铁碳微电解耦合反硝化菌削减河道黑臭底泥污染物及净化水质的研究

作     者：王颖 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡勇有;王云

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：黑臭河道 Fe/C微电解 反硝化菌 削减污染物 净化水质 

摘      要：生活污水和工业废水的直排导致大量污染物在河床沉积,城市河流退变成黑臭水体。治理黑臭河道成为中国城市环境保护的重要工作。实践发现,近年来常用黑臭河道应急治理方法存在缺陷,采用微生物法治理河道被普遍认可,其中,铁碳微电解技术与微生物联用的技术受到广泛关注。为此,本文构建了铁碳微电解耦合反硝化菌技术体系,用于削减黑臭底泥污染物并净化水质,开展室内模拟试验研究,以期为构建铁碳微电解耦合反硝化菌原位削减黑臭底泥污染物并净化水质提供技术和理论依据。采用控制变量法开展单因素模拟实验,探究了铁碳填料投加量、反硝化菌投加量和曝气时长对黑臭底泥污染物削减效果及水质净化效果的影响规律,通过最优条件下不同组合的对比研究,分析C、N、P及S四种主要污染元素在底泥-上覆水系统中的归趋与转化,并分析了微生物群落演变情况,探究了铁碳填料、微生物及曝气等的作用,揭示了耦合体系的协同作用机理。得到如下主要结果和结论。单因素结果表明,当铁碳填料投加量为30 g/kg、反硝化菌投加量为15 mg/kg、曝气量为60 mL/min和曝气时间为92 h/d时,上覆水氨氮降低、水体溶解氧和氧化还原电位提高、水体透明度提升,水体黑臭得到消除。耦合法可快速削减黑臭底泥污染物并改善水质,且处理后的底泥自净能力和抗冲击能力得到有效提升。对比实验结果表明,耦合体系对黑臭底泥及上覆水污染物去除效果优于单独使用效果,连续运行28d,上覆水COD、NH-N、TN及TP去除率分别达85.67%、98.2%、65.71%及96.41%并稳定在15.03±2.18、0.67±0.07、13.55±0.61、0.22±0.05mg/L,除TN外,其中COD、NH-N及TP达地表Ⅳ类水标准;底泥TOC、可转化态氮及AVS去除率分别达48.83%、41.83%及83.47%;耦合体系促进了底泥及上覆水有机物的降解及氮素的脱除,磷从上覆水沉淀到底泥中且稳定性增强,还原性硫化物被氧化成硫酸盐;底泥表层的微生物由厌氧菌群向好氧菌群转变,与去碳、脱氮及吸磷等过程相关的微生物丰度均有增加。耦合体系对底泥污染物削减及水质净化起到协同作用,各耦合单元的作用包括:铁碳微电解氧化还原去碳、Fe生成FePO去磷、Fe及[H]提供反硝化电子供体、活性炭吸附污染物;反硝化菌作用于传统好氧反硝化脱氮;曝气能快速增加DO,并促进底泥表层微生物群落向好氧转变,形成良性循环。