南开大学科技成果——利用阳极修饰沉积型微生物燃料电池原位修复黑臭水体技术
黑臭水体治理黑臭水体治理技术
黑臭水体治理黑臭水体治理技术黑臭水体治理篇(一):黑臭水体的成因及管理对策到2020年，我国地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除。
这是国务院发布的《水污染防治行动计划》（简称“水十条”）对黑臭水体治理提出的明确要求。
城镇区域黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响群众生活的突出水环境问题。
当务之急，就是要认清其成因并采取有效治理措施，消除黑臭。
1黑臭水体是感官性污染常见现象20世纪中期，英国的泰晤士河是世界上最早发生黑臭问题的河流之一。
上世纪70年代，德国的莱茵河由于流经重工业区，工业污水排入莱茵河，其污染也达到了顶峰。
同时期美国的芝加哥河、特拉华河等，也因为遭到严重污染导致水体常年黑臭。
在我国城市化和工业化进程加快的过程中，由于水污染控制与治理措施滞后，或者能力有限与水平低下，一些城市水体尤其是中小城市水体，直接成为工业、农业及生活废水的主要排放通道和场所，导致城市水体大面积受污染，引起水体富营养化，形成黑臭水体。
所谓“黑臭”，主要属于环境景观、物理指标范畴。
是指在视觉上河流水体呈现因污染而产生的明显异常颜色（通常是黑色或泛黑色），同时产生在嗅觉上引起人们感觉不适甚至厌恶的气味，是水体感官性污染最常见的一种现象。
我国河流黑臭现象最早出现在上海苏州河，随后南京的秦淮河、苏州的外城河、武汉的黄孝河和宁波的内河等，均出现不同程度的黑臭现象。
近几十年来，黑臭水体的范围和程度不断加剧，在全国大部分城市河段中，流经繁华区域的水体绝大部分受到不同程度的污染。
尤其是各大流域的二级与三级支流的黑臭问题更加突出，且劣化程度逐年提高。
如淮河，2014年国家环境质量状况公报数据表明，干流水质全年都在Ⅳ类水以上，但主要支流的劣Ⅴ类水体超过23%；在各大水系中海河的劣Ⅴ类水质程度最高，国控断面监测数据表明，干流劣Ⅴ类达37%、支流劣Ⅴ类达44%。
2缺氧与富营养为水体黑臭主因水体黑臭主要是水体缺氧造成的，同时也与水体富营养化和底泥沉积有关。
水体生态修复技术在黑臭河道治理中的应用
水体生态修复技术在黑臭河道治理中的应用摘要：目前是社会发展的重要阶段，在此阶段中，人们生活水平提升，同时对于周边环境的污染却在逐渐的增加，当前的环境污染中，水体污染问题严重，尤其是相关的河道上，已经出现黑臭问题，对于河道污染处理来说，需要保持谨慎和全面性，首先河道污染然无法使用较为强列的化学方式进行处理，会对周边环境产生二次污染，其次是使用物理方式处理会需要投入较高的成本，所以在目前的河道处理过程中，可以使用水体生态修复技术，达到技术可行性和经济有效性，对城市的整体发展奠定基础，促进环境的可持续发展。
关键词：城市水体生态修复技术；水质状况；污染成因城市水体污染的特点是水体营养化严重，其中氮磷含量严重超标，导致较多的微生物和相关的细菌滋生，同时由于氮磷含量过高，使得水低植物大面积生长，导致水体滞流，有厌氧的情况发生，最为严重的是淤积严重同时透明度较低。
最后使得河道出现黑臭的情况。
由于水流无法流通，就会让其内部的生态系统出现问题，自我净化能力和内部的相关生态系统同时得到破坏，水体污染带来的问题是较为严重的，首先其破会了周围环境，无论是生态环境还是居住环境，都会受到影响，其次是无法对促进生态系统的发展，因此在当前的城市建设过程中，需要使用相关技术对水污染进行合理的处理，使用水体修复技术，保证城市水体污染情况得带改变。
1我国城市水体的水质状况及其污染成因1.1点源污染随着改革开放的不断深入，大量的人口涌向城市，城市内的厂矿企业急速增加，大量生活污水、工业废水未经处理直接排入河道，河道生态环境遭到破坏。
据统计，长江流域劣于Ⅲ类水河长占总评价河长的22.5%。
劣于Ⅲ类的水体主要集中在城市江河段和部分支流。
主要超标项目为：氨氮、高锰酸钾指数、化学需氧量、5日生化需氧量、总磷、石油类等。
长江流域的污废水排放量，2003年达到270×108t以上（其中不含火电厂直流式冷却水和矿坑排水230.9×108t），其中生活污水81.3×108t，工业废水192.1×108t，较5年前增长了35%。
微生物电化学技术去除水体中抗生素的研究进展
微生物电化学技术去除水体中抗生素的研究进展微生物电化学技术去除水体中抗生素的研究进展近年来，随着抗生素的广泛应用，水体中的抗生素污染问题逐渐引起人们的关注。
由于抗生素的广泛应用导致许多抗生素残留在水体中，对环境和人类健康造成潜在风险。
因此，寻找一种高效、低成本、环境友好的方法去除水体中的抗生素显得尤为重要。
微生物电化学技术是一种利用微生物在电极表面的活性产物氧化还原反应来降解水体中有机物的方法。
它是一种全新的技术，可以通过调控电解池，在微生物的作用下，使抗生素分子氧化还原反应，从而将其降解为无毒物质。
由于微生物电化学技术具有高效、低成本、环境友好等优点，越来越多的研究开始关注其在水体中抗生素去除方面的应用。
微生物电化学技术尤其适用于抗生素降解的研究。
研究人员通过选取产电性强、耐受性强的细菌，并与电极表面形成生物膜，形成电化学活性区域。
在适当的实验条件下，细菌能够利用电极作为电子受体供给呼吸和生长过程中所需的电子，同时利用有机物作为碳源进行生长。
在这个过程中，抗生素分子与细菌产生相互作用，从而降解抗生素分子。
研究发现，微生物电化学技术去除水体中的抗生素具有显著的优势。
首先，微生物电化学技术在抗生素降解方面表现出极高的降解率和去除率。
研究人员通过实验证明，微生物电化学技术可以在较短时间内去除水体中的抗生素，且去除率可以达到90%以上。
其次，微生物电化学技术具有低成本的优势。
相比传统的物理化学方法，微生物电化学技术不需要大量的化学药剂投入，节省了成本。
同时，通过微生物的自动修复功能，电解池的寿命可以得到有效延长。
再次，微生物电化学技术是一种环境友好的方法。
生物电化学反应不会产生有害物质和二次污染，对环境没有负面影响。
此外，微生物电化学技术还具有灵活性强的优点，可以灵活调节反应条件，从而适应不同抗生素的降解。
尽管微生物电化学技术在抗生素降解领域已取得了显著的进展，但仍然面临一些挑战。
首先，微生物的选择和电极表面的生物膜构建是微生物电化学技术研究的关键环节。
水体修复技术讲解,包含黑臭水体、水华、青苔等治理
水体修复技术讲解——黑臭水体、水华、青苔水体修复除了依靠水生生态系统本身的自适应、自组织、自调节能力以外，采取人工的物理、化学和生物的方法，使水体恢复到原有的生态功能的过程。
1物理修复技术物理修复技术包括引水稀释、底泥疏浚等。
1.1引水稀释引水稀释就是通过工程调水对污染水体进行稀释，使水体在短时间内达到相应的水质标准.该方法能激活水流，增加流速，使水体中DO增加，水生微生物、植物的数量和种类也相应增加，从而达到净化水质的目的。
我国的黄浦江曾使用过此方法，而且效果较好。
但引水稀释对引水水域和引入水水域有一定的负面影响，会导致两水域生态体系发生变化。
因此，引水稀释只能是一种救急方法或水体污染治理的辅助手段。
1.2底泥疏浚污染底泥是水体污染的潜在污染源，在水体环境发生变化时，底泥中的营养盐会重新释放出水体。
对于类似太湖这种宽浅型湖体，底泥是不可忽视的重要污染源。
底泥疏浚指对整条或局部沉积严重的河段、湖泊进行疏浚、清淤，恢复河流和湖泊的正常功能。
我国许多湖泊及中小河流，如上海的苏州河、南京的秦淮河、云南的滇池及长江三角洲的太湖等，都使用过该技术。
底泥清污存在的问题：⑴成本高⑵不能从根本上解决问题，控制外源污染才是关键。
1.3物理修复技术的发展趋势由于物理修复技术存在暂时性、不稳定性以及治标不治本等缺点，所以与生物和化学技术相结合是物理修复技术以后的发展趋势。
2化学修复技术2.1化学修复技术的研究现状化学修复技术是指通过化学手段处理被污染水体达到去除水体中污染物的一种方法。
如治理湖泊酸化可投加生石灰；抑制藻类大量繁殖可投加杀藻剂；如除磷可投加铁盐等。
例子：Bruning等利用EDTA（乙二胺四乙酸）和PDA（嘧啶－2,6－乙酰乙酸）来萃取底泥中的重金属，结果表明，利用0.1M的EDTA，对Zn的最高去除率可达70％，Pb的最高去除率为30％2.2化学修复技术的发展趋势化学修复技术具有费用高、易造成二次污染等缺点，如使用硫酸铜的化学除藻方法会大量杀死微生物而破坏水体的生物系统。
2015年南开大学本科生创新科研优秀项目公示
学院 法学院
项目编号 BX12031
项目名称
项目组成员
指导 教师
秦亮(1211404) 张东旭(1212905) 新劳动合同法颁布后劳务派遣制度研究-以法 徐彦豪(1211793) 贵思博(1211962) 张志坡 经济学为视角 马俊宇(1211931) 我国反垄断法规制垄断协议中的争议问题研 究 赵琛(1212908) 崔畅(1212914) 余元瑾(1212989) 袁雅璐(1212991) 许光耀 董济汉(1212881) 高永睿(1212807) 张仕伯(1212815) 管健 陈丹忆(1212817) 程杨(1212261) 申思哲(1211693) 李力(1211683 ) 张毓民(1211710) 王闻博(1211749) 王博 赵越(1211772) 张浩(1211509) 戴梦鸽(1212059) 林曦(1211546) 赵一璇(1211664) 王金杰 宗俊杰(1212051) 张子姣(1211985) 肇芮(1211837) 曾馨瑶(1211764) 黄涛(1210040) 王宇星(1210096) 景维民 陈孝伟
法学院
BX12028
周恩来政府管理 大学生对心理疾病患者内隐与外显态度的比 201410055220 学院 较 经济学院 BX12065 自贸区背景下税收政策对融资租赁业发展的 影响研究
经济学院
产业集聚、产业演化和农村电子商务——基 201410055227 于淘宝村的调查研究 城乡一体化进程中农民工养老保险纳入城市 201410055231 体系问题研究——以江苏省张家港和河北省 邢台市为例 201410055253 大学生对在线评论的信任和采纳行为研究 园区政策对电子商务企业创业的影响分析— 201410055251 —以天津市滨海新区软件园为例
黑臭水体形成原因及治理技术分析
黑臭水体形成原因及治理技术分析张强（江苏金海园林生态科技有限公司江苏连云港222000）摘要：随着城市与经济的快速发展，人民生活水平的逐步改善，生产生活过程中对环境造成的影响也日益严重，城市河道水体污染问题受到人们越来越多的关注，城市黑臭水体治理成为近年来环境治理的重点方向0为了更好的了解黑臭水体问题，文章介绍了城市黑臭水体的判定标准以及城市黑臭水体形成的原因，根据黑臭水体形成的原因，介绍了黑臭水体的治理技术0关键词:水体污染；黑臭水体；治理技术引言城市黑臭水体是指在城区以及城市周边区域内的河道水体，散发出异味或者水体颜色异常，致使水体周边环境受到影响的水体总称"随着我国城市化快速发展，社会经济的高速增长,也带来了较严重的环境污染问题，黑臭水体治理是我国当前突出的环境问题之一"城市黑臭水体产生的主要原因是城市生活污水和工业污水的通过管网排入河道水体，以及城镇废弃物的随意丢弃，丢入排入河道的污染物超过了河道水体生态自净能力，产生的大量污染物质，超出了河道水体的环境容量和自净能力"大块污染物质在水中腐败发酵，由于缺氧的原因，大量厌氧微生物繁殖增多,厌氧微生物新陈代谢产生甲烷、氨、硫化氢等气体并使河水散发出臭味叫黑臭水体对地区环境质量产生危害，也影响周边居民的生活质量"黑臭水体的存在影响了周边环境空气质量，破坏了市容市貌，影响了各种水生动植物的生存，黑臭水体治理已成为推进生态文明建设亟需解决的重大环境问题"1黑臭水体形成原因1.1水动力不足城市内河由于城市建设的飞快发展，河道周边空间被建筑物、道路等侵占，周边垃圾入河加剧了水环境的恶化叫部分河道上游水源水量很小，河道与河道之间因种种原因被截断,无法使河道水体流动起来，达不到水系连通"河道水体流速缓慢或几乎不流动，导致水体复氧能力衰退，引发水体污染"1.2外源污染外源污染是水体黑臭的重要原因之一，部分城市雨水管网系统和污水管网体系等设施不完善，导致雨水和污水通过地面径流、沟渠管道等直接排入河道,水体中污染因子的增多，超过了水体的自净能力，从而使水体变成黑臭水体"此外，部分河道两侧长期堆放垃圾，垃圾中的污染物会随着雨水进入河道,致使河道水体进一步恶化"1.3内源污染河道内的生物群落死亡后，沉积于水底底泥，经过长时期的累计，形成内源污染源"底泥中含有氮磷等营养元素和有机物,适合微生物的大量生长和繁殖"在微生物的作用下，底泥会发生一系列的反应，向水体中释放有害物质,对水体造成二次污染"1.4运营管理河道黑臭水体的形成还与河道上级管理部门运行管理以及城市居民的环保意识有一定关系0河道管理部门管理机制不完善，管理工作落实不到位，河道水体缺乏有效的监控管理，从而加剧了黑臭水体的产生0市民环保意识薄弱体现在对环境保护治理认识不足,随意排放污水、丢弃堆放垃圾，造成河道水体污染"2黑臭水体的判定标准依据《城市黑臭水体整治工作指南》，城市黑臭水体因为黑臭程度的不同，分为“轻度黑臭”和“重度黑臭”两级0《城市黑臭水体整治工作指南》中规定，城市黑臭水体分级的评价指标包括溶解氧（DO）、氨氮（NH*-N）、透明度和氧化还原电位（ORP），分级标准见表1[3]0表1城市黑臭水体污染程度分级标准特征指标（单位）轻度黑臭重度黑臭透明度（cm）25〜10*<10*溶解氧（mg/L）0.2-2.0<0.2氧化还原电位（mV）+200〜50<+200氮(mg/L)8.0-15>15注:/水深不足25cm时，该指标按水深的40%取值"3黑臭水体的治理技术根据城市黑臭水体形成的各种不同原因，城市黑臭水体的治理应该参照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的常规技术路线进行合理实施"3.1控源截污控源截污是黑臭水体治理过程中最基础的工程措施，控源截污工程主要包括面源控制措施和截污纳管施工"截污纳管施工是黑臭水体整治过程、有效的工程，也是采取其他治理措施的前提"截污纳管是将城区原有排入河道的污水进行截留，截留后的污水排入城市污水管网系统，收集后接入城市污水厂进行统一处理0面源控制是通过控制地表雨水径流中的污染物含量，从而减少外源污染物进入河道，减少河道外来污染源负荷0因此，需要完善市政雨水收集系统，对雨水进行回收、处理、再利用01073.2内源治理内源治理包括清理河道岸坡以及河道内部沉积的各类污染物0主要施工内容为岸坡垃圾收集清运和河道底泥清淤疏浚0河道底泥清淤疏浚主要是清除河底沉积的淤泥，减少淤泥中的污染物释放到水体，从而降低污染物负荷典垃圾清运就是清除河道两岸以及河道内漂浮的垃圾，从而提升河道沿岸景观0清淤疏浚过程中会对河底淤泥造成扰动，河底淤泥及微生物等会进入水体!在流动的河流中，会对下游生态环境造成一定的影响!为此，在河道清淤疏浚过程中，应做好对下游影响的防护措施！根据实际情况，可在清淤河道下游设置防污屏，防治污染物进入下游水体,保护下游水域生态免遭人为施工的破坏！3.3复氧技术黑臭水体中溶解氧含量相对较低，需要使水体中的溶解氧含量得到提升!水中溶解氧含量的增高，有助于好氧微生物的繁殖增长，好氧微生物的增多，可以提升水体自净能力！常用的增氧设备有固定式增氧设备和移动式充氧设备！固定充氧设备包括各种类型的曝气机、推流器等，移动式充氧设备包括曝气船等！曝气装置可以快速提高水中的溶解氧,使河道底泥中的污染物快速释放，随着河道水体中氧含量的增加，水体中大多数污染物都会被分解消耗，浓度都会进一步降低!3.4药剂投加化学药剂可以快速改善水体污染状况，化学药剂投加到水体后，药剂和水中污染物会发生絮凝、络合、氧化、还原、沉淀、水解等反应，可以快速降低水体中污染物的含量，使河道水体中有毒有害的污染物转化成无毒无害物质，将被污染的生态系统修复为正常生态系统！现阶段，常用的化学药剂有絮凝剂（铝盐、铁盐等）、助凝剂（聚丙烯酰胺等）、氧化剂（过氧化钙、双氧水等）等0在水治理工程中，絮凝剂铁盐、铝盐投入水体后，铁离子和铝离子会在河道底部底泥表层形成活性层，铁离子和铝离子会和底泥中的磷酸根离子反应生成沉淀，降低底泥中的磷元素向水体中扩散叽投加化学药剂处理黑臭水体一般作为应急处理方法，因为投加化学药剂可能破坏水体的生物和生态环境，容易造成二次污染!3.5活水技术对于不流动或流动性很小的河流，可以从上游引入水源，有新鲜水的补充，可以稀释水体中污染物，还可以改善河流水动力条件,提高水体自净能力，从而改善水生态环境！3.6生态修复生态修复是目前治理黑臭水体应用最广的处理技术之一，是一种综合性黑臭水体治理方法!生态修复技术的主要目的是提升水体自净能力，生态修复技术还可以改善河道沿岸绿化景观!水体生态修复工程的核心是建立以沉水植物为核心的健康植物系统，通过植物的光合作用吸收水体内污染物质0沉水植物成活、开始生长并分布均匀后，水体自净能力将逐步增强，植被根系和叶片全都沉入水中，既可以吸收利用底泥中的氮磷，也可以吸收利用水体中溶解性的氮磷营养物，对从下而上整个水体产生有效的净彳作用!3.7生物修复技术微生物修复技术是指通过微生物的新陈代谢作用降解水体中的各类污染物0污染物降解或无害化的过程主要包括自然条件下和人为控制条件下!微生物修复技术是利用微生物的新陈代谢作用，将黑臭水体中的污染物进行分解去除0微生物修复技术的主要优点包括修复周期短、具有长效性、易于操作、无二次污染、对周边环境影响小较小等!微生物菌剂投加到黑臭水体、底泥中之后，微生物通过自身的新陈代谢作用，可以有效分解水体和底泥中的有机污染物，使整个水体和底泥的生态系统得到优化再生，通过生物修复之后，可以使黑臭水体具备自我调节能力的生态系统0结语城市黑臭水体是亟待解决的水污染问题之一，目前国家已经对黑臭水体进行管控，各个城市也在制定相应的政策法规，因地制宜的采取各种技术措施进行黑臭水体的整治工作！但是，因为城市黑臭水体形成原因复杂，形成原因差异较大，而且黑臭水体治理难度较大，治理周期较长，所以在治理过程中需要找准其形成的主要原因，通过物理、化学和生物生态相结合的治理工艺进行处理，能够达到长效管理，杜绝水体返黑#水质反复恶化的现象！除此之外，上级行政主管部门还应制定相应的水环境管理制度，从源头上减少黑臭水体的产生，还要进一步加强环保方面的宣传，提升城镇居民的环保意识，以及定期对水体进行环境监测等措施!参考文献［1］煜洗•城市黑臭水体治理技术及其发展探究卩］•居业,2018（11）: 117+119.［2］钱海峰•南京市城市水体黑臭现状及治理对策探讨［J］.科技创新与应用,2018）13_:124-126.［3］城市黑臭水体整治工作指南［R］.建城［2015］130号.［4］陈修硕，张明辉,夏丽佳，等.城市黑臭水体来源与治理措施探究［J］.环境保护与循环经济,2017,37（7）:41-43+49.［5］薄涛，季民.内源污染控制技术研究进展［J］.生态环境学报201726（3）:514-521.作者简介张强（1985-）,男，江苏东海，本科，工程师，从事环境污染治理相关工作0108。
水生植物-沉积物微生物燃料电池修复黑臭水
第41卷第2期2023年4月沈阳师范大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g N o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n)V o l.41N o.2A p r.2023文章编号:16735862(2023)02017307水生植物-沉积物微生物燃料电池修复黑臭水潘晶,王诗尧,孟雨欣,张钰茜,李梓琪,范琳琳,李琳(沈阳师范大学生命科学学院,沈阳110034)摘要:水生植物-沉积物微生物燃料电池(a q u a t i c p l a n t s e d i m e n tm i c r o b i a l f u e l c e l l,A P-S M F C)是解决当前环境问题及能源短缺的最有发展前景的技术之一㊂以黑臭水体底泥为底质,构建了芦苇-沉积物微生物燃料电池(标记为A P S M1)㊁美人蕉-沉积物微生物燃料电池(标记为A P S M2)和无植物的沉积物微生物燃料电池(标记为S M)共3个实验系统,研究了3个系统沉积物微生物燃料电池的产电特性及对上覆水和底泥的修复效果㊂结果表明:A P S M1,A P S M2和S M启动期为8d;3个实验系统启动结束后均能维持较稳定的产电,输出电压㊁电流密度和功率密度顺序为A P S M1>A P S M2>S M㊂A P S M1和A P S M2对上覆水化学需氧量(c h e m i c a l o x y g e nd e m a n d,C O D)㊁氨氮(a mm o n i an i t r o g e n,N H+4-N)㊁总磷(t o t a l p h o s p h o r u s,T P)的平均去除率分别为84.3%和81.6%,82.7%和79.3%,85.5%和83.4%,并且显著高于S M㊂A P S M1,A P S M2和S M对底泥中的有机质㊁N H+4-N和总氮(t o t a ln i t r o g e n,T N)去除率分别高于80.5%,49.4%和49.2%,3个实验系统间没有显著差异㊂A P S M1和A P S M2对底泥中T P的平均去除率分别为72.6%和66.4%,显著高于S M(42.6%)㊂A P S M1,A P S M2和S M对底泥中A s,P b的去除率均高于79%,各系统之间没有显著差异;对底泥中Z n,C r和C u的去除率均高于80%,显著高于S M(<61%)㊂芦苇和美人蕉的引入提升了沉积物微生物燃料电池系统的产电性能,增强了系统对上覆水中C O D,N H+4-N,T P及底泥中T P,Z n,C r和C u的去除效果㊂关键词:植物;沉积物微生物燃料电池;产电;修复中图分类号:X172文献标志码:Ad o i:10.3969/j.i s s n.16735862.2023.02.014R e m e d i a t i o n a b i l i t y o f a q u a t i c p l a n t s e d i m e n tm i c r o b i a l f u e l c e l li nb l a c ka n do d o r o u sw a t e r t r e a t m e n tP A N J i n g,WA N G S h i y a o,M E N G Y u x i n,Z HA N G Y u x i,L I Z i q i,F A NL i n l i n,L IL i n(C o l l e g e o fL i f eS c i e n c e,S h e n y a n g N o r m a lU n i v e r s i t y,S h e n y a n g110034,C h i n a)A b s t r a c t:A q u a t i c p l a n t s e d i m e n tm i c r o b i a l f u e l c e l l(A P-S M F C)i so n eo f t h e m o s t p r o m i s i n gt e c h n o l o g i e s t o s o l v e t h e c u r r e n t e n v i r o n m e n t a l p r o b l e m s a n d e n e r g y s h o r t a g e.I n t h i s s t u d y,r e e d-s e d i m e n tm i c r o b i a l f u e l c e l l s y s t e m(A P S M1),c a n n a-s e d i m e n tm i c r o b i a l f u e l c e l l s y s t e m(A P S M2)a n d n o n p l a n t-s e d i m e n t m i c r ob i a lf u e lc e l ls y s t e m(S M)w e r ec o n s t r u c t e dt oi n v e s t i g a t et h ec h a r a c t e r i s t i c so fe l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n a n dt h er e m ed i a t i o n a b i l i t y i nt he o v e r l y i n g w a t e ra n ds e d i m e n t.T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e s t a r t i n gp e r i o do fA P S M1,A P S M2a n dS Mt r e a t m e n t i s8d.R e l a t i v e l y s t a b l e p o w e r p r o d u c t i o n w a s m a i n t a i n e da f t e rs t a r t i n g.T h eo u t p u tv o l t a g e,c u r r e n td e n s i t y a n d p o w e rd e n s i t y o ft h et h r e ee x p e r i m e n t a l g r o u p sa r e A P S M1>A P S M2>S M.T h e收稿日期:20220725基金项目:辽宁省科技厅应用基础研究计划项目(2023J H2/101300053);沈阳市科技局科学技术计划项目(21-108-9-36)㊂作者简介:潘晶(1977 ),女(满族),辽宁沈阳人,沈阳师范大学教授,博士㊂r e m o v a l e f f i c i e n c i e s o f C O D,N H+4-Na n dT P i n t h e o v e r l y i n g w a t e rw e r e84.3%,82.7%,85.5%f o rA P S M1,a n d81.6%,79.3%,83.4%f o rA P S M2,w h i c h a r e s ig n i f i c a n t l yhi g h e r t h a n t h o s e o fS M.T h e r e m o v a l e f f i c i e n c i e so f o r g a n i cm a t t e r,N H+4-Na n dT Na r em o r e t h a n80.5%,49.4%a n d49.2%i n t h e s e d i m e n t o fA P S M1,A P S M2a n dS M,w h i c h a r e n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t.T h er e m o v a l e f f i c i e n c i e s o fT Pa r e72.6%a n d66.4%i nt h es e d i m e n t o fA P S M1a n dA P S M2,w h i c ha r e s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h a t o f S M.T h e r e m o v a l e f f i c i e n c i e s o fA s a n dPb a r em o r e t h a n79%i n t h e s e d i m e n t o fA P S M1,A P S M2a n dS M,w h i c hh a dn os i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s.H o w e v e r,t h er e m o v a l e f f i c i e n c i e s o f Z n,C r a n dC ua r em o r e t h a n80%i n t h e s e d i m e n t o fA P S M1a n dA P S M2,w h i c ha r es i g n i f i c a n t l y h i g h e rt h a nt h o s eo fS M(<61%).I nt h es e d i m e n t m i c r o b i a l f u e lc e l ls y s t e m,t h ei n t r o d u c t i o n o fr e e d o rc a n n ai m p r o v e st h ee l e c t r i c a l p r o d u c t i o n p e r f o r m a n c ea n de n h a n c e s t h e r e m o v a l o fC O D,N H+4-Na n dT P i n t h e o v e r l y i n g w a t e r a n d t h e r e m o v a l o fT P,Z n,C r a n dC u i n t h e s e d i m e n t.K e y w o r d s:p l a n t;s e d i m e n tm i c r o b i a l f u e l c e l l s;e l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n;r e m e d i a t i o n随着人口的增长㊁城市化进程的加快和工业㊁农业的快速发展,大量水体出现发黑发臭㊁透明度低㊁水质下降的现象,不仅破坏了生态环境,也严重影响了人们的日常生活[1]㊂黑臭水体和底泥中含有大量有毒有害物质,有可能迁移转化进入饮用水水源,影响居民供水安全[2]㊂黑臭水体还可能污染土壤和地下水,给农业和渔业造成重大损失[3]㊂据统计,截至2018年全国共有黑臭水体2100个,90%的城市河流存在不同程度的污染㊂国务院发布的‘水污染防治行动计划“要求,到2020年底,地级及以上城市建成区黑臭水体控制在10%以内,并且到2030年城市建成区黑臭水体总体得到消除㊂可见,黑臭水体治理刻不容缓㊂物理㊁化学和生物方法是治理黑臭水体常用的技术㊂物理方法主要有曝气㊁底泥疏浚㊁机械除藻等,这些方法工期长,能源消耗大,只针对黑臭水体表面现象,忽视了水体污染的根本原因,不能彻底有效地去除污染物㊂化学方法主要有化学还原㊁氧化㊁絮凝㊁沉淀等,这些方法通过投加外源化学试剂而达到去除目标污染物的目的㊂外来化学物质的投加,不可避免地产生中间产物,带来水体二次污染㊂生物生态学方法,包括微生物技术㊁植物净化技术㊁湿地技术等,这些方法在原位治理的基础上,不投加外来化学试剂,可提高河流的复氧能力和恢复水体良好的物质能量循环[4]㊂黑臭水中的有机污染物蕴藏大量化学能,如果在治理污染的同时实现化学能的回收利用,将会带来环境和经济双重价值㊂植物-微生物燃料电池(p l a n tm i c r o b i a l f u e l c e l l,P-M F C)是将植物引入微生物燃料电池系统,通过光合作用为微生物提供养料而得到电能,实现同步产电与污染净化的技术[5]㊂P-M F C是绿色新型的污染治理技术,也是解决当前水污染和能源短缺问题最有发展前景的一项技术㊂本研究构建水生植物-沉积物微生物燃料电池系统(a q u a t i c p l a n t s e d i m e n tm i c r o b i a l f u e l c e l l,A P-S M F C),研究该系统的产电性能及对黑臭水体和底泥的修复效果,为黑臭水体底泥和水体的修复提供依据,有利于促进河流生态系统恢复,具有显著的经济意义和环境效益㊂1实验材料与方法1.1材料与A P-S M F C构建采集某黑臭水体底泥,挑出树枝㊁烂叶等杂物均匀搅拌后,放置72h弃去上覆水,测定其理化性质,结果见表1㊂黑臭水体理化性质如下:C O D为105.4m g㊃L-1,N H+4-N为26.2m g㊃L-1,T P为0.6m g㊃L-1,p H为6.9㊂选用2种植物分别为美人蕉(购于花卉市场)和芦苇(采至某河道)㊂表1底泥主要理化性质T a b l e1P h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e s o f s e d i m e n t底泥含水率%有机质g㊃k g-1氨氮m g㊃k g-1总氮m g㊃k g-1总磷g㊃k g-1A s Z n C r C u P bm g㊃k g-1含量63.528.386.7112.41.267.581.321.943.145.6阳极由2片石墨毡(10c mˑ5c mˑ2mm,购于宿州某公司)和一片铜片(10c mˑ5c mˑ0.5mm,购471沈阳师范大学学报(自然科学版)第41卷于宝鸡某公司)组成㊂用前需对其进行预处置:石墨毡用丙酮浸泡5h ,用去离子水清洗5次,然后置于去离子水中煮沸2h ,每隔0.5h 换一次水,再置于干燥箱中烘干;丙酮处理过的石墨毡用浓硝酸浸泡3h ,然后用去离子水洗至中性,最后烘干备用㊂铜片用稀盐酸浸泡3h 去除表面杂质㊂阴极为碳纤维毡(10c mˑ5c mˑ2mm ),使用前用1m o l㊃L -1的盐酸浸泡3h ,再用去离子水清洗3次,晾干待用㊂实验用A P -S M F C 如图1所示㊂主体为40L 的聚乙烯白色桶,底部直径为0.3m ,顶部直径为0.4m ,高为0.45m ,底部添加高度为0.2m 的黑臭底泥,阳极埋到距底部0.1m 的底泥中,阳极周围加入50mm o l ㊃L -1的N a C l 溶液㊂底泥沉积7d 后,将株高相近的美人蕉和芦苇,按每桶3颗移植于底泥中㊂加入上覆水(黑臭水)深为0.2m ,阴极放置于上覆水表层㊂以铜导线分别连接阴极和阳极,阴极和阳极导线连接外电阻(1000Ω),形成闭合回路㊂将万用电表(型号:V C 890C +)连接到A P -S M F C 的两极,采集外电路所产生的电压㊂以此构建2种水生植物的S M F C 处理系统,即芦苇-S M F C 处理系统(标记为A P S M 1)与美人蕉-S M F C 处理系统(标记为A P S M 2),不种植物处理系统作为对照组(标记为S M ),每个实验系统设置3个平行㊂阳极和阴极导线接通好电池正式启动,连续运行50d ,运行结束后采集不同位置上覆水混合和不同位置底泥混合,测定A P -S M F C 对黑臭水体及底泥的修复效果㊂图1 A P -S M F C 结构示意图F i g .1 Ad i a gr a mo f A P -S M F C 1.2 分析测试方法2021年9月10日各实验系统启动运行,每天8:30和20:30记录万用电表测得的电压值,取3个平行系统的平均值㊂A P -S M F C 产生的电流密度I 和功率密度P 由式(1)和(2)计算㊂I =U R A (1)P =U I (2)其中:U 为A P -S M F C 的输出电压(m V );R 为外电路的电阻(Ω);A 为石墨毡的投影面积(m 2)㊂上覆水和底泥各指标的测定分别参考‘水和废水监测分析方法“和‘土壤农业化学分析方法“[67]㊂2 结果与分析2.1 A P -S M F C 的产电特性如图2所示,由阴阳两极间电势差引起的生物和化学变化使A P S M 1,A P S M 2和S M 启动后分别获得了238.4,227.2和182.5m V 的初始电压㊂启动后的4d 内,电压逐渐下降,电池生物反应产生的电量抵消了由于电势差引起的初始电量[8]㊂然后,电压逐渐上升,3个实验系统处于响应阶段㊂直到第7d ,各组电压到达峰值,A P S M 1电压最大,为290.3m V ;S M 电压最小,为203.0m V ;A P S M 2电压为277.5m V ㊂第8d ,3个实验系统电压降低,并在此之后电压稳定,微生物适应环境后,以相对稳定的电压运行,说明3个实验系统启动完成㊂8~48d 时3个实验系统稳定运行,这时系统底物充足,氧化速率571 第2期 潘 晶,等:水生植物-沉积物微生物燃料电池修复黑臭水671沈阳师范大学学报(自然科学版)第41卷较稳定,阳极微生物活性最大,电压波动较小,但是电压整体为下降趋势㊂48d电压下降到60m V时,阳极周围底泥中可利用的物质几乎被消耗尽,预示着一个运行周期结束㊂图2A P-S M F C s输出电压F i g.2V o l t a g eo u t p u t o f A P-S M F C s图3和图4是3个实验系统的电流密度和功率密度的变化情况,实验运行到第7d时,各实验系统电流密度和功率密度达到最大值㊂A P S M1电流密度最大值为58.66m A㊃m-2,功率密度最大值为17.20mW㊃m-2;A P S M2电流密度最大值为55.20m A㊃m-2,功率密度最大值为15.24mW㊃m-2; S M电流密度最大值为40.61m A㊃m-2,功率密度最大值为8.24mW㊃m-2㊂3个实验系统电流密度和功率密度变化趋势相同,芦苇(A P S M1)和美人蕉(A P S M2)系统的电流密度和功率密度均显著高于图3A P-S M F C s电流密度F i g.3C u r r e n t d e n s i t i e s o f A P-S M F C s图4A P-S M F C s功率密度F i g.4P o w e r d e n s i t i e s o f A P-S M F C s无植物的S M 系统(P <0.05)㊂植物根部分泌有机化合物供其光合作用,并且大部分是容易被产电微生物利用的糖和有机酸[9]㊂S M 电极周边易被微生物降解的有机质被消耗完,使其输出电压较低;而种有芦苇和美人蕉的实验系统有植物根系分泌的有机物,能维持较高输出电流和功率㊂芦苇(A P S M 1)系统的电流密度和功率密度高于美人蕉(A P S M 2)系统,因为芦苇的泌氧功能比美人蕉高[10],所以植物分泌的氧气能够到达阴极,增加了溶解氧,使A P S M 1的产电能力高于A P S M 2㊂2.2 A P -S M F C 对上覆水的修复效果A P S M 1,A P S M 2和S M 系统对上覆水中化学需氧量(c h e m i c a l o x y g e nd e m a n d ,C O D )的平均去除率分别为84.3%,81.6%和71.7%,并且A P S M 1和A P S M 2对C O D 的去除率显著高于S M 系统(P <0.05)(图5)㊂S M 系统可以促进水体中有机物的去除,通过阳极附近的微生物氧化有机物,闭路的体系会加快电子的传递,从而使有机物的降解速率加快[11]㊂A P S M 1,A P S M 2中分别种有芦苇和美人蕉,植物通过光合作用产生的氧向下运输,释放到上覆水中,另外,根系泌氧也增加了上覆水中氧浓度,从而促进了微生物氧化分解有机物,进一步降低了上覆水C O D 浓度㊂图5 A P -S M F C s 对上覆水的净化效果F i g .5 P o l l u t a n t s r e m o v a l o f A P -S M F C s i n t h eo v e r l y i n g wa t e r 如图5所示,A P S M 1,A P S M 2和S M 系统对上覆水中氨氮(a mm o n i an i t r o g e n ,N H +4-N )的平均去除率分别为82.7%,79.3%和71.5%,并且A P S M 1和A P S M 2对N H +4-N 的去除率显著高于S M 系统(P <0.05)㊂硝化和反硝化作用是微生物电化学系统脱氮的主要作用,并且可以抑制底泥中氮向上覆水释放[12]㊂在硝化细菌的作用下,N H +4-N 也可作为微生物燃料电池的燃料,硝化产电㊂位于阴极区域的硝化菌和亚硝化菌将N H +4-N 氧化成亚硝酸盐和硝酸盐,且在反硝化过程中,微生物利用上覆水中有机污染物作为碳源,将亚硝酸盐和硝酸盐转化为氮气㊂微生物电化学系统中异养好氧型微生物与系统中的硝化细菌不存在显著的竞争关系,即微生物电化学系统中的硝化反应不会被明显抑制,因而A P S M 1,A P S M 2和S M 均具有较高的N H +4-N 去除率㊂另外,在A P S M 1和A P S M 2系统中,芦苇和美人蕉通过吸收上覆水中的N H +4-N 制造生命物质,降低水中氮含量㊂因此,A P S M 1,A P S M 2系统对N H +4-N 的去除率显著高于S M 系统㊂S M 系统对上覆水总磷(t o t a l p h o s p h o r u s ,T P )的平均去除率仅为33.3%,而种有芦苇和美人蕉的A P S M 1,A P S M 2系统对上覆水中T P 的平均去除率分别为85.5%,83.4%(图5)㊂芦苇和美人蕉通过根系吸收和根际微生物的作用显著降低上覆水中T P 的含量,同时抑制底泥中磷向上覆水释放㊂S M 系统中仅有电极作用而无植物的吸收作用,对磷的去除率显著低于A P S M 1,A P S M 2系统(P <0.05)㊂2.3 A P -S M F C 对底泥的修复效果沉积物微生物燃料电池的阳极埋在沉积物中,阴极置于上覆水中,通过阳极附近的微生物氧化有机质,产生电子和质子,以氧气为电子受体在阴极表面获得电子,再与质子结合生成水,同时实现沉积物中有机物的氧化和产生电能㊂另外,其他的异养微生物也会利用阳极有机物进行自身生长㊁新陈代谢等,从而降低沉积物中的有机质[12]㊂由图6可知,A P S M 1,A P S M 2和S M 系统对底泥中有机质的平均去771 第2期 潘 晶,等:水生植物-沉积物微生物燃料电池修复黑臭水871沈阳师范大学学报(自然科学版)第41卷除率为81.9%,81.2%和80.5%㊂3个系统对底泥中有机质的去除不存在显著差异㊂这与O o n等[12]的研究结论相一致,植物-沉积物微生物燃料电池中植物对沉积物中有机物的去除贡献较小㊂底泥中N H+4-N的去除途径主要有:作为电子供体在阳极附近被氧化为硝态氮或亚硝态氮㊁在底泥中进行厌氧氨氧化反应生成N2㊁向上覆水中释放㊁植物吸收㊁N H3挥发[13]㊂由图6可知,A P S M1, A P S M2和S M系统对底泥中N H+4-N的平均去除率为50.6%,49.4%和52.3%,3个系统对底泥中N H+4-N的去除不存在显著差异㊂在底泥中有机氮被矿质化为氨氮,带有电极的A P S M1,A P S M2和S M系统在降解底泥中有机质的过程中产生N H+4-N,其一部分释放到上覆水中,一部分在底泥中积累㊂而在短期内,有无植物㊁芦苇和美人蕉的植物种类差异并没有对A P S M1,A P S M2和S M系统底泥中N H+4-N的含量造成明显影响,这与刘进的研究结果相一致[13]㊂图6A P-S M F C s对底泥中营养物质的净化效果F i g.6N u t r i e n t s u b s t a n c e r e m o v a l o f A P-S M F C s i n t h es e d i m e n t底泥中总氮(t o t a l n i t r o g e n,T N)包括有机氮和无机氮,有机氮会被矿质化为氨氮,氨氮又会以各种方式被去除,硝态氮和亚硝态氮气通过反硝化作用被去除㊂由图6可以看出,A P S M1,A P S M2和S M系统底泥中的T N含量变化明显,对T N的去除率分别为52.6%,50.1%和49.2%㊂此外,硝态氮还可以作为电子受体被还原,A P S M1,A P S M2和S M系统的阳极降解有机质产生大量电子,加速了硝态氮的去除㊂而在短期内,有无植物和植物种类差异并没有对A P S M1,A P S M2和S M系统底泥中T N 的含量造成明显影响,这与刘进的研究结果相一致[13]㊂底泥中磷的去除方式主要有:微生物的吸收转化㊁植物吸收㊁释放到上覆水等㊂由图6可以看出,A P S M1,A P S M2和S M系统底泥中T P含量发生明显变化,对T P的去除率分别为72.6%,66.4%和42.6%㊂A P S M1,A P S M2系统对T P的去除率显著高于S M系统(P<0.05)㊂芦苇和美人蕉通过根系图7A P-S M F C s对底泥中重金属的净化效果F i g.7H e a v y m e t a l s r e m o v a l o f A P-S M F C s i n t h es e d i m e n t能吸收部分磷,在体内参与光合作用及自身代谢过程,其一部分通过转化成磷化氢被去除,一部分被释放到上覆水中㊂植物对P -M F C 系统底泥中T P 去除产生明显影响[5]㊂底泥中重金属的去除通过阴极处的生物电化学氧化和沉淀㊁大型植物生物积累㊁上覆水中的氧化还原反应等途径实现㊂金属离子在微生物电化学系统中的行为是复杂的,金属离子可以通过在电极上作为矿物元素或电子转移介质来提高生物催化剂的活性[11]㊂由图7可知,A P S M 1,A P S M 2和S M 系统对底泥中A s ,P b 的去除率均高于79%,各系统之间对A s ,P b 的去除没有显著差异㊂植物对A s ,P b 的去除作用不大㊂A P S M 1,A P S M 2对底泥中Z n ,C r 和C u 的去除率显著高于S M 系统㊂A P S M 1,A P S M 2对底泥中Z n ,C r 和C u 的去除率均高于80%,而S M 对底泥中Z n ,C r 和C u 的去除率低于61%㊂芦苇和美人蕉对Z n ,C r 和C u 有显著的吸附和富集作用㊂芦苇和美人蕉体内的重金属浓度可达到污水中重金属浓度的几十㊁几百甚至几千倍[5]㊂3 结 论A P S M 1,A P S M 2和S M 系统8d 完成启动,启动后电压逐渐降低㊂稳定运行阶段,3个实验系统输出电压㊁电流密度和功率密度顺序为A P S M 1>A P S M 2>S M ㊂A P S M 1和A P S M 2处理组对上覆水C OD ,N H +4-N ,T P 的平均去除率分别84.3%和81.6%,82.7%和79.3%,85.5%和83.4%,并且显著高于对照S M ㊂A P S M 1,A P S M 2和S M 对底泥中的有机质㊁N H +4-N 和T N 均有去除作用,芦苇和美人蕉的引入对底泥中有机质㊁N H +4-N 和T N 的去除没有显著的促进作用㊂A P S M 1和A P S M 2系统对底泥中T P 的平均去除率分别为72.6%和66.4%,显著高于S M (42.6%)㊂A P S M 1,A P S M 2和S M 系统对底泥中A s ,P b 的去除率均高于79%,各系统之间没有显著差异㊂A P S M 1,A P S M 2对底泥中Z n ,C r 和C u 的去除率均高于80%,显著高于S M (<61%)㊂致谢 感谢沈阳师范大学第九批教育教学改革项目(J G 2021-Y B 099);沈阳师范大学大学生创新创业项目(X 202210166058,202206017)的支持㊂参考文献:[1]L I A NZ ,S I E G E R T M ,F A N G W ,e t a l .B l a c k e n i n g a n do d o r i z a t i o no fu r b a nr i v e r s :Ab i o ge o c h e m i c a l p r o c e s s [J ].F E M S M i c r o b i o l E c o l ,2017,94(3):112.[2]李真,黄民生,何岩,等.铁和硫的形态转化与水体黑臭的关系[J ].环境科学与技术,2020,33(S 1):13,7.[3]于玉彬,黄勇.城市河流黑臭原因及机理的研究进展[J ].环境科技,2019,23(S 2):111114.[4]G A OJH ,J I AJ J ,K E T T N E RAJ ,e t a l .C h a n g e s i nw a t e r a n d s e d i m e n t e x c h a n g e b e t w e e n t h eC h a n g j i a n g Ri v e r a n d P o y a n g L a k eu n d e r n a t u r a l a n da n t h r o p o g e n i c c o n d i t i o n s ,C h i n a [J ].S c iT o t a l E n v i r o n ,2014,481(6):542553.[5]黄永芳.浮床植物沉积物微生物燃料电池系统对底泥的修复研究[D ].广州:华南理工大学,2015.[6]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M ].北京:中国农业科技出版社,2000.[7]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M ].4版.北京:中国环境科学出版社,2002.[8]M I NB ,K I MJR ,OH SE ,e t a l .E l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n f r o ms w i n ew a s t e w a t e ru s i n g mi c r o b i a l f u e l c e l l s [J ].W a t e r R e s ,2005,39(20):49614968.[9]K A K U N ,Y O N E Z AWA N ,K O D AMA Y ,e t a l .P l a n t /m i c r o b e c o o p e r a t i o n f o r e l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n i na r i c e p a d d yf i e l d [J ].A p plM i c r o b i o l B i o t ,2008,79(1):4349.[10]黄永芳,杨秋艳,张太平.水培条件下两种植物根系分泌特征及其与污染物去除的关系[J ].生态学杂志,2014,33(2):373379.[11]F E L I XT K.水生植物沉积物微生物燃料电池复合工艺修复受污染城市河流[D ].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2019.[12]O O N YL ,O N GSA ,HO L N ,e t a l .H y b r i d s y s t e mu p -f l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d i n t eg r a t e dw i t hm i c r o b i a l f u e l c e l l f o r s i m u l t a n e o u sw a s t e w a t e r t r e a t m e n t a n de l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n [J ].B i o r e s o u rT e ch n o l ,2015,186(9):270275.[13]刘进.沉水植物与S M F C 耦合效果研究[D ].重庆:重庆大学,2018.971 第2期 潘 晶,等:水生植物-沉积物微生物燃料电池修复黑臭水。
浅析生态修复技术治理黑臭水体
山西建筑SHANXI ARCHITECTURE第48卷第5期・170・2 0 2 1年3月Vci. H No. 5Mas. 2225-绿色环保-建筑节能-文章编号:1009-6825 （2221） 05-0170-03浅析生态修复技术治理黑臭水体朱琪（江苏中设集团股份有限公司，江苏无锡514400）摘要:详细阐述了黑臭水体主要成因及判别标准，并在此基础上针对性地提出了如物理法、化学法以及生物的生态修复法等手 段来治理黑臭水体,希望对治理黑臭水体，改善人居环境有所裨益。
关键词：黑臭水体,生态修复,微生物,植物中图分类号：X522文献标识码:A1概述改革开放以来，随着我国城市化的发展,环境污染愈发严重，而一些城镇的自然水体出现了严重的黑臭现象，严重影响城市环境和周边居民的生活。
出现如此现象，主要是因为大部分城市的水环境处理基础设施不完善、城市居民缺乏环保意识以及工矿企业偷排污水。
根据2015年5月31日中国环境保护部发布的《2016年中国环境状况公报》发现全国共有1 285个黑臭水体整治项目，我国愈发重视黑臭水体的治理［5］。
而因廉价、无二次污染、高效去污等优点著称的生态修复技术被广泛应用于黑臭水体 的治理，但常常出现使用时忽略实事求是、标本兼治的现象。
2黑臭水体成因及判别标准22 黑臭水体成因水体变黑发臭主要是因为水中微生物的分解活动产生大量氨氮化合物和硫化氢,导致水体含氧量不足,这也使得大量污染物沉积，水体因大量氧气被消耗而处于厌氧或缺 氧，从而促进了金属离子和硫离子的结合，导致悬浮颗粒被硫离子吸附，使得河流湖泊等水体变黑，厌氧分解的有机物产生的硫化氢、氨气，导致水体发臭［2］。
研究表明，这一现 象在夏季等温度高时尤为明显，尤为此时水中微生物活性 增强。
水体的自净能力不足也导致了城市水体变黑发臭。
当水体中各种生物的新陈代谢的产物得不到及时分解处理,淤泥长期积存在水底,水体因排入大量污废水而使得水体长期有大量悬浮物，导致水体富营养化，生态平衡遭到破坏，这些因素都大大削弱了水体的自净能力，并且由于 城市规划河道时因裁弯取直而导致河流天然水动力不足，水体无法得到正常循环，长此以往必然导致黑臭水体的产生。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
南开大学科技成果——利用阳极修饰沉积型微生物燃料电池原位修复黑臭水体技术
项目简介随着经济的迅速发展，大量有机污染物聚集在水体中，造成了严重的水生态环境问题，如黑臭水体和水体富营养化。
要想彻底治理水体污染，必须对沉积物中的有机物污染进行治理。
然而传统的沉积物修复技术均存在一定的局限性；疏浚是一种常见的异位修复方式并被广泛使用，但是疏浚成本高且会带来一系列环境问题。
天然水体沉积物中有机污染物的原位修复技术以其成本低、不易造成二次污染等特点成为了研究热点，其中化学法和生物法是常见的原位修复技术，但是由于外源化学物质的添加和生物的引入在治理过程中会带来生态风险，因此寻找一种有前景的原位修复新技术十分必要。
沉积型微生物燃料电池（Sediment microbial fuel cell，SMFC）是一种能降解底泥有机物又能同时产电的一种新型技术。
该技术是一种可以应用于降解沉积物中有机物污染物的环境友好型技术，但对有机物的去除率较低是制约其应用的一个主要限制因素。
本项目通过以啤酒厂厌氧污泥中的有机物为底物构建SMFC，然后通过用纳米氧化铁修饰阳极，构建新型SMFC反应器。
该反应器对有机物的降解性能良好，运行50天，修饰阳极SMFC的TOC和DOC的去除率分别达到55.90%和82.86%。
项目特色
1、底泥原位修复，不会对环境造成二次污染；
2、纳米氧化铁修饰阳极显著提高了SMFC对底泥的降解。