应用生物制剂修复黑臭河涌试验研究

应用固定化生物催化剂(IBC)对江门市某河涌进行生物修复。结果表明:向底泥投加IBC能增加底泥中有益微生物量,优化底泥微生物群落,使河涌底泥中有机质逐渐降解;同时能抑制硫酸盐还原菌(SRB)繁殖,降低底泥中硫化物含量。试验进行4个月后,底泥有机质去除率达到54.7%⁶3.7%,底泥中SRB数量减少了92.8%63.7%,底泥中SRB数量减少了92.8%⁹4.5%,底泥硫化物含量降低了81.9%94.5%,底泥硫化物含量降低了81.9%⁸7.5%,河涌黑臭现象基本消除;向上覆水体投加IBC,在IBC中微生物和多种酶的协同作用下,水中有机污染物被快速降解,上覆水体的COD和氨氮浓度逐渐下降,试验进行4个月时,去除率分别达到20.0%87.5%,河涌黑臭现象基本消除;向上覆水体投加IBC,在IBC中微生物和多种酶的协同作用下,水中有机污染物被快速降解,上覆水体的COD和氨氮浓度逐渐下降,试验进行4个月时,去除率分别达到20.0%³5.2%和32.9%35.2%和32.9%⁴4.1%,提高了河涌的生物自净能力。     

苏州河污染支流--绥宁河生物修复试验研究

采用曝气复氧、投加高效微生物菌剂及生物促生液、放养水生植物等构建的组合生物修复技术,对苏州河严重污染支流——绥宁河进行原位污染治理和生态恢复工程试验。结果表明,严重污染的水体消除了黑臭,水体COD平均下降50％以上,DO平均升高2mg/L左右、透明度平均增加10cm以上;单一工程措施的修复效果不及组合技术。试验期间,主要微生物指标以及底泥有机质含量未发生显著变化,说明河流生态的彻底恢复还有待时日。     

BF仿生载体对黑臭水体水质净化试验

为解决城市黑臭水体的问题,构建基于玄武岩纤维(BF)仿生载体、微生物菌剂和曝气复氧净化黑臭水体的组合工艺,对黑臭水体净化效能进行试验研究。结果表明:BF仿生载体、微生物菌剂和曝气复氧三者相结合对黑臭水体具有良好的净化效果。经过28 d的平稳运行,COD、NH_4~+-N和TP去除率分别为75. 1%、99. 4%和94. 2%。经预挂膜处理的BF仿生载体在曝气复氧条件下,达到相同净化效果所需时间更短。同时BF仿生载体可有效降低水体浊度,对水体中游离微生物具有良好的吸附和富集作用,其吸附的微生物数量最高为3. 57×10~7CFU/g。     

pH对黑臭水体净化效率及真菌群落结构的影响

考察了投加微生物菌剂后,不同p H对微生物净化黑臭水体的效率和真菌群落结构的影响。结果表明:投加菌剂并维持净化系统为弱碱性条件时,微生物对NH_3-N和COD去除率均高于自然状态弱酸性条件,但不同pH条件下,微生物对TP去除率基本一致。高通量测序分析发现,不同处理组中真菌群落多样性和丰富度差异显著。门水平上,各实验组优势真菌主要为Ascomycota、Zygomycota、Rozellomycota、Basidiomycota;属水平上,最具优势的菌属是隶属于Ascomycota的Candida,Candida是一种酵母属,其在投加菌剂的实验组中相对丰度较高,尤其是在酸性条件下,这可能与微生物菌剂中含有酵母菌有关。     

反硝化细菌修复城市黑臭河道底泥实验研究

实验室条件下,以南宁市朝阳溪黑臭底泥和水体为研究对象,采用投加反硝化细菌制剂的底泥生物修复方法,探索反硝化细菌投加量对底泥修复效果的影响。结果表明:对比4组不同反硝化细菌投加量的实验,当反硝化细菌投加量为0.5 g/m3时,6周后,底泥厚度降低了3.43 cm,有机质降解率为13.6%,生物降解能力(G值)增长280.8%,表层氧化层接近0.7 cm,各指标25 d后基本趋于稳定,对底泥的修复效果较佳。当反硝化细菌投加量为0.25 g/m3时,6周后,上覆水COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为76.5%、94.4%、87.8%和79.4%,水质有较大改善。     

微生物与植物在河道模型中的黑臭水治理效果

针对我国河道黑臭现象严重的现实问题,为了给黑臭河道的治理提供更为可靠的参考依据,试验在大型自然河道模型中,比较了2种微生物菌株(投加剂量为:光合细菌P9,8.0×105个/mL;根际杆菌No.2,2.0×104个/mL)和3种水生植物(投加剂量为美人蕉30棵,水葫芦40棵及浮萍2 m2)对30 t流动的模拟黑臭水的处理效果。结果表明,单独使用微生物和联合使用微生物及水生植物均能取得相似的结果,至第8天时,COD、黑度、臭度的去除率均超过55%,BOD的去除率超过40%,氨氮的去除率超过30%,溶解氧提高至超过3.5 mg/L。上述结果说明,相对于水生植物而言,微生物处理黑臭水效果更为明显:微生物菌株能够通过加速黑臭水中有机物的降解,从而提高溶解氧浓度,并大幅度改善水体黑臭状态。     

应用于黑臭水体的新型缓释氧材料制备及其释氧效果模拟

缓释氧材料应用于黑臭水体原位修复技术具有广阔的应用前景。材料释氧的长期性和有效性是促进黑臭水体修复的关键因素。实验通过在缓释氧材料制备过程中加入膨润土、黄糊精等材料,改进释氧材料的性能。模拟河道实验结果显示:改进后的缓释氧材料释氧速率平稳、释氧时间长,可以使水中DO浓度长期保持在10 mg/L以上。在缓释氧材料中添加一定量的pH缓冲剂对黑臭水体的pH变动有较好的缓冲作用,且对黑臭水体中微生物生存环境影响较小,可将水体pH值维持在适合微生物生存的环境,提高黑臭水体的生态修复效果。通过模拟2种投加方式对材料释氧效果,比较发现,相比平铺投加,采用释氧格栅的投加方式对水体DO浓度提升更为显著。     

促生剂投量对菌剂-促生剂协同修复沉积物的影响

采用5个110 L的模拟河道反应器,在投加菌剂的基础上(底泥稳定后向底泥和水中分别注射浓度为0.09%和0.03%的菌剂),生物促生剂投量分别设计为0(空白对照实验)、0.08、0.09、0.10和0.11 g·L~(-1),通过为期115 d的修复实验研究菌剂与促生剂协同作用时底泥微生物群落特征变化规律,进而分析其对底泥修复效果的影响.实验表明,投加促生剂后,115 d时Chloroflexi、Proteobacteria、Firmicutes、Betaproteobacteria及Bacteroidetes等主要功能菌群相对丰度增加,脲酶活性与蛋白酶活性后期时总体上低于单独投加菌剂组.促生剂投量为0.10 g·L~(-1)时,上覆水COD_(Cr)稳定浓度为16.82 mg·L~(-1),低于其余各组;底泥TOC含量由初始的0.808%下降至第115 d时的0.687%,去除率为14.9%,显著高于其余各组;促生剂投量为0.11 g·L~(-1)时,底泥全氮去除率最高为14.8%.生物促生剂促使微生物群落向更适宜降解去除氮素及有机质的方向演替,有效改善底泥环境.     

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。     

投加生物激活剂和电子受体修复黑臭底泥的研究

研究了单独投加生物激活剂(CVE)、联合投加CVE和电子受体对南京市南湖北河黑臭河道底泥修复效果的影响。结果表明:单独投加CVE、联合投加CVE和电子受体对底泥和上覆水体均有很好的修复效果,并且联合投加CVE和电子受体对底泥反硫化细菌的抑制和上覆水体TP去除的效果略优于单独投加CVE。试验80 d后联合投加CVE和电子受体组底泥TN和NH3-N分别降低了50.9%和62.1%,有机质削减率达到17.8%,底泥反硫化细菌数由开始时的31.3×103cfu/g(以干土计)减少到2.1×103cfu/g(以干土计);上覆水体COD,NH3-N,TP分别降低了74.8%,85.1%,83.9%,水质指标由劣Ⅴ类变为Ⅴ类。     

黑臭水净化菌株的筛选及其水质改善能力

生活污水的过度排放引起的水体黑臭是一个亟待解决的环境问题.为建立黑臭水的微生物净化方法,从不同重污染水体或底泥中筛选获得了多种光合细菌,分析发现其中10种光合细菌(P1～P10)及其混合菌(Pm)对黑臭指标有改善效果.黑臭水厌氧光照净化试验结果表明,菌液投加量为1.0%,3 d后光合细菌P1,P2,P3,P4,P8,P9和Pm对人工黑臭水COD_Cr,NH₃-N,S2-,色阈值及臭阈值去除率分别为75.00%～ 82.00%,24.20%～27.97%,72.03%～87.89%,58.90%～69.08%和75.29%～87.89%,其中P9的效果最好.黑臭水兼性厌氧光照净化试验结果表明,菌液投加量为1.0%,3 d后光合细菌P2,P3,P4,P8,P9和Pm对人工黑臭水中的COD_Cr,NH₃-N,S2-,色阈值及臭阈值去除率分别为60.67%～79.92%,35.92%～40.16%,72.03%～82.93%,58.25%～66.55%和75.29%～85.09%,　ρ(DO)由0.54 mg/L增至1.80～2.63 mg/L,其中P2和P9的效果最好.经鉴定P9为沼泽红假单胞菌.研究发现,在菌液投加量为0.1%,30 ℃,厌氧光照条件下P9可明显改善水的黑臭指标.      

曝气技术对黑臭水体治理效果影响的研究进展

城市水体黑臭已成为全球重要的水污染问题,对黑臭水体的治理已经刻不容缓.曝气技术在提高黑臭水体自净能力方面发挥着重要作用,为了深刻理解曝气技术对黑臭水体水质的提升效果及其对污染物去除效果的影响,综述了曝气对黑臭水体复氧效率以及对黑臭水体中污染物去除率的影响.结果表明:①不同曝气技术的复氧效率不同,纯氧曝气复氧效率最高,达70%.②单独曝气能有效地去除黑臭水体中的污染物,NH₄+-N、COD_Cr和BOD₅的去除率范围分别为3.2%~45.6%、19.5%~84.8%和56.4%~88.2%,同等条件下,曝气与其他技术结合使得污染物去除率显著增加,综合治理后水中污染物去除率在46.8%~98.7%之间,底泥曝气下污染物的去除率比水曝气下污染物的去除率高20%以上.③曝气深度、曝气时间和曝气强度都影响水中污染物的去除率,但对其影响程度不同,且都存在各自的边界条件;另外,曝气强度影响细菌的优势类群,曝气增加了氨氧化菌和反硝化菌的数量及组成.目前仍存在不同曝气技术的复氧效率、曝气边界条件优化、曝气对污染物迁移转化规律、曝气对微生物群落影响等方面研究不足的问题,建议未来我国曝气技术在以下几方面加强研究:①加强不同曝气技术复氧效率的研究;②加强曝气对污染物去除机理研究;③加强曝气边界条件的优化研究;④加强曝气对功能微生物的影响机理研究.      

硝酸钙投加对受污染河道修复效果的影响

文章通过分析底泥和上覆水体中污染物含量的变化,探讨了硝酸钙投加对河道污染物控制效果的影响。结果表明:硝酸钙的投加明显改善了底泥的氧化还原电位,控制了底泥TP的释放,并有效削减底泥有机质含量,去除率可达到26.6%;硝酸钙的投加对上覆水体中的NH_4~+-N、COD、TP等都有明显的修复效果,DO含量明显提升,氨氮的去除率接近100%,COD去除率可达到50.1%,总磷去除率为72.0%。结合修复效果和经济成本,选择3.2 g/kg硝酸钙为最佳投加量。     

曝气复氧+微生物菌剂修复黑臭河道工程试验

应用"曝气复氧+微生物菌剂"技术进行黑臭河道修复的工程试验研究。结果表明:采用自制的移动式微孔曝气复氧机结合投加微生物菌剂,可以消除试验区河道的黑臭、改善水质指标,同时消除河道岸边黑泥,降低蓝藻爆发率。试验结果为短期内无法完全截污、进行大规模施工困难较大的黑臭污染河道实现消除黑臭的目标提供了切实可行的工程技术借鉴,具有良好的社会和环境效益。     

脱氮菌剂在低溶解氧黑臭水体中氮代谢特征

研究在低溶解氧浓度下氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌氮代谢能力,明确不同菌剂脱氮效率和氮转化关系,为大湾区黑臭水体治理提供理论依据.通过不同菌剂浓度和不同底物浓度,检测筛选出的氨化细菌(Staphylococcus sp. Ay)、硝化细菌(Microbacterium sp. Xw)和反硝化细菌(Arthrobacter sp. Fy)制成的菌剂在污水处理厂排放的水中的氮代谢特征;然后在低溶解氧条件下,研究不同Ay、Xw和Fy菌剂浓度在同浓度黑臭水体中氮代谢变化情况、以及相同菌剂浓度在不同浓度黑臭水体中的氮代谢特征.结果表明:Ay菌剂细菌浓度增加3倍,氨化效率没有成倍增加,说明增加氨化细菌浓度不是增加氨化速率的最佳方法; Xw菌剂对硝态氮浓度变化影响显著,低菌剂浓度条件下60 h硝态氮浓度增加180%,高菌剂浓度为231%,Fy反硝化效率较高,在较低浓度下能很快去除硝态氮.总氮浓度的适当提高可以增加Ay菌剂的氨化效率,过高会抑制Ay菌剂的氮氮代谢效率.Xw菌剂硝态氮的生成率在总氮浓度25 mg·L~(-1)条件下达到最好效果,浓度提高3 736%; Fy菌剂对氨氮去除效果不明显.总氮浓度为25 mg·L~(-1)时,Fy菌剂对硝态氮的去除达到最好效果.得出:氨化细菌和反硝化细菌原菌剂直接投加,氮代谢速率较高,硝化细菌菌剂浓度增加,可以提高硝态氮生成速率.在一定范围内,增加底物浓度可以增加菌剂氮代谢效率,浓度过高将抑制氮代谢效果,可为大湾区黑臭水体问题的解决提供数据支持.     

低剂量硝酸钙联合低氧曝气对黑臭底泥的修复探究

底泥内源污染是导致黑臭水体"反弹"的主要因素.为防止水体黑臭现象反复,以低剂量硝酸钙为修复剂,联合低氧曝气技术修复底泥,降低因ρ（NO₃--N）剧增而造成的生态风险,并对修复过程中菌群转化规律进行探究.结果表明:①当硝酸钙投加量为底泥质量的1.2%、低氧曝气量为0.05~0.10 m3/h时修复效果最佳,其上覆水中ρ（DO）和ORP分别升至4.08 mg/L和119.9 mV,NH₃-N、TOC（总有机氮）去除率平均值分别达42.5%和84.9%.②底泥中NH₃-N和AVS（酸挥发性硫化物）去除率平均值分别达76.8%和97.4%,投加低剂量硝酸钙不会造成NO₃--N在底泥中长期累积.③高通量测序分析表明,底泥优势菌群在纲水平上由梭菌纲（Clostridia）转变为γ-变形菌纲（Gamma-proteobacteria）,其相对丰度达60.0%,且厌氧菌群被有效抑制;在属水平上出现产黄杆菌属（Rhodanobacter）、硫杆菌属（Thiobacillus）和热单胞菌属（Thermomonas）等脱氮菌群.研究显示,低剂量硝酸钙+低氧曝气技术可有效改善底泥-上覆水体系DO条件,加快系统的脱氮速率,抑制AVS的生成,促进底泥优势菌群转化并降低生态风险.      

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CaO_2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, CaO_2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.因此,CaO_2联合生物炭原位覆盖对黑臭底泥具有良好的修复作用.     

微生物-生物促生剂协同修复河道底泥——促生剂投量对修复效果的影响

采用5个110L的模拟河道反应器,在投加菌剂的基础上（底泥稳定后向底泥和水中分别注射浓度为0.09%和0.03%的菌剂）,生物促生剂投量分别设计为0.08,0.09,0.10和0.11g/L,单独投加菌剂组作为空白实验.通过为期四十余天的实验研究微生物与促生剂协同作用时的修复效果.结果表明,促生剂投量为0.10g/L时,上覆水COD去除率69%高于其余各组;各协同修复组上覆水中NO₃^--N基本无积累,且促生剂投量为0.11g/L时NO₃^--N去除率最高,可达96%;40d内各组底泥TOC,TN含量变化不显著,延长反应时间至84d,各协同修复组底泥TOC,TN去除率均有明显提升.各协同修复组脲酶活性均波动下降,蛋白酶活性在15d左右时达到峰值,增幅可达106%~237%.通过高通量测序技术发现,43d时Desulfuromonas,Pseudomonas,Treponema_2,Blvii28_wastewater-sludge_group等主要功能菌群的相对丰度与空白实验组相比均增加,且促生剂投量为0.10g/L可使微生物群落向更适宜降解去除氮素及有机质的方向演替,有效改善底泥环境.协同修复对底泥,上覆水水质及微生物群落有良好改善效果,且促生剂投量为0.1g/L时整体修复情况更为理想.     

水体/底泥生物基城市河道富营养化水体修复试验研究

针对城市水体富营养化现状,自主研发了水体生物基、底泥生物基和微动力涡轮水循环曝气系统.水体生物基对水体中COD、NH+4-N和TP的去除效果,平均去除率分别为82.33%、98.00%和54.73%;底泥生物基在投加5 d内可达到20%以上的底泥减量率,上覆水曝气可有效缓解由底泥有机质降解而引起的营养盐释放;由水体/底泥生物基相结合并辅以微动力涡轮水循环曝气系统的组合技术,在中试试验中表现出较好的水体营养盐去除及底泥有机质降解效果,COD、NH+4-N、TP的去除率分别为52.0%、33.6%、23.4%,河道底泥中有机质成分由试验前的38.20%降至试验结束时的12.20%.     

底泥翻耕对巢湖西部聚藻区黑臭风险的预控效果

聚藻区高有机负荷表层底泥已被证实是西巢湖黑臭频发的主要因素,但能否借鉴像控制湖泊内源污染的翻耕方式对黑臭进行预控,则有待于与过程有关的试验研究.基于湖泊底泥再悬浮特征和耕作性能设计的底泥翻耕措施,借助能够模拟湖泊风浪与沉积物再悬浮的大型装置,通过藻体堆积诱发试验,研究黑臭诱发过程中上覆水水色,ρ（Fe2+）、ρ（S2-）的动态,新生沉积物-水界面底泥关键物化指标以及底泥间隙水Fe、S变化对底泥翻耕的响应过程.结果表明:①翻耕深度对黑臭影响较大,PT15（15 cm深度的翻耕处理组）达到了对湖泛黑臭的控制,当第8~14天PT2、PT5、PT10（2、5和10 cm翻耕处理组）,CK（对照组）和Blank（空白组）相继发生黑臭时,PT15上覆水主要致黑物质为Fe2+和S2-,其质量浓度分别为PT2、PT5、PT10、CK和Blank的68.6%、79.5%、48.1%、46.7%、51.3%和75.2%、65.7%、57.1%、74.5%、75.0%.②PT15可明显提升新生泥-水界面对蓝藻堆积及缺氧环境的耐受力,黑臭诱导模拟后,其底部水体及泥-水界面的ρ（DO）、E_h和pH均远高于发生湖泛黑臭处理组,ρ（∑H₂S）却明显低于发生湖泛黑臭处理组,表层底泥间隙水中ρ（Fe2+）为0.54 mg/L,仅为发生湖泛黑臭处理组的25.3%~33.7%,ρ（Fe2+）占ρ（TFe）的比例为25.2%,远低于发生湖泛黑臭处理组（约40.0%）,表层底泥中w（AVS）（AVS表示酸可挥发性硫化物）为0.51 μg/g,仅为发生湖泛黑臭处理组的14.6%~17.2%.研究显示,底泥翻耕作为一种底泥物理改良方式,对于聚藻区内底泥,因其将有机污染负荷较重的表层翻转至了下层,阻隔了表层污染底泥中物质迁移供给和对厌氧微生物参与的控制,在藻体大量聚集和死亡的水柱环境中可较好地阻止致黑致臭物的形成,有效控制了湖泛黑臭的发生.