大型循环水池塘养殖系统氮磷污染控制绩效评估

循环水池塘养殖系统现已成为太湖流域水产养殖的重要形式。主要针对某大型循环水池塘养殖系统的水质状况进行了调查,并对氮磷污染控制绩效进行了评估。结果表明:人工湿地、生态沟渠和养殖池塘水体总氮平均浓度分别为0.887、1.263和1.745 mg·L~(-1),人工湿地、生态沟渠和养殖池塘水体总磷的平均浓度分别为0.097、0.081和0.169 mg·L~(-1)。该系统内养殖池塘水体总氮达到《太湖流域池塘养殖水排放标准(DB32/T 1705-2001)》的二级排放标准(TN≤3.0mg·L~(-1)),总磷均达到一级排放标准(TP≤0.3 mg·L~(-1));人工湿地和生态沟渠水体总氮和总磷均达到《太湖流域池塘养殖水排放标准》的一级排放标准(TN≤2.0 mg·L~(-1),TP≤0.3 mg·L~(-1))。分别采用物料平衡法和化学分析法估算出养殖池塘原始氮磷污染负荷和系统最终氮磷污染负荷。养殖池塘原始氮磷污染负荷分别约为152.66 kg·hm~(-2)(20.46 t·a~(-1))和32.52 kg·hm~(-2)(4.36 t·a~(-1)),系统最终氮磷污染负荷分别约为2.72和0.15 t·a~(-1)。该大型循环水池塘养殖系统运行情况良好,循环水池塘养殖系统具有良好的自我氮磷污染削减功能,适合作为以后构建水产养殖系统的模式。     

雨水收集系统结合自循环系统下的景观湖体氮磷特征

为评估采用雨水作为城市景观湖体补充水源的富营养化发生风险,以天津文化中心景观湖为研究案例,分析了其典型的2套运营系统:雨水收集系统(雨水经沉淀井、蓄水模块和垂直潜流湿地进入景观湖)和中心湖水体的循环及净化系统(湖水抽排至垂直潜流湿地再进入景观湖)中景观湖的氮磷浓度变化规律。采用2015年3—10月的长期监测,研究湖中氮磷营养盐的时间变化趋势以及形态变化规律,提取影响湖中氮磷浓度的因素。结果表明:2015年3—10月景观湖中总氮和总磷平均浓度分别为(1.551±0.491)mg·L~(-1)和(0.058±0.029)mg·L~(-1),溶解态氮和磷分别占71.7%和50%,系统运行稳定时总氮和总磷浓度主要分布在1.0~1.3 mg·L~(-1)和0.029~0.05 mg·L~(-1)之间;总体上,溶解态氮为湖水中氮存在的主要形式,而磷则主要以颗粒态形式存在,在降雨条件下,部分污染物随着降雨冲刷进入湖体,因此景观湖中溶解态磷的浓度增高;湿地是否稳定运行是影响景观湖中总氮、溶解态氮以及总磷浓度的因素,而降雨条件是影响景观湖体的总磷浓度以及溶解态磷浓度的因素;景观湖的富营养化风险较低,降雨期间进入湖体的溶解态磷是最大的风险因子。     

台风对太湖微囊藻群体大小的影响

为了解台风对太湖微囊藻群体大小及在水体中分布的影响,于2013年7月12—16日台风苏力经过太湖期间,测定并分析了风速、总氮、总磷、微囊藻群体大小和Chl-a浓度变化。结果表明,台风过程中水体中总氮和总磷浓度分别从1.33 mg·L~(-1)和0.07 mg·L~(-1)提高到2.70 mg·L~(-1)和0.23 mg·L~(-1),48 h内微囊藻群体平均大小从32.80μm增加到69.43μm。此外,水体中Chl-a浓度与风速显著正相关(r=0.472,P0.01),即风速越大,Chl-a浓度越高,14日22:10达到最大值(13.30μg·L~(-1))。研究表明,强风浪扰动(如台风)能够引起水体中氮磷浓度的提高,改变微囊藻在水体中的分布,并且能够促进微囊藻群体的迅速增大。     

基于常规饮用水工艺羟基自由基处理高藻水

我国水体的富营养化日益严重,水源地出现季节性藻类爆发现象,严重威胁饮用水安全。以厦门市莲坂水厂各工艺段出水为研究对象,采用大气压强电离放电产生羟基自由基(·OH),分别对水源水、混凝沉淀出水、砂滤出水进行处理,处理时间为4.5 s。当注入总氧化剂浓度为1.8 mg·L~(-1)时,高藻浓度从25.3×104cells·m L~(-1)降到800 cells·m L~(-1);对混凝沉淀出水注入总氧化剂0.6 mg·L~(-1)、砂滤出水注入0.2 mg·L~(-1)时,藻细胞都未检出;·OH处理后CODMn、TOC及UV254均有明显降低,砂滤出水三卤甲烷小于8μg·L~(-1);检测的各项指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB 5479-2006)。因此,·OH可快速有效安全地杀灭高藻,为我国高藻水源地饮用水卫生安全保障提供技术支撑。     

海河干流天津段氮磷对藻类生长的影响及动力学分析

本实验以海河干流天津段水体为对象,对其中四种典型共存藻类(即铜绿微囊藻、小球藻、卵囊藻和席藻)在不同氮磷营养盐环境条件下的响应生长规律进行了过程表征及动力学研究。实验结果表明,N/P在10~40范围适宜藻类生长,N/P为10时藻类比增长率最大;氮浓度水平在2.0~15 mg·L~(-1)、磷浓度水平在0.2~1.5 mg·L~(-1)内,藻类比增长率随着氮磷浓度的升高而增大,当氮浓度为15 mg·L~(-1),磷浓度为1.5 mg·L~(-1)时达到最大,优势藻为卵囊藻;通过Monod藻类生长动力学分析得出,藻类最大比增长率为0.050 8,半饱和常数为0.157,表明目标河段水华暴发风险相对较低,且磷是藻生长限制性因子。     

用于水体原位脱氮除磷的新型曝气浮岛填料

针对宜兴城镇化新区河流夏季富营养化的特点,拟采用一种不依赖于植物的新型强化曝气浮岛对该类水体进行原位处理。为强化浮岛筛选合适的填料,研究了3种填料在模拟富营养化自然状态下的挂膜性能,以及对模拟富营养化河流水质的净化效果。结果显示,空心球、鲍尔环和K3填料的终期挂膜量分别为0.6、1.5和2.2 g·L~(-1);空心球和K3填料的净化效果较好,综合考虑工艺的经济性要求,确定空心球作为该工艺的有机类型填料。在此基础上,进一步研究了水质、水温和曝气强度等参数对空心球挂膜的影响。污染物负荷越大,温度越高,其挂膜速度越快,但在实验范围内的温度对最终挂膜量并没有影响。保持较高的溶解氧浓度有利于COD、氨氮和TP的去除,但5 mg·L~(-1)以上的溶解氧浓度不利于总氮的去除,溶解氧浓度为3 mg·L~(-1)时对总氮去除率最高,对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别为61.10%、81.45%、58.60%和31.62%。与空心球相比,包括沸石钢渣的组合填料对COD、氨氮、TN和TP的去除速率分别提高了13.01%、51%、86.36%和53.85%。     

水源水库沉积物间隙水营养盐分布特征及扩散通量

为了阐明水源水库沉积物营养盐释放对水体富营养化的贡献,以周村水库为研究对象,探讨沉积物间隙水中氮、磷营养盐的分布特征,同时采用Fick第一定律对沉积物-水界面营养盐的扩散通量进行了估算。周村水库表层沉积物间隙水中NH+4-N的浓度为6.47 to 16.82 mg·L~(-1),PO3-4-P的浓度在0.13 to 0.56 mg·L~(-1)之间,均远高于上覆水中的营养盐浓度,表明周村水库表层沉积物具有很大的营养盐释放潜能。Fick第一定律的计算结果表明,沉积物-水界面NH+4-N与PO3-4-P的扩散通量分别为62.831 to 133.231和0.364 to 1.271 mg·(m2·d)-1,研究区域中间隙水中的营养盐均由沉积物向上覆水扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。     

香蒲根际过滤对水中镉的去除

通过水培实验,研究香蒲根系对水中镉的根际过滤效果及富集量。结果表明:在镉浓度1 mg·L~(-1)的静止水体中,香蒲根际过滤对镉的去除率为66%;在相同镉浓度并且水力停留时间为8 h的流动水体中,镉去除率为52%。香蒲体内富集的镉约90%集中在根部,且第1天镉的去除速率最快,镉浓度以约0.1 mg·h~(-1)速率下降;在静止水体中,香蒲根系7 d对镉的富集量为682.99 mg·kg~(-1)(DW),动态水体中香蒲根系富集量达1 096.94 mg·kg~(-1),可有效去除水中的镉。     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明:暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L~(-1),为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L~(-1))的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为-154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为-190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(-200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循"定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥"十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

古运河(镇江段)沉积物酶活性及其与氮磷阴离子的相关性

以古运河镇江段为研究对象,研究了表层沉积物中碱性磷酸酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性的时空变化以及3种酶活性与河流表层沉积物中氮磷阴离子浓度及上覆水水质的相关性。结果表明,镇江古运河表层沉积物中碱性磷酸酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性具有显著的时间和区域性差异,枯水期(12月)各酶活性较高,分别介于0.29~0.32 mg/(g·24 h)、0.13~0.19 mg/(g·24 h)、3.05~5.21 mg/(g·24 h);丰水期(5月)各酶活性较低,变化范围分别为0.18~0.29 mg/(g·24 h)、0.08~0.14 mg/(g·24 h)、2.95~3.64 mg/(g·24 h)。冗余分析结果显示,古运河表层沉积物酶活性在枯水期差异较大,丰水期差异较小,各酶活性与其相关离子浓度呈显著正相关(P0.05),硝酸还原酶和亚硝酸还原酶与上覆水的水质呈正相关。3种酶活性可被作为判断古运河镇江段沉积物富营养化负荷的参考性指标,硝酸还原酶和亚硝酸还原酶还可作为评价古运河镇江段水质的参考性指标。     

滇池南岸典型区域不同土地利用方式下土壤无机态磷的分布

滇池水体富营养化问题亟待解决,磷是滇池水体富营养化的主要限制因子。以滇池南岸东大河流域和古城河流域为典型区域,探讨了不同土地利用方式对4种无机态磷的分布影响。结果表明:东大河流域磷酸钙盐磷质量浓度为0.17~0.44g/kg,古城河流域为0.13~0.67g/kg,湿地最高,林地最低;东大河流域磷酸铁盐磷质量浓度为0.04~0.20g/kg,古城河流域为0.04~0.22g/kg,花卉大棚和矿区较高,耕地和坡耕地较低;东大河流域闭蓄态磷质量浓度为0.21~0.51g/kg,古城河流域为0.50~0.83g/kg,耕地和矿区较高,林地较低;东大河流域磷酸铝盐磷质量浓度为0.08~0.70g/kg,古城河流域为0.08~0.64g/kg,湿地最高,林地最低。     

螯合沉淀联合微滤法脱除电镀废水中的低浓度络合金属

针对电镀废水中络合金属采用常规硫化钠沉淀法难以脱除问题,选用螯合沉淀-微滤法对实际电镀废水中低浓度络合Fe、Cu、Zn和Cr进行深度脱除。重点考察了pH值,重金属捕集剂EDTC投加量,EDTC反应时间,絮凝剂PAC投加量及其共存金属等因素对Fe、Cu、Zn和Cr去除效果的影响,并对EDTC去除各金属的反应机制进行了对比研究。结果表明,在pH为7,EDTC为60 mg·L~(-1),反应时间为1 min,PAC为20 mg·L~(-1),反应时间为2 min,PAM为2.5 mg·L~(-1),反应时间为2 min条件下,经微滤作用后,出水Cu 0.020 mg·L~(-1)(0.3 mg·L~(-1)),Fe 0.43 mg·L~(-1)(2.0 mg·L~(-1)),Zn 0.37mg·L~(-1)(1.0 mg·L~(-1)),Cr 0.45 mg·L~(-1)(0.5 mg·L~(-1)),均低于《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中的特别限值。Fe、Cu、Zn和Cr之间存在抢夺EDTC的竞争关系,而Fe、Zn对Cr的去除又具有一定促进作用。红外光谱图表明,EDTC脱除金属Fe、Cu、Zn和Cr的反应机制是一致的,EDTC与金属发生螯合反应,EDTC巯基中硫原子捕捉金属阳离子,生成难溶的螯合产物,从而有效地去除废水中金属。     

COD降解菌剂的构建及在污水处理中的评估

采用微生物育种技术,从活性污泥中分离筛选得到活性菌株,结合微生物生态学原理,对高效去除污水中COD的复合菌剂构建原则进行探究。通过考察单菌的COD去除效果与絮凝效果,获得7株菌。分别在SBR和A/O模拟系统中进行验证,按COD-03比例复合时,SBR系统出水COD从300 mg·L~(-1)降到约120 mg·L~(-1)(进水COD 1 200 mg·L~(-1)),较其他组具有极显著性降低(α=0.01);A/O系统出水COD从约500 mg·L~(-1)降到将近100 mg·L~(-1)(进水COD 1 200 mg·L~(-1))。结果表明,复合菌剂构建策略具有良好的应用性和可操作性,在COD微生物增效菌剂制备方面具有良好可行性。     

鸣翠湖间隙水与上覆水中氮、磷的分布特征研究

为探究湖泊沉积物与水体中氮、磷的迁移规律,收集鸣翠湖5个代表性采样点的间隙水和上覆水,测定TP、TN、氨氮等浓度,分析氮、磷的分布特征。通过相关性分析对间隙水和上覆水中氮、磷的关系作初步探讨,最后对鸣翠湖水体富营养化状况进行评价。结果表明:鸣翠湖间隙水和上覆水中氮、磷浓度梯度明显,具有间隙水向上覆水释放的趋势,其湖泊富营养化污染的内源作用已经非常明显。间隙水中TP、TN、氨氮的平均质量浓度分别为0.15、3.83、2.23mg/L;上覆水中TP、TN、氨氮的平均质量浓度分别为0.07、2.17、0.24mg/L。鸣翠湖水体已呈现出富营养化状态。     

QA-MCM-41吸附剂脱氮除磷性能

低浓度氮和磷在污水处理中较难去除,排放至水体会造成水体富营养化。以长碳链季铵为功能基团,将其接枝到自制备的介孔材料MCM-41上,成功制得一种吸附容量大且易再生的脱氮除磷吸附剂(QA-MCM-41)。采用SEM、XRD、BET等方法表征了QA-MCM-41微观形貌;研究了氮磷初始浓度、吸附时间及共存离子对QA-MCM-41吸附氮磷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型、ATR-IR以及XPS等分析手段探究了吸附反应机理。实验结果表明,QA-MCM-41对氮磷的饱和吸附量分别为20.83 mg·g~(-1)和17.67 mg·g~(-1),SO_4~(2-)对QA-MCM-41吸附氮磷的效果并未产生显著影响,吸附剂容易再生且重复利用性能较好。吸附动力学模拟及ATR-IR、XPS分析表明,QA-MCM-41对氮磷的吸附均符合以化学吸附为主导的准二级动力学方程,吸附作用主要依靠离子交换。     

蒸发浓缩预处理黄姜皂素水解废液

针对黄姜皂素水解废液有机物浓度高、酸度高、可生化性差等特点,采用常压蒸发浓缩法预处理黄姜皂素水解废液,研究了初始pH值和浓缩倍数对废液主要污染物蒸发浓缩效果的影响。结果表明:初始pH值对蒸出液COD、氨氮、VFA浓度变化影响较大。pH7时,COD和乙酸浓度分别由4 045 mg·L~(-1)、1 742 mg·L~(-1)快速降低到980 mg·L~(-1)、82.9 mg·L~(-1);氨氮浓度在25 mg·L~(-1)处波动;pH7时,COD浓度在1 000 mg·L~(-1)处波动,乙酸由82.9 mg·L~(-1)缓慢降低到6.4 mg·L~(-1),氨氮浓度由26.2 mg·L~(-1)快速升高到207 mg·L~(-1)。浓缩倍数对蒸出液污染物浓度影响也很大。浓缩2~10倍,COD、氨氮、乙酸浓度分别由980、26.2、82.9 mg·L~(-1)升高到3 372、141、2 250 mg·L~(-1),对应占其污染物总量的百分比由0.66%、1.91%、1.46%升高到4.08%、18.5%、71.5%。考虑工艺设备耐腐蚀性、蒸发能耗、耗时和处理效果等因素,选择初始pH=7、浓缩5~7倍比较适宜。蒸出液经过适当处理可做工艺回用水,达到废水处理资源化、减量化的目的。     

苏南某市河流水质参数时空变异性研究

以苏南某市区320km2内的河流为研究对象,基于对高锰酸盐指数、NH3-N、TP3个主要水质参数的监测,应用地质统计学的变差函数球状模型和Kriging插值法,对河流有机污染指标、富营养化指标进行了空间插值,用以揭示其时空分布特征及变化趋势,并绘制了时空分布等值线图。结果表明,受不同区域污染物来源的差异、不同河道自身条件的差异和不同水期水生植物、入流水量、河水流动性的差异等因素的影响,研究区河流水质参数呈现出不同的时空变异特征;各水质参数污染均相当严重,尤以富营养化指标氮磷最为显著。     

磷酸盐对高基质厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响

采用模拟废水,在UASB反应器中研究磷酸盐对厌氧氨氧化(Anammox)工艺的长期影响,考察了厌氧氨氧化反应器处理高磷酸盐、高浓度含氮废水的可行性。结果表明:当磷酸盐在进水中的浓度低于750 mg·L~(-1)(25.8 mmol·L~(-1))时,Anammox工艺的脱氮效果较好,且磷酸盐浓度对废水中氮的去除及转化效果影响不大,当磷酸盐浓度增至800 mg·L~(-1)(25.8 mmol·L~(-1))时,Anammox工艺的脱氮性能被抑制,NH+4-N的去除率从96.5%降至74.1%,NO-2-N从97.8%降至75.6%,NRR(nitrogen removal rate)从5.7 kg·(m3·d)-1降至4.4 kg·(m3·d)-1。停止投加磷酸盐后,反应器的脱氮性能得到快速恢复。     

间歇曝气SBR处理垃圾渗滤液的脱氮性能

采用两级串联间歇曝气序批式反应器(intermittent aeration sequencing batch reactor,IASBR)处理高氨氮低碳氮比的垃圾渗滤液,研究在控温(25±2)℃,进水碳氮比(COD/TN)为3.0条件下的脱氮性能。进水氨氮(NH_4~+-N)和总氮(TN)浓度分别为(1 100±70)mg·L~(-1)和(1 520±65)mg·L~(-1),1级和2级IASBR的水力停留时间(HRT)分别为5 d和4 d。运行结果表明,经1级IASBR处理后,出水TN浓度降低至约250 mg·L~(-1),其中以有机氮(TON)为主,NH_4~+-N浓度约25 mg·L~(-1);经2级IASBR处理后,出水TN和NH_4~+-N浓度分别稳定在40 mg·L~(-1)和20 mg·L~(-1)以下,TON去除率高达90%以上。两级串联IASBR组合工艺表现出良好的深度脱氮性能,出水TN浓度稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中TN≤40 mg·L~(-1)的排放标准;同时,1级IASBR出水COD浓度高达1 150 mg·L~(-1),经过2级IASBR处理后出水COD降至约770 mg·L~(-1)。     

短期有机冲击下船用景观一体化反硝化除磷装置的处理效能

为高效、稳定处理船舶生活污水,研究了船用景观一体化反硝化除磷装置面对短期水质波动的效能变化,采用富集反硝化聚磷菌(DPAOs)的ABR-CSTR连续流组合工艺耦合生态单元处理船舶生活污水,对比了ABR进水容积负荷(VLR)为1.2 kg·(m~3·d)~(-1)、COD为350 mg·L~(-1)的基准条件,通过短期内提高进水中有机底物的浓度,来模拟1.5倍和2.0倍进水有机负荷的有机冲击,此外通过控制硝化液回流比及溶解氧获得应对冲击的调控策略。结果表明:在2种短期冲击下,COD去除率分别为94.1%和92.6%,出水BOD和TN可达标,生物单元出水磷平均为0.76 mg·L~(-1)和1.14 mg·L~(-1),缺氧吸磷量为7.13 mg·L~(-1)和5.82 mg·L~(-1),生态单元可深度降解氮磷及缓冲波动;在1.5倍VLR下,调整硝化液回流比由200%至300%,反硝化吸磷量由7.10 mg·L~(-1)升至7.41 mg·L~(-1),在2.0倍冲击下,提高硝化液回流比对系统除磷帮助甚微,将DO从1.5 mg·L~(-1)升至2.0 mg·L~(-1),吸磷量由5.17 mg·L~(-1)升至6.01 mg·L~(-1),系统反硝化除磷效果得以提升;污泥特性方面,ABR内MLVSS/MLSS比值和EPS量随有机底物浓度的提高而上升,厌氧段EPS增幅最大,可由154.5 mg·g~(-1)升至164.2 mg·g~(-1)和183.4 mg·g~(-1)。ABR-CSTR-生态单元一体化装置面对短期有机冲击具有稳定处理效果,研究结果可为船舶生活污水的治理提供参考。