不同河道型微污染水源预处理工程水质净化效能及水质稳定性评价

为探究兼备水质净化及应急蓄水功能的两种不同微污染饮用水源预处理工程夏季高温期水质净化效果及浮游植物水华爆发风险,于2019年高温期（7—8月）对盐龙湖工程（由预处理单元、人工湿地净化单元及深度净化单元构成）和通榆河工程（由生物接触氧化池,高密度沉淀池及蓄水库构成）各处理单元出水水质及浮游植物群落进行监测分析.结果表明：①夏季蟒蛇河及通榆河水质较差,主要表现为浊度、营养盐和有机物浓度高,DO含量低.两种预处理工程都具有较高的除浊、降低营养盐和提升DO效率,其中,通榆河工程中分别高达89.01%、95.13%和227.00%,净化效能优于盐龙湖工程（分别高达50.55%、38.33%和144.00%）;②夏季高温期间,盐龙湖工程及通榆河工程蓄水单元总浮游植物及蓝藻细胞密度分别为1.71×10⁶ ind·L^-1和1.28×10⁶ ind·L^-1,2.23×10⁶ ind·L^-1和0.96×10⁶ cells·L^-1.两预处理工程蓄水单元藻类构成都以蓝藻为主,其中通榆河蓄水单元藻细胞密度较高,盐龙湖蓄水单元蓝藻细胞密度所占比例较高,结合蓄水单元水质变化（浊度降低,水下光照强度的增加）,两预处理工程蓄水单元仍都具有蓝藻水华的风险;③两种预处理工程中都划分出17个FG和6个MBFG.盐龙湖工程中优势FG为：B、D、P、TC、J、Lo、W1和W2;优势MBFG为：GroupⅢ、GroupⅣ、GroupⅤ、GroupⅥ和GroupⅦ;通榆河工程中优势FG为：B、D、P、Lo、M和W1;优势MBFG为：GroupⅣ、GroupⅤ、GroupⅥ和GroupⅦ.两种功能群都能很好地响应预处理工程中水环境的变化,而MBFG的生境响应性更强,影响优势MBFG的主要环境因子为浊度、电导率、营养盐和COD_Mn.因此,在夏季高温期,需优化预处理工程的工艺与运行,调控关键环境因子,以期能够控制浮游植物大量繁殖和维持水质稳定.     

臭氧投加量对臭氧生物活性炭工艺处理水库水影响的中试

臭氧投加量是O₃/BAC(臭氧/生物活性炭)工艺中的重要参数,直接影响净水效果和处理费用. 试验分别采用预臭氧+常规工艺+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅰ)和常规工艺+主臭氧+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅱ),以COD_Mn和浊度的去除率、UV₂₅₄降幅为评价指标,确定了O₃/BAC工艺中最佳预臭氧投加量和最佳主臭氧投加量,并分别对比了臭氧投加前后工艺Ⅰ和工艺Ⅱ对污染物的去除效果. 结果表明:工艺Ⅰ中,最佳预臭氧投加量为0.78mg/L,该预臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无预臭氧工艺提高28.8%和43.7%;工艺Ⅱ中,最佳主臭氧投加量为1.20mg/L,该主臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无主臭氧工艺提高44.8%和73.3%. 可见,在合适的臭氧投加量下,O₃/BAC工艺能够高效去除丹江口水库水中的有机污染物,使水质得到显著改善,投加主臭氧的工艺Ⅱ对污染物的去除效果比投加预臭氧的工艺Ⅰ更好.      

滇池典型陆生和水生植物溶解性有机质组分的光谱分析

应用紫外-可见光谱、傅里叶红外光谱与三维荧光光谱,对采自滇池外海及湖滨农田的2种典型陆生植物(玉米、紫茎泽兰)和5种水生植物(芦苇、水红花、水葫芦、眼子菜、茭草)所提取的DOM(溶解性有机质)组分进行了光谱分析. 结果表明,陆生与水生植物DOM的紫外-可见光谱曲线基本类似,吸光度均随波长的增加而降低. 陆生植物DOM的SUVA₂₅₄(单位溶解性有机碳浓度下波长254 nm处吸收系数)值大于水生植物,表明滇池外源输入的DOM腐殖化程度大于内源. 植物叶中DOM的A₂₅₀/A₃₆₅(A₂₅₀、A₃₆₅分别为波长250和365 nm处的紫外吸光度比值)小于茎,表明叶中DOM的芳香性和分子量都大于茎. 陆生与水生植物DOM均有相似的红外特征峰带,其中—COO-、—CH₂、—CO、—OH、—NH₂的特征峰明显,表明它们是构成陆生和水生植物DOM的主要官能团. 三维荧光光谱分析表明,陆生植物茎的DOM中含有类富里酸物质,而叶的DOM中含有类腐殖酸物质. 水生植物除了水葫芦叶的DOM中含有类腐殖酸物质外,其他样品无论茎、叶都含有类富里酸物质. 除水葫芦叶外,同种植物茎的DOM中存在类色氨酸物质,而叶中不存在.      

应用多元统计研究蘑菇湖水体DOM紫外光谱特征

为了探究蘑菇湖水体中DOM（溶解性有机物）的组成和结构特征、识别来源及表征腐殖化程度,采用UV-Vis（紫外-可见吸收光谱）和紫外吸收光谱指数、多元统计分析方法对蘑菇湖水体DOM进行表征.结果表明:①蘑菇湖水体DOM腐殖化程度由滨湖区向深湖区递减,DOM主要以脂肪链和酯类等非极性官能团及相对分子质量较大的外源胡敏酸为主. ②皮尔逊相关性分析发现,A_{250 nm}/A_{365 nm}、A_{240 nm}/A_{420 nm}与A₃/A₂（600~700 nm与460~480 nm波段下的积分面积之比）之间呈显著正相关,A_{465 nm}/A_{665 nm}、S_R〔光谱斜率比,S_g（275~295 nm）/S_g（350~400 nm）〕、A₂/A₁（460~480 nm与260~280 nm波段下的积分面积之比）与A₃/A₁（600~700 nm与260~280 nm波段下的积分面积之比）之间也均呈显著正相关,而二者之间呈负相关,表明蘑菇湖水体中DOM的腐殖化水平与有机质的相对分子质量、芳香度以及苯环碳骨架的聚合程度等密切相关. ③CCA（canonical correspond analysis,典范对应分析）结果发现,蘑菇湖水体采样点与DOM的芳香度、腐殖化程度存在一定的相关性,与皮尔逊相关性分析结果相似.研究显示,UV-Vis、紫外吸收光谱指数、多元统计分析能够在一定程度上表征蘑菇湖水体DOM的分子量、芳香度以及腐殖化程度.      

枯水期灞河城市段底质DOM的空间分布、光谱特征及来源解析

利用紫外光谱和三维荧光光谱技术结合平行因子分析,对枯水期灞河城市段底质DOM的组成分布、光谱特征及来源进行解析.结果表明,枯水期灞河城市段底质CDOM和DOM浓度分别为2.76～11.05m^-1和0.09～0.34mg/g,随采样深度增大,CDOM和DOM浓度降低.DOM组分包括3种类腐殖质和2种类蛋白质,各点处Fn280值均高于Fn355值,其组成以类蛋白质为主.DOM的E₂/E₃、E₃/E₄、HIX、FI、BIX和S_R值分别为2.53～4.90,3.14～4.15,1.31～3.48,1.74～2.35,0.73～1.77和0.92～1.47,可得研究区域内下游DOM分子量大于上游,DOM主要来自于生物或细菌活动产生的内源,腐殖质以富里酸为主.相关性分析显示,位于265/448nm和250/448nm处的两种类腐殖质荧光强度显著正相关(r=0.951,P<0.01),HIX分别与E₃/E₄和BIX呈负相...     

生态净化系统中DOM光学特性及影响因素分析:以盐龙湖春季为例

为了探究生态净化系统中溶解性有机物（DOM）的光学特性、空间分布特征及主要影响因子.以盐龙湖生态净化系统为例,取2017、2018年春季数据进行研究.结果表明,盐龙湖春季总磷、总氮、高锰酸盐指数浓度变化范围分别为0.05~0.25、1.25~2.75、3.99~7.17 mg·L^-1,出水溶解氧升高至（11.93±1.31）mg·L^-1、浊度降低至（13.23±2.24）NTU,而高锰酸盐指数变化不显著.主成分分析（PCA）表明盐龙湖原水、预处理区水质与外源汇入有关;而沉水植物区和深度净化区水质依赖于内源影响.荧光指数、腐殖化指数及生物源指数分析综合发现水体中DOM主要是源于陆生植物与土壤输入,腐殖化程度较低且新生的自生源DOM较多.PARAFAC模型将DOM可分为紫外光区类富里酸（239 nm,304 nm/407 nm）,可见光区类富里酸（256 nm,352 nm/439 nm）,色氨酸类蛋白质（276 nm/327 nm）和胡敏酸（292 nm,395 nm/491 nm）.紫外吸收指数表明盐龙湖原水、预处理单元、挺水植物区DOM光谱强度波动较大,沉水植物区、深度净化区DOM光谱强度较稳定.水质参数中对DOM光学特性有影响的因素主要是透明度、溶解氧、电导率、总氮和藻细胞数.     

植物分布对洱海沉积物间隙水DOM光谱特征及对氮磷释放影响研究

沉水植物分解导致大量溶解性有机质(DOM)进入水环境,进而对水质产生重要影响.然而,关于沉水植物分布对沉积物间隙水DOM的变化特征及其对氮磷释放的影响研究较少.本研究利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱结合平行因子(EEMs-PARAFAC)技术对比研究了洱海沉水植物分布/非分布区沉积物间隙水DOM组分变化特征,并探讨DOM变化对氮磷释放的影响.结果表明,沉水植物分布区沉积物间隙水DOM主要以富里酸为主,而沉水植物非分布区DOM则以腐殖酸为主.通过UV-vis分析发现,沉水植物分布区沉积物间隙水DOM a₃₅₅、a₄₄₀、SUVA₂₅₄、A₂₅₃/A₂₀₃、S_R平均值高于植物非分布区,这表明沉水植物分解作用能够促进沉积物间隙水DOM含量、芳香性、分子量、以及取代基数量增加.沉水植物分布区上覆水和间隙水氮磷浓度均高于沉水植物非分布区,这主要是由于沉水植物衰亡期腐烂分解释放氮磷.此外,DOM中的羟基和羧基能够与磷酸盐竞争沉积物颗粒上的吸附位点,...     

洞庭湖水质因子的多元分析

年1—12月在洞庭湖湖区采集360个水样,测定pH、ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)、ρ(TN)、粪大肠菌群及ρ(Chla). 采用主成分分析法对采样断面水质因子进行分析. 结果表明:虞公庙、鹿角断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)及ρ(Chla);南嘴、目平湖、横岭湖和万子湖断面水质主要影响因子为ρ(TP);小河嘴断面水质主要影响因子为ρ(TP)、ρ(BOD₅)和ρ(Chla);东洞庭湖断面水质主要影响因子为ρ(BOD₅)和ρ(Chla);岳阳楼和洞庭湖出口断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN). 主成分综合得分对各断面水体受污染程度排序为虞公庙>鹿角>东洞庭湖>岳阳楼>洞庭湖出口>南嘴>横岭湖>目平湖>小河嘴>万子湖.      

NO3-对二级出水DOM与Cu2+络合作用的光谱特性影响

利用三维荧光光谱法和紫外分光光度法,研究NO₃^-对二级出水DOM与Cu²⁺络合作用的光谱特性和络合能力的影响.随投加NO₃^-浓度增加,二级出水DOM与Cu²⁺络合作用后代表类蛋白质（类色氨酸）物质荧光峰消失,紫外吸收峰右侧红移.投加NO₃^-浓度与二级出水DOM和Cu²⁺络合作用后的HIX、α₃₀₀、α₂₅₀/α₃₆₅、E₃/E₄和UV₂₅₃/UV₂₀₃值呈显著正相关,与BIX显著负相关（r为-0.958~-0.719）,与S_240-400和S_275-295值分别呈指数增加和指数减少关系（R²分别为0.9678~0.9952和0.9965~0.9978）,对FI、α₃₅₀、α₃₅₅和S_350-400值影响较小.二级出水DOM中的紫外光类腐殖质、可见光类腐殖质和高激发波长类色氨酸物质与Cu²⁺作用后的条件稳定常数lgK分别为2.08~2.46,1.84~2.51,2.27~2.57L/mmol,配位荧光官能团比例分别为19.5%~36.5%、22.5%~33.3%和24.4%~29.2%.二级出水DOM中类腐殖质和类蛋白质与Cu²⁺的络合反应强度相差不大,且样品中NO₃^-浓度不同时,用部分荧光参数（HIX）和紫外参数（α₃₀₀、α₂₅₀/α₃₆₅、E₃/E₄、S_240-400和S_275-295）表示DOM的含量、分子性质存在一定的不确定性.     

预处理对尿液长期存储过程的影响及机理分析

针对尿液盐度高、成分复杂,存储过程中性质易变等问题,以有机与无机物质的变化特征为考察对象,研究浓H₂SO₄、陶瓷膜和活性炭等预处理对尿液存储过程中性质变化的影响,并分析其转化机理.结果表明,尿液性质变化的主要反应是尿素分解及其引发的无机共沉淀现象,且随着氨氮浓度由1365升高至2755mg/L,沉淀逐渐由磷酸盐向鸟粪石转变.浓H₂SO₄预处理通过抑制尿素分解实现尿液性质稳定,而陶瓷膜处理和活性炭吸附促进尿素分解,且活性炭可有效吸附氮元素.同时,荧光光谱的研究发现尿液存储过程中DOM（溶解性有机物）组分也发生了显著变化：浓H₂SO₄预处理组中E₂₈₀/E₄₇₂、A_275~295、E₂₅₄/E₃₆₅、E₃₀₀/E₄₀₀的升高表明DOM中疏水性及小分子有机物浓度增加,而UV₂₅₄、A_350~400的降低也印证了芳香性有机物含量的降低.陶瓷膜与活性炭可去除有机物,但陶瓷膜对尿素的去除效率高于其他有机组分,而活性炭对芳香性有机物的去除比例最高.本文系统阐明了尿液存储中性质变化过程与机制,并论证了不同预处理的影响,为尿液源分离处理提供有效的参考.     

上向流活性炭-超滤组合工艺中臭氧投加的中试优化

为优化上向流活性炭-超滤组合工艺水厂中臭氧的投加,设计中试试验研究了臭氧投加量改变对各处理单元运行效果的影响,并利用Central Composite响应面设计研究了臭氧投加量对中试工艺去除TOC及三卤甲烷生成势（THMFP）的影响规律,同时简单分析了该中试工艺对金泽原水中常见微污染物的去除率。结果表明:过高的前置臭氧投加量不利于混凝沉淀单元对浊度、UV₂₅₄及耗氧量的去除,过高的后置臭氧投加量不利于活性炭单元对UV₂₅₄及耗氧量的去除。针对金泽原水TOC及THMFP的去除,优化后的中试工艺臭氧投加量为:前置臭氧投加量为0.6~0.65 mg/L,后置臭氧投加量为1.35~1.4 mg/L。在中试研究的臭氧投加量范围内,该中试工艺对金泽原水中常见抗生素及除1,4-二氯苯、乙苯外的致嗅物质均有很好的去除效果。     

SWAT模型下“十三五”中期污染减排措施及气象条件对岷江流域水环境改善贡献

基于SWAT构建了岷江流域分布式水文和污染负荷模型,模拟水文变化过程的效率系数超过0.6,模拟污染物浓度的效率系数超过0.5,能够有效模拟岷江流域2015-2018年的水文、污染浓度和通量变化过程。通过模型计算分析了岷江流域主要污染物排放量变化、《水污染防治行动计划》不同减排措施及气象驱动条件对岷江流域水环境改善贡献。结果表明:岷江流域11个国考断面COD、NH₃-N、TP排放量分别下降8%、13%和12%,其中8个考核断面废水排放量上升,主要污染物排放量降低,其中点源强度下降,密度上升;岷江流域中段排放强度高、减排量同样凸显,成都市对岷江出境断面污染物排放及减排贡献均高于眉山市;各项减排措施中,城镇生活污染治理对污染物减排及通量降低占主导作用,对COD_Mn、NH₃-N、TP通量减排分别贡献53%、71%、81%;生活源减排贡献大于工业源减排,点源减排贡献率大于面源污染减排;污染减排措施对凉姜沟断面COD_Mn、NH₃-N和TP浓度变化的贡献率分别为20.7%、26.8%和34.4%。     

砾间接触氧化法对白鹤溪低污染水体的净化效果

为研究生物膜技术在低污染水体净化中的应用前景,以洱海入湖河流——白鹤溪为研究对象,采用分段进水和分区曝气方式强化砾间接触氧化工艺的脱氮性能,探讨HRT(水力停留时间)、O/A(曝气区和非曝气区容积比)对低污染水体中COD_Mn、NH₄+-N、TN去除的影响. 结果显示:①HRT对有机物去除效果影响较大,在HRT为0.8、1.5、2.5、3.5 h下,COD_Mn去除率平均值分别为14.7%、28.6%、42.7%、48.8%;而当HRT为2.5 h时为较佳运行工况,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.7%、83.6%、31.6%. ②O/A对NH₄+-N的去除影响不大,在O/A为1∶1、1∶2、1∶3下,NH₄+-N去除率平均值分别为86.7%、83.1%、80.5%;而当O/A为1∶3时具有较佳的脱氮除碳效果,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.2%、80.5%、40.2%. ③在HRT为2.5 h、O/A为1∶3下稳定运行15 d后,对生物膜样品的微生物群落结构分析表明,在装置后段有脱氮微生物的富集,其优势菌为Pseudomonas、Pantoe、Synechococcus、Chloroflexi bacterium. 研究表明,砾间接触氧化工艺对低污染水具有较好的脱氮除碳效果.      

基于模糊数学和GIS的松花江流域水环境质量评价研究

应用模糊数学原理,以松花江流域1990—2006年15个国控断面的监测资料为依据,选择13种污染物为评价参数,运用模糊综合评价方法进行运算,得出综合评价结果. 在评价过程中充分利用GIS的数据管理与空间表达能力, 从产业结构特征上分析松花江流域水体污染的变化趋势,并运用地理信息手段表征流域水质的时空变化规律. 结果表明:松花江流域整体水质呈现好转的趋势;河流水质的季节变化明显,其中嫩江区域受面源污染的影响,丰水期水质劣于枯水期,第二松花江和松花江干流区域枯水期污染较重,污染主要来源于工业废水和生活污水的排放;流域水质区域差异性表现为支流污染重于干流,大城市附近水域的水质明显劣于其他水域水质. 流域主要污染物为石油类,COD_Mn,BOD₅,氨氮和六价铬等.      

长江流域污染物输出对河口水质的影响

基于EFDC模型建立长江口及邻近海域三维水质模型,模拟2004—2007年不同水期的ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)状况,分析水质分布的变化特征,研究流域污染物输出对河口水质分布的影响. 根据GB 3097—1997《海水水质标准》,长江口门以上ρ(COD_Mn)为Ⅱ类水质,ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)为劣Ⅳ类,并且有明显的分层现象. 枯水期各指标等值线均向东北方向延伸,丰水期和平水期向东南延伸,丰水期流域污染物输出对河口水质的影响最大,不同类别水体的分布形态和水体面积年际变化不明显. 按不同时期ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)分布面积进行统计,长江口ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)分布与流域污染物输出之间有显著关系,河口水质分布面积与流域污染物输出之间存在定量的压力-响应关系.ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)达Ⅳ类以上水体面积(y)与流域污染物输出通量(x)的关系分别为:y_CODMn=2 061.4 ln x_CODMn-15 357.0,y_DIN=1 386.8 ln x_DIN-6 546.1,y_PO43--P=2 219.3 ln x_PO43--P-6 166.1.      

洞庭湖出入湖污染物通量特征

采用2010年洞庭湖主要出入湖断面水质、水量监测数据,估算洞庭湖四水(湘江、资江、沅江、澧水)和三口(松滋口、太平口、藕池口)入湖及城陵矶出湖的污染物通量,分析洞庭湖出入湖污染物通量随时间的变化及空间来源组成. 结果表明,2010年洞庭湖经由四水和三口COD_Mn、NH₄+-N、TP入湖通量分别为44.47×104、67.49×103、15.03×103 t,城陵矶出湖通量分别为73.69×104、82.46×103、21.88×103 t. 时间分布上,受水情的影响,洞庭湖污染物入湖通量在年内分配不均,最高值出现在6—7月,三口输入的污染物通量变化与三峡水库下泄流量呈较显著相关;空间分布上,入湖污染负荷主要来源于四水水系(占总入湖污染负荷的82.82%~87.54%),湘江和沅江贡献较大,长江三口入湖量仅占12.46%~17.18%. 此外,与1999—2002年(三峡水库运行前)相比,2010年(三峡水库运行后)洞庭湖三口来水量减少了约1/3,经由三口输入的COD_Mn、NH₄+-N、TP入湖通量减少了49.27%~53.19%,但该变化特征仍需进一步论证. 除入湖河流外,洞庭湖区间径流及湖面受纳降水虽然亦同步影响洞庭湖污染物输入,但该部分污染物通量贡献相对较小. 洞庭湖的污染物控制仍应以强化主要入湖河流输入通量控制为主,并重点兼顾湖区面源污染的治理.      

浏阳河长沙段CODMn、NH3-N和TP综合降解系数研究

采用现场水团追踪法,研究了浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与河段水流流速之间的相关关系,并通过河段历史水文和水质监测数据对所建立的相关方程进行了验证.结果表明,浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与流速之间呈明显的线性相关关系,相关方程形式分别为K（COD_Mn）=0.037+0.635v、K（NH₃-N）=0.059+0.315v和K（TP）=0.004+0.140v.所建立的线性相关方程对研究河段COD_Mn、NH₃-N和TP浓度预测结果的决定系数均大于0.90、相对均方根误差均小于0.10.受风浪作用、紊动水流和弯道环流的影响,当流速小于0.35m/s时,顺直河段的污染物综合降解系数均大于弯曲河段的污染物综合降解系数;当流速大于0.46m/s时,弯曲河段污染物综合降解系数均大于顺直河段的污染物综合降解系数.研究成果对浏阳河长沙段水质管理与水环境保护具有重要的参考价值.