北方寒冷地区重污染河道底泥原位修复技术研究

Taking heavily polluted rivers in the north as subject, the research studies on features of sediment pollution of heavily polluted rivers and sediment in situ remediation technology which includes sediment oxidation, sediment stabilization and bioremediation of indigenous activated sludge of sediment. Through experimental simulation, the research studies on the characteristics of sediment pollution of heavily polluted rivers in the north as well as the causes and regularities of heavily polluted rivers, providing a theoretical foundation for the realignment of heavily polluted rivers. Aiming at the characteristics of heavily polluted rivers under low temperature, a set of technologies suitable for the bioremediation of indigenous activated sludge of sediment in the north are designed and research on remediation effect and mechanism is done to provide theoretical and technical reference for the general realignment of heavily polluted rivers. Combining with the characteristics of polluted rivers, the research focuses on the design and development of technique and equipment and their application in engineering fields. It also studies on the remediation effects and optimization of relative technique, which works as engineering experience for the realignment of heavily polluted rivers.

本研究以典型的北方寒冷地区重污染河道为研究对象，在不同温度下利用底泥氧化、底泥稳定化和底泥土著活性污泥生物修复等技术进行重污染河道底泥进行原位修复技术的研究。首先通过实验模拟，研究不同温度下，北方寒冷地区重污染河道底泥的污染特征，掌握重污染河道黑臭成因及污染规律，为重污染河道整治提供理论基础。其次，针对低温条件下重污染河道的污染特征，研发出一套适合北方重污染河道底泥原位修复的联合技术，并进行修复效果及过程机理实验模拟研究，为重污染河道的综合整治提供理论和技术借鉴。最后结合治理河道的污染特点，进行工艺及设备研发，并投入工程应用，研究其治理效果及相关工艺参数优化，为北方寒冷地区重污染河道的整治提供工程实践经验。

随着社会经济的不断发展和城市现代化进程的加快，大量的工业废水和生活污水排入河流、湖泊，导致水体富营养化。当前在污染严重的底泥治理技术中，底泥原位修复在控制内源性污染方面所发挥的作用已经引起水环境工作者的高度关注。本文提出了物理-生物-植物联合底泥修复方法，共开展了以下研究：.（1）选取有孔控释片、无孔控释片、彩条布、塑胶布等理覆盖材料作为研究对象，通过室内静态实验比较其对污染底泥营养盐释放的控制效果。.（2）通过探讨所选覆盖材料的可行性和生态风险性，分析该覆盖材料的实际应用性，为后面的实验做准备，同时也为相关工程的应用提供技术参数。.（3）以有孔控释片作为底泥覆盖材料，以沉水植物（狐尾藻、长叶毛茛、水鳖、水葫芦）为研究对象，两者按照3：2进行覆盖，通过室内静态实验，从水质指标、藻类抑制效应和生物多样性角度综合分析四种沉水植物对水质的净化作用，进而得出理想的底泥生物修复材料。.通过上述研究，得出以下结论：.（1）4种不同覆盖材料对污染底泥的营养盐的释放都有不同程度的控释效果，在控制底泥总磷和有机物方面，营养盐控释效果最好的材料为有孔控释片。对总氮控释效果最好的材料为彩条布和有孔控释片。在水环境治理和生态修复过程中，从实际工程铺设难易程度和可操作性等方面综合考虑选用有孔控释片作为覆盖材料较合适；.（2）选用有孔控释片作为覆盖材料不会增加底泥的重金属和有毒物质的积累，不会对底泥造成负面影响，无生态风险。.（3）受不同处理对底泥修复效果的影响，水鳖处理组对TN的净化效果较好；狐尾藻的综合净化效能较强，尤其对NO3-N、TP的净化率较高；水葫芦、长叶毛茛对水质的净化效果不理想；.（4）各处理中浮游植物主要为隐藻门，其次为蓝藻门和硅藻门。不同处理组对浮游植物的抑制效果存在差异，狐尾藻处理组对藻类的抑制效果最明显，水体的浮游植物密度最低；水鳖处理组次之；水葫芦组对藻类的抑制效果最差；.（5）不同处理组水体生物多样性存在差异。狐尾藻处理组水体的浮游植物总体数目较少，多样性较高；其他处理组生物多样性指数较低。从全部研究结果来看，本研究最终认为在进行底泥原位修复实际工程操作时可利用有孔控释片对底泥进行覆盖，同时结合狐尾藻和水鳖对氮磷去除的各自优势构成复合群落结构来修复底泥，净化水体。