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用水的重要性與需求21.3國內外相關研究發展歷程與現狀21.3.1國內外再生水回用作為景觀生態用水的應用現狀21.3.2再生水補給河湖生態用水主要環境行為31.3.3再生水回用河湖水生態健康評價研究91.3.4再生水補給河湖生態用水水質改善技術101.4總體研究思路121.4.1研究目標121.4.2研究框架體繫121.4.3擬解決的關鍵性問題121.4.4主要研究內容13參考文獻15第2章再生水回用區環境影響監測網絡構建與特征風險因子202.1再生水中主要污染物類型及其生態環境風險202.1.1再生水中的常規無機污染物202.1.2再生水中的常規有機污染物242.1.3再生水中的痕量有機污染物262.2北京地區主要再生水水質監測與污染物含量水平272.2.1城市污水再生利用的水質標準272.2.2北京市再生水廠處理工藝分析292.2.3再生水水質監測與污染物含量水平322.3永定河回用區地下水環境影響監測網絡構建與主要風險因子402.3.1永定河回用區基本情況402.3.2永定河回用區地下水水質監測結果及主要風險因子412.4北運河回用區環境影響監測網絡構建與主要風險因子502.4.1北運河回用區基本情況502.4.2北運河河流水質監測結果及主要風險因子502.4.3北運河回用區地下水水質監測結果及主要風險因子612.5小結64參考文獻64第3章再生水中主要污染物在河湖沉積物中的環境行為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計673.1.3HHCB批量平衡試驗設計683.1.4DMP與DOP批量平衡設計693.2氮和磷在沉積物中的吸附熱力學與動力學特征及受再生水中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與動力學特征723.4HHCB與布洛芬在沉積物中的吸附熱力學與動力學特征及受再生水中DOM的影響743.5DMP與DOP在沉積物中的吸附熱力學與動力學特征及受再生水中DOM的影響763.6小結78參考文獻78第4章河湖包氣帶介質對再生水中主要污染物的去除效應804.1基於包氣帶淨污效應研究大型土柱模擬繫統804.1.1設計原理804.1.2模擬繫統的組成814.1.3模擬繫統的總體建構834.1.4模擬繫統各部件的安裝方法854.2再生水回用河道沉積物對河床滲流及淨污的調控894.2.1材料與方法894.2.2濕潤鋒隨時間變化規律924.2.3入滲率隨時間變化特征944.2.4污染物截留效應與分析944.3再生水回用河道河床介質對污染物的去除效應984.3.1材料與方法994.3.2河床介質對典型污染物的淨化效應1024.4小結106參考文獻107第5章再生水補給河湖生態用水對鄰近區域地下水環境的影響風險及調控1085.1典型污染河段地表水與地下水關繫監測研究1085.1.1監測斷面基本情況1085.1.2典型河段地下水位變化分析1125.1.3典型河段水質變化特征1155.1.4地下水污染物運移現場試驗1235.2特征污染物對地下水環境影響預測與評估1285.2.1典型河段地下水環境數值模型範圍1285.2.2研究區水文地質概念模型1285.2.3研究區地下水滲流數值模型1295.2.4水流模型識別與驗證1355.2.5研究區溶質運移數值模擬1395.2.6研究區典型風險源對地下水環境的影響預測1445.3典型污染河段地下水水力調控1495.3.1水力調控場地選擇1495.3.2水力調控試驗設計1525.3.3地下水水位和水質監測方法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變化1545.4小結162第6章再生水補給河湖生態用水對水生態健康與人居環境的影響1646.1北京城市中心區再生水回用河湖介質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構的分析1756.2再生水回用湖泊多介質表面附生生物膜生長過程1776.2.1野外生物膜培養點1776.2.2生物膜生長動力學模型建立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表面附生生物膜生長過程1836.3.1生物膜培養試驗設計1836.3.2多介質表面附生生物膜干重動態變化特征1856.3.3多介質表面附生生物膜鐵氧化物含量動態變化特征1866.3.4多介質表面附生生物膜有機組分含量動態變化特征1876.3.5多介質表面附生生物膜磷脂脂肪酸含量動態變化特征1916.4附生生物膜對再生水水質的淨化效應與機理1926.4.1氨氮在多介質表面附生生物膜上的吸附特性1926.4.2磷在多介質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基於生物膜法的水生態繫統健康評價方法及應用1986.5.1水生態繫統健康評價模型1986.5.2生物膜中微生物群落分布與結構2016.5.3評價方法及應用2026.6再生水回用對周邊地區人居環境的影響2046.7小結205參考文獻206第7章再生水補給型河道膨潤土黏土混配控滲淨污機制及應用2097.1典型河湖包氣帶結構特征2097.1.1河流滲濾繫統2097.1.2永定河包氣帶宏觀結構特征2097.1.3永定河包氣帶孔隙微觀結構特征2117.2典型河湖生態減滲材料結構特性與減滲效應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凹凸棒黏土三維網絡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控效應與維持特性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驗模型模擬2377.4減滲條件下包氣帶對再生水中污染物的去除效應與機制2417.4.1材料與方法2417.4.2氨氮的去除2457.4.3硝態氮的去除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253參考文獻254第8章再生水補給型河道河床介質堵塞特性與形成機理2568.1再生水回用河道河床介質堵塞發生特性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發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滲透繫數的動態變化規律2688.2.3孔隙度的動態變化規律2708.2.4彌散程度的變化規律2748.2.5不同堵塞程度下介質對顆粒物的滯留能力分析2768.3再生水水質對顆粒物在多孔介質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分析2978.5.1材料與方法2978.5.2顆粒物與介質表面電動勢3008.5.3DLVO相互作用能分析3038.5.4基於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用模式3218.7小結321參考文獻322第9章再生水補給型河湖水生態修復與水質改善技術3249.1水生植物與復合微生物制劑對再生水體中污染物的去除效應3249.1.1常見水生植物3249.1.2材料與方法3289.1.3對上覆水體中硝態氮的去除效應3309.1.4對上覆水體中氨氮的去除效應3329.1.5對上覆水體中總氮的去除效應3339.1.6對上覆水體中磷酸鹽的控制效應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的影響3419.2.3氮在水生植物-水-土繫統中的遷移與累積效果3429.2.4磷在水生植物-水-土繫統中的遷移與累積效果3449.2.5水生植物優化配置模式3469.3水生植物聯合復合微生物制劑對再生水體中污染物的去除效應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-土繫統中的遷移與累積效果3499.3.4磷在水生植物水土繫統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的影響3549.3.6水生植物聯合微生物優化配置模式3569.4小結357參考文獻358第10章再生水水質強化處理新技術、新方法及新工藝36010.1臭氧-活性炭吸附法水質強化處理技術36010.2電化學氧化法水質強化處理技術36110.3光化學催化氧化法水質強化處理技術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強化處理技術36310.5.1材料與方法36410.5.2臭氧投加量和接觸時間對水質的影響36610.5.3臭氧-生物活性炭水質強化處理效果36710.5.4生物活性炭層微生物數量和菌群分布特征及影響37010.6高效土壤生物過濾器水質強化處理技術37410.6.1材料與方法37510.6.2高效土壤生物過濾器的水質處理效果37910.6.3不同處理高度對水質處理效果的影響38210.7小結383參考文獻383第11章結論與展望38511.1結論38511.2未來研究重點建議387