再生水作為河湖生態(tài)用水的環(huán)境影響與控制

目錄前言第1章緒論11.1北京市面臨的主要水問題11.2再生水補給北京市河湖生態(tài)用水的重要性與需求21.3國內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)展歷程與現(xiàn)狀21.3.1國內(nèi)外再生水回用作為景觀生態(tài)用水的應(yīng)用現(xiàn)狀21.3.2再生水補給河湖生態(tài)用水主要環(huán)境行為31.3.3再生水回用河湖水生態(tài)健康評價研究91.3.4再生水補給河湖生態(tài)用水水質(zhì)改善技術(shù)101.4總體研究思路121.4.1研究目標(biāo)121.4.2研究框架體系121.4.3擬解決的關(guān)鍵性問題121.4.4主要研究內(nèi)容13參考文獻(xiàn)15第2章再生水回用區(qū)環(huán)境影響監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與特征風(fēng)險因子202.1再生水中主要污染物類型及其生態(tài)環(huán)境風(fēng)險202.1.1再生水中的常規(guī)無機污染物202.1.2再生水中的常規(guī)有機污染物242.1.3再生水中的痕量有機污染物262.2北京地區(qū)主要再生水水質(zhì)監(jiān)測與污染物含量水平272.2.1城市污水再生利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)272.2.2北京市再生水廠處理工藝分析292.2.3再生水水質(zhì)監(jiān)測與污染物含量水平322.3永定河回用區(qū)地下水環(huán)境影響監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與主要風(fēng)險因子402.3.1永定河回用區(qū)基本情況402.3.2永定河回用區(qū)地下水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果及主要風(fēng)險因子412.4北運河回用區(qū)環(huán)境影響監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與主要風(fēng)險因子502.4.1北運河回用區(qū)基本情況502.4.2北運河河流水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果及主要風(fēng)險因子502.4.3北運河回用區(qū)地下水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果及主要風(fēng)險因子612.5小結(jié)64參考文獻(xiàn)64第3章再生水中主要污染物在河湖沉積物中的環(huán)境行為663.1材料與方法663.1.1供試材料663.1.2氮磷批量平衡試驗設(shè)計673.1.3HHCB批量平衡試驗設(shè)計683.1.4DMP與DOP批量平衡設(shè)計693.2氮和磷在沉積物中的吸附熱力學(xué)與動力學(xué)特征及受再生水中DOM的影響703.3氮和磷在膨潤土黏土混合型減滲材料中的吸附熱力學(xué)與動力學(xué)特征723.4HHCB與布洛芬在沉積物中的吸附熱力學(xué)與動力學(xué)特征及受再生水中DOM的影響743.5DMP與DOP在沉積物中的吸附熱力學(xué)與動力學(xué)特征及受再生水中DOM的影響763.6小結(jié)78參考文獻(xiàn)78第4章河湖包氣帶介質(zhì)對再生水中主要污染物的去除效應(yīng)804.1基于包氣帶凈污效應(yīng)研究大型土柱模擬系統(tǒng)804.1.1設(shè)計原理804.1.2模擬系統(tǒng)的組成814.1.3模擬系統(tǒng)的總體建構(gòu)834.1.4模擬系統(tǒng)各部件的安裝方法854.2再生水回用河道沉積物對河床滲流及凈污的調(diào)控894.2.1材料與方法894.2.2濕潤鋒隨時間變化規(guī)律924.2.3入滲率隨時間變化特征944.2.4污染物截留效應(yīng)與分析944.3再生水回用河道河床介質(zhì)對污染物的去除效應(yīng)984.3.1材料與方法994.3.2河床介質(zhì)對典型污染物的凈化效應(yīng)1024.4小結(jié)106參考文獻(xiàn)107第5章再生水補給河湖生態(tài)用水對鄰近區(qū)域地下水環(huán)境的影響風(fēng)險及調(diào)控1085.1典型污染河段地表水與地下水關(guān)系監(jiān)測研究1085.1.1監(jiān)測斷面基本情況1085.1.2典型河段地下水位變化分析1125.1.3典型河段水質(zhì)變化特征1155.1.4地下水污染物運移現(xiàn)場試驗1235.2特征污染物對地下水環(huán)境影響預(yù)測與評估1285.2.1典型河段地下水環(huán)境數(shù)值模型范圍1285.2.2研究區(qū)水文地質(zhì)概念模型1285.2.3研究區(qū)地下水滲流數(shù)值模型1295.2.4水流模型識別與驗證1355.2.5研究區(qū)溶質(zhì)運移數(shù)值模擬1395.2.6研究區(qū)典型風(fēng)險源對地下水環(huán)境的影響預(yù)測1445.3典型污染河段地下水水力調(diào)控1495.3.1水力調(diào)控場地選擇1495.3.2水力調(diào)控試驗設(shè)計1525.3.3地下水水位和水質(zhì)監(jiān)測方法1525.3.4水力控制試驗過程中含水層水動力場變化1535.3.5水力控制試驗過程中含水層水質(zhì)變化1545.4小結(jié)162第6章再生水補給河湖生態(tài)用水對水生態(tài)健康與人居環(huán)境的影響1646.1北京城市中心區(qū)再生水回用河湖介質(zhì)表面附生生物膜特征1646.1.1取樣地點1656.1.2生物膜表面形貌表征1666.1.3分形幾何理論及參數(shù)計算1686.1.4生物膜無機組分1736.1.5生物膜有機組分1746.1.6生物膜中微生物群落磷脂脂肪酸1756.1.7生物膜中微生物群落結(jié)構(gòu)的分析1756.2再生水回用湖泊多介質(zhì)表面附生生物膜生長過程1776.2.1野外生物膜培養(yǎng)點1776.2.2生物膜生長動力學(xué)模型建立1786.2.3生物膜生長過程中固體顆粒物的變化特征1796.2.4生物膜生長過程中的胞外聚合物組分變化特征1796.3不同工藝再生水回用水體介質(zhì)表面附生生物膜生長過程1836.3.1生物膜培養(yǎng)試驗設(shè)計1836.3.2多介質(zhì)表面附生生物膜干重動態(tài)變化特征1856.3.3多介質(zhì)表面附生生物膜鐵氧化物含量動態(tài)變化特征1866.3.4多介質(zhì)表面附生生物膜有機組分含量動態(tài)變化特征1876.3.5多介質(zhì)表面附生生物膜磷脂脂肪酸含量動態(tài)變化特征1916.4附生生物膜對再生水水質(zhì)的凈化效應(yīng)與機理1926.4.1氨氮在多介質(zhì)表面附生生物膜上的吸附特性1926.4.2磷在多介質(zhì)表面附生生物膜上的吸附特性1956.4.3生物膜組分對吸附特性的影響1976.5基于生物膜法的水生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法及應(yīng)用1986.5.1水生態(tài)系統(tǒng)健康評價模型1986.5.2生物膜中微生物群落分布與結(jié)構(gòu)2016.5.3評價方法及應(yīng)用2026.6再生水回用對周邊地區(qū)人居環(huán)境的影響2046.7小結(jié)205參考文獻(xiàn)206第7章再生水補給型河道膨潤土黏土混配控滲凈污機制及應(yīng)用2097.1典型河湖包氣帶結(jié)構(gòu)特征2097.1.1河流滲濾系統(tǒng)2097.1.2永定河包氣帶宏觀結(jié)構(gòu)特征2097.1.3永定河包氣帶孔隙微觀結(jié)構(gòu)特征2117.2典型河湖生態(tài)減滲材料結(jié)構(gòu)特性與減滲效應(yīng)2187.2.1材料與方法2197.2.2膨潤土黏土混合型減滲材料減滲性能分析2227.2.3凹凸棒黏土三維網(wǎng)絡(luò)吸附劑混合型減滲材料減滲及吸附/解析性能分析2237.3典型河湖減滲材料對包氣帶水分入滲的調(diào)控效應(yīng)與維持特性2347.3.1材料與方法2347.3.2包氣帶入滲鋒面隨時間變化特征2357.3.3包氣帶累積入滲量、入滲率隨時間變化特征及經(jīng)驗?zāi)Ｐ湍M2377.4減滲條件下包氣帶對再生水中污染物的去除效應(yīng)與機制2417.4.1材料與方法2417.4.2氨氮的去除2457.4.3硝態(tài)氮的去除2477.4.4總氮的去除2487.4.5總磷的去除2507.4.6有機污染物的去除2517.5小結(jié)253參考文獻(xiàn)254第8章再生水補給型河道河床介質(zhì)堵塞特性與形成機理2568.1再生水回用河道河床介質(zhì)堵塞發(fā)生特性2568.1.1材料與方法2568.1.2北運河典型河段理化性質(zhì)2588.1.3包氣帶入滲鋒面隨時間變化特征2598.1.4包氣帶累積入滲量、入滲率隨時間變化特征及模型擬合2608.1.5包氣帶堵塞情況分析2618.2再生水回用對多孔介質(zhì)發(fā)生生物堵塞及顆粒物運移能力的影響2638.2.1材料與方法2648.2.2滲透系數(shù)的動態(tài)變化規(guī)律2688.2.3孔隙度的動態(tài)變化規(guī)律2708.2.4彌散程度的變化規(guī)律2748.2.5不同堵塞程度下介質(zhì)對顆粒物的滯留能力分析2768.3再生水水質(zhì)對顆粒物在多孔介質(zhì)中遷移滯留能力的影響2818.3.1材料與方法2818.3.2示蹤劑穿透曲線及其擬合2838.3.3顆粒物在介質(zhì)中的運移特性2848.3.4離子強度對顆粒物運移特性的影響2878.4再生水回用水流速度與介質(zhì)粒徑對顆粒物遷移滯留能力的影響2908.4.1材料與方法2908.4.2示蹤劑穿透曲線及其擬合2908.4.3介質(zhì)粒徑對顆粒物運移特性的影響2928.4.4水流速度對顆粒物運移特性的影響2948.5再生水DOM對顆粒物黏附效率影響的動力學(xué)分析2978.5.1材料與方法2978.5.2顆粒物與介質(zhì)表面電動勢3008.5.3DLVO相互作用能分析3038.5.4基于Maxwell擴展模型的黏附效率分析3138.5.5顆粒物黏附效率分析3178.6再生水補給型河道的微生物減滲應(yīng)用模式3218.7小結(jié)321參考文獻(xiàn)322第9章再生水補給型河湖水生態(tài)修復(fù)與水質(zhì)改善技術(shù)3249.1水生植物與復(fù)合微生物制劑對再生水體中污染物的去除效應(yīng)3249.1.1常見水生植物3249.1.2材料與方法3289.1.3對上覆水體中硝態(tài)氮的去除效應(yīng)3309.1.4對上覆水體中氨氮的去除效應(yīng)3329.1.5對上覆水體中總氮的去除效應(yīng)3339.1.6對上覆水體中磷酸鹽的控制效應(yīng)3349.1.7對上覆水體中pH和DO的影響3369.2水生植物配置模式對再生水體中污染物的去除效應(yīng)3389.2.1材料與方法3389.2.2再生水對水生植物配置模式生理指標(biāo)的影響3419.2.3氮在水生植物-水-土系統(tǒng)中的遷移與累積效果3429.2.4磷在水生植物-水-土系統(tǒng)中的遷移與累積效果3449.2.5水生植物優(yōu)化配置模式3469.3水生植物聯(lián)合復(fù)合微生物制劑對再生水體中污染物的去除效應(yīng)3479.3.1材料與方法3479.3.2再生水對各配置中水生植物干生物量的影響3499.3.3氮在水生植物-水-土系統(tǒng)中的遷移與累積效果3499.3.4磷在水生植物水土系統(tǒng)中的遷移與累積效果3529.3.5不同配置模式對上覆水體其他指標(biāo)的影響3549.3.6水生植物聯(lián)合微生物優(yōu)化配置模式3569.4小結(jié)357參考文獻(xiàn)358第10章再生水水質(zhì)強化處理新技術(shù)、新方法及新工藝36010.1臭氧-活性炭吸附法水質(zhì)強化處理技術(shù)36010.2電化學(xué)氧化法水質(zhì)強化處理技術(shù)36110.3光化學(xué)催化氧化法水質(zhì)強化處理技術(shù)36210.4MBR-RO活性污泥法與膜過濾工藝36310.5臭氧生物活性炭水質(zhì)強化處理技術(shù)36310.5.1材料與方法36410.5.2臭氧投加量和接觸時間對水質(zhì)的影響36610.5.3臭氧-生物活性炭水質(zhì)強化處理效果36710.5.4生物活性炭層微生物數(shù)量和菌群分布特征及影響37010.6高效土壤生物過濾器水質(zhì)強化處理技術(shù)37410.6.1材料與方法37510.6.2高效土壤生物過濾器的水質(zhì)處理效果37910.6.3不同處理高度對水質(zhì)處理效果的影響38210.7小結(jié)383參考文獻(xiàn)383第11章結(jié)論與展望38511.1結(jié)論38511.2未來研究重點建議387