基于MIKE21模型的洋河水库水质模拟

近年来,由洋河水库富营养化引起的供水安全问题日益突出。为应对洋河水库富营养化问题,基于迁移扩散及对流扩散理论,利用MIKE 21二维水动力模型对其水质进行了模拟。考虑污染物随水流入库及出库过程,分析了在水动力作用下TN、TP、NH_3-N随时间迁移扩散的质量浓度变化及分布情况。结果表明:模拟初期污染物以扩散为主,高浓度区域主要集中在入流处,在入流高峰期污染物向整个库区扩散,垂直水库中心线以西出现高质量浓度水域;入流与出流稳定期污染物以降解为主,水库中心水域污染物质量浓度较高。最终模拟得到库区TN质量浓度约为4.5 mg/L,TP质量浓度为0.06~0.075 mg/L,NH_3-N质量浓度为0.20~0.25 mg/L;9月水库实测TN、TP、NH_3-N质量浓度分别为5.0 mg/L、0.008 mg/L、0.20 mg/L,与模拟结果基本一致。研究表明,8月中旬到9月中旬,洋河水库污染物浓度较高水域极易暴发富营养化,此结论可为洋河水库水质评价、供水安全及污染物治理提供参考。     

MBBR-A2O/MBR处理农村生活污水动力学研究

采用MBBR-A2O/MBR(又称BCO-MBR)工艺,对水质特征呈现低碳源高氮磷、水质波动大和日变化系数大等特点的农村生活污水进行研究。对比MBBR-A2O/MBR工艺在5种不同水力停留时间下的(0.42 d、0.50 d、0.75 d、1.25 d、1.50 d)运行状况,挑选出最佳的水力停留时间,并利用Lawrence-McCarty模型构建该工艺的污染物降解动力学方程。结果表明,随着水力停留时间(HRT)的延长,MBBR-A2O/MBR工艺对污染物的去除效果逐渐提升。当HRT为1.25d,CODCr、NH3H、TN、TP平均进水质量浓度分别280.67mg/L、36.88 mg/L、50.59 mg/L、2.51 mg/L时,平均出水质量浓度分别为34.33 mg/L、3.19 mg/L、5.13 mg/L、0.63 mg/L,平均去除率分别可达87.86%、89.92%、89.85%、74.95%。CODCr、NH3H、TN出水质量浓度在城镇污水排放标准一级A限值以下,TP出水质量浓度达到一级B标准,因此确定最佳的HRT为1.25 d。污染物降解动力学计算所得模拟值与实际出水质量浓度测量值拟合度良好,其中CODCr模拟值与平均测量值一致性最高,相对误差在0.02~0.14,NH3H与TN的相对误差分别在0.19~0.60和0.1~0.33。这表明污染物降解动力学方程可以较好地模拟工艺出水的污染物质量浓度。CODCr降解动力学方程常数为Vmax=0.19 d-1,KS=82.97 mg/L;NH3H降解动力学方程常数为Vmax=0.02d-1,KS=8.49 mg/L;TN降解动力学方程常数为Vmax=0.024 d-1,KS=8.10 mg/L。研究的动力学常数与传统活性污泥法动力学常数相比,KS较高,而Vmax较低,导致Vmax较低的主要原因可能是测定的污泥质量浓度高于实际有效的质量浓度。研究对利用MBBR-A2O/MBR工艺处理农村生活污水和传统活性污泥工艺提标改造具有一定的应用参考价值。     

序批式动态膜生物反应器处理低碳氮比废水的试验研究

以序批式动态膜反应器为研究对象,对其处理低碳氮比废水的效果进行了试验研究.试验温度为19 ～ 21℃,MLSS为3～5g/L;好氧阶段溶解氧质量浓度为2 ～4 mg/L,厌氧阶段溶解氧质量浓度为0.2～0.5 mg/L;水力停留时间共12 h,其中好氧阶段8h,厌氧阶段4h.结果表明:当进水COD、TN和NH4+-N质量浓度分别为250～300mg/L、103 ～ 156 mg/L和92～140 mg/L时,反应器对上述污染物表现出较高且稳定的去除效率,COD、TN和NH4+-N平均去除率分别达到76.15％、82.16％和90.13％.同时,反应器系统中污泥的比硝化速率与常规处理装置中的活性污泥相比较高,以NH4+-N的降解量计为0.101 d-1,以NO3--N的积累量计为0.091 d-.     

城市地表径流面源污染分析研究——以武汉市典型下垫面为例

城市地表径流面源污染已经成为阻碍河湖水质达标的重要因素。选取道路、绿地和屋面3种下垫面,在武汉市开展地表径流面源污染特征研究。结果显示：降雨初期,道路下垫面COD可达115.3 mg/L,NH₃—N最高为4.12 mg/L,TP为0.55 mg/L,峰值都出现在降雨开始后的20 min。屋面径流污染物浓度与道路相似,绿地径流污染物浓度变化速率远低于道路和屋面,说明绿地对污染物浓度同样具有削峰的作用。汛期污染物浓度均值高于非汛期,是因为汛期具有小时内降雨量大的特点。南湖流域内地表径流污染高于墨水湖,主要是受建设强度和人口分布的影响。     

山仔水库典型样地次降雨径流过程磷流失特征研究

降雨径流是农业非点源污染发生的主要动力.福州第二饮用水源地山仔水库是周边以农业用地为主的峡谷型水库,由降雨径流输入库区的农业非点源污染不容忽视,而磷污染是引起水体富营养化最关键的限制因子.选取山仔水库库区典型样地松竹林、水稻田和地瓜地为研究对象,同步监测4次降雨径流过程径流量、总磷和可溶性磷浓度,对次降雨产流和磷输出特征以及两者的相关性进行了研究.结果表明,径流量峰值滞后于降雨量峰值约20 min,样地按径流量从大到小排序为松竹林、水稻田、地瓜地;土壤中大部分的磷以颗粒态形式流失,地瓜地、水稻田和竹林在4次降雨径流过程输出总磷的平均质量浓度分别为0.145 1 mg/L、0.124 3 mg/L、0.097 0 mg/L,可溶性磷的平均质量浓度分别为0.036 9 mg/L、0.031 3 mg/L、0.022 8 mg/L;松竹林、水稻田、地瓜地的总磷输出负荷与降雨径流量之间存在典型的多项式正相关关系,其相关系数分别为0.998 2、0.997 8、0.998 4.     

城市屋面径流水质特征及屋面材料对水质的影响

整理了近年来国内有关屋面径流污染物研究的数据,研究探讨了屋面这一重要城市下垫面的径流水质特征,分析了不同的屋面材料对降雨径流水质的影响。研究结果显示:我国大中城市屋面雨水径流水质COD、TSS、TN、TP及NH3-N浓度平均值分别为89.54 mg/L、89.46 mg/L、6.80 mg/L、0.21 mg/L和3.33 mg/L,除TP外均不满足地表水Ⅴ类水质标准,水质污染严重;屋面材料对雨水径流中COD、TSS和TN浓度值影响较大,对TP、NH3-N浓度值影响较小,总体水质水泥屋面最好,瓦屋面其次,沥青屋面最差。     

基于Delft3D模型的三峡航道环保疏浚水质数值模拟研究

以忠县皇华城河段为例,利用Delft3D数学模型对三峡航道环保疏的水质变化进行了数值模拟。结果表明:疏浚工程的进行对河道水质环境影响比较明显,随水流方向污染物质量浓度上升速率变慢,在疏浚点污染物质量浓度上升245 mg/L,疏浚点下方4 km处污染物质量浓度上升约为20 mg/L,河段末端污染物质量浓度上升约为14 mg/L;疏浚工程结束后,河段的水体水质能够较快得到恢复,离疏浚点越近恢复得越快,疏浚结束1 d后污染物质量浓度基本已恢复到本底值,疏浚工程对水环境的影响可以较快得到恢复。     

Cd2+胁迫对文蛤鳃组织SOD、CAT活性及MDA含量的影响

为了解不同质量浓度的Cd2+对水生动物的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和脂质过氧化的影响,以文蛤为研究材料,采用室内模拟试验的方法,依据Cd2+对文蛤96h半致死质量浓度(LC50),设置4个Cd2+胁迫组,胁迫质量浓度分别为0.41 mg/L( 1/32LC50)、0.82 mg/L(1/16 LC50)、1.65 mg/L(1/8 LC50)、3.30 mg/L( 1/4LC50),并设置对照组,每组3个平行.研究不同质量浓度的Cd2+对文蛤鳃组织SOD、CAT活性和MDA含量的影响.结果表明:文蛤鳃组织SOD活性在0.41 mg/L和0.82 mg/L胁迫下,试验前期(0～48 h)呈现诱导效应,试验后期(48～96 h)呈现抑制效应,其余胁迫质量浓度在试验过程中均对文蛤鳃组织SOD活性呈现抑制效应;CAT活性在低质量浓度(0.41 mg/L)胁迫下出现阶段性抑制效应,接着呈现诱导-抑制过程,中高质量浓度在整个过程呈现诱导-抑制的过程;经过96h的胁迫试验,各胁迫组文蛤鳃组织中MDA含量显著上升(p＜0.05),Cd2+对MDA的诱导作用显著且存在剂量-效应关系.     

DO和碳源投加方式对同步硝化反硝化的影响

采用SBR反应器,以人工模拟高浓度氨氮废水为进水,研究DO质量浓度和碳源投加方式对同步硝化反硝化的影响.结果表明,在连续投加碳源的条件下,当SBR内的DO质量浓度分别为3 mg/L、0.9 mg/L、0.5 mg/L、0.3 mg/L时,都发生了同步硝化反硝化,TN的去除率分别为24.87%、33.80%、37.07%及29.06%;DO质量浓度为0.5mg/L时,TN去除效率最高.SBR内的氨氮负荷可以达到0.64kg N/(m3·d),即使在0.3 mg/L的低溶解氧环境下,COD和氨氮的去除率都可以达到90%以上.控制SBR内DO质量浓度恒定为0.5mg/L,采用一次性投加碳源方式时,TN去除率仅有30.31%;当采用连续投加碳源方式时,TN去除率为50% - 60%;采用半连续投加碳源方式时,TN的去除率可达81.48%.试验过程中,活性污泥絮体粒径为0.2～0.5 mm,大于普通的活性污泥工艺中的絮体.较大的絮体使得絮体内存在较大的缺氧区,有利于取得较高的脱氮效率.     

不同进风方式对住宅厨房炊事双重污染扩散影响数值模拟

我国常规住宅炊事废热和颗粒物双重污染较严重，厨房进风方式影响污染物扩散和分布。为了研究厨房不同进风方式下污染物扩散分布规律，建立小型住宅厨房物理模型，采用CFD软件模拟室内气流流动，基于离散相模型模拟颗粒物运动轨迹并得出质量浓度分布，选取了炊事过程实测数据验证模型。提出开窗进风、窗缝渗透进风、恒定进风量进风3种进风方式，假定540 m³/h、810 m³/h和1 080 m³/h 3种进风风量，根据典型气候区室外环境参数确定进风温度，数值模拟进风方式和风量对室内环境的影响。数值模拟结果显示：厨房颗粒物源散发率在0.6 mg/min时，室内呼吸区颗粒物质量浓度为0.025～0.277 mg/m³。合理地补充进风量能够降低室内颗粒物浓度，厨房窗口恒定风量进风有助于形成较好的室内环境。     

倒置A~2/O法处理混合污水去氮除碳研究

采用倒置A2/O法同时处理城市污水与渗滤液去氮除碳。结果表明,当渗滤液混入量较低时,对城市污水碳源基本不构成影响;水力停留时间是最显著影响因子;理论最佳工况是:水力停留时间为9 h,溶解氧质量浓度为2 mg/L,外回流比为0.8,内回流比为2。此时,COD、NH3-N和TN浓度均可稳定地达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,平均去除率分别为77.4%、97.2%和62.4%。     

序批式厌氧反应器厌氧氨氧化渗滤液脱氮试验研究

通过接种具有厌氧氨氧化性能的污泥,采用序批式厌氧反应器(ASBR)处理垃圾渗滤液,研究水力停留时间(HRT)、pH、温度等对厌氧氨氧化反应过程的影响并确定各因素的最佳控制范围。结果表明,在本试验条件下,HRT、pH和温度的适宜范围分别为24 h、7.5~8.5和35℃。在此条件下,进水NH~+_4-N浓度为150 mg/L,NO~-_2-N浓度为160 mg/L,COD浓度为300 mg/L时,出水NH~+_4-N、NO~-_2-N、TN、COD平均浓度分别为15.5 mg/L、0.01mg/L、43.2 mg/L和152.1 mg/L,相对应的平均去除率分别为89.7%、99.9%、86.1%和47.6%。     

基于OPMSE与BAT的啤酒行业排放限值仿真

以OPMSE仿真计算啤酒行业排放污水中COD,BOD,NH3-N质量浓度为研究对象,查询及调研清河流域典型啤酒行业产生污水中COD,BOD,NH3-N质量浓度范围,经BAT处理后通过OPMSE的仿真计算,得出排放污水中污染物质量浓度正态分布置信区间、最佳出水及最差出水质量浓度。结果表明:置信水平为99%时,COD,BOD,NH3-N的置信区间分别为(75.83,95.95),(19.30,25.88),(5.68,6.85);最佳出水质量浓度分别为4.14 mg/L,5.36 mg/L,2.71 mg/L;最差出水质量浓度分别为20.64 mg/L,20.70 mg/L,10.86mg/L。将仿真结果与现有排放标准对比,拟定啤酒行业的污染物直接排放限值为COD=100 mg/L,BOD=30mg/L,NH3-N=8 mg/L;间接排放限值为COD=400 mg/L,BOD=80 mg/L,NH3-N=25 mg/L。     

好氧微生物在硝基苯污染河水原位修复中的应用

在好氧条件下,从长期受硝基苯污染的化工厂排污口底泥和河道底质中分离得到3株对硝基苯有明显降解作用的优势微生物.为了比较这些优势菌的降解效果,作了硝基苯初始质量浓度分别为50 mg/L、25 mg/L、12.5 mg/L、6.25 mg/L、3.13 mg/L等不同梯度下的模拟修复实验,并且检验了单一菌与混合菌的降解能力.实验结果表明:当硝基苯初始质量浓度为50 mg/L时,优势菌作用不明显,硝基苯的去除主要依靠自然挥发作用;当硝基苯初始质量浓度为3.13 mg/L时,混合菌对硝基苯的降解能力较强,72 h的去除率达到99%,而此时空白对照(CK)的去除率仅为60%.分析实验结果得到,混合菌可能存在协同作用;由于产物中未检出NO2-,所以硝基苯降解途径中可能存在部分还原历程.     

以河床井水为应急水源的可行性研究

为解决城市水源地突发污染事故引起的自来水厂断水问题,提出了以河床井水代替受污染河水作为应急水源的应急预案,在取水口附近的河床打一口水井,当城市水源地发生突发污染事故时,关闭取水头水阀,开启水井水阀,以河床井水作为应急水源,并通过模拟试验验证了其可行性.结果表明,在细沙体积分数为40％的土壤条件下,原水苯胺质量浓度分别为952 mg/L、781 mg/L、580 mg/L、452mg/L、352mg/L、182mg/L的试验中,出水苯胺质量浓度开始超标的时间随土壤渗透系数减小而延迟,与原水苯胺质量浓度无关.当土壤渗透系数为1.94×10-5～ 3.64×10-5 cm/s时,出水苯胺质量浓度开始超标的时间为84～ 144h,以河床井水作为应急水源可以避免由河水突发污染引起的84h内的自来水厂断水事故.土壤对苯胺的吸附量仅占原水中苯胺含量的14.95％～ 2.86％,其对出水苯胺质量浓度开始超标的时间的影响可以忽略,出水苯胺开始出现的时间主要由土壤渗透系数决定.出水苯胺最大质量浓度随原水苯胺质量浓度增大呈线性增加,线性方程为y =0.4979x-3.7029,R2=0.9775.研究表明,以河床井水作为应急水源,能够有效地降低城市因突发污染事故而引起的自来水厂断水的可能性.     

入库支流对贵州阿哈水库水体Fe和Mn的贡献率分析

游鱼河为贵州省阿哈湖水库典型煤矿酸性废水汇入支流,通过对游鱼河6月和8月分别连续24h的现场物理化学参数测试和样品实测分析,从水库水质安全方面探讨游鱼河铁、锰的变化特征及对水库水体铁、锰的贡献率.结果显示,游鱼河流域煤矿酸性废水通过投加石灰处理,pH值提高,符合排放要求,HCO3-碱度也有所增加,使水体具备一定缓冲性能.而SO42-质量浓度高于国家地表水环境质量标准,除6月铁符合标准,锰的超标率达到91.7％,8月铁、锰超标率分别为87.5％和100％.游鱼河入库水体中铁、锰按平均质量浓度分别为0.65 mg/L和0.98mg/L,每年进入阿哈湖水库中溶解态铁、锰分别为23.57 t和35.54 t,铁、锰来源与外来补水中铁、锰浓度及河流底泥中铁、锰释放有很大关系.     

三子汤对水丝蚓铅污染的保护作用研究

为了研究三子汤对铅胁迫下水丝蚓抗氧化酶的保护作用,以探索中药抗重金属污染的特性,采用室内急性毒性的试验方法测定了不同质量浓度的铅离子对水丝蚓6 h、12h、24 h的半致死浓度分别为2. 50 mg/L、2. 00 mg/L、1. 25mg/L;测定了三子汤对水丝蚓的6 h、12 h、24 h半致死浓度分别为45 g/L、24. 75 g/L、22. 50 g/L。然后在反应体系中加入不同质量浓度的三子汤,测定不同质量浓度的三子汤对铅胁迫水丝蚓的SOD酶活性的影响,与未加入三子汤的铅胁迫水丝蚓的SOD酶活性进行检测。结果显示,铅胁迫的水丝蚓体内SOD酶活性为0. 087 U/g;加入1/4致死浓度三子汤的水丝蚓体内SOD酶的活性降低至0. 048 U/g;加入半致死浓度三子汤和1/8致死浓度三子汤的水丝蚓体内的SOD酶活性分别为0. 068 U/g和0. 058 U/g;对照组水丝蚓体内的SOD酶活力为0. 047 U/g。研究表明,1/4致死浓度的三子汤对铅胁迫的水丝蚓有明显的保护作用。     

生物法净化烹饪油烟营养配比的优化

在pH值=7、温度35℃下,采用正交实验方法对影响活性污泥微生物净化烹饪油烟的营养元素与溶解氧进行了优化,即:补加淀粉溶液20 m L、硝酸铵6 m L、磷酸二氢钾1 m L、微量元素(质量浓度分别为0. 03,0. 1,0. 043 g/L的Cu SO_4·5H_2O,Zn SO_4·7H_2O,MnSO_4·H_2O) 2 m L和控制溶解氧质量浓度7. 1 mg/L,各因素对降解率影响大小关系为溶解氧硝酸铵磷酸二氢钾补加淀粉微量元素。将最优综合培养条件应用于模拟油烟净化组合装置。结果表明,活性污泥微生物对油烟污染物有很好的降解能力,在前24 h的降解率和降解速率最大,分别为46. 1%和0. 54 mg/(L·h)。     

爪蟾胚胎致畸实验(FETAX)在检测污染物发育毒性中的应用

爪蟾胚胎致畸实验(FETAX)是一种用于检测污染物发育毒性的有效方法.用CuSO4、CdCl2和三丁基锡(TBTCl)对热带爪蟾(Xenopus tropicalis)胚胎进行48 h暴露.结果表明,对照组胚胎均未出现死亡或畸形现象,Cu2+、Cd2+和TBTCl对胚胎的半致死质量浓度(LC50)分别为0.38 mg/L、4.28 mg/L和3.18 μg/L.48 h后,各暴露组胚胎出现颅面缺陷、眼睛突出、漏斗形嘴、肠道蜷曲、尾巴弯曲、水肿和色素沉着等多种畸形现象.Cu2+、Cd2+和TBTCl对胚胎的半致畸质量浓度(EC50)分别为0.16 mg/L、2.16 mg/L和2.98 μg/L,致畸指数分别为2.38、1.98和1.04.用脱碘酶抑制剂碘番酸(IOP)对非洲爪蟾胚胎进行暴露.36 h后,暴露组胚胎主要出现眼睛异常发育甚至消失等现象,这表明IOP对眼的发育有特定的毒性作用.研究表明,运用热带爪蟾胚胎检测污染物发育毒性的灵敏性并不高于非洲爪蟾(X. laevis)胚胎致畸实验,运用FETAX进行污染物发育毒性的检测并未显示出明显优势,其实验方案还有待进一步改进,但爪蟾胚胎模型在研究污染物特定的毒性机理方面具有较大潜力.鉴于爪蟾胚胎很适合进行分子操作,在现有FETAX实验的基础上增加一些分子生物学指标,将不仅能提高发育毒性效应检测的灵敏性,而且也增加了对污染物特定毒作用模式的解析功能.     

城市地区应急污染物扩散的模拟

将城市边界层模式(CBLM)和随机游动扩散模式连接,组成城市地区应急污染物扩散模式,利用该模式模拟瞬时源(35 t氯气)泄漏后污染物在城市地区的扩散特征.通过平地、3种理想城市建筑和实际南京城市建筑条件下风场和污染物扩散模拟结果的比较,分析了建筑高度和密度对城市风场及污染物扩散的影响.此外,结合美国环保署的毒物浓度伤害准则AEGLs,评估了城市地区氯气泄漏后危险区域的变化特征等.结果表明,污染物质量浓度在地面随时间逐渐减小,质量浓度最大值在泄漏后10～60 min从约139 mg/m3降低到1 mg/m3,外围最小值也从约10 mg/m3降低到0.1 mg/m3.且质量浓度中心随气流向下游移动,在一定时刻内,水平分布尺度逐渐增大.由于建筑拖曳力影响,模拟区域风速变慢,污染物在模拟区域停留时间延长,质量浓度中心值衰减减缓,扩散面积衰减减缓;且建筑高度越高,建筑密度越大,以上特征越明显.污染物在实际扩散中,扩散特征随着建筑条件的变化而不断变化.在所设置的气象条件及事故发生条件下,事故发生30 min后可解除重伤区警报,事故发生1 h后可解除危险区警报.