要是材料表面活性吸附点位起主导作用。与国内外常用磷吸附材料相比,3种改性底泥材料在高效除磷方面具有一定的优势。