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。     

铁离子对膜生物反应器中污泥性质及膜污染的影响

以处理模拟生活污水的平板膜-生物反应器为依托,将进水铁离子质量浓度分别调配成6 mg/L、1g mg/L、40 mg/L,考察三价铁离子对膜生物反应器中污泥性质及膜污染的影响.结果表明,投加铁离子对平板膜-生物反应器的出水水质影响不大.随着铁离子投加质量浓度的增加,跨膜压差(TMP)增长趋势变小,膜污染得到缓解,其中铁离子投加质量浓度为40 mg/L时,膜污染控制效果最好.铁离子的投加强化了生物絮凝作用,造成污泥质量浓度的上升,溶解性微生物产物(SMP)和松散型胞外聚会物(LB-EPS)质量比的下降.从膜阻力分析可以看出.投加铁离子主要是降低SMP和LB-EPS等凝胶层污染物引起的外部阻力.     

浑河沈阳段底泥污染物释放预测研究

以浑河沈阳段水质污染相对较重的下游作为研究对象,确定了适合浑河底泥污染物释放的公式,对研究区河段内不同疏浚深度和不同流速下底泥中污染物释放情况进行了预测,得出结论:底泥疏浚深度对底泥污染物释放速度有很大的影响.底泥的污染物释放对浑河水质的影响十分显著,提出了控制底泥污染的建议,为改善浑河水质提供科学依据.     

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。     

灞河溶解性有机质三维荧光光谱特征及相对分子质量分布研究

为了研究溶解有机质(DOM)与水质的相关性,联合应用三维荧光光谱(3D-EEMs)和液相-有机碳-有机氮检测(LC-OCD-OND)技术,在河流上游源区、中游城镇与下游城市河段设置16个采样点,结合人类活动及河流地貌特征对灞河流域的影响,研究了西安市灞河水体DOM。结果表明,河水DOM主要由生物大分子、腐殖质类物质、腐殖质降解产物和低分子中性物质组成,平均质量浓度分别为0. 157 mg/L、1. 746 mg/L、0. 478 mg/L、0. 361 mg/L。类腐殖荧光物质(紫外光区富里酸和类腐殖酸)主要集中在相对分子质量为1 000～20 000的腐殖质类物质中,占DOM总量的46. 5%;类蛋白荧光物质(可见光区色氨酸和酪氨酸)主要分布在相对分子质量大于20 000的生物大分子和相对分子质量小于350的低分子中性物质中,约占DOM总量的15. 1%。从源头到入灞河口,河水DOM含量水平由高到低的顺序为城市河段、城镇河段、源区河段。灞河水体总体腐殖化程度较弱,陆生源DOM贡献较小,下游城市河段DOM中自生源指数(BIX)相对较高,微生物及藻类代谢活动旺盛,新生自生源较多。下游污水处理厂出水对灞河下游水体中DOM组成及水质的变化具有关键作用,影响河水营养状态的潜在因子包括TN、EC、DO、生物大分子、腐殖质类物质和低分子中性物质。因此,3D-EEMs及LC-OCD-OND联用技术可以用来表征河流水质的空间异质性,并对污染物组分进行定量化判别和来源解析。     

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。     

A/O+MBR工艺处理石化产业园污水中试研究

针对某石化产业园区污水水质波动大、可生化性不好、现有污水处理工艺难于达标等问题,在分析现有设施运行情况和实际水质状况的基础上,提出了采用水解+A/O+MBR的工艺处理该园区污水,并进行现场中试试验研究。经3个月的条件试验及1个月的连续运行,处理后出水COD质量浓度低于50 mg/L,氨氮质量浓度低于5 mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准要求。     

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。     

水解酸化-生物接触氧化工艺处理麦芽生产废水

根据麦芽生产废水污染物浓度高且含有较多难降解物质以及企业地处寒冷地区的特点,北方某企业采用以"水解酸化-生物接触氧化"为主体的废水处理工艺,设计并建成了麦芽工业废水处理站.工程运行结果表明,在进水COD、BOD5和SS分别为1 658.2～2 775.4 mg/L、631.4～1 125.6 mg/L和146.8～230 mg/L的情况下,出水水质指标分别为COD 54.4～75.2 mg/L、BOD5 13.4～18 mg/L、SS 15～48.6 mg/L,达到了国家规定的废水一级排放标准.水解酸化-生物接触氧化工艺操作简单,运行稳定性高,能耗低,启动容易,出水水质好,适宜于处理麦芽工业废水,为麦芽工业废水处理工程的设计和运行提供了成功经验.     

垃圾压实密度对模拟回灌型准好氧填埋场稳定进程影响的试验研究

在室内模拟试验条件下,研究了不同垃圾压实密度对模拟回灌型准好氧填埋场稳定进程的影响.经过近630 d的试验,对于压实密度分别为671.47 kg/m3、524.02 kg/m3和430.18 kg/m3的2#、3#和4#模拟垃圾柱,其渗滤液COD值由试验前的50 000 mg/L分别降至试验结束时的2 210 mg/L、2 790 mg/L和2 090 mg/L,氨氮质量浓度由最高时的约1 300 mg/L分别降至45.1 mg/L、12.1 mg/L和4.96 mg/L,垃圾柱累积表面沉降量分别为97.2 cm、122.5 cm和152.7 cm.研究表明,回灌型准好氧填埋场具有加速沉降,改善渗滤液水质的优势;并且垃圾压实密度越小,模拟准好氧填埋场前期好氧反应进行得越激烈,垃圾体的温度越高,渗滤液水质(COD、氨氮)越快得到改善,填埋垃圾的沉降越快,稳定速率也越快.因此在进行该类填埋场的设计和运行时,要适当控制填埋垃圾的压实密度.     

基于Matlab软件的突发事故水质解析模型与应用

为快速分析突发性水污染事故可能造成的水环境影响,建立了基于Matlab软件的突发事故水质解析模型。以浙江省某河流为例,分析了上游突发水污染事故形成的污染团在河流中的迁移扩散规律、影响范围、事故下游各断面水质变化过程以及取水口等敏感点的超标时间及超标程度。同时详细分析了近岸和远岸边界对污染物反射所造成的浓度叠加影响、合理的边界反射次数,以及水流流速、扩散系数、降解系数等主要水文水质参数对污染团扩散的影响。     

生态清淤施工过程对巢湖水质影响的模拟

本研究以巢湖生态清淤为例,在水动力模型的基础上,采用平面二维恒定流和悬浮物扩散数学模型来描述生态清淤施工悬浮物的运动形态和排泥场尾水的影响。结果表明:生态清淤施工悬浮物扩散会给清淤区域内及周边约660 m范围的水体水质造成一定的影响。排泥场尾水排放口下游悬浮物最高浓度约4.8 mg/L,TN浓度最大增量约为0.164 mg/L,TP浓度最大增量约为0.004 mg/L。总体来说,尾水排放的SS、TN、TP对湖区的影响范围不大,其影响程度有限。     

改善太仓城区水环境原型调水实验研究及模型建立

为达到改善太仓城区水环境的目的,于2004年4月21日进行了调水实验.调水历时14 h,期间向城区调水21.8万m3.通过对监测点采样,得到水量、水质实测数据.根据实验数据,建立了符合太仓河网的水量水质数学模型,分析了从长江引水对太仓城区水环境的改善程度.同时对不同引水方案情况下城区水环境改善效果,以及截污和清淤对水环境的影响做了分析.研究表明,引水只能短期改善水环境;要根治水环境,必须从源头抓起,进行截污.     

矿山循环水中SO42-的脱除研究

采用吸附法、七铝酸十二钙法、石灰-氯化铝絮凝沉淀法对矿山循环水中高浓度SO24-的脱除进行研究。结果表明:单纯采用吸附法来处理废水,处理后水中的SO24-远不能达到工业用水标准;实验室制备的七铝酸十二钙对SO24-的去除效果不理想,仅为35%,也无法达到工业用水标准;采用石灰-氯化铝絮凝沉淀法处理废水时,当Al3+投加量为420mg/L,pH值为11时,去除率高达90%以上,可使废水中的SO24-质量浓度从1 800 mg/L降至200mg/L以下,完全可循环回用于矿山的选矿和采矿生产。     

污水灌溉对地下水污染的机理研究

以焦作市南部新河沿岸灌溉区为研究对象,分别用污水和大气降水进行了土柱淋滤模拟实验,分析了氯离子、总硬度及TDS在土壤中的迁移转化机理.实验结果表明,渗出液中的污染物浓度最初较小,随后出现最大值,最后开始下降.表明当地浅层地下水中氯离子、总硬度及TDS污染与污水灌溉有关.     

臭氧在循环冷却水处理中的杀菌作用

研究了影响臭氧杀菌的基本因素.结果表明,冷却水的pH值和水温对处理效果影响不大;水中的剩余臭氧浓度是决定臭氧杀菌能力的主要因素;臭氧的消耗量与系统中的微生物数量有关.当水中剩余臭氧质量浓度为0.05 mg/L,接触时间为14 min时,可使灭菌率达99%.循环水处理过程中,为了控制系统中微生物的滋长所需维持的剩余臭氧质量浓度为0.05mg/L.在一定pH值范围(7.0～9.0)内,臭氧的灭菌能力基本相同.在相同的剩余臭氧浓度条件下,臭氧的杀菌能力基本不受温度影响.在循环冷却水系统中,相同的起始菌数条件下,投加臭氧后细菌数目迅速减少,单位时间投加的臭氧越多,则杀菌率越高.     

基于OPMSE的畜禽养殖行业排放限值仿真

通过对清河流域畜禽养殖行业产生污水的各指标(BOD5,COD,NH_3-N)浓度进行统计,得出了排放污水中各污染物指标的浓度值范围。通过OPMSE的仿真计算,得出了排放污水经过BAT处理后,污染物浓度正态分布均值在90%,95%,99%置信水平下的置信区间。在置信水平为99%时,畜禽养殖行业的COD置信区间为(42.00,48.19),BOD_5置信区间为(7.47,8.74),NH_3-N置信区间为(6.78,7.88)。同时,依据仿真计算结果还得出了处理后污染物浓度的极小值和极大值,畜禽养殖行业的最佳出水COD,BOD_5,NH3_-N指标质量浓度分别为22.0,2.1,3.09 mg/L,最差出水COD,BOD_5,NH_3-N指标质量浓度分别为84.4,14.2,13.29 mg/L。将仿真结果与现有排放标准对比,拟定畜禽养殖行业的COD,BOD_5,NH_3-N直接排放限值分别为50,9,8 mg/L。     

引黄济青调水沿程氮污染物的迁移转化研究

2011年4—6月在引黄济青工程输水沿程11个采样点进行4次取样,分析氮污染物的迁移转化。结果表明,总氮在沿程呈下降的趋势,但不同月份存在差别;硝酸盐氮是氮污染物的主要存在形式,与总氮呈正相关;氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度较低,沿程有一定波动,但变化较小。沉砂池对硝酸盐氮有一定的去除作用,但对总氮的作用在不同月份存在差异。农业面源污染、植物残体分解、泥沙沉积作用、植物同化作用、微生物作用等因素会影响引黄济青沿程氮污染物质量浓度变化。