基于EPANET-MSX的多组分给水管网水质模型的开发与应用

基于EPANET-MSX工具包开发了机制性的多组分给水管网水质模型,模型将管段概化为管壁、生物膜、液膜和液相4个组成部分.模拟过程包括基质利用和微生物生长、微生物衰减和死亡、溶解性物质的液膜传质、不溶性物质的吸附和脱落、余氯与有机物的氧化和卤代反应以及管壁腐蚀消耗余氯等.模拟变量共15个,包括生物膜和液相中各7个变量,即溶解性有机物、不溶性有机物、氨氮、余氯、异养菌、自养菌和惰性颗粒,以及管壁生物膜厚度.利用管段模拟实验数据进行模型验证,模型对余氯和浊度的模拟精度分别为0.1 mg/L和0.3 NTU.案例研究的模拟结果合理地反映了给水管网中余氯和浊度的动态变化特征,而同时考虑水厂出水水质可变性和参数不确定性的Monte Carlo模拟则可用于评价案例给水管网的水质超标风险.     

GAC-石英砂滤池处理高氨氮原水的生产研究

以广州市珠江流溪河下游为水源,采用GAC-石英砂滤池处理沉淀池出水,研究了该工艺对枯水期高氨氮原水的去除规律及其影响因素。结果表明:GAC-石英砂滤池滤与普通砂滤池相比氨氮的去除显著提高,滤后水氨氮平均值为2.08mg/L,去除量约为1.0mg/L,去除率为33.8%。研究显示氨氮处理效果受余氯的灭菌作用、溶解氧不足、原水水质下降、pH值不足、活性炭滤料吸附性能下降、空床接触时间短、反冲洗周期与强度的影响。建议降低前投氯而加强后投氯量,同时使用无氯水进行反冲洗;保持滤后水溶解氧在2～4mg/L且pH值7.5;延长反冲洗周期至36h;适当降低运行负荷可提高GAC-石英砂滤池对氨氮的去除效果。     

我国污水排放余氯限值规定及监测、控制方法研究进展

含氯消毒剂在我国污水处理过程中普遍使用,其在灭活病原微生物的同时会增加出水余氯浓度,对生态环境造成影响. 新冠肺炎疫情防控期间,含氯消毒剂的使用量大幅增加,余氯问题更加凸显. 为对我国水污染物排放标准中余氯限值的制定和修订提出可参考的建议,比较了国内外现有各类水污染物排放标准中的余氯限值,并总结分析余氯监测及控制方法的研究进展. 结果表明:①我国多项水污染物排放标准包含出水中余氯限值规定,如《医疗机构水污染物排放标准》规定采用氯化消毒的医院污水直接排放总余氯浓度应低于0.5 mg/L,北京、上海等地的地方污水综合排放标准规定直接排放的污水总余氯浓度应低于0.5 mg/L,但我国城镇污水处理厂消毒尾水中的余氯至今仍缺乏标准管控. ②我国余氯测定标准中规定的余氯监测方法为N,N-二乙基-1,4-苯二胺(DPD)滴定法和分光光度法,近年来余氯的仪器分析法和传感器法也得到迅速发展. ③余氯控制方法包括以二氧化硫和亚硫酸盐为脱氯剂的化学脱氯法、活性炭脱氯法和还原性金属材料脱氯法等. 因此,建议我国在未来城镇污水处理厂排放标准中考虑纳入余氯限值规定,并关注余氯监测及控制方法的发展与规范制定.      

粉末活性炭去除电氧化产水余氯的试验研究

针对电氧化工艺处理废水后存在产水余氯的问题,该研究以电氧化处理垃圾渗滤液后的产水为研究对象,采用粉末活性炭去除水中的余氯,考察了反应时间、溶液初始pH、活性炭性质、活性炭投加量等对活性炭去除余氯的影响,并进行了粉末活性炭去除余氯的工艺试验。结果表明,降低溶液初始pH有利于余氯的去除,不同性质的粉末活性炭对余氯的去除效果存在明显差异,试验中所用的粉末活性炭对余氯的最大去除能力为3 000 mg/g,经过“粉末活性炭+真空转盘过滤”工艺处理后的电氧化产水余氯稳定在1 mg/L左右。     

不同深度处理工艺再生水中余氯衰减规律及溶解性有机物变化特性比较

考察了余氯在不同深度处理工艺再生水中的衰减规律,并利用紫外-可见吸收差光谱和三维荧光光谱对余氯衰减过程的有机物变化进行了初步解析.结果表明,再生水中的余氯衰减迅速,加氯前0.5 h内的氯消耗占8 h内氯消耗的50%以上.混凝出水水样的余氯衰减速率大于超滤出水和臭氧出水.加氯后,混凝出水和超滤出水的紫外-可见吸收差光谱在230 nm和280 nm附近出现特征峰,表明余氯衰减过程中,水中具有不饱和键和生色团的物质被破坏.臭氧出水在波长230 nm附近出现特征峰.加氯使再生水的荧光强度减弱,混凝出水中腐殖质类物质荧光强度的降低程度大于超滤出水和臭氧出水,表明该类物质可能是影响余氯衰减速率的主要物质.     

氯消毒中有机防晒剂BP9的去除转化与风险评价

对典型有机防晒剂二苯甲酮-9（BP9）在氯消毒过程中的氧化反应进行研究,考察BP9初始浓度、余氯初始浓度、溶液pH值和氨氮浓度对反应的影响,探究BP9氯氧化降解机理,评估其生态风险.结果表明,在BP9初始浓度5mg/L、余氯初始浓度5mg/L的条件下,90s内BP9去除率达到91.3%,符合准一级反应动力学.降解速率常数随着BP9初始浓度及氨氮浓度增加而减小,随余氯初始浓度增大而增大,中性条件下有利于BP9氯氧化反应.基于HPLC-MS/MS和GC-MS解析出7种中间产物,提出可能降解路径.发光细菌毒性分析和ECOSAR预测均表明,BP9氯氧化反应生成了比母物质毒性更高的中间产物,对饮用水水质安全造成潜在风险.     

折点加氯法脱氨氮后余氯的脱除

焦化废水是指用煤制焦炭、煤气净化和焦化产品回收等焦化过程中煤中的吸附水及热反应的生成水冷凝后生成的。废水中含有高浓度的酚、氰、氨氮和多种有机化合物。A／O法处理焦化废水,脱氮效率受湿度等因素影响,变化较大,采用折点加氯法对水中氨氮进一步脱除,可使氨氮浓度降至10mg／L。本文在实验室条件下,根据已获得的氯投加量、pH值、搅拌及反应停留时间等最佳反应条件的基础上,探讨折点加氯法的处理效果,以及最佳的废水处理浓度,并寻求活性炭、焦炭脱除余氯的最佳条件,最终提出适合北方地区焦化废水的系统脱氮方案。     

基于影响因素分析的给水管网主体水余氯衰减模型

余氯在管网中主要发生主体水反应和管壁反应。一方面自身会不断消耗衰减,导致管网末梢处余氯值达不到要求,另一方面,氯会与水体中的某些有机物反应生成三卤甲烷等消毒副产物。以上作为氯消毒的两个主要问题,既相互矛盾又相互联系。其中余氯在主体水中的反应受到多种因素的影响,这些因素包括温度,初始余氯浓度和水体水质情况等等。论文在正交试验设计的基础上,通过对试验结果的极差和方差分析,得出结论:温度是影响余氯衰减的最主要因素,其次是水体水质情况,影响最小的是初始余氯浓度。在正交试验结果的基础上做定性分析的同时,采用编程拟合建立了改进的主体水余氯衰减模型,得到的参数组合为A=21 428 571,m=0.539,α=2.903。该改进模型不仅能很好地拟合试验结果,而且由于是基于正交试验所建立,模型的代表性和适用性都更加优越。     

涉海电站取排水口工程设计环保措施

以上海LNG接收站工程为例,首先分析火(核)电厂、LNG接收站排放温(冷)排水、余氯水和取水机械卷载效应对海洋生物的影响.通过排水水团降温过程与余氯水团消散过程分析,探讨消减负面影响的工程环保措施和设计原理.结果表明,冷排水水团在扩散中,首先完成升温过程,此时水中余氯成分尚在,可以在取水口附近水域建立余氯屏障,减少对工...     

给水处理厂预氯化工艺概率机理模型研究

以建立给水处理过程的风险分析方法为目标,提出了综合考虑余氯、氨氮、溴离子、有机物相互关系的预氯化工艺概率机理模型.以典型给水处理厂的现场监测数据为基础,对模型参数进行了率定,并验证了模型的模拟效果.该模型能够较好地模拟预氯化工艺中高锰酸盐指数、氨氮以及氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿4种消毒副产物的浓度概率分布.     

氯对医疗废物处置厂废水处理的影响

分析了医疗废物处置厂废水处理中如何消减氯对后续活性污泥处理工艺负面影响的问题。结合山西省某医疗废物高温蒸汽灭菌厂的废水处理实例,提出了一种利用生活污水中的氨氮来消减余氯对后续活性污泥处理影响的有效方法。     

预氯化对管道生物膜净水效能影响及性能恢复

以环状膜生物反应器BAR模拟实际输水管道,研究了预氯化对管壁生物膜净水效能的影响及其性能恢复过程.结果表明:冲击性加氯后生物膜中异养菌数量迅速降低,几乎检测不出氨氧化细菌,然而,短时的冲击利于生物膜更新,增加了细菌生长潜能,恢复运行240h及144h之后预氯化生物膜中异养菌和氨氧化细菌数量均高于对照组.氯冲击明显降低了生物膜对氨氮的去除效果,余氯为0.5,1.5,3.0mg/L的BAR对氨氮去除率由对照组的79.01%分别降到32.10%、14.46%和9.88%,并出现了显著的亚硝酸盐氮积累,恢复运行120h和216h,管道生物膜即可恢复对氨氮和亚硝酸盐氮的去除效果.余氯量达到1.5mg/L时造成出水总磷浓度升高,恢复运行264h之后4台BAR对总磷的去除率均达到20%以上.氯对生物膜的氧化作用使得出水高锰酸盐指数升高,运行192h之后生物膜净水效果恢复.     

配水管网中卤乙酸的研究

液氯消毒导致给水输配管网中产生消毒副产物对人体健康造成危害的问题引起了人们越来越多的关注。在对北方某城市配水管网水质大量调查的基础上,分析了卤乙酸与温度、余氯、氨氮、UV254等主要水质指标在配水管网中的变化规律。     

苯酚在氨氮体系中的氧化降解研究

研究了氨氮存在下次氯酸钠处理苯酚模拟废水的氧化特性,探讨了苯酚在氨氮体系中的反应途径。实验结果表明:在含氨氮的苯酚废水中加入次氯酸钠,氨氮将与苯酚发生竞争反应。折点加氯曲线表现为当氯与氨氮质量比由5.35上升到27.67时,氨氮去除率的变化趋势滞后;而余氯量则不断减小,没有折点出现。随着氨氮浓度增加,苯酚的氧化降解受到抑制:一方面,苯酚的去除率不断下降;另一方面,体系中检测到一系列氯酚中间产物,其生成量和种类先增加后减少。HPLC分析结果显示体系中生成的氯酚中间产物至少有2种(2-氯酚和4-氯酚),至多有5种(2-氯酚、4-氯酚、2,6-二氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚)。其中,2-氯酚和4-氯酚是导致三卤甲烷产生的最有效前体物质,而2,6-二氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚则是生成卤乙酸的高活性物质。实验结果对次氯酸钠处理含氨氮的难生化或有毒有机废水具有一定的参考价值。     

自来水中氯消毒能力在不同温度下的变化规律研究

重庆市地处中亚热带季风性湿润气候地区,四周被高山环绕形成独特山地丘陵地形,具有季节气温变化特殊的局地性和代表性.分别监测2014年全年的月平均气温与月平均水温,作出了全年月平均气温与月平均水温变化趋势图,并根据趋势图选定在10℃,15℃,24℃,30℃四个典型不同季节温度下,通过监测相同初始余氯值的出厂水中余氯衰减规律,发现余氯衰减速率随温度变化大小各异,衰减系数排列为:K30℃>K24℃>K15℃>K10℃.根据出厂水在管网中水力停留时间的长短,可随季节温度变化适当调整出厂水加氯量,优化生产效果,节约加氯成本,降低饮水风险.     

传统给水处理厂氯消毒模型的开发与应用

以建立给水处理过程的风险分析方法为目标,提出了适用于传统给水处理工艺的氯消毒概率机理模型.模型既考虑氯消毒过程中有机物、余氯、氨氮、溴离子之间化学反应,又考虑水厂混凝、沉淀和过滤工艺过程中的物理和生物作用.典型水厂的现场监测数据表明,该模型能够较好地模拟水厂中高锰酸盐指数、氨氮以及4种三卤甲烷的浓度概率分布.Monte Carlo模拟的结果表明,与我国城市供水水质标准相比,该水厂高锰酸盐指数和单种三卤甲烷的超标概率极低,但总三卤甲烷的超标概率略高,约为2.3%.     

环境条件变化对河流沉积物“三氮”释放的影响

以京杭运河某断面沉积物和上覆水为研究对象,利用室内模拟试验探讨了3种环境条件(温度,曝气复氧,pH值)变化对河道沉积物"三氮"释放的影响。结果表明:5℃时上覆水氨氮和硝态氮累积量高于25℃,25℃时上覆水亚硝态氮累积量高于5℃,冬季低温条件下沉积物氨氮和硝态氮释放对上覆水的影响不容忽视。曝气复氧能抑制沉积物氨氮的释放和加速硝化作用而消耗氨氮,并促进亚硝态氮和硝态氮的生成,但是复氧初期可能致使上覆水氨氮含量上升。pH值越低,上覆水氨氮累积量越大,1 d后pH 4条件下的底泥氨累积量为pH 10时的1.8倍,pH 7~8.5条件下上覆水亚硝态氮累积速度最快,硝态氮累积速率最低。     

机械卷载和余氯对渔业资源损失量评估初探

火(核)电厂、液化天然气(LNG)接收站排放余氯水和取水机械卷载效应均对渔业资源带来影响.本文以LNG接收站工程为例,依据2004年5、8、11月和2005年5月评价水域渔业调查资料,采用渔业资源尾数密度(包括鱼卵、仔鱼生长形成的部分)、受影响的面积和鱼类商品体重的乘积作为计算模式,评估机械卷载和余氯对渔业资源的损失量.结果表明,LNG接收站余氯和机械卷载引起的渔业资源损失量为176.0t/a.本文所采用的评估方法,有助于解决海洋工程影响渔业资源数量评估的实践问题,对渔业资源物损评价标准的制定有一定的参考价值.     

氨氮测定的影响因素及解决办法

水中氨氮的含量是饮用水水质的一个重要指标,同时,源水氨氮的含量对饮用水水处理也有一定的影响,本文综述如何提高氨氮测定的精密度和准确度,以便更好指导饮用水的生产,确保安全、优质供水。     

城市化过程对氨氮排放的驱动作用与空间交互特征——以长三角地区为例

解析城市化过程对水污染物排放的驱动机制及其空间演化特征,对科学管控水污染物超标排放和源头上减少水污染物入水具有重要意义,是生态文明建设时期推进城市绿色发展、打造高质量人居环境的重要施策依据.以长江三角洲为例,建立县域氨氮排放和人口社会经济数据库,在揭示2011—2015年长三角地区氨氮排放的时空演变特征基础上,构建基于STIRPAT框架的驱动力分析模型,运用空间计量方法定量估计人口城市化和土地城市化对氨氮排放的驱动作用,并通过设置不同阈值的反距离空间权重矩阵测度其空间交互效应.结果表明：①2011—2015年长三角地区氨氮排放整体规模下降显著,氨氮高值排放区县向沿海和地市中心快速收缩,热点区分布呈沿海持续集聚、内陆不断减少,在动态变化中,在长三角地区形成了圈层式分布格局;②空间溢出效应显著,即本地的氨氮排放明显受到周边地区的影响.长三角城市化过程总体上缓解了区域的氨氮排放压力,人口规模和经济水平会驱动区域氨氮排放增加,外商直接投资和固定资产投资规模则抑制了氨氮排放;③土地城市化和人口城市化会加剧本地氨氮排放,但会吸引相邻区县人口、资源要素集聚,并通过绿色生产生活方式的辐射促进邻地氨氮排放下降.空间交互特征表明,以城市群和都市圈为主体,在100 km范围内,高度城市化地区的集聚效应和示范作用驱动了氨氮排放下降.