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随着我国工业的迅速发展和城镇化步伐的加快,大量氮、磷等污染物未经有效处理被排放至城市水体,造成了富营养化等问题,若未得到及时处理,进一步可导致水体黑臭。因此,控制氮、磷等营养物质的污染并及时开展城市受污染水体及底泥的有效修复具有重要意义。目前较为常用的原位修复技术修复能力有限、修复周期较长。本研究开发铁碳载体耦合浮游绿岛技术,为解决城市受污染水体及底泥问题提供了新的思路。本研究以城市受污染水体及底泥的强化修复治理为研究目标,研究了利用铁碳载体对城市受污染水体和底泥的修复效果,开展了铁碳载体与常规化学氧化剂修复受污染底泥的对比研究,进而建立了铁碳载体耦合浮游绿岛修复体系,开展了修复试验小试研究,并对体系进行了微生物种群结构及降解动力学分析,最终建立了中试系统,探索了其在城市水体治理中的实际应用。主要结论如下:(1)在铁碳载体对受污染水体及底泥强化修复的效果研究中,进行了密度试验和氧化剂对比试验,结果表明:①在水体修复试验中,NH4+-N、NＯ3-N、TP以及chl-a的去除率分别达81.9%、100%、97%和65.9%;在底泥修复试验中,底泥上清液中NH4+-N、TN、TP以及COD去除率分别达到97.1%、74.6%、94.4%和97.8%,修复后的水体透明度由不透明变为清澈见底,由恶臭到无味,说明了载体良好的强化修复效果。②对受污染水体的底泥进行了铁碳载体为40 cm3·L-1和80 cm3·L/1的铺设密度研究,结果表明:80 cm3·L-1处理组对于污染物降解较40 cm3·Ｌ-1组的去除效果有大幅提升,在后续研究中采用80cm3·L-1密度较为合适。③与强氧化剂的对比试验中,分别投加铁碳载体、H202、Ca(N03)2、Ca(C10)2、以及叠加氧化剂进行对比试验。结果表明:铁碳载体自身的电化学作用强化了污染物高效去除,对NH4+-N和TP的去除作用优于以上氧化剂,并且具有无二次污染的优势。(2)建立了铁碳载体耦合浮游绿岛修复体系,结合H2O2和Ca(N03)2的复合投加对黑臭底泥修复进行小试试验研究,结果表明,耦合体系对NH4+-N、TP以及TOC的去除率达72.9%、85.1%和96.4%,均远远高于对照组的32.6%、0.5%和38.8%,说明该体系对于城市受污染底泥的强化修复能力。高通量测序分析显示体系内优势菌群包括unclassified_Anaerolineacea(厌氧绳菌科中未分类菌)、Thiobacillus(硫杆菌属)、unclassified_Chloroflexi(绿弯菌门中未分类菌)和unclassified_Xanthomonadales(黄色单胞菌目中未分类菌),耦合系统中具有典型的自养反硝化菌(如硫杆菌Thiooacillus)进行强化脱氮。(3)将铁碳载体耦合浮游绿岛修复技术应用于北京市香山公园眼镜湖和月牙湖进行实际水体修复的中试试验。经过50天修复处理,眼镜湖的NH4+-N、TP和chl-a的去除率分别达到42.5%、98.5%和82.1%,月牙湖的去除率则分别达到67.5%、42.8%和72.3%;水质评价结果表明,眼镜湖由中度富营养变为贫营养态,月牙湖由富营养转为中营养态。经济性分析得出载体成本为2.45元/kg,利用铁碳载体耦合浮游绿岛技术进行水体修复中试试验的投资成本为每年5.04元/m3,投资成本具有较大可行性。可见,铁碳载体耦合浮游绿岛修复技术的应用能够在短时间内强化修复城市受污染水体和底泥,具有较高污染物去除率,在实际水体的工程应用中具有良好应用前景。图52组,表18个,参考文献86篇。