不同配方菌剂对黑臭水体及底泥修复效果差异研究

为探究不同菌剂对黑臭水体的修复效果,揭示研究过程中微生物群落变化规律,采用不同配方菌剂对黑臭水体进行修复,探讨不同菌剂对上覆水、底泥和微生物的影响。结果表明:投加菌剂组上覆水pH均略高于试验前;化学-复合微生物菌剂组上覆水DO浓度略低于空白组(6.95 mg/L),且上覆水NH+4-N和TP去除率分别达到86.60%和66.07%,底泥酸可挥发性硫和有机质去除率分别达到79.20%和52.71%,去除效果均明显优于其他试验组;高通量测序表明,投加菌剂组底泥中硝化、反硝化细菌和有机质降解类细菌均具有较高相对丰度,且Vicinamibacterales下的某属在化学-复合微生物菌剂组中的相对丰度明显高于其他试验组(1.07%~2.18%)。研究显示化学-复合微生物菌剂对黑臭水体具有良好修复效果。

基于文献计量的河道底泥修复技术研究可视化分析

河道底泥的修复是解决水环境内源污染问题的关键手段之一。为分析当下国内外底泥修复技术的研究进展与发展趋势,文章检索了Web of science核心期刊数据库内相关文献,利用Microsoft Excel2010和VOS viewer软件进行文献计量分析。综合绘制了关键词共现图谱以及密度图,用以可视化分析河道底泥的历史研究进程、目前的研究热点以及未来发展趋势。结果显示,近22年间全球该领域内发文数量呈上升趋势。研究热点由最初的环境污染影响方面过渡到底泥处理修复技术的创新,再到如何从机理层面出发减少底泥污染的产生。同时,基于研究热点系统归纳了现行多种底泥修复处理方法的优缺点,做出了对底泥修复技术发展趋势的分析,以期对底泥修复技术领域进一步发展提供参考。

基于CiteSpace的水体底泥修复研究文献计量分析

为探究底泥修复领域未来研究方向,利用CiteSpace文献计量工具,以Web of Science数据库和知网中收录的期刊作为数据来源,对2000~2022年底泥修复研究领域的相关文献进行分析。底泥修复领域发文数量整体呈现逐年上升的趋势。关键词突现词分析和关键词聚类分析结果表明当前底泥修复的目标是削减与去除水体和底泥中重金属、氮、磷和多环芳烃;底泥修复的手段主要是以生物修复和材料修复为代表的原位修复技术。中外文献被引频次分析结果可知,近20年来生物修复技术一直是底泥修复领域研究的重点。原位修复技术在底泥修复领域极具应用前景,微生物-植物联合修复、生物炭材料修复、硝酸钙和过氧化钙修复作为行之有效的原位修复手段备受学者青睐。

底泥修复技术方法和应用前景

根据底泥污染的类型和分布,依据现有底泥修复技术的最新手段,阐述了不同种类的底泥修复技术,同时分析了各种修复技术的优劣之处,提出水污染问题的根本解决方案,并展望底泥修复技术在处理水污染方面的应用前景。

河道底泥修复与处理技术

目前,地区经济发展与环境保护工作之间的矛盾日渐激化。因部分企业随意排放未处理或处理不达标的污水,导致河道污染问题更为严重,河道底泥中还有大量的污染物质,使水资源受到二次破坏。基于此,本文以某河道底泥处置工程为例,提出该工程环境特征,分析底泥修复与处置任务及规模,提出底泥修复处理具体技术及管控要点。

不同载体固定活性污泥原位修复轻度淤积底泥的效能

底泥修复是黑臭水体治理中的重要环节,原位修复操作简便且对河道的破坏小。利用固定化菌剂原位修复实验装置,探究了活性炭、沸石、陶粒3种载体固定活性污泥修复轻度淤积底泥的效能。载体物理特性及载体对微生物的吸附特性实验结果表明,活性炭相对于沸石和陶粒具有更丰富的孔隙结构和更强的活性污泥吸附能力,沸石的吸附能力强于陶粒。不同载体固定活性污泥原位修复轻度淤积底泥实验结果表明,3种载体固定活性污泥均能有效降低底泥中有机质含量,其中活性炭固定活性污泥对底泥中有机质的降解效果最佳,60 d内有机质含量可降低45.2%;3种载体固定活性污泥均能促进底泥中重金属离子转移,其中沸石固定活性污泥对重金属离子的去除效果最佳,60 d内对铜离子、铬离子、铅离子的去除率分别达到了28.8%、27.2%、37.2%;此外,3种载体固定活性污泥均能有效去除上覆水中的CODCr、NH3-N、TN、TP,60 d内CODCr去除率基本超过50%,NH3-N、TN、TP去除率基本超过80%。综合底泥和上覆水处理效果可知,活性炭固定活性污泥的表现最优,其次为沸石固定活性污泥。

底栖动物螺蛳对池塘底泥及水质的原位修复效果研究

以螺蛳为净化生物,研究了直接向养殖塘中放养螺蛳对鲫鱼养殖塘的底泥和水质的改善效果。结果表明,通过直接放养螺蛳使得养殖塘水质的污染状况有所缓解,然而改善前后水体的内梅罗综合污染指数仍同属于重污染等级。因此仅采用直接放养螺蛳的方法对养殖塘进行底泥修复还不能使养殖塘水质得以彻底净化,应与其他修复技术配合使用,从而达到更好的底泥修复和水质净化效果;总体来说,螺蛳的放养量越大,水质净化效果越好,但并不是无限制地增加螺蛳的放养量都对水质净化有利。

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NO_3^--N基本无积累,且促生剂投量为0.11g/L时NO_3^--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.

厌氧菌对硝基苯污染河道底泥的修复研究

在厌氧条件下,以长期受硝基苯(NB)污染的化工厂排污口底泥和河道底泥混合为菌源,分离纯化出4株能厌氧降解硝基苯的细菌。其中菌株N-O在低温(10℃)条件下可以快速去除20 mg.L-1的硝基苯。在松花江(吉林市段)底泥中分别接种10 mL.L-1、20 mL.L-1、30 mL.L-1、40 mL.L-1(菌悬液/处理溶液)N-O菌进行NB降解研究,结果表明接种30 mL.L-1时,N-O菌对底泥中NB的降解效果明显,72h内达到了NB的完全去除;但是该菌对降解副产物苯胺(AN)几乎没有去除效果,寻求在厌氧环境下同步降解NB、AN的优势菌,将非常迫切。

用生物促生剂修复受污染底泥的试验研究

通过定期向受污染底泥中注入生物促生剂进行底泥修复的试验,监测上覆水体的水质指标,并观察表层底泥微生物的生长情况。试验结果表明,将生物促生剂直接注射到底泥中能很好地刺激底泥中原有异养菌的生长,并对反硫化细菌的生长起抑制作用。在为期60d的试验中,异氧菌数量提高了一个数量级,由105个.g-1(以干泥计)提高到106个.g-1(以干泥计);反硫化细菌数量则大大减少,由试验初始阶段的120000个.g-1(以干泥计)到试验结束后的小于2000个.g-1(以干泥计)。但是,上覆水中的氮、磷、CODCr等指标含量较高。

底泥原位修复技术的应用探讨——以上海某公园为例

河湖内源污染以往采用清淤疏浚方式,但是该方式具有操作难、处置复杂、费用高等问题。为快速、安全并有效地削减河湖内源污染,减少底泥持续释放对水质及居民感观的影响,促进水质稳定达标,本文提出底泥原位修复技术,该技术具有环境友好、经济节约、安全高效的特点,并在上海某公园成功示范应用,为类似项目提供了示范参考。

太阳能电池协同微生物燃料电池产电及对底泥的修复影响

装置以河道黑臭底泥为底物,改性后的碳毡为电极,通过外接不同额定电压的太阳能电池板,构建了一种新型的SC-MFC(solar cell-microbial fuel cell)体系,太阳能电池的引入对普通MFC产电性能及底泥污染物去除效率产生了的影响。通过一个周期的运行,得到如下结论:在太阳能电池表面辐照强度53 mW·cm^(-2)的条件下,SC-MFC系统的最大输出电压和输出功率密度与普通的MFC相比均有明显的提高。对于底泥污染物的去除,SC-MFC系统随着串联太阳能电池额定电压的增大,去除效率呈现出先升高后降低的趋势。在外接0.5 V、1 V、2 V太阳能电池时,底泥对污染物修复效果较好,并且底泥中有机质、总磷、氨氮、硝态氮的最大去除率为20.88%、32.39%、48.41%、62.66%,它们分别在串联1 V、2 V、2 V、0.5 V太阳能电池板时达到。

城市黑臭河涌底泥-微生物燃料电池产电性能及对底泥的修复

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)是一种将化学能转化为电能的技术。它可以利用包括河涌与海底的沉积物在内的众多基质来产生电能。在利用微生物燃料电池对沉积物进行修复时,通常采用将阳极埋在水底沉积物中,阴极悬于上覆水中的方式来构建电池。由于上覆水的存在,底泥中的污染物质不仅会被电池修复,也会向上覆水释放,影响底泥和上覆水的整体修复情况。以广州某黑臭河涌底泥为阳极微生物接种源及阳极基质,50 m M·L-1铁氰化钾缓冲溶液为阴极室溶液构建了双室有膜型微生物燃料电池,排除上覆水对微生物燃料电池修复底泥的影响,研究在不同的外接电阻下,MFC的产电性能以及MFC对底泥的修复效果。结果表明:以黑臭河涌底泥为阳极底物能够保持MFC较长时间产电运行(650 h)。构建的电池内阻分别为:1 341.6、1 339.2、1 330.2、1 386.7和1 311.7Ω。外阻能够对MFC的产电和功率密度输出产生影响:在外接电阻为1 500Ω时,MFC获得的稳定输出电压最高为0.753 V,最大输出功率为4.94 m W·m-2。在运行中,微生物燃料电池对底泥进行了修复:在外接电阻为1 500Ω时,有机质去除效果最佳,去除率为7.834%;全磷在外阻100Ω达到29.98%的最高去除率;铵态氮在外阻100Ω处达到41.64%的最高去除率;在硝态氮最高去除率则在外接1000Ω时,为71.52%。这说明了外阻能够影响电池对底泥的修复效果。

湿地植物-沉积物微生物燃料电池产电及河流底泥修复

以受污染的城市河涌底泥为底质,湿地植物选用风车草(Clinopodium Urticifolium)或短叶茳芏(Cyperus Malaccensis),构建了湿地植物-沉积物微生物燃料电池(P-SMFC)及无植物的沉积物微生物燃料电池(SMFC)共3个电极处理组,研究了P-SMFC与SMFC的产电特性,并探讨了它们与对照组中底泥及上覆水中氮磷的迁移转化规律。结果表明,产电方面,在系统启动运行的7个月内,PSM1、SM和PSM2三个电极处理组均能维持较稳定的产电,输出电压在整个运行阶段总体稳定在0.30~0.50 V,且植物的引入提升了系统的产电性能。底泥修复方面,设置的5个处理组对底泥中有机质均有一定的降解作用,表现出PSM1、SM和PSM2处理组有机质的降解要显著高于PS1和PS2处理组,P-SMFC系统对底泥有机物的去除有显著的促进作用;系统中系统运行前2个月,2个P-SMFC处理组氨氮含量显著低于其他3个处理组,之后随着运行时间的延长,各处理组之间的变化差异性不大,5个处理组底泥中氨氮去除率均达到80%以上;电极的引入对底泥中硝氮的去除没有产生显著影响;各处理组底泥中总磷去除率不同,分别为PSM1处理组8.67%、SM处理组8.89%、PSM2处理组7.33%、PS1处理组12.45%、PS2处理组8.89%,产电过程抑制了磷的迁移,有助于底泥中磷的稳定。

原位注射硝酸钙技术修复污染底泥操作对底泥中硝态氮和氨氮释放的影响

原位生化处理技术是日益受到关注的一种污染底泥修复技术,其主要是通过向污染底泥直接注射化学或生物制剂来启动底泥修复。硝酸钙是原位生化处理技术最常使用的药剂之一,已被广泛应用于污染底泥治理的实际工程,在抑制磷释放、控制恶臭和降解有机污染物等方面表现出明显的效果。

治理感潮河道黑臭的底泥原位修复技术研究

选择典型的珠江流域重污染感潮河道——广州市荔湾区郭村涌为研究对象,结合河道感潮特性,在退潮后的最低水位时采用底泥曝气并投加TRSS稳定剂来消除河道黑臭,以利于河道生态系统的恢复。研究结果表明:底泥曝气可有效氧化底泥中的硫化物,运行一个月后对其去除率达到了86.3%～92.1%,臭味基本被消除;底泥经投加TRSS进行稳定化处理后,Cu、Zn、Cr、Cd等重金属的释放量降低了79.5%～87.2%,且形态更加稳定,经底泥毒性鉴别其浸出量分别降低了66.2%、81.5%、82.2%和78.6%,均低于危险废物毒性鉴别标准值,同时还使磷的释放量降低了约90%;停止投药两个月后,底泥中硫化物的含量稳定在0.035 g/kg以下;维持微碱性、好氧条件(pH≈8,DO>2 mg/L),可使表层底泥由黑色变成亮褐色,上覆水体水质稳定,黑臭基本消除。

修复硝基苯污染底泥的活性覆盖材料筛选

针对硝基苯污染底泥修复的活性覆盖技术,筛选了适合阻断底泥中硝基苯释放的还原剂和吸附剂.采用的零价铁可迅速将难生物降解的硝基苯还原为苯胺,提高其生物可降解性,有利于将污染物彻底去除.零价铁对硝基苯的还原反应速率随着零价铁剂量的提高而提高,反应速率常数≥0.001min-1.吸附试验结果表明,在煤渣、活性炭、焦炭以及硅藻土几种常见的吸附剂中,活性炭具有最佳的吸附能力,但是其价格昂贵,不适于大规模应用.而廉价易得的煤渣对硝基苯及其降解产物苯胺具有良好的吸附性能,对硝基苯和苯胺的最大理论吸附量达到924.9mg.kg-1和1692.2mg.kg-1.因此提出以煤渣为吸附基质,并添加一定比例零价铁的复合活性覆盖材料,为硝基苯污染底泥修复提供一种新的方向和基本参数.

河道底泥原位生物修复技术研究简述

河道是城市建设发展中重要的组成,河道污染对居民与生态环境产生了恶劣的负面影响。为了有效控制河道污染,需对河道底泥采取修复。本文介绍并对比了底泥原位物理、化学与生物修复技术,以及几种新兴的修复技术。综述了原位生物修复技术,其中吸附剂类原位修复具有良好的应用前景,并提出了相关研究的展望。

城市河道底泥污染物处理技术研究

随着社会的快速发展,环境污染问题日益突出,水环境污染中的底泥污染问题日渐突出。导致城市河道底泥污染的原因复杂多样,底泥释放的氮、磷和重金属等污染物会对水体造成严重污染,污染物迁移后甚至对人体造成严重的危害,因此底泥治理至关重要。文章针对底泥污染治理技术,从原位修复技术和异位修复技术进行阐述,对原位修复技术中的物理法、化学法和生物法和异位修复技术中底泥疏浚技术和污染物与疏浚物固相分离技术进行详细介绍,同时提出了未来底泥修复技术研究发展的相关建议。

微生物治理技术在河道底泥污染物治理中的应用研究

依托南方某城市黑臭河道开展室内试验,对多种生物制剂投加方案进行对比筛选,从底泥污染物分析角度研究生物制剂的治理成效。研究发现,生物制剂1对底泥中的有机物和总氮的去除效果最佳,投加量为1.0 g时,两者去除率分别达到25%、73%;生物制剂2对底泥中的总磷去除效果最佳,投加量为1.0 g时,去除率达到58%;采用3种制剂复合处理时,能较好地去除底泥中的有机物、总氮、总磷,生物制剂1、2、3的投加量分别为1.0 g、0.2 g、0.05 mL时,有机物、总氮、总磷的去除率分别达到30%、70%、35%。从底泥微生物群落结构分析来看,投加生物制剂削减了底泥中微生物的种群数量,促进了优势菌门的繁殖生长,生物制剂1与2对底泥群落结构的改变较大。生物制剂能够促进分解污染物的菌种繁殖增长,可应用于河道底泥污染物的治理。