分流制系统雨水管网混接旱天排放污染特征研究

分流制排水系统中,雨水管网混接污水在旱天直排河道,造成河道水质恶化.本文以上海市某混接分流制排水系统(3.74 km~2)为研究对象,通过开展雨水管网旱天排放水质监测(SS、COD、BOD_5、NH_3-N、TN等),以及雨水管网旱天污染输移质量平衡分析,研究了混接雨水管网旱天排放污染特征.结果表明:①雨水管网旱天排放分为重力流排放和雨水泵开启排放两种情况,重力流排放水质与混接水量水质和河水倒灌相关,雨水泵开启排放水质与混接水量水质、管道淤泥冲刷和河水倒灌相关.②当旱天前期雨水泵不开泵时间小于2 d时,河水倒灌会对重力流排放和雨水泵站排放水质造成明显影响.③随着前期不开泵时间增加,管道淤积程度越发严重;雨水泵排放COD、BOD_5、SS浓度与前期不开泵时间满足指数关系.④旱天重力流排放期间的管道底泥淤积量大于泵站排放期间的淤泥冲刷量,年度尺度上57%的淤积底泥通过旱天雨水泵开启排出,其余43%的淤积底泥在雨天随雨水泵排出,从而进一步加重了河道雨天污染.     

基质比对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

采用厌氧氨氧化反应器(ASBR)处理模拟生活污水,在温度为30℃时,控制进水NO_2~--N浓度为(30.0±0.2)mg·L~(-1),pH为(7.2±0.2),考察了NO_2~--N/NH_4~+-N分别为0.9、1.1、1.3、1.4、1.5和1.6时,对厌氧氨氧化(ANAMMOX)脱氮效果的影响.结果表明,当NO_2~--N/NH_4~+-N为1.4时,出水NH_4~+-N、NO_2~--N及TN的浓度分别为0.8、1.5和7.7 mg·L~(-1),NH_4~+-N、NO_2~--N及TN的去除率分别高达96.2%、95.4%和85.3%,此时脱氮性能最好,与发生厌氧氨氧化时NO_2~--N/NH_4~+-N理论值1.32比较接近.     

重庆南山表层岩溶泉与地下河三氮运移及氮通量估算

岩溶区特殊的地质构造使地下水系统存在多重水流.为研究三氮在表层岩溶带水流和地下河水流中的特征和运移方式,选取城市化进程中的重庆南山老龙洞地下河流域表层岩溶泉和地下河按月采样,分析水化学特征,结合SPSS的相关性分析,认为两种水流三氮特征差异很大.表层岩溶泉三氮质量浓度月变化小,受降水、污水影响较小,NO_3~--NNH_4~+-N;地下河水三氮质量浓度月变化大,受降水、污水影响较大,旱季NH_4~+-NNO_3~--N,雨季NO_3~--NNH_4~+-N.表层岩溶泉DIN主要来源于与农业活动有关的非点源污染,在土壤、表层岩溶带中经氨化、吸附、硝化作用等过程以扩散流形式运移至出露地表.地下河DIN随管道流、扩散流运移,并以管道流为主.DIN全年有点源的工业、生活污染物经落水洞、裂隙、溶隙进入.雨季同时存在占更大比例的非点源污染物,或由降雨产生的表面坡流、壤中流、表层岩溶带水流经落水洞进入,或经深裂隙、溶隙下渗进入,硝化作用明显.流域DIN输出通量为56.05 kg·(hm~2·a)~(-1),其中NH_4~+-N、NO_3~--N分别占46.03%、52.51%;根据径流分割法估算出点源污染、非点源污染的贡献率分别为25.08%、74.92%.     

合流制排水系统的集成优化处理

镇江地区的合流制排水系统改造及雨天溢流污染控制已经步入实施阶段,但针对排水系统的雨天雨水径流水质、水量及降雨特征还缺乏系统的研究,对雨天排水系统溢流水质水量与旱流污水及雨水径流水质水量的相关性也缺乏必要的了解。主要对镇江地区旱流污水水质、雨水径流水质和溢流水质特性进行了监测和分析,提出采用溢流污水调蓄与强化快速处理工艺对溢流污水进行末端处理,并进行了中试试验,结果表明,出水基本达到城镇二级污水处理厂排放标准,可有效控制溢流污染负荷。该工艺可为镇江地区的合流制排水系统溢流污水的末端处理提供示范。     

白洋淀沉积物氨氮释放通量研究

白洋淀沼泽化趋势不断加重,本文分析了沉积物氨氮释放风险与水质效应,评估沉积物中氨氮交换通量对上覆水体水质产生的重要影响.结果表明:白洋淀淀区表层水氨氮(NH_4~+-N)平均浓度在0.0~0.49 mg·L~(-1)之间,硝氮(NO_3~--N)平均浓度维持在0.09~0.20 mg·L~(-1),总氮(TN)浓度范围为1.40~4.52 mg·L~(-1),淀区水质在V类水平和劣V类水平.沉积物NH_4~+-N的平均含量在61.1~160.6 mg·kg~(-1),NO_3~--N含量整体平均值较低,范围在4.3~9.0 mg·kg~(-1),TN含量平均值在1555~4400 mg·kg~(-1)之间.整个白洋淀淀区表层沉积物孔隙水中NH_4~+-N浓度明显高于上覆水浓度,NH_4~+-N存在从沉积物向上覆水释放的风险.淀区沉积物-水界面潜在NH_4~+-N扩散通量范围为-9.3~38.3 mg·m~(-2)·d~(-1),NH_4~+-N潜在内源释放风险非常高.烧车淀区、南刘庄区、圈头区的潜在NH_4~+-N平均释放通量达到10.0 mg·m~(-2)·d~(-1)以上.为了避免白洋淀沼泽化过程加快,水质氮污染需要采取相应措施进行有效控制,而控制沉积物NH_4~+-N的内源释放是其中的关键环节.     

合流制排水系统雨天溢流污染CMB法源解析

对上海市某合流制排水系统服务范围内的地表径流、旱流污水和管道沉积物的污染物特性进行检测分析,通过对比不同污染源的污染特征,确定Zn、NH+4-N、P的含量分别在地表径流、旱流污水和管道沉积物中具有特异性且相对稳定,提出以Zn/P、NH+4-N/Zn、P/K这3个无量纲比值作为上述3个排放源各自的特征参数,据此探讨了CMB法在合流制雨天溢流污染源解析中的应用,结果表明,地表径流、旱流污水和管道沉积物对溢流污染的平均贡献率分别为42.8%、12.2%、23.8%,解析结果可基本反映CSO污染的构成情况.研究方法与结果为合流制系统雨天溢流污染源解析提供了参考.     

地表径流雨水水质特性分析

城市降雨径流污染特征研究是城市面源污染研究的基础。本文为研究地表径流在不同下垫面的水质污染特征,收集天然雨水及两处不同下垫面的地表径流,对其理化性质和细菌学指标进行分析。结果表明,地表径流pH值相比于天然雨水变化值较小,说明降雨对地表径流的pH值无明显影响。路面径流污染物(SS、TP、COD_(Mn)、NH_4~+-N、NO_2~--N)浓度高于屋面径流。天然雨水与两处地表径流NH_4~+-N浓度差异不大。屋面径流的总大肠菌群数高于道路径流。     

海水养殖废水生物膜反应器快速启动研究

针对微污染海水养殖废水生物膜氨氧化工艺处理中启动时间长、处理效果不佳等问题,开展了不同种类营养强化方式(NH_4~+-N/PO_4~(3-)-P/TOC)对生物膜工艺启动过程氨氧化性能影响研究。结果表明,微污染养殖废水水质下启动生物膜反应器需要30 d度过缓滞期并于42 d获得成熟生物膜,通过增加有机物水平进一步抑制生物膜氨氧化性能,而增加NH_4~+-N负荷(2.70~25.44 mg/L)和PO_4~(3-)-P负荷(0.01~0.41 mg/L)均能有效提高氨氮去除性能和缩短反应器启动时间。其中,尤以提高NH_4~+-N负荷效果最佳,当NH_4~+-N负荷分别增至11.53 mg/L(C/N=0.2)和25.44 mg/L(C/N=0.4)时,反应器进入稳定期时间分别仅需12 d(反应器N3)和10 d(反应器N4)。系统稳定后调节进水负荷至养殖废水水质,各组反应器中N3氨氮去除速率最高(0.38 mg/(L·h)),且出水氨氮≤0.02 mg/L;并采用Monod方程获得N3生物膜半饱和常数Ks值(0.08 mg/L)明显低于反应器N4(3.37 mg/L)。为此,增加进水NH_4~+-N负荷至11.53 mg/L(C/N=0.2)左右启动生物膜反应器,能更加有效同步缩短反应器启动时间和提升氨氮去除效率。     

不同运行策略下厌氧氨氧化的脱氮性能

采用厌氧氨氧化反应器(ASBR)处理模拟生活污水,考察低基质比、降温方式及pH对系统脱氮性能的影响.结果表明,温度为30℃时,控制进水NO_2~--N浓度为(30±0.2)mg·L~(-1),基质比(NO_2~--N/NH_4~+-N)由0.9升至1.4,系统NH_4~+-N和NO_2~--N去除率均值分别从54.4%和65.3%升至95.8%和92.5%;当基质比继续升高至1.6时,NH_4~+-N去除率基本不变,而NO_2~--N去除率降至54.6%,即基质比接近理论值1.32时,其厌氧氨氧化脱氮性能较强.当反应温度一次性从30℃降低至15℃时,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率由97.5%和98.5%分别降至35.2%和40.1%,当采用阶梯式降温方式(30℃→25℃→20℃→15℃)时,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别由97.7%和98.6%逐渐降至52.7%和62.4%.控制NO_2~--N/NH_4~+-N为1.4,逐步升高pH由7.7至8.5时,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率先增大后减小,当pH为8.3时系统脱氮性能最佳.     

南昌某城市污水处理厂进水浓度低成因分析研究

针对南昌某城市污水处理厂进水浓度低的现象,为明确造成污水处理厂进水浓度低的原因,通过对南昌市2018—2020年降雨特征对污水处理厂进水污染物浓度影响的统计分析,估算了降水对雨污合流制管网污水浓度的影响.考察了合流制管网4个污水提升泵站、污水处理厂的日处理水量,结合水量平衡三角法,核算地下水、河水、雨水的渗入.以及利用倒排查法对源居民小区内/外-污水提升泵站-污水处理厂的水质沿程采样分析,得出相关结论.研究结果表明：①2018—2019年上半年污水处理厂进水COD在降雨后2~5 h进水浓度明显降低;但2019年下半年—2020年这种相关性明显削弱.②污水处理厂日进水COD受泵站的日流量的影响,呈显著负相关.③水量三角平衡定量分析表明地下水、河水混入28%~38%,雨水混入11%~18%.④水质沿程的分析显示小区到某些泵站的浓度明显降低,雨天COD、氨氮浓度分别减少了69.78%、75.21%,晴天COD、氨氮浓度分别降低了66.78%、76.94%,表明相应的小区外-泵站段的市政管网是污水处理厂进水浓度降低的关键管段,亟需进一步重点排查和改造.⑤老旧小区排水浓度受天气的影响远比新小区大,雨天分别比晴天减少79.23%、67.87%和54.40%,可能发生了大量雨水混入.     

巢湖水华暴发期水-沉积物界面溶解性氮形态的变化

2008年4~10月,连续对巢湖8个样点进行采样,分析了上覆水和表层沉积物间隙水中溶解性氮形态在水华暴发过程中的变化,估算了水-沉积物界面无机氮的扩散通量.结果表明,上覆水中NH4+-N含量随水华暴发强度的增加而减小,溶解性总氮(DTN)含量在水华暴发后明显升高,而NO3--N含量只在水华暴发严重时才明显减少.在大规模水华暴发前(4~5月)上覆水中DTN的主要组成部分是NO3--N和NH4+-N,在水华暴发后则是溶解性有机氮(DON).间隙水中PDTN以NH4+-N为主,其浓度随温度的增加而升高; DON在水华暴发过程中呈先下降后上升的趋势.通量计算结果表明,沉积物作为NH4+-N的“源”一直由间隙水向上覆水释放,西半湖扩散通量在13.06~32.94mg/(m2·d)之间,东半湖扩散通量在4.54~17.41mg/(m2·d)之间.沉积物-水界面交换是湖泊营养盐重要的补充途径,为水华持续暴发提供营养来源.     

盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响

通过2007年8月~2008年5月对长江口崇明东滩中部潮间带4个不同植被带沉积物间隙水营养盐进行季节观测来研究盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响.结果表明,大型植物生长带间隙水的NH4+-N、PO43--P浓度低于光滩,尤其是夏、秋两季NH4+-N的浓度比光滩低1个数量级以上.在植物生长季节,间隙水各种营养盐含量要明显高于冬季,且植物生物量与间隙水氮、磷有明显的相关关系.氮盐受植物的影响最明显,NH4+-N在互花米草与芦苇带分别是44.21、74.38μmol.L-1,明显低于光滩与海三棱草带(分别是340.14、291.87μmol.L-1);NOx--N的浓度比NH4+-N低1~2个数量级,但以芦苇带最高(5.94μmol.L-1).沉积物-水界面分子扩散通量结果表明,潮滩沉积物是上覆水中SiO32--Si、NH4+-N、PO43--P的源,NOx--N(NO3--N、NO2--N的总和)的汇,其中NOx--N从上覆水向沉积物的扩散通量[16.23μmol.(m2.h)-1]大于NH4+-N从沉积物向上覆水的扩散通量[15.53μmol.(m2.h)-1].植物的生长还通过影响沉积物-水界面的物质交换与间隙水中营养盐比值及其与上覆水间营养盐比值,对毗邻富营养化河口生态系统营养盐结构起到调节作用.     

SBR系统中好氧颗粒污泥的培养及脱氮除硫研究

采用SBR反应器进行了好氧颗粒污泥的培养和脱氮除硫研究.结果表明,以厌氧颗粒污泥为种泥,通过控制运行条件,在30d内可培养出好氧颗粒污泥.好氧颗粒污泥粒径以1~2mm为主, SVI为30~40mL/g,微生物组成以短杆菌为主,外部包裹大量丝状菌.当COD和NH4+-N负荷分别保持在1.65kg/(m3·d)和0.17kg/(m3·d),硫化物负荷从0.15kg/(m3·d)逐步提高到0.90kg/(m3·d)时,好氧颗粒污泥对硫化物、COD和NH4+-N的去除率分别>99%、>80%和>98%.在高硫化物浓度下,反应器仍然表现出良好的脱氮效果,可能是由好氧颗粒污泥的层状结构和硫化物能先于NH4+-N快速氧化的特点决定的.     

氮素调控对冻融过程中土壤N2O排放的影响

应用室内冰柜模拟冻融过程,研究了不同氮素形态(铵态氮、硝态氮和酰胺态氮)和浓度(40、200和800 mg/L)对潮土N2O排放通量的影响.结果表明,随土壤冻结时间的延长N2O排放通量缓慢降低,土壤融化初期出现一个土壤N2O排放通量高峰,而后随土壤逐渐融化的进行N2O排放通量缓慢升高.3种氮素浓度条件下,铵态氮、硝态氮和酰胺态氮冻融过程中土壤平均N2O排放通量分别为119.01、205.28、693.95μg.(m2.h)-1,611.61、1 084.40、1 820.02μg.(m2.h)-1和148.22、106.13、49.74μg.(m2.h)-1,而对照处理仅为100.35μg.(m2.h)-1.随氮素浓度的增加,铵态氮、硝态氮源土壤N2O累积排放通量分别比对照增加17.49%、40.09%、425.67%和563.38%、915.28%、1458.6%,且施加的浓度越高累积排放量越大,但达到稳定N2O排放通量的时间向后推移.随浓度增加酰胺态氮处理土壤N2O排放通量随浓度增加而降低.建议潮土越冬水中铵态氮和硝态氮浓度应分别小于200 mg/L和40 mg/L,酰胺态氮的浓度不限,从而减少土壤N2O的排放.     

异养硝化好氧颗粒污泥培养条件研究

以具有好氧反硝化功能的异养硝化菌剂作初始接种物,粉末状活性炭对该菌剂进行预固定,批次进水的方式培养出了异养硝化好氧颗粒污泥,研究了颗粒污泥的培养条件.结果表明,有机负荷、进水水质、曝气量和沉降时间都对异养硝化好氧颗粒污泥的形成发育起着重要作用.模拟废水和猪场废水都可以培养出异养硝化好氧颗粒污泥.在COD负荷4.0 g·(L·d)~(-1),氨氮负荷0.212 g·(L·d)~(-1),曝气量为200 L·h~(-1),沉降时间为2.0～4.0 min条件下可形成颗粒污泥.采用葡萄糖为碳源的模拟废水培养颗粒污泥容易引起丝状菌的增殖,导致颗粒污泥沉降性能变差和脱氮功能减退.采用猪场配水能够将丝状菌有效地淘汰出反应器,恢复颗粒污泥沉降性能和脱氮功能,并促进颗粒污泥发育成熟.成熟的颗粒污泥性状稳定,当COD负荷为6.6～8.6 g·(L·d)~(-1),总氮负荷为0.409～0.474 g·(L·d)~(-1),氨氮负荷为0.285～0.304 g·(L·d)~(-1)时,颗粒污泥对以葡萄糖为补充碳源的猪场废水的总氮去除率为84.75%～88.33%,氨氮去除率为99.9%以上,COD去除率为97.29%～98.62%.     

水蚯蚓微生物共生系统处理城镇污水工程规模试验研究

在生物接触氧化池中接种霍甫水丝蚓形成水蚯蚓与微生物的共生系统,水蚯蚓附着在填料的外层.当水蚯蚓湿重质量浓度为31.3 g/L左右时,系统中形成"污染物-微生物-水蚯蚓"循环食物链并基本达到平衡.长时间处理水量为20·000 m~3·d~(-1)的现场大规模对比工程试验研究表明,水蚯蚓可全面提高出水水质.当进水COD为130～459 mg·L~(-1),NH_4~+-N为14.21～27.46 mg·L~(-1),TP 为1.60～6.93 mg·L~(-1),SS为60～466 mg·L~(-1)时,可使COD去除率提高8.7%,SS去除率提高13.6%.水蚯蚓会使系统的氨氮有所增加,适当的运行方式可使氨氮出水稳定在5mg·L~(-1)以下.水蚯蚓-微生物共生系统具有很好的除磷效果,有很强的抗冲击负荷能力及较大的处理潜能.     

再生水工艺中曝气生物滤池的特性研究

对再生水工艺中曝气生物滤池(BAF)的运行特性进行了试验研究,结果表明:BAF对浊度的平均去除率为72%,出水浊度稳定在5NTU以下;COD最佳水力负荷为7 m/h,最佳容积负荷为5.89 kg/(m3.d);NH4+-N最佳水力负荷为5.0 m/h;水力冲击负荷对硝化菌的影响较小,而对异养碳化菌影响较大。     

深水型湖泊底泥NH4+-N释放的环境因子影响实验研究

通过对深水型人工湖泊(以福州市山仔水库为例)底泥NH4 -N释放特性进行实验研究,该实验在厌氧状态下进行,主要是以氨态氮溶出为主,这是一个物理过程,是由于分子的扩散造成的,分析了环境因子对底泥NH4 -N释放特性的影响及其原因.得出了温度、上覆水本身NH4 -N浓度和底泥粒径对底泥NH4 -N释放影响的动力曲线.同时说明了湖泊底泥NH4 -N释放对湖泊水质存在着潜在的危险性.为城市深水湖泊底泥疏浚和富营养化治理提供依据.     

溶解氧对膜生物反应器处理高氨氮废水的影响

采用膜生物反应器(MBR)处理高氨氮有机废水,探讨了溶解氧(DO)对有机物、氨氮、总氮等去除效果的影响。当进水COD1500mg/L,NH4+-N150mg/L,TP为15mg/L,pH7.5～8.0,MLSS控制在6000～7000mg/L,DO在0.5～4mg/L时对COD的去除效果没有明显影响,都可高达95%;在DO为4.0和2.0mg/L时对NH4+-N的去除率都很高,最高可达99.17%,在DO为0.5mg/L时明显降低,最低降至48.30%。在DO2.0mg/L时,取得了较好的同步硝化反硝化效果,COD、NH4+-N、TN去除率分别高达97%、97%、68%。MBR中硝化反应的比氨氮消耗速率与氨氮浓度成零级反应动力学,比氨氮硝化速率为0.0979/d,比常规处理系统中的污泥硝化活性高。     

常温城市污水同步亚硝化-厌氧氨氧化研究

在常温14.7～24.7℃条件下,以城市生活污水为研究对象,采用SBR反应器,通过调整曝气量控制DO浓度为0.05～0.30 mg/Ｌ,进行了同步亚硝化-厌氧氨氧化试验.结果表明,SBR活性污泥反应器可以在常温条件下实现城市污水氨氮的同步亚硝化-厌氧氨氧化反应;DO可以作为其反应终点的指示参数,本试验确定为1 mg/Ｌ;在SBR探索试验中,NH⁺₄-N消耗速率为0.164～0.218　kg/（m³·d）,NO^-₃-N产生速率为0.026～0.036　kg/（m³·d）,TN脱除速率为0.124～0.194　kg/（m³·d）,去除效率为65%～75％;在SBR改进试验中,分别通过提高温度、增设非曝气运行时段和增加厌氧氨氧化菌生物量3个途径,避免了亚硝酸盐的积累,TN去除效率提高至77%～88%.考虑到脱氮速率和实际的工程应用条件,认为增加厌氧氨氧化菌的生物量是提高SBR反应器脱氮效能的优选途径.