城市黑臭河流的原位化学修复研究

摘要

随着我国城市化进程不断加快，越来越多的城市河流遭到污染。河流变得发黑发臭，对周围环境产生了严重的影响。城市河流黑臭问题日益严重，国家正逐渐开展对城市黑臭河流的治理工作。黑臭河流底泥中沉积了大量的有毒有害污染物，持续不断向上覆水释放。因此污染底泥的修复在城市黑臭河流治理过程中占很重要的地位。如何选择方便有效的底泥修复技术，解决城市河流黑臭问题，已成为人们考虑的关键问题。在众多底泥修复技术中，原位化学修复技术因其投资少、见效快、易于操作等优点，越来越多地受到人们的关注。
　　采集河流中黑臭底泥和上覆水作为实验对象，在实验室条件下自制圆柱状反应器，模拟河流实际环境，往底泥中投加新型复合药剂和其他化学药剂，确定新型复合药剂的适宜剂量，研究不同药剂对城市黑臭河流的修复效果，分析修复机理。在此基础上，进一步研究新型复合药剂和其他方法的联合修复效果，寻找新型复合药剂更多的应用方向。通过实验，得出以下结论:
　　(1)投加新型复合药剂对于底泥和上覆水污染有修复效果，修复效果随药剂投加量增加而增加。底泥AVS、TOC，上覆水COD、NH4+-N、TP的去除率最高分别可达到99.13％、36.00％、83.16％、80.47％、94.18％。只考虑用新型复合药剂进行底泥修复时，最适宜的加药量为16g/L湿泥。投加此剂量复合药剂实验组，底泥AVS、TOC稳定在23mg/L、12.58g/kg，去除率达到98.63％、32.00％;底泥ORP值稳定在15mv。上覆水COD、上覆水NH4+-N和上覆水TP数值为20mg/L、4.2mg/L和0.13mg/L，去除率达到75.61％、78.95％和92.97％;上覆水DO值为6.01，pH值为9.15。
　　(2)双氧水易于分解，不适合用于修复黑臭河流底泥。往底泥中注入硝酸钙会引起上覆水中NH4+-N增加，其他化学药剂则会不同程度降低上覆水NH4+-N。钙磷沉淀作用是控制磷污染的主要因素，含有钙离子的化学药剂对于TP的控制效果明显强于不含钙离子的化学药剂。硝酸钙不会使上覆水DO升高，其他化学药剂均能不同程度提升上覆水DO。新型复合药剂和过氧化钙均能增加上覆水pH，新型复合药剂比过氧化钙的碱性副作用小，过硫酸氢钾能降低上覆水pH，硝酸钙对上覆水pH几乎没有影响。新型复合药剂稳定性好，碱性副作用较小，有较好的释氧能力和化学氧化性，对碳氮磷等污染物质去除效果强于其他药剂。进行黑臭河流原位化学修复时，新型复合药剂比其他化学药剂有明显的优势。
　　(3)投加新型复合药剂和水体曝气联合修复方法，能进一步减少复合药剂的使用剂量至10g/L湿泥，降低上覆水pH至7.90，同时降低上覆水NH4+-N至1.8mg/L，去除率达90.53％。与单纯曝气法相比，减少了曝气时间，节省了经济成本，而且提高了污染物的去除效果。综合考虑各方面因素，先投加复合药剂后水体曝气是最适宜的修复方式。先加药后曝气实验组底泥AVS、TOC稳定在105mg/L、13.14g/kg，去除率达到94.17％和24.90％;底泥ORP为-83mv;上覆水COD、NH4+-N和TP稳定在21mg/L、1.80mg/L和0.14mg/L，去除率分别为74.07％、90.53％和92.63％;上覆水DO值和pH为8.40mg/L和7.90。
　　(4)实验结束时经新型复合药剂氧化过的底泥由黑色变为黄褐色，上覆水透明度明显增加且无臭味。对照组底泥和上覆水发黑并散发阵阵臭味。

目录

声明

摘要

一、前言

1．1 城市河流污染现状

1．2 污染物来源

1．3 黑臭成因和黑臭物质

1．4 原位修复方法研究进展

1．4．1 物理法

1．4．2 化学法

1．4．3 生物法

1．5 研究目的、内容和创新点

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

1．5．3 创新点

1．6 技术路线图

二、材料和方法

2．1 实验样品采集和理化性质

2．2 底泥修复药剂的选取

2．3 监测指标和分析方法

三、广口瓶中底泥修复预实验

3．1 新型复合药剂梯度投加量实验

3．1．2 对底泥AVS和TOC影响

3．1．3 对底泥ORP影响

3．1．4 对上覆水DO和pH影响

3．1．5 对上覆水COD、NH4+-N、TP影响

3．2 不同化学药剂对比实验

3．2．1 实验装置和方法

3．2．2 对底泥AVS和TOC影响

3．2．3 对底泥ORP影响

3．2．4 对上覆水DO和pH影响

3．2．5 对上覆水COD、NH4+-N、TP影响

3．3 本章小结

四、圆柱状反应器中底泥修复实验

4．1 新型复合药剂细化梯度投加量实验

4．1．1 实验装置和方法

4．1．2 对底泥AVS影响

4．1．3 对底泥TOC影响

4．1．4 对底泥ORP影响

4．1．5 对上覆水DO和pH影响

4．1．6 对上覆水COD、NH4+-N和TP影响

4．2 不同化学药剂对比实验

4．2．1 实验装置和方法

4．2．2 对底泥AVS影响

4．2．3 对底泥TOC影响

4．2．4 对底泥ORP影响

4．2．5 对上覆水DO和pH影响

4．2．6 对上覆水COD、NH4-N、TP影响

4．3 本章小结

五、联合修复实验

5．1 实验装置和方法

5．2 实验结果分析

5．2．1 对底泥AVS影响

5．2．2 对底泥TOC影响

5．2．3 对底泥ORP影响

5．2．4 对上覆水DO和pH影响

5．2．5 对上覆水COD、NH4+-N和TP影响

5．3 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢