活水调度联合人工湿地治理黑臭水体应用研究

淮安市属于平原河网,经常出现河流静滞的水动力不足现象,加重城市内河的黑臭现象。为彻底消除黑臭,确保水域呈现“河畅、水清、岸绿、景美”的生态美景,根据研究区域污染源成因分析及整治条件,拟定了水质改善和水动力改善综合方案。利用自然高差及泵站提升的方式对新路圩河及周边3条河道进行泵闸联合调度,减少水体停留时间。同时设置人工湿地,通过生物修复治理黑臭水体。经改造后新路圩河水质由《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)劣Ⅴ类水体提升至Ⅳ类水体,水体流速提升至0.05 m/s以上,常规污染物去除率最高达90%,溶解氧和透明度提高30%。分析结果可为新路圩河流域治理及其他同类工程提供依据和参考。     

不同水力负荷下凤眼莲去除氮、磷效果比较

采用人工模拟方法,研究了不同水力负荷(0.14、0.20、0.33和1.00m3.m-2.d-1)对凤眼莲去除富营养化水体氮、磷效果的影响,试验期间进水TN、NH4+-N、NO3-N、TP平均质量浓度分别为4.85、1.33、2.92和0.50mg.L-1。结果表明,凤眼莲净化系统对富营养化水体具有较好的去除效果,低水力负荷(0.14、0.20m3.m-2.d-1)下,出水TN、NH4+-N和TP均达到了GB3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准;当水力负荷提高到1.00m3.m-2.d-1后,出水TN、NH4+-N、NO3-N和TP质量浓度明显上升。4种水力负荷下,凤眼莲净化系统对TN和TP去除率分别为84.95%和80.65%、73.87%和73.04%、51.60%和64.05%、30.77%和47.79%,即随水力负荷的提高而降低;相应的TN、TP去除负荷分别为0.58和0.06、0.72和0.07、0.83和0.11、1.47和0.23g.m-2.d-1,即随水力负荷的提高而增加。综合考虑净化效果和污水处理能力,本试验条件下凤眼莲系统的水力负荷宜控制在0.33m3.m-2.d-1。     

复合型人工湿地模型对污水厂尾水的深度净化效果

采用由一级垂直流湿地、连续的4级沉水植物氧化塘和二级垂直流湿地组成的复合型人工湿地处理小城镇污水处理厂尾水。结果表明,在0.13 m3.m-2.d-1水力负荷条件下,模型出水仅ρ(CODCr)和ρ(氨氮)(以NH4+-N计)达到地表Ⅲ类水标准(GB 3838—2002);但当进水ρ(TP)达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准时,出水ρ(TP)亦达到地表Ⅲ类水标准。当二级垂直流湿地水力负荷调整为0.06 m3.m-2.d-1时,出水ρ(TP)和ρ(TN)最终都达到地表Ⅲ类水标准。认为水体中TN主要通过一级垂直流湿地的过滤吸附和二级垂直流湿地的反硝化作用去除,而TP则主要以一级垂直流湿地中石灰石的吸附沉降方式来去除。     

垂直潜流人工湿地净化北方微污染水体试验研究

为研究垂直潜流人工湿地对北方微污染水体中COD、氮和磷的去除效果及去除机理,在室内选用混合土(由炉渣与种植土按比例混合而成)、石英砂和陶粒作为填料,以天津当地常见植物黄花鸢尾为植被构建了垂直潜流人工湿地处理微污染景观湖水和雨季的初期雨水;除冬季冰封期暂停运行外,通过对系统不同季节运行数据的分析,考察了不同季节环境条件下垂直潜流人工湿地对我国北方城市微污染水体的净化效果及影响因素。结果表明:不同季节条件下,该系统对污染物均有着良好的去除效果和抗冲击负荷能力。微污染景观水和雨季初期雨水经垂直潜流人工湿地系统处理后,出水COD、NH4+-N及TP的质量浓度可分别优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的IV类、III类和II类水质标准(研究阶段进水TP≤0.80 mg·L-1),COD、NH4+-N和TP的阶段平均去除率最高可分别达80%、91%和82%;TN的去除效果受季节变化波动较大,阶段平均去除率在32%~78%,温度较低季节或原水水质较差时有待处理水回流或辅加其他技术手段以提高脱氮效果。垂直潜流人工湿地对北方微污染水体有着较好的净化效果,能够有效地预防地表水体富营养化的发生,有利于城市水环境质量的改善和水资源的循环利用,具有良好的发展应用前景。     

潜流人工湿地低温下黄河原水预处理效果研究

在低温条件下(水温0.3～15.9℃),采用水平潜流人工湿地在玉清湖水库进水口处对入库黄河水进行预处理试验研究,考察了低温下黄河原水预处理效果,比较了不同水力负荷条件下,湿地系统对污染物的去除效率及其变化趋势,同时考察了进水污染物含量的影响.结果表明:在运行期间,潜流人工湿地有较好的处理效果,COD、TP、TN、NH4 -N的平均去除率均分别达到43.13%、40.86%、42.56%、43.26%.根据GB3838-2002<地表水环境质量标准>,出水中COD达到Ⅰ类,TP平均值达到Ⅱ类,TN平均值达到Ⅴ类;NH4 -N平均值达到Ⅱ类.处理效果与温度正相关,在现有的水力负荷变化范围内(0.6 ～1.2 m·d-1),系统处理效果无明显差别.同时发现,由于本实验的进水负荷低,系统去除功能未能得到充分利用,今后的研究可以适当提高负荷,充分利用系统的净化能力.     

新型填料床-逐级曝气池一体化反应器水处理技术

为解决低浓度污水处理工艺脱氮除磷过程中存在的微生物碳源不足的问题,本文研制了新型填料床-逐级曝气串联反应器.填料床分别采用珊瑚砂、竹炭颗粒、钢渣为填料,在好氧、厌氧兼顾的环境下,实现化学除磷、生物除氮.试验采用模拟生活污水,COD、TN、TP、氨氮的浓度为170—190 mg.L-1、27—30 mg.L-1、8—10 mg.L-1,23—25 mg.L-1.反应器在第27天启动成功,100 d稳定运行结果显示,当HRT为14 h,曝气池DO为3.5 mg.L-1,反应器处理效果良好,出水中COD、TN、TP、氨氮的浓度分别为30.7 mg.L-1、5.59 mg.L-1、1.0 mg.L-1、4.67 mg.L-1,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级B排放标准.经钢渣填料床处理后的污水,TP浓度降到1 mg.L-1左右,在不排泥的情况下,实现TP的高效去除,同时有效避免了除磷与脱氮过程对碳源的竞争,实现了生物法对水体中富余氮、磷的高效去除.     

少根紫萍对微污染地表水的净化及淀粉积累能力

根据地表水环境质量标准研究少根紫萍(Landoltia punctata)对微污染地表水的净化效果,同时,对其淀粉积累能力进行评价.结果显示,少根紫萍对微污染地表水体可以实现深度处理,经处理的Ⅴ类、劣Ⅴ类水体中氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)均在1d内提升一个水质级别,在3d内达到地表Ⅱ类水标准(NH4+-N0.15mg/L,TP0.09mg/L),且氮、磷去除率均达到98.5%和82.9%以上.此外,少根紫萍在快速修复水体的同时能大量积累淀粉.处理3 d,Ⅴ类和劣Ⅴ类水处理中浮萍干重的淀粉含量分别为28.38%、21.57%,15 d后达到52.15%、49.58%.另外研究发现,额外添加二氧化碳(CO2)对淀粉积累有进一步促进作用.处理3 d淀粉含量相比未添加CO2提升了55.7%,平均淀粉积累速率提高了2.72倍.因此,少根紫萍不仅能够快速净化微污染水体,同时也能积累大量的淀粉干物质,结果可为实际污水处理及后期少根紫萍资源化应用提供参考.     

滇池湖泊生态系统水动力学模拟

针对滇池富营养化状况,依据滇池生态环境建设规划,在以前研究工作的基础上,综合考虑湿地植物、底泥、水域条件变化,根据水动力学原理建立了垂向平均的二维生态系统水动力学模型,模拟了滇池现有水体、拆除防浪堤水域扩展后水体和滇池湿地建成后总水体3种情况的流场和浓度场,以及入滇河道达标排放后的水质浓度场,分析了湿地植物和水域扩展对滇池流场的影响,以及水域扩展、湿地植物、入湖河流达标排放对滇池水质的影响。结果表明,水域拓展对滇池流场的影响是局部的,湿地植物对滇池流场的影响主要发生在湿地区域。水域拓展对滇池水质具有一定影响,TN、TP平均质量浓度由2.08和0.19 mg.L-1(现有水体)降至1.69和0.16 mg.L-1;人工湿地建设对滇池水体TN、TP浓度影响较大,湿地建成后平均质量浓度降至0.76和0.05 mg.L-1,基本达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准;人工湿地建设完成并且入滇池河流达标排放后,TN、TP平均质量浓度分别降至0.17和0.01 mg.L-1,水质明显改善。因此,人工湿地建设及入滇池河流的达标排放对滇池生态环境的改善具有重要作用。     

洱海近岸不同种植类型农田沟渠径流氮磷流失特征

为研究不同种植类型对沟渠径流氮磷流失的影响,以洱海西岸苗木地、菜地和稻田3种种植类型农田内的典型灌排单元为研究对象,通过监测沟渠径流流入和流出灌排单元断面的氮、磷浓度,分析不同种植类型对沟渠径流氮、磷浓度的影响及相对贡献。结果表明,不同种植类型农田沟渠出水径流氮、磷浓度从大到小依次为菜地、稻田和苗木地,其中稻田和苗木地沟渠出水口径流总氮(TN)浓度大于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水,而总磷(TP)浓度低于地表Ⅳ类水标准,菜地沟渠出水口径流TN、TP浓度远大于地表V类水标准。菜地沟渠出水口径流中各形态氮、磷浓度均大于沟渠入水口,苗木地则相反。5、6月稻田沟渠出水口径流各形态氮、磷浓度大于沟渠入水口,其他月份则相反。3种种植类型下沟渠径流氮磷的主要形态为无机氮和可溶性总磷(DTP),分别占TN和TP浓度的70.32%~81.49%和70.33%~79.33%,NO_3~--N占无机氮浓度的75.13%~84.75%。不同种植类型对沟渠径流TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、TP和DTP浓度的贡献率从大到小依次为菜地(56.41%、85.81%、44.61%、66.17%和64.80%)、稻田(-4.50%、-15.14%、-10.01%、-0.85%和-0.29%)和苗木地(-89.88%、-64.81%、-96.49%、-72.11%和-69.69%)。     

春季枯水期黑河水体理化性质的空间分布特征

采用2017年4月黑河干流17个采样点的11个水物理化学指标数据,运用多元统计方法探讨春季枯水期黑河水体理化性质的空间分布特征。结果表明:黑河水体理化性质在空间分布上总体较好,但中游ρ(TN)介于2. 25～2. 65 mg·L~(-1)之间,超出了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准。由聚类分析和判别分析得出水质采样点可以被划分为3组:组1为黑河的上游上段,组2为上游下段,组3为中游段,影响分类结果的指标为水温、TN浓度、TP浓度和COD。主成分分析表明,不同空间上引起水质变化的主导因子不同:组1主要体现为pH值、TP浓度、NH_4~+-N浓度和COD;其余指标如电导率、溶解性总固体浓度、盐度、TN浓度、DO浓度和NO_2~--N浓度则体现在组3中。综合主成分得分情况表明空间上河流水质在组2最优,组1次之,组3最差,说明春季枯水期黑河梯级水电开发对污染物的截留效应和阻隔效应在一定程度上改善了库区下游水质;而中游水质变差则与农业径流、生活污水和工业废水的排放密切相关。     

城市雨水管网降雨径流污染特征及对受纳水体水质的影响

以北京市城区和近郊区选取的2个不同下垫面类型的汇水小流域为代表,在2008—2009年共进行了4场降雨过程的雨水管网出口和下游受纳水体水质同步监测.研究结果表明,分流制雨水管网降雨径流污染严重,其中悬浮物浓度高于城市污水,COD、氨氮、总磷和总氮浓度略低于城市污水,但明显高于《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中的Ⅴ类标准,以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级B标准;木樨园小流域由于绿地面积比例小,道路面积比例大,城乡结合部地带环境卫生相对较差,雨水管网降雨径流各污染物的EMC浓度比西蒲小流域高21.4%—246.5%.雨水管网降雨径流存在一定程度的初期冲刷效应;雨水管网降雨径流中COD和总磷与悬浮物之间具有较强的相关性.管网降雨径流使受纳水体污染物浓度升高16.9%—541.7%,其中悬浮物、COD和氨氮升高幅度最大.增加城市绿地可明显降低降雨径流中的悬浮颗粒物及其携带的有机污染物的含量.     

基于水面无人船快速监测的温榆河-北运河水质分析与评价

本研究选取了温榆河-北运河（通州段）的3个典型区域,利用无人船搭载的快速监测设备,原位检测了水体的温度、pH、溶解氧（DO）、氨氮（NH₄⁺-N）、浊度（Turbidity）、电导率（spCond）、蓝绿藻（BGA）、叶绿素a （chlorophyll-a）.采用离线方式,在实验室测定了水样中的化学需氧量(COD_Cr)和总磷（TP）.基于所获取的数据,结合单因子评价法和平均综合污染指数法,评价了温榆河-北运河的3个河段水质现状;结合SPSS软件和主成分分析法,分析了影响河段水质的主要影响因素.结果表明,基于氨氮、溶解氧、化学需氧量、pH、总磷等指标进行评价,上述河段水质属于我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类标准;主成分分析的结果表明,总磷、化学需氧量、叶绿素a是主要污染物,且河岸周边环境对河流水质影响较大.     

全程补碳的A~2/O工艺对同步脱氮除磷的影响

为解决A2/O工艺处理低浓度城市生活污水的碳源问题,采用了甲醇、葡萄糖、乙酸分别作为A2/O系统的碳源,结果表明,甲醇作为系统外加碳源最经济、最合适,其中TN、TP去除率分别达到75.81%和76.21%,NO-x-N被去除时间为30 min.研究最大化利用碳源,得到外加碳源甲醇在厌氧/缺氧/好氧区段的投加比例为1∶2∶0、投加量为400 mg·L-1,硝酸盐回流比为250%时,系统运行效果最佳,TN、NH3-N和TP去除率分别为90.56%、96.67%和92.56%,出水浓度分别为12.3 mg·L-1、4.1 mg·L-1和0.45 mg·L-1,达到GB18918—2002一级A类标准.通过一段时间的运行,在缺氧段发生了反硝化吸磷的现象,有利于碳源的节省和系统的高效运行.     

不同生态工程组合系统对南方水源地污水的净化效果

于2010年6月(丰水期)和11月(枯水期),对我国南方水源地农村生活污水处理系统(系统Ⅰ)以及农田排水处理系统(系统Ⅱ)的常规污染物和藻类进行调查,分析比较两个系统对常规污染物以及藻类的去除效果.结果表明,系统Ⅰ出水中的生化需氧量、化学耗氧量、总磷、总氮和悬浮物等指标均符合《国家城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)回用水要求,该系统中共监测出浮游植物6门53属74种,系统Ⅰ丰水期对藻类细胞总密度和叶绿素a的去除率分别为87.71%和58.87%,枯水期为95.73%和58.57%;系统Ⅱ出水中的生化需氧量、化学耗氧量、总磷、总氮和氨氮等指标优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水标准,该系统监测出浮游植物6门48属66种,系统Ⅱ丰水期对藻类细胞总密度和叶绿素a的去除率分别为62.43%和72.25%,系统Ⅱ丰水期的藻类处理效果优于枯水期.对两个系统的水质净化效果进行比较,系统Ⅰ对总氮、藻类细胞密度、叶绿素a的去除效果优于系统Ⅱ,系统Ⅱ对氨氮的去除效果优于系统Ⅰ.两种生态工程组合系统的水质净化效果明显,能为南方类似水源地污水处理和水生生态态系统恢复提供技术支持.图3表2参33     

珠三角畜禽养殖场周边地表水污染特征及环境质量分析

为研究珠三角畜禽养殖场对周边地表水环境质量的影响,以珠三角广州、东莞、惠州、肇庆和佛山地区畜禽养殖场周边地表水为研究对象,测定了样品中13项污染指标:氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD_(Cr))、五日生化需氧量(BOD_5)、全盐量(TS)、悬浮物(SS)、粪大肠菌群(FC)、酸碱度(pH)、砷(As)、镉(Cd)、六价铬(Cr)、汞(Hg)和铅(Pb)的含量,采用《畜禽场环境质量评价准则》(GB/T 19525.2—2004)、相关性分析和主成分分析法对地表水中各污染物的污染特征、来源及环境质量进行了评价分析。结果表明,除pH和TS外,其它常规污染指标的平均浓度和最高浓度均远高于综合标准限值,重金属指标中除Cr和Hg的最大浓度超标外,平均含量均低于综合标准限值。从污染物来源分析结果初步推断,地表水中NH_3-N、TP、COD_(Cr)、BOD_5、FC、Cr主要来源于畜禽养殖废水的污染,As、Cd、Hg、Pb受环境背景值影响较大,pH和SS和水体理化性质有关,TS与底泥中盐分释放有关。环境质量分析结果表明,珠三角畜禽养殖场周边地表水达到重污染级别,综合污染指数为3.86,主要污染因子为FC、TP、CODCr和NH3-N,单项污染指数分别为628、7.08、6.19和3.16,长期暴露于畜禽场周边极易导致水体环境恶化。     

河南省水环境质量评价

水环境质量评价可为水环境质量管理和规划提供科学的决策依据。利用河南省环境状况公报水质监测数据,参考水质评价标准《地表水环境质量标准》(GB 3838─2002)和《地下水环境质量标准》(CB/T 14848─93),评价了河南省18个省辖市和10个省直管县(市)地表水、城市地下水、集中式饮用水源地及水库水质的环境质量。结果表明,2014年河南省化学需氧量和氨氮排放量分别比2013年减少了2.62%和3.61%,降幅高于全国平均同比下降值。全省废水排放量增加趋势明显,2014年和2013年全省废水排放量分别同比增加了2.48%和2.16%。全省地表水水质总体呈现中度污染,主要污染因子是化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮和总磷。其中,省辖海河流域水质一直处于重度污染级别;省辖长江流域水质相对较好。全省城市地下水水质基本稳定,水质级别为Ⅱ类,但是开封市和濮阳市城市地下水污染比较严重;全省集中式饮用水源地水质均为Ⅱ类。全省水库水质常年保持在Ⅱ类标准,但是石漫滩水库、昭平台水库、孤石滩水库、宿鸭湖水库水质退化比较严重,主要的污染因子为高锰酸盐、总磷、五日生化需氧量和石油类等。尽管河南省水环境质量有了很大改善,但是河南省地表水环境质量令人担忧,特别是省辖海河流域水污染一直位居全省河流污染之首,严重制约了河南省社会经济的可持续发展和美丽河南建设。     

滆湖东岸生态修复试验区的水质净化效果

在滆湖东岸的小庙港湾,构建由沉水、浮叶和挺水植物组成的生态修复试验区,研究其水质净化效果.于2009年12月至2010年11月,跟踪监测敞水区(对照区)和试验区的水体理化指标.结果表明:(1)试验区水体悬浮物(SS)的去除效果较好,周年平均去除率达24.85％.(2)试验区水体透明度改善较明显,比敞水区提高11.24％. (3)试验区水体总磷(TP)和叶绿素a(Chl-a)的去除效果明显,两者浓度周年平均值分别比敞水区下降21.90％和22.83％.(4)试验区水体总氮(TN)、氨氮(NH3-N)和高锰酸钾盐指数(CODMn)的周年去除率较低.与敞水区相比,CODMn和NiH3-N浓度的周年平均值分别仅下降9.49％和3.52％,TN浓度周年平均值比敞水区增加6.69％.(5)试验区水体水质的净化效果受季节、水生植物生长状况等因素的影响.     

凤眼莲深度净化污水厂尾水生态工程中温室气体的排放特征

构建凤眼莲(Eichhornia crassipes)三级串联净化塘生态工程,对村镇污水处理厂尾水进行深度处理,采用自主研发的原位收集气体装置联合气相色谱法,于2015年8—11月采集并监测生态工程中排放的温室气体(CO_2、CH_4和N_2O),分析其排放特征,并探讨主要水体环境因子与气体释放之间的相关性。结果显示,生态工程对尾水TN和TP具有良好的净化效果,去除率分别达68.07%和64.21%;出水TN和TP浓度接近GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准。运行期间,生态工程中CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别为0.058、0.076和1.539 mg·m~(-2)·h~(-1),实验期内CO_2、CH_4和N_2O累积释放总量分别为1.273、1.685和33.59 kg。CO_2和CH_4排放通量呈现明显的季节变化特征,夏季释放通量远高于秋季,N_2O排放通量未表现明显季节变化特征;沿生态工程水流方向上,CO_2、CH_4和N_2O排放通量均呈现先升高后降低的变化趋势。相关性分析结果表明,CO_2和CH_4排放通量与水温呈显著正相关(P0.05),CO_2排放通量分别与pH值和DO呈显著负相关(P0.05),CH_4排放通量分别与pH值和DO呈负相关(P0.05);N_2O排放通量分别与TN和NO_3~--N浓度呈正相关(P0.05)。     

池塘循环水养殖模式的构建及其对氮磷的去除效果

构建了一个由水源地、养殖池塘、生态沟渠(1级净化)、2级净化塘和3级净化塘组成的淡水池塘循环水养殖模式,研究该模式对池塘养殖废水中氮和磷的去除效果.2010年5-10月的运行结果表明,经过3级净化后,养殖废水中氨氮水平能维持在约0.33 mg·L-1,6月仅为0.010 3 mg·L-1,亚硝酸盐氮含量低于0.02 mg·L-1,总氮含量在各月均能达到GB 3838-2002<地表水环境质量标准>中V类标准(≤2.0 mg·L-1),总磷含量均能达到地表水Ⅲ类标准(≤0.2 mg·L-1),对叶绿素a的去除效果也很明显,去除率为16.10%～91.22%.可见,该模式能够有效地去除养殖废水中过量的氨氮、亚硝酸盐氮、总氮、总磷和叶绿素a.各级净化模块并不能逐级加倍发挥净化效果,这可能是因为在日常管理过程中由于孽生使得水生植物密度过大,从而引起水质变化反复.近2 a来的试验结果显示新建的淡水池塘循环水养殖模式正处于功能完善阶段,尚未成熟.     

灰色聚类法综合评价滴水湖水系环境质量

将滴水湖水系看作一个灰色系统进行研究,利用灰色聚类理论,以地表水环境标准和富营养化分级标准为基础建立灰类评价体系,确定聚类指标的隶属度和标准灰类的权重,得到各聚类指标对标准灰类的聚类系数,最大聚类系数关联的等级即水体质量等级。2010年,每2周1次对滴水湖水系11个监测点的溶解氧（DO）、化学需氧量（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、透明度（SD）及叶绿素a（Chl.a）进行监测,取各指标的年均值,建立灰类评价系统。结果表明：滴水湖水源大治河及引水干道随塘河处水质属于Ⅳ类～Ⅴ类,呈富营养化和极度富营养化状态;闸外引水河芦潮引河段水质类型为Ⅲ类,为富营养化水平;闸内引水河道水质总体呈现富营养化状态,水质类型为Ⅲ类;滴水湖湖区水体质量良好,水质类型为Ⅲ类,呈中营养水平。