城市河道污染是目前全球范圍內(nèi)普遍存在的突出環(huán)境問題之一,而底泥污染正是河道污染的一個(gè)重要后果,底泥污染與整治成為城市河道污染控制的難點(diǎn)之一,底泥中累積的大量有毒有害污染物通過一定的交換作用重新釋放,是影響和制約上覆水質(zhì)的主要二次污染源。因而如何選擇行之有效的底泥修復(fù)技術(shù)作為城區(qū)河道治理的關(guān)鍵性問題,已成為建設(shè)城市生態(tài)系統(tǒng)、提高城市環(huán)境質(zhì)量的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 分別在夏、冬兩季對天津市周邊河道采集的水樣、底泥分析檢測,結(jié)果表明,天津市一、二級河道,均受到了較嚴(yán)重的污染,特別是底泥,二級河道底泥比一級河道受到更重的污染;針對天津市河道底泥的污染情況,在自制模擬河道上鋪設(shè)采集的實(shí)際河道底泥,進(jìn)行了底泥污染物釋放試驗(yàn),結(jié)果表明河道上覆水在較短的停留時(shí)間內(nèi)(5天),水質(zhì)維持較好;溶解氧水平對底泥磷的釋放影響較大,低溶解氧水平(0.8mg/L)是高溶解氧水平(7.2mg/L)釋放量的3.7倍;擾動(dòng)(風(fēng)浪)顯著影響底泥磷的釋放。 在調(diào)研和底泥污染物釋放試驗(yàn)的基礎(chǔ)上開展了修復(fù)試驗(yàn),采用水封原理在自制反應(yīng)器上進(jìn)行了底泥修復(fù)試驗(yàn),考察了Ca(NO3)2、CaO2、聚鋁等不同投加方式、不同加藥量修復(fù)底泥的試驗(yàn);聚鋁在短期內(nèi)抑制磷的釋放效果比較明顯,17周后抑制能力逐步惡化;CaO2的緩慢釋氧特性,也能較長時(shí)期抑制磷的釋放,但是會引起水體pH值的上升,pH值達(dá)9~9.5;Ca(NO3)2能長期抑制磷的釋放,在長達(dá)30周的試驗(yàn)周期內(nèi),上覆水TP含量均控制在0.03mg/L以下,經(jīng)過20周后,Ca(NO3)2-N加藥量為70g/m2的反應(yīng)器內(nèi)TN已降至5~6mg/L水平,同時(shí)底泥表層、底部TOC也得到7~8%的去除率,因此Ca(NO3)2-N加藥量為70g/m2、注射深度為10cm的加藥方案最佳。 首次采用ORP、底泥TOC、磷形態(tài)分布、重金屬形態(tài)分布、底泥有機(jī)物種類變化等多指標(biāo)來探討不同藥劑、投加方式、加藥量等修復(fù)方式的優(yōu)劣,Ca(NO3)2由于NO3-良好的遷移擴(kuò)散能力,使底泥內(nèi)部氧化環(huán)境得到均勻改善,因此表層、底部底泥TOC均得到相同的去除率,特別是30周后底泥重金屬形態(tài)分布與修復(fù)前封存底泥比較發(fā)現(xiàn),各形態(tài)含量基本保持不變,也就是說重金屬離子在修復(fù)前后遷移擴(kuò)散潛能沒有發(fā)生大的改變,這使原位的化學(xué)修復(fù)技術(shù)成為可能。 采用回歸方法建立了Ca(NO3)2修復(fù)模型,該模型可為實(shí)際河道底泥的修復(fù)提供參考。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：X52
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 物理修復(fù)
            1.2.1.1 疏浚
            1.2.1.2 隱蔽（原位覆蓋）
            1.2.1.3 其他
        1.2.2 化學(xué)修復(fù)
            1.2.2.1 氧化還原技術(shù)
            1.2.2.2 鈍化技術(shù)
        1.2.3 生物修復(fù)(bioremediation)
            1.2.3.1 生物修復(fù)發(fā)展現(xiàn)狀
            1.2.3.2 原位生物修復(fù)
            1.2.3.3 異位修復(fù)
        1.2.4 聯(lián)合修復(fù)
            1.2.4.1 植物-微生物聯(lián)合修復(fù)
            1.2.4.2 化學(xué)- 生物修復(fù)
    1.3 底泥修復(fù)的發(fā)展趨勢
第二章 課題的相關(guān)概況
    2.1 研究的背景
    2.2 研究意義
    2.3 研究內(nèi)容
        2.3.1 河道底泥污染狀況調(diào)研
        2.3.2 污染底泥對水體的影響及危害
        2.3.3 污染底泥的修復(fù)試驗(yàn)
    2.4 試驗(yàn)分析方法
        2.4.1 水樣和泥樣采集方法
        2.4.2 常規(guī)指標(biāo)分析方法
        2.4.3 底泥中有機(jī)物測定
        2.4.4 底泥中磷形態(tài)分布分析
        2.4.5 底泥中重金屬離子分析
        2.4.6 底泥重金屬離子形態(tài)分布
        2.4.7 底泥Fe3+/Fe2+比值
第三章 天津城區(qū)典型河道調(diào)研
    3.1 天津城區(qū)典型河道污染狀況采樣調(diào)查
    3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.2.1 第一次取樣（2007.12.22）
        3.2.2 第二次取樣（2008.9.15）
            3.2.2.1 各取樣點(diǎn)上覆水CODCr 值和底泥中TOC 含量
            3.2.2.2 各取樣點(diǎn)底泥磷形態(tài)分布
            3.2.2.3 各取樣點(diǎn)底泥有機(jī)物GC-MS 分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 污染底泥對水體二次污染的影響及作用模式
    4.1 試驗(yàn)裝置
    4.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        4.2.1 停留時(shí)間
        4.2.2 溶解氧
        4.2.3 風(fēng)速
        4.2.4 溫度
    4.3 底泥理化分析
        4.3.1 底泥磷的形態(tài)分布
        4.3.2 底泥重金屬離子形態(tài)分布
        4.3.3 底泥的吸附特性試驗(yàn)
            4.3.3.1 底泥的吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)
            4.3.3.2 吸附等溫線試驗(yàn)
    4.4 模擬河道試驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.4.1 停留時(shí)間對水質(zhì)的影響
        4.4.2 溶解氧對水質(zhì)的影響
        4.4.3 風(fēng)速對水質(zhì)的影響
        4.4.4 溫度對水質(zhì)的影響
        4.4.5 底泥氮磷的釋放速率曲線
    4.5 本章小結(jié)
第五章 底泥修復(fù)試驗(yàn)研究
    5.1 底泥的采集及理化分析
        5.1.1 底泥磷的形態(tài)分布
        5.1.2 重金屬離子形態(tài)分布
    5.2 實(shí)驗(yàn)裝置
    5.3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    5.4 試驗(yàn)結(jié)果與討論
        5.4.1 投加Ca(N03)2 對底泥污染物釋放的影響
            5.4.1.1 對底泥NH3 釋放的影響
            5.4.1.2 對底泥磷釋放的影響
            5.4.1.3 對底泥有機(jī)物釋放的影響
            5.4.1.4 對底泥TN 釋放的影響
            5.4.1.5 反應(yīng)器內(nèi)底泥Fe3+/Fe2+變化
        5.4.2 投加Ca02 對底泥污染物釋放的影響
            5.4.2.1 對底泥NH3-N 釋放的影響
            5.4.2.2 對底泥磷釋放的影響
            5.4.2.3 對底泥有機(jī)物釋放的影響
            5.4.2.4 對底泥TN 釋放的影響
            5.4.2.5 反應(yīng)器內(nèi)底泥Fe3+/Fe2+變化
        5.4.3 聚鋁投加試驗(yàn)
            5.4.3.1 對底泥NH3-N 釋放的影響
            5.4.3.2 對底泥磷釋放的影響
            5.4.3.3 對底泥有機(jī)物釋放的影響
            5.4.3.4 對底泥TN 釋放的影響
            5.4.3.5 反應(yīng)器內(nèi)底泥Fe3+/Fe2+變化
    5.5 小試試驗(yàn)（廣口瓶）
        5.5.1 對底泥NH3-N 釋放的影響
        5.5.2 對底泥磷釋放的影響
        5.5.3 對底泥有機(jī)物釋放的影響
        5.5.4 反應(yīng)器內(nèi)TN 變化趨勢
        5.5.5 反應(yīng)器內(nèi)底泥Fe3+/Fe2+變化
    5.6 部分反應(yīng)器內(nèi)氧化還原電位變化（ORP）
    5.7 試驗(yàn)中期底泥的理化分析
        5.7.1 底泥中有機(jī)物變化
        5.7.2 底泥中磷形態(tài)分布變化
        5.7.3 底泥中重金屬形態(tài)分布
        5.7.4 小試試驗(yàn)（廣口瓶）中期底泥的理化分析
            5.7.4.1 底泥中有機(jī)物變化
            5.7.4.2 底泥中磷形態(tài)分布變化
    5.8 本章小結(jié)
第六章 修復(fù)模型的建立與分析
    6.1 數(shù)據(jù)處理
    6.2 模型的建立
第七章 結(jié)束語
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝

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