[醉染正版]再生水作为河湖生态用水的环境影响与控制 李云开等 科学出版社 9787030642813

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本书针对再生水补给河湖生态用水的需要，以永定河和北运河两个再生水回用区为研究区，综合利用多学科理论与多元方法开展研究，识别再生水回用区主要风险因子，揭示再生水中主要污染物在河湖沉积物中的环境行为与屏蔽作用；摸清再生水回用河道的自净能力，提出协调地下水水质安全和地下水补给需求的再生水控制指标阈值、减渗控制目标，揭示再生水补给型河道河床介质堵塞机理，探究再生水回用对水生态系统健康及邻近区域人居环境的影响，并建立再生水回用于生态用水的水质控制技术。本书内容可为再生水补给河湖生态用水提供数据基础与技术支撑。

目录
前言
第1章绪论1
1.1北京市面临的主要水问题1
1.2再生水补给北京市河湖生态用水的重要性与需求2
1.3国内外相关研究发展历程与现状2
1.3.1国内外再生水回用作为景观生态用水的应用现状2
1.3.2再生水补给河湖生态用水主要环境行为3
1.3.3再生水回用河湖水生态健康评价研究9
1.3.4再生水补给河湖生态用水水质改善技术10
1.4总体研究思路12
1.4.1研究目标12
1.4.2研究框架体系12
1.4.3拟解决的关键性问题12
1.4.4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20
2.1再生水中主要污染物类型及其生态环境风险20
2.1.1再生水中的常规无机污染物20
2.1.2再生水中的常规有机污染物24
2.1.3再生水中的痕量有机污染物26
2.2北京地区主要再生水水质监测与污染物含量水平27
2.2.1城市污水再生利用的水质标准27
2.2.2北京市再生水厂处理工艺分析29
2.2.3再生水水质监测与污染物含量水平32
2.3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40
2.3.1永定河回用区基本情况40
2.3.2永定河回用区地下水水质监测结果及主要风险因子41
2.4北运河回用区环境影响监测网络构建与主要风险因子50
2.4.1北运河回用区基本情况50
2.4.2北运河河流水质监测结果及主要风险因子50
2.4.3北运河回用区地下水水质监测结果及主要风险因子61
2.5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66
3.1材料与方法66
3.1.1供试材料66
3.1.2氮磷批量平衡试验设计67
3.1.3HHCB批量平衡试验设计68
3.1.4DMP与DOP批量平衡设计69
3.2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70
3.3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72
3.4HHCB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74
3.5DMP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76
3.6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80
4.1基于包气带净污效应研究大型土柱模拟系统80
4.1.1设计原理80
4.1.2模拟系统的组成81
4.1.3模拟系统的总体建构83
4.1.4模拟系统各部件的安装方法85
4.2再生水回用河道沉积物对河床渗流及净污的调控89
4.2.1材料与方法89
4.2.2湿润锋随时间变化规律92
4.2.3入渗率随时间变化特征94
4.2.4污染物截留效应与分析94
4.3再生水回用河道河床介质对污染物的去除效应98
4.3.1材料与方法99
4.3.2河床介质对典型污染物的净化效应102
4.4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108
5.1典型污染河段地表水与地下水关系监测研究108
5.1.1监测断面基本情况108
5.1.2典型河段地下水位变化分析112
5.1.3典型河段水质变化特征115
5.1.4地下水污染物运移现场试验123
5.2特征污染物对地下水环境影响预测与评估128
5.2.1典型河段地下水环境数值模型范围128
5.2.2研究区水文地质概念模型128
5.2.3研究区地下水渗流数值模型129
5.2.4水流模型识别与验证135
5.2.5研究区溶质运移数值模拟139
5.2.6研究区典型风险源对地下水环境的影响预测144
5.3典型污染河段地下水水力调控149
5.3.1水力调控场地选择149
5.3.2水力调控试验设计152
5.3.3地下水水位和水质监测方法152
5.3.4水力控制试验过程中含水层水动力场变化153
5.3.5水力控制试验过程中含水层水质变化154
5.4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164
6.1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164
6.1.1取样地点165
6.1.2生物膜表面形貌表征166
6.1.3分形几何理论及参数计算168
6.1.4生物膜无机组分173
6.1.5生物膜有机组分174
6.1.6生物膜中微生物群落磷脂脂肪酸175
6.1.7生物膜中微生物群落结构的分析175
6.2再生水回用湖泊多介质表面附生生物膜生长过程177
6.2.1野外生物膜培养点177
6.2.2生物膜生长动力学模型建立178
6.2.3生物膜生长过程中固体颗粒物的变化特征179
6.2.4生物膜生长过程中的胞外聚合物组分变化特征179
6.3不同工艺再生水回用水体介质表面附生生物膜生长过程183
6.3.1生物膜培养试验设计183
6.3.2多介质表面附生生物膜干重动态变化特征185
6.3.3多介质表面附生生物膜铁氧化物含量动态变化特征186
6.3.4多介质表面附生生物膜有机组分含量动态变化特征187
6.3.5多介质表面附生生物膜磷脂脂肪酸含量动态变化特征191
6.4附生生物膜对再生水水质的净化效应与机理192
6.4.1氨氮在多介质表面附生生物膜上的吸附特性192
6.4.2磷在多介质表面附生生物膜上的吸附特性195
6.4.3生物膜组分对吸附特性的影响197
6.5基于生物膜法的水生态系统健康评价方法及应用198
6.5.1水生态系统健康评价模型198
6.5.2生物膜中微生物群落分布与结构201
6.5.3评价方法及应用202
6.6再生水回用对周边地区人居环境的影响204
6.7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209
7.1典型河湖包气带结构特征209
7.1.1河流渗滤系统209
7.1.2永定河包气带宏观结构特征209
7.1.3永定河包气带孔隙微观结构特征211
7.2典型河湖生态减渗材料结构特性与减渗效应218
7.2.1材料与方法219
7.2.2膨润土黏土混合型减渗材料减渗性能分析222
7.2.3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223
7.3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234
7.3.1材料与方法234
7.3.2包气带入渗锋面随时间变化特征235
7.3.3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237
7.4减渗条件下包气带对再生水中污染物的去除效应与机制241
7.4.1材料与方法241
7.4.2氨氮的去除245
7.4.3硝态氮的去除247
7.4.4总氮的去除248
7.4.5总磷的去除250
7.4.6有机污染物的去除251
7.5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256
8.1再生水回用河道河床介质堵塞发生特性256
8.1.1材料与方法256
8.1.2北运河典型河段理化性质258
8.1.3包气带入渗锋面随时间变化特征259
8.1.4包气带累积入渗量、入渗率随时间变化特征及模型拟合260
8.1.5包气带堵塞情况分析261
8.2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263
8.2.1材料与方法264
8.2.2渗透系数的动态变化规律268
8.2.3孔隙度的动态变化规律270
8.2.4弥散程度的变化规律274
8.2.5不同堵塞程度下介质对颗粒物的滞留能力分析276
8.3再生水水质对颗粒物在多孔介质中迁移滞留能力的影响281
8.3.1材料与方法281
8.3.2示踪剂穿透曲线及其拟合283
8.3.3颗粒物在介质中的运移特性284
8.3.4离子强度对颗粒物运移特性的影响287
8.4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290
8.4.1材料与方法290
8.4.2示踪剂穿透曲线及其拟合290
8.4.3介质粒径对颗粒物运移特性的影响292
8.4.4水流速度对颗粒物运移特性的影响294
8.5再生水DOM对颗粒物黏附效率影响的动力学分析297
8.5.1材料与方法297
8.5.2颗粒物与介质表面电动势300
8.5.3DLVO相互作用能分析303
8.5.4基于Maxwell扩展模型的黏附效率分析313
8.5.5颗粒物黏附效率分析317
8.6再生水补给型河道的微生物减渗应用模式321
8.7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324
9.1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324
9.1.1常见水生植物324
9.1.2材料与方法328
9.1.3对上覆水体中硝态氮的去除效应330
9.1.4对上覆水体中氨氮的去除效应332
9.1.5对上覆水体中总氮的去除效应333
9.1.6对上覆水体中磷酸盐的控制效应334
9.1.7对上覆水体中pH和DO的影响336
9.2水生植物配置模式对再生水体中污染物的去除效应338
9.2.1材料与方法338
9.2.2再生水对水生植物配置模式生理指标的影响341
9.2.3氮在水生植物-水-土系统中的迁移与累积效果342
9.2.4磷在水生植物-水-土系统中的迁移与累积效果344
9.2.5水生植物优化配置模式346
9.3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347
9.3.1材料与方法347
9.3.2再生水对各配置中水生植物干生物量的影响349
9.3.3氮在水生植物-水-土系统中的迁移与累积效果349
9.3.4磷在水生植物水土系统中的迁移与累积效果352
9.3.5不同配置模式对上覆水体其他指标的影响354
9.3.6水生植物联合微生物优化配置模式356
9.4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360
10.1臭氧-活性炭吸附法水质强化处理技术360
10.2电化学氧化法水质强化处理技术361
10.3光化学催化氧化法水质强化处理技术362
10.4MBR-RO活性污泥法与膜过滤工艺363
10.5臭氧生物活性炭水质强化处理技术363
10.5.1材料与方法364
10.5.2臭氧投加量和接触时间对水质的影响366
10.5.3臭氧-生物活性炭水质强化处理效果367
10.5.4生物活性炭层微生物数量和菌群分布特征及影响370
10.6高效土壤生物过滤器水质强化处理技术374
10.6.1材料与方法375
10.6.2高效土壤生物过滤器的水质处理效果379
10.6.3不同处理高度对水质处理效果的影响382
10.7小结383
参考文献383
第11章结论与展望385
11.1结论385
11.2未来研究重点建议387

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