【摘要】： 隨著城市發(fā)展和人口增加,城市內(nèi)河污染日趨嚴(yán)重。研發(fā)適宜的水體凈化技術(shù)是恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)健康并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。本文以我國(guó)南方典型的重污染城市內(nèi)河——深圳布吉河河水為研究對(duì)象,貫徹以河流為主體的流域治理理念,以研發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)、占地面積小的水質(zhì)凈化技術(shù)為目的,運(yùn)用原位-異位聯(lián)合生物處理技術(shù),結(jié)合微生物和水生植物的各自優(yōu)勢(shì)處理重污染河水,以期為我國(guó)污染水體的生物修復(fù)計(jì)劃提供借鑒。 布吉河水質(zhì)污染狀況及微生物群落結(jié)構(gòu)分析表明,布吉河屬于典型的耗氧性有機(jī)污染,氮素污染是布吉河水質(zhì)最突出的問(wèn)題。水體中平均COD和BOD濃度分別為211±50.2 mg/L和117±21.3 mg/L,總氮和氨氮濃度分別為29.8±8.86 mg/L和24.4±8.3 mg/L。氮循環(huán)菌群落分布及其功能研究表明,快速的生長(zhǎng)能力和較強(qiáng)的活性,使氨化菌和反硝化菌在河流中廣泛分布,分別為1012 MPN/ml和106MPN/ml。硝化細(xì)菌在水體和底泥中分別僅約102 MPN/ml和104 MPN/g。相關(guān)性分析表明,非點(diǎn)源污染的存在,是河流污染嚴(yán)重的原因之一。此外,河流生態(tài)系統(tǒng)中氮素循環(huán)相關(guān)菌群的數(shù)量分布嚴(yán)重失衡,使氮素的轉(zhuǎn)化和去除途徑受阻,導(dǎo)致大量的氮素以氨氮的形式滯留于水體,加重了河流的氮素污染。因此,采取一些行之有效的生物治理措施迫在眉睫。 采用新型的強(qiáng)化生物膜-活性污泥復(fù)合工藝(EHYBFAS)對(duì)上游高污染河水進(jìn)行異位處理。復(fù)合工藝能夠在短停留時(shí)間(HRT=3.5h)內(nèi)有效去除有機(jī)污染物,當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷為0.33~0.93 kg BOD/(m3·d)和0.93~2.53 kg COD/(m3·d)時(shí),BOD和COD的平均去除率分別為86.0±3.6%和83.7±4.6%。當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷為0.15~0.32 kg TN/(m3·d)和0.11~0.22 kg NH4+-N/(m3·d)時(shí),總氮和氨氮的去除率分別為25.7±7.2%和22.2±12.7%。MPN-Griess檢測(cè)結(jié)果表明,硝化菌占總菌量的比例在混合液中為0.21%~0.3%之間,在生物膜載體上為0.12%~0.6%之間。自養(yǎng)菌比例過(guò)低,削弱了硝化反應(yīng),是導(dǎo)致氮素去除率低的主要原因。采用PCR-DGGE對(duì)不同生物反應(yīng)池中的氨氧化細(xì)菌(AOB)進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果顯示EHYBFAS工藝完成了AOB的自然選擇,與缺氧池相比,好氧池內(nèi)的AOB菌數(shù)量差異不顯著,表明好氧池內(nèi)亞硝化速率較慢。對(duì)主要條帶進(jìn)行克隆測(cè)序共獲得9種不同的16s rDNA序列,其GenBank登陸號(hào)為GU073369-GU073378,BLAST結(jié)果表明,其中5個(gè)序列與已知的Nitrosomonas sp.屬細(xì)菌均有大于98%的相似性。此外,在活性污泥1號(hào)數(shù)學(xué)模型與生物膜上碳氧化和硝化的經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合的基礎(chǔ)上,建立了生物膜-活性污泥全耦合數(shù)學(xué)模型,且能夠較好的反映出水水質(zhì)的變化。 為配合EHYBFAS工藝對(duì)污染河水的異位處理,嘗試以河道空間作為處理場(chǎng)所,采用生物接觸氧化工藝進(jìn)一步凈化河流水質(zhì)。以布吉河水質(zhì)凈化廠出水口下游600 m處河水作為試驗(yàn)進(jìn)水,模擬河道狀況設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)小試試驗(yàn)裝置,通過(guò)添加微生物功能菌劑構(gòu)建生物強(qiáng)化系統(tǒng)。生物接觸氧化技術(shù)能有效去除氮素。平均出水總氮和氨氮濃度分別為13.37±3.52 mg/L和7.28±2.61 mg/L。投加高效菌劑后,TN去除率為50.32%,比投菌前高24.42%,氨氮去除率為60.1%,比投菌前高25.6%。此外,生物膜載體有效增加了微生物生物量,特別是投加高效菌劑后,硝化細(xì)菌數(shù)量明顯增加,占細(xì)菌總數(shù)的1.31%。微生物群落的DGGE圖譜和數(shù)量分析也表明,投加的高效菌劑,增加了微生物的群落多樣性和種群數(shù)量,特別是硝化細(xì)菌的數(shù)量,優(yōu)化了氮素循環(huán)相關(guān)菌群的結(jié)構(gòu)分布。 為了再現(xiàn)城市內(nèi)河的生態(tài)景觀功能,在生物接觸氧化技術(shù)處理污染河水的基礎(chǔ)上,探討生物接觸氧化工藝結(jié)合水生植物處理河水的效果,研究適合河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的原位生物處理技術(shù)。結(jié)果表明,水生植物-生物接觸氧化工藝能夠有效去除氮素,平均出水總氮和氨氮濃度分別為15.5±1.84 mg/L和6.6±0.56 mg/L。種植植物后, TN去除率為56.9%,比種植植物前提高21.0%,氨氮去除率為72.5%,比種植植物前提高28.9%。水生植物增加了水體中微生物的生物量,特別是硝化細(xì)菌,其占總菌量的比例從種植植物前的0.12%增長(zhǎng)到種植植物后的0.39%,優(yōu)化了氮循環(huán)相關(guān)菌群的結(jié)構(gòu)分布。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

[23]將水生植物凈化法分為以下3大類（見圖1-3）：（1）濕地法類（表流式、表流生態(tài)園式、滲流式）；（2）浮葉植物法類 （槽式、水面利用式）；（3）水培種植法類（直接種植式、特殊底材式、浮體式）。（a）表流式 （b）表流生態(tài)園式 （c）滲流式 （d）槽式（e）水面利用式 （f）直接種植式 （g）特殊底材式 （h）浮體式圖1-3 水生植物凈化法示意圖Fig. 1-3 Aquatic plant purification method- 4 -相關(guān)博士學(xué)位論文 2011年 第05期 工程科技Ⅰ輯 B027-18-14

有蓮花水、清水河、高澗河支流加入，在泥崗橋下游處設(shè)有筍崗滯洪區(qū)分水口；下游流經(jīng)繁華的羅湖商業(yè)區(qū)后，在漁民村（距離入�？�500 m）匯入深圳河，布吉河水系圖如圖1-1所示。布河深圳河1:10000洪湖公園粵寶橋人民橋▲▲▲水徑大塘徑芬布吉鎮(zhèn)吉圖 1-1 布吉河水系圖Fig.1-1 Buji stream and its catchments布吉河流域處于北回歸線以南，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，氣候溫暖多雨；多年平均氣溫 22.4℃，最高氣溫 38.7℃，最低氣溫 0.2℃；多年平均相對(duì)濕度 79%；多年平均水面蒸發(fā)量 1322 mm、多年平均陸地蒸發(fā)量約 850 mm。流域多年平均降水量為 1926.4mm，年最大降水量 2662.9mm(1975 年)，年最小降水量 912.5mm(1963 年)。多年平均降水天數(shù)為 139d。實(shí)測(cè)最大 24 小時(shí)降水量 363mm，多年平均 204mm。根據(jù)《廣東省水資源》（廣東省水文總站，1986.8）：布吉河流域多年平均降雨 1900mm

池的HRT為1.3 h。在反應(yīng)池底一半寬橫向旋流和縱向推流的復(fù)合水力流態(tài)，強(qiáng)化處理效果。污泥濃縮池的污缺氧區(qū)。系統(tǒng)的BOD污泥負(fù)荷，混/(kg MLSS d)、2 000 mg/L和6:1~10:好氧池污泥濃縮池污泥（0.05Q）剩余污泥氧池污泥泵

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本文編號(hào)：2796295