城市河道生物修复技术研究

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城市河道是一个城市的标志之一,它们不仅仅具有供应水源、提供绿地、保护环境和开展旅游等生态功能,也是市民创造文体娱乐与亲近自然的空间。随着人口的增长和经济的快速发展,城市河道污染日趋严重,城市河道治理成为建设城市生态系统、提高城市环境质量的重点和难点。通过总结国内城市河道治理经验,城市河道治理应尊重河流系统的自然规律,注重河流自然生态和自然环境的恢复和保护。城市河道治理还应该结合我国经济发展阶段,选择安全、快速的治理方案。本文首先研究了水体的自净能力以及底泥在水体自净过程中的作用,在水体自净无法满足水体净化的基础上,研究了人工曝气及搅拌(扰动)对水体自净的强化。通过实验证明,在底泥存在条件下进行人工曝气可有效提高有机物、氨氮及总氮的去除效果,搅拌(扰动)无论在有底泥还是无底泥存在条件下均能强化水体自净能力,但是强化效果较人工曝气差。强化过程中底泥中的有机物及总氮大大降低,其中曝气的效果最为明显。人工曝气使底泥典型微生物数量增加、细菌种类增加。底泥在水体净化过程中起到不可替代的作用。通过微生物促生剂技术研究表明:微生物促生剂能够有效提高微生物活性,使底泥中微生物快速并大量的生长,加快了生化反应的进行,加速了污染物降解。但是,微生物生长产生大量的气泡使得底泥中有机物及含氮污染物向水体快速释放。造成上覆水中CODCr、TN、NH3-N值大量增加,虽然上覆水中的污染在微生物的作用下能够得到最终降解,但是需要经过较长一段时间才能达到水质要求。通过投加微生物菌剂技术研究表明:在实际河道中投加酵母菌后,河水水质得到有效改善,并且所投加的酵母菌能够吸附在底泥上从而使酵母菌作用时间延长。投菌一年后,底泥中典型微生物数量增加,细菌种类增加,说明投加酵母菌使底泥环境得到改善,酵母菌能够发挥“头领”效应改善底泥中微生物环境。为了弥补微生物促生剂的不足,研究了微生物促生剂与投菌法的联用技术,实验表明:该联用技术可以加速上覆水中污染物降解,从而弥补微生物促生剂技术的不足。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪 论第9-23页
    1.1 城市河流的重要性第9页
    1.2 城市河道污染治理技术的国内外研究现状第9-12页
    1.3 城市河道治理技术研究第12-20页
        1.3.1 物理修复第12-13页
        1.3.2 化学修复第13-14页
        1.3.3 生物修复第14-20页
    1.4 研究目的、内容及意义第20-23页
        1.4.1 研究目的和意义第20-21页
        1.4.2 研究内容第21页
        1.4.3 研究方法及技术路线第21-23页
第二章 实验材料和监测分析方法第23-31页
    2.1 实验材料第23页
    2.2 水质指标及检测方法第23-24页
        2.2.1 水中常规指标检测第23-24页
        2.2.2 水中典型微生物计数第24页
    2.3 底泥中污染指标监测第24-31页
        2.3.1 底泥常规指标监测第24页
        2.3.2 磷的形态分布第24-25页
        2.3.3 有机物种类分析第25页
        2.3.4 底泥中微生物多样性分析第25-28页
        2.3.5 底泥中的微生物计数方法第28-29页
        2.3.6 底泥中酶活性的测定方法第29-30页
        2.3.7 扫描电镜观察底泥的表面形态第30-31页
第三章 恢复水体自净能力第31-52页
    3.1 实验方案设计第31-32页
    3.2 实验装置第32-33页
    3.3 实验结果及讨论第33-50页
        3.3.1 水体自我净化能力的研究第33-37页
        3.3.2 人工曝气对水体自净的强化第37-40页
        3.3.3 人工扰动(搅拌)对水体自净的影响第40-43页
        3.3.4 人工强化模式的比较以及底泥对水体自净能力的影响第43-46页
        3.3.5 比较水体中典型微生物数量第46-47页
        3.3.6 不同条件下底泥中有机物指标、氮指标和磷指标的变化第47-50页
    本章小结第50-52页
第四章 微生物促生剂技术在河道处理中的应用第52-73页
    4.1 实验方案设计第52-54页
        4.1.1 研究微生物促生剂的投加方式第52-54页
        4.1.2 研究微生物促生剂的最佳投加量第54页
    4.2 微生物促生剂不同投加方式条件下上覆水体水质变化第54-59页
        4.2.1 投加微生物促生剂对上覆水中CODCr 的影响第54-55页
        4.2.2 投加微生物促生剂对上覆水中总氮值的影响第55-56页
        4.2.3 投加微生物促生剂对上覆水中氨氮值的影响第56-57页
        4.2.4 投加微生物促生剂对上覆水中总磷值的影响第57-58页
        4.2.5 投加微生物促生剂对上覆水中微生物数量的影响第58-59页
    4.3 微生物促生剂不同投加方式对反应器中底泥的影响第59-64页
        4.3.1 不同投加方式对底泥总氮的影响第59-60页
        4.3.2 不同投加方式对底泥中有机物的影响第60页
        4.3.3 不同投加方式对底泥中总磷及磷的形态分布的影响第60-61页
        4.3.4 不同投加方式对底泥中微生物数量的影响第61-62页
        4.3.5 微生物种群多样性第62-64页
        4.3.6 底泥的环境扫描电镜分析第64页
    4.4 生物促生剂最佳投加量确定第64-72页
        4.4.1 不同投加量对底泥中TN 的影响第65页
        4.4.2 不同投加量对底泥中TOC 的影响第65-66页
        4.4.3 不同投加量对底泥中微生物的影响第66-72页
    本章小结第72-73页
第五章 单独投加酵母菌对河道的现场修复实验第73-89页
    5.1 实验设计第73-75页
        5.1.1 实验菌种第73页
        5.1.2 实验河道概况第73-74页
        5.1.3 实验方案设计第74-75页
    5.2 简单介绍投加酵母菌对河道水体水质影响第75页
    5.3 酵母菌在水体中的迁移第75-77页
    5.4 投菌区底泥总氮、磷及有机物的变化第77-81页
        5.4.1 投加酵母菌后底泥总氮的变化第78页
        5.4.2 投加酵母菌后底泥中TOC 的变化第78-79页
        5.4.3 投加酵母菌后底泥中有机物结构变化第79-81页
    5.5 投菌段与未投菌段底泥中酶活性的变化第81-82页
    5.6 投菌段与未投菌段底泥中典型微生物数量的变化第82-84页
    5.7 底泥中细菌多样性分析第84-88页
    本章小结第88-89页
第六章 微生物促生剂与投菌技术相结合对河道的原位修复第89-97页
    6.1 实验方案设计第89-91页
        6.1.1 实验菌种第89-90页
        6.1.2 实验装置第90页
        6.1.3 投加方式第90-91页
    6.2 微生物促生剂技术与投菌技术对总氮的去除第91-96页
        6.2.1 微生物促生剂与好氧反硝化菌联用第91-93页
        6.2.2 微生物促生剂与酵母菌联用第93-95页
        6.2.3 微生物促生剂与优势菌联用第95-96页
    本章小结第96-97页
第七章 结论和展望第97-99页
    7.1 结论第97-98页
    7.2 创新点第98页
    7.3 展望第98-99页
参考文献第99-107页
发表论文和科研情况说明第107-108页
致 谢第108页
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