再生水作为河湖生态用水的环境影响与控制

目录前言第1章绪论11.1北京市面临的主要水问题11.2再生水补给北京市河湖生态用水的重要性与需求21.3国内外相关研究发展历程与现状21.3.1国内外再生水回用作为景观生态用水的应用现状21.3.2再生水补给河湖生态用水主要环境行为31.3.3再生水回用河湖水生态健康评价研究91.3.4再生水补给河湖生态用水水质改善技术101.4总体研究思路121.4.1研究目标121.4.2研究框架体系121.4.3拟解决的关键性问题121.4.4主要研究内容13参考文献15第2章再生水回用区环境影响监测网络构建与特征风险因子202.1再生水中主要污染物类型及其生态环境风险202.1.1再生水中的常规无机污染物202.1.2再生水中的常规有机污染物242.1.3再生水中的痕量有机污染物262.2北京地区主要再生水水质监测与污染物含量水平272.2.1城市污水再生利用的水质标准272.2.2北京市再生水厂处理工艺分析292.2.3再生水水质监测与污染物含量水平322.3永定河回用区地下水环境影响监测网络构建与主要风险因子402.3.1永定河回用区基本情况402.3.2永定河回用区地下水水质监测结果及主要风险因子412.4北运河回用区环境影响监测网络构建与主要风险因子502.4.1北运河回用区基本情况502.4.2北运河河流水质监测结果及主要风险因子502.4.3北运河回用区地下水水质监测结果及主要风险因子612.5小结64参考文献64第3章再生水中主要污染物在河湖沉积物中的环境行为663.1材料与方法663.1.1供试材料663.1.2氮磷批量平衡试验设计673.1.3HHCB批量平衡试验设计683.1.4DMP与DOP批量平衡设计693.2氮和磷在沉积物中的吸附热力学与动力学特征及受再生水中DOM的影响703.3氮和磷在膨润土黏土混合型减渗材料中的吸附热力学与动力学特征723.4HHCB与布洛芬在沉积物中的吸附热力学与动力学特征及受再生水中DOM的影响743.5DMP与DOP在沉积物中的吸附热力学与动力学特征及受再生水中DOM的影响763.6小结78参考文献78第4章河湖包气带介质对再生水中主要污染物的去除效应804.1基于包气带净污效应研究大型土柱模拟系统804.1.1设计原理804.1.2模拟系统的组成814.1.3模拟系统的总体建构834.1.4模拟系统各部件的安装方法854.2再生水回用河道沉积物对河床渗流及净污的调控894.2.1材料与方法894.2.2湿润锋随时间变化规律924.2.3入渗率随时间变化特征944.2.4污染物截留效应与分析944.3再生水回用河道河床介质对污染物的去除效应984.3.1材料与方法994.3.2河床介质对典型污染物的净化效应1024.4小结106参考文献107第5章再生水补给河湖生态用水对邻近区域地下水环境的影响风险及调控1085.1典型污染河段地表水与地下水关系监测研究1085.1.1监测断面基本情况1085.1.2典型河段地下水位变化分析1125.1.3典型河段水质变化特征1155.1.4地下水污染物运移现场试验1235.2特征污染物对地下水环境影响预测与评估1285.2.1典型河段地下水环境数值模型范围1285.2.2研究区水文地质概念模型1285.2.3研究区地下水渗流数值模型1295.2.4水流模型识别与验证1355.2.5研究区溶质运移数值模拟1395.2.6研究区典型风险源对地下水环境的影响预测1445.3典型污染河段地下水水力调控1495.3.1水力调控场地选择1495.3.2水力调控试验设计1525.3.3地下水水位和水质监测方法1525.3.4水力控制试验过程中含水层水动力场变化1535.3.5水力控制试验过程中含水层水质变化1545.4小结162第6章再生水补给河湖生态用水对水生态健康与人居环境的影响1646.1北京城市中心区再生水回用河湖介质表面附生生物膜特征1646.1.1取样地点1656.1.2生物膜表面形貌表征1666.1.3分形几何理论及参数计算1686.1.4生物膜无机组分1736.1.5生物膜有机组分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结构的分析1756.2再生水回用湖泊多介质表面附生生物膜生长过程1776.2.1野外生物膜培养点1776.2.2生物膜生长动力学模型建立1786.2.3生物膜生长过程中固体颗粒物的变化特征1796.2.4生物膜生长过程中的胞外聚合物组分变化特征1796.3不同工艺再生水回用水体介质表面附生生物膜生长过程1836.3.1生物膜培养试验设计1836.3.2多介质表面附生生物膜干重动态变化特征1856.3.3多介质表面附生生物膜铁氧化物含量动态变化特征1866.3.4多介质表面附生生物膜有机组分含量动态变化特征1876.3.5多介质表面附生生物膜磷脂脂肪酸含量动态变化特征1916.4附生生物膜对再生水水质的净化效应与机理1926.4.1氨氮在多介质表面附生生物膜上的吸附特性1926.4.2磷在多介质表面附生生物膜上的吸附特性1956.4.3生物膜组分对吸附特性的影响1976.5基于生物膜法的水生态系统健康评价方法及应用1986.5.1水生态系统健康评价模型1986.5.2生物膜中微生物群落分布与结构2016.5.3评价方法及应用2026.6再生水回用对周边地区人居环境的影响2046.7小结205参考文献206第7章再生水补给型河道膨润土黏土混配控渗净污机制及应用2097.1典型河湖包气带结构特征2097.1.1河流渗滤系统2097.1.2永定河包气带宏观结构特征2097.1.3永定河包气带孔隙微观结构特征2117.2典型河湖生态减渗材料结构特性与减渗效应2187.2.1材料与方法2197.2.2膨润土黏土混合型减渗材料减渗性能分析2227.2.3凹凸棒黏土三维网络吸附剂混合型减渗材料减渗及吸附/解析性能分析2237.3典型河湖减渗材料对包气带水分入渗的调控效应与维持特性2347.3.1材料与方法2347.3.2包气带入渗锋面随时间变化特征2357.3.3包气带累积入渗量、入渗率随时间变化特征及经验模型模拟2377.4减渗条件下包气带对再生水中污染物的去除效应与机制2417.4.1材料与方法2417.4.2氨氮的去除2457.4.3硝态氮的去除2477.4.4总氮的去除2487.4.5总磷的去除2507.4.6有机污染物的去除2517.5小结253参考文献254第8章再生水补给型河道河床介质堵塞特性与形成机理2568.1再生水回用河道河床介质堵塞发生特性2568.1.1材料与方法2568.1.2北运河典型河段理化性质2588.1.3包气带入渗锋面随时间变化特征2598.1.4包气带累积入渗量、入渗率随时间变化特征及模型拟合2608.1.5包气带堵塞情况分析2618.2再生水回用对多孔介质发生生物堵塞及颗粒物运移能力的影响2638.2.1材料与方法2648.2.2渗透系数的动态变化规律2688.2.3孔隙度的动态变化规律2708.2.4弥散程度的变化规律2748.2.5不同堵塞程度下介质对颗粒物的滞留能力分析2768.3再生水水质对颗粒物在多孔介质中迁移滞留能力的影响2818.3.1材料与方法2818.3.2示踪剂穿透曲线及其拟合2838.3.3颗粒物在介质中的运移特性2848.3.4离子强度对颗粒物运移特性的影响2878.4再生水回用水流速度与介质粒径对颗粒物迁移滞留能力的影响2908.4.1材料与方法2908.4.2示踪剂穿透曲线及其拟合2908.4.3介质粒径对颗粒物运移特性的影响2928.4.4水流速度对颗粒物运移特性的影响2948.5再生水DOM对颗粒物黏附效率影响的动力学分析2978.5.1材料与方法2978.5.2颗粒物与介质表面电动势3008.5.3DLVO相互作用能分析3038.5.4基于Maxwell扩展模型的黏附效率分析3138.5.5颗粒物黏附效率分析3178.6再生水补给型河道的微生物减渗应用模式3218.7小结321参考文献322第9章再生水补给型河湖水生态修复与水质改善技术3249.1水生植物与复合微生物制剂对再生水体中污染物的去除效应3249.1.1常见水生植物3249.1.2材料与方法3289.1.3对上覆水体中硝态氮的去除效应3309.1.4对上覆水体中氨氮的去除效应3329.1.5对上覆水体中总氮的去除效应3339.1.6对上覆水体中磷酸盐的控制效应3349.1.7对上覆水体中pH和DO的影响3369.2水生植物配置模式对再生水体中污染物的去除效应3389.2.1材料与方法3389.2.2再生水对水生植物配置模式生理指标的影响3419.2.3氮在水生植物-水-土系统中的迁移与累积效果3429.2.4磷在水生植物-水-土系统中的迁移与累积效果3449.2.5水生植物优化配置模式3469.3水生植物联合复合微生物制剂对再生水体中污染物的去除效应3479.3.1材料与方法3479.3.2再生水对各配置中水生植物干生物量的影响3499.3.3氮在水生植物-水-土系统中的迁移与累积效果3499.3.4磷在水生植物水土系统中的迁移与累积效果3529.3.5不同配置模式对上覆水体其他指标的影响3549.3.6水生植物联合微生物优化配置模式3569.4小结357参考文献358第10章再生水水质强化处理新技术、新方法及新工艺36010.1臭氧-活性炭吸附法水质强化处理技术36010.2电化学氧化法水质强化处理技术36110.3光化学催化氧化法水质强化处理技术36210.4MBR-RO活性污泥法与膜过滤工艺36310.5臭氧生物活性炭水质强化处理技术36310.5.1材料与方法36410.5.2臭氧投加量和接触时间对水质的影响36610.5.3臭氧-生物活性炭水质强化处理效果36710.5.4生物活性炭层微生物数量和菌群分布特征及影响37010.6高效土壤生物过滤器水质强化处理技术37410.6.1材料与方法37510.6.2高效土壤生物过滤器的水质处理效果37910.6.3不同处理高度对水质处理效果的影响38210.7小结383参考文献383第11章结论与展望38511.1结论38511.2未来研究重点建议387