1、摘 要城市河涌污染已经严重威胁到城市的水资源和居民的身体健康，并且成为地区可持续发展的制约因素。采取有效的技术和措施治理河涌污染势在必行。本文针对污染河涌的特点，建立一个中试规模的河道模拟装置，将“生物基+复合优势菌+微孔软管曝气”条件相结合，采用生物基接触氧化工艺处理黑臭水沟污水，通过对污水及其中微生物的长期连续实验监测，探讨了该工艺的技术可行性及污染物的去除效果。结果表明，生物基接触氧化技术NH3-N有良好的去除作用，进水NH3-N值为2040mg/L，出水NH3-N值一般维持在0.5mg/L左右，去除率达到90以上，符合地表水的类水标准。但当原水NH3-N浓度大于60mg/L时，硝化细菌
2、会受到冲击，去除率降低。由于生物膜厚度的增加，传质阻力增大，溶解氧宜维持在34mg/L之间。生物膜增加后，内部形成厌氧层，有一定的反硝化作用，TN去除率有30%左右。本试验采用的填料对悬浮生物胶团有很强的截流吸附能力，生物胶团缠绕包裹填料丝生长，到挂摸后期形成丝状的骨架结构，有利于氧和营养物的吸附传递关键词：河涌污染，生物膜，接触氧化，氨氮去除AbstractThe city river pollution has caused the water resource problem, affected the citizens health, and also limits the conti
3、nual development of the area. To control the city river pollution, effective measures must be made under such situation.According to the river characteristic, we made a pilot test river model, using the bio-film contact oxidation technique to treat the sewage water, with bio-film carrier, hybrid sup
4、er bacteria and microporous tube aeration. This experiment would find out the mechanism of the bio-film contact oxidation and assess the pollution removal efficiency.The results indicated that: Bio-film contact oxidation has good effect in NH3-N removal, the influent NH3-N concentration is 2040mg/L,
5、 the effluent NH3-N concentration is 0.5mg/L, it has 90% removal, and the effluent water is accordance with the surface water five grade standard. But while the influent NH3-N concentration higher than 60mg/L, the nitrify system would be destroy, and the removal efficiency is low. Because the bio-fi
6、lm became thick, the mass transfer resistance rised, so the best DO level is between 3-4mg/L. While the bio-film became big, the bio-film inner has anaerobic layer which had denitrify effect, so the TN has 30% removal. The bio-film carrier we used could closure the zoogloea, and the zoogloe adhered
7、at the carrier to grow up. After a mouth, the zoogloe look like a filiform frame. Such frame can adhere the pollutants and is good for the bio-film grow. Keywords: polluted river，bio-film，contact oxidation, removal of ammonia-nitrogen目 录1 绪论1 1.1 题目背景及目的1 1.2 国内外研究状况2 1.2.1 底泥生态疏浚2 1.2.2 河道曝气技术4 1.2
8、.3 水生植物恢复技术5 1.2.4 微生物修复技术6 1.2.5 生物膜法8 1.3 题目研究方法和研究内容92 材料与方法10 2.1 试验材料与仪器设备10 2.1.1 试验装置10 2.1.2 曝气设备10 2.1.3 生物基12 2.1.4 复合优势菌12 2.1.5 实验仪器设备13 2.2 实验方法13 2.3 水质分析方法14 2.4 生物分析方法143 生物基挂膜和模拟河涌阶段试验研究15 3.1 生物基挂膜阶段试验研究15 3.1.1 生物基挂膜启动过程和条件15 3.1.2 生物基挂膜阶段CODCR的去除效果分析16 3.1.3 生物基挂膜阶段NH3-N的去除效果分析16
9、 3.2 模拟河涌阶段试验研究20 3.2.1 河涌治理模拟试验条件20 3.2.2模拟河涌阶段CODCR的去除效果分析169 3.2.3 模拟河涌阶段NH3-N的去除效果分析204 生物相分析20 4.1 生物膜的表观分析24 4.1.1 生物基挂膜过程的表观变化分析24 4.1.2 不同段的生物膜表观分析25 4.2 生物膜的微型生物多样性26 4.2.1 藻类计数与多样性分析26 4.2.2 原生动物计数与多样性分析275 氨氮的转化去除机理分析29 5.1生物相与氨氮转换去除的关系29 5.1.1 生物基挂膜阶段的影响29 5.1.2 水力条件的影响29 5.2 三态氮的转化关系30结
10、论31参考文献32致谢34351 绪 论1.1 题目背景及目的珠江三角洲有大小河涌1000多条，这些河涌历来是排涝、纳污等的主要通道2。自20世纪80年代以来，随着经济的高速发展和区域开发强度和范围的不断扩大，使得当地人口剧增，城市化加快，工业废水和城市生活污水排放量的不断增加，超过了河流自净能力，致使部分河流水体污染日趋严重。尤其是流经城镇的河涌水长年黑臭，逐年淤积，严重影响了市容市貌和市民的生活环境，也给自然生态造成破坏，已成为三角洲河网地区区域社会经济可持续发展的主要制约因素。因而调查研究城镇污染河水的特征，探讨河涌污染修复的对策，对保护水资源和防止珠江三角洲河涌的进一步污染具有重要的战
11、略性意义。城市河涌污染后的共同特点为：大量超过水环境容量和自净能力的污染物存在于水体中，溶解氧浓度降低甚至为零，水体出现黑臭、富营养化现象，鱼虾等水生生物种类锐减甚至绝迹面目，水体的原有的生态平衡被严重破坏，水体原有的功能衰退甚至丧失。城市河涌整治的目标就是要消除水体的黑臭现象，改善河涌的水质，恢复原有水质功能，建立河涌新的生态平衡，最终实现水生态环境的可持续健康发展3。自20世纪90年代末，广州市已经开始整治河涌水环境，2001年广东省委、省政府更是提出了从2003年开始，“一年初见成效、三年不黑不臭、八年江水变清”的目标。广州、深圳、佛山、珠海、中山、东莞、江门等城市都制订了城市污水治理规
12、划，投入大量资金，但效果不甚显著，城市河涌、河道依然黑臭。近年来，研究学者提出“生态治河”的理念，认为只有实现河涌生态系统的恢复，才能彻底的修复污染河涌的水环境，其核心内容就是利用微生物降解河流中的有机物和有害有毒物质，恢复河流的水质，通过生态工程恢复河流的生态平衡。微生物修复技术、生物膜技术、水生植被恢复工程是河流生物-生态修复的主体技术，是河流整治的主导技术，也是目前河流整治领域的主要研究热点。现代河流整治的理念是要实现河流的生物-生态修复，国内外专家经过多年的探索，取得了很多令人鼓舞的成果，但是由于河流生态系统的复杂性，这些技术在应用过程中还存在很多的问题，有待进一步研究，提高治理效率，
13、降低治理成本。本研究提出以生物基为载体并投加复合优势菌的生物原位修复技术，治理污染河涌。虽然已有研究学者应用诸如阿科蔓生物填料对低污染河流、湖泊的污染防治进行了研究，但是以生物基再投加复合优势菌治理污染程度较高的内河涌的研究报道在国内尚未发现，而且本项目采用的生物基成本约为阿科蔓填料的1/10，将可以降低内河涌治理的成本。本研究来源于广东省科技计划项目市镇河涌生态环境修复与水质恢复技术研究及其示范工程（2005B33301007），研究开发一种经济、实用的河涌生物修复技术，并探索其修复的机理。1.2 国内外研究状况城市河涌生物生态修复技术包括生物修复技术、生态修复技术和生物生态修复复合技术。生
14、物修复技术主要有：河涌内，包括坝、坡前的河道内增氧技术；用于改善或处理河流水质的河道傍侧工程、河道底部工程；直接向河道内投放特效菌种、高效菌种或利用特种、高效菌种直接净化河流水质的工程技术等。生态修复技术主要包括：生态护岸工程、生态堤防工程、人工湿地工程等；水生植物修复技术、水生动物修复技术，生物增殖、放流技术，人工产卵场、越冬场、育幼场、回游通道等。生物生态修复复合技术包括：微生物修复与植物、动物修复复合技术；微生物修复与生态河岸、生态堤防复合技术；生态、生物修复与保育、管理技术复合；河道内生态修复与河道外湿地修复技术复合；陆地水土保持、生态修复与河流生态修复技术复合等5。1.2.1 底泥生
15、态疏浚污染河涌大多都存在大量的底泥淤积，底泥是河道污染物长期累积的载体，主要含有重金属和有机物等污染物，当外来污染源得到改善（如截污）或水体受到外来扰动，底泥污染物会开始向上覆水体释放、输送，造成上覆水体污染（内源污染）。底泥疏浚是控制河流内源污染的重要工程措施之一。生态疏浚是工程、环境、生态相结合的修复技术。其目的是通过底泥的疏挖去除湖泊底泥所含的污染物，清除污染水体的内源，减少底泥污染物向水体的释放，并为水生生态系统的恢复创造条件。生态疏浚的先进性充分体现在它和工程疏浚的区别当中：前者为生态修复工程，在重污染区、水源地等局部区域，即符合无风险环保安全要求的场地，于最佳施工期(生物休眠期)进行的清洁生产工艺，注重生物多样性和物种保护，疏浚后基底为后续生物修复创造条件；后者为扩大湖泊库容、开挖土方的物理工程。湖泊疏浚已有数十年历史，在国外，一些发达国家和地区从20世纪70年代
