基于水华风险控制的再生水景观水体水力停留时间阈值研究

再生水景观利用是解决城市景观用水短缺的有效途径之一。但较高氮磷浓度的再生水进入流动性较差的景观水体中极易发生水华现象。在现有再生水排放标准下,水力停留时间的调控是控制景观水体中微藻生物量的有效手段。根据微藻生长模型和水质动力学模型,提出了基于水力停留时间调控的景观水体水华控制方法及其阈值确定方法。通过计算,得到再生水氮、磷浓度执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》A标准(总氮15 mg/L,总磷0.5 mg/L)对应的水力停留时间阈值为2.477 d;执行DB11/890—2012北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》A(总氮10 mg/L,总磷0.2 mg/L)对应的水力停留时间阈值为5.034 d;执行昆明市地方标准DB5301/T43—2020《城镇污水处理厂主要污染物排放限值》A级(总氮5 mg/L,总磷0.05 mg/L)对应的水力停留时间阈值为21.659 d, B级(总氮10 mg/L,总磷0.3 mg/L)对应的水力停留时间阈值为3.783 d, C级(总氮15 mg/L,总磷0.4 mg/L)对应的水力停留时间阈值为2.811 d;执行91/...     

挺水植物浮床对再生水补水景观水体的修复

随着城市水资源短缺现象愈发严重,再生水成为景观水体的重要补水来源。然而再生水所含营养盐浓度普遍高于受纳水体,导致再生水补水景观水体易出现水体富营养化现象。该文利用浮床技术种植4种挺水植物:美人蕉、鸢尾、千屈菜、旱伞草,通过4种植物伸展于水中根部对营养盐的吸收以及其浮床上植株体对营养盐的积累作用,将水体中的氮磷等营养盐迁移转化至植物体内,并以定期收割植物的方式将其与水体分离。通过植物修复,水体水质由Ⅴ类提高到Ⅳ类,除TN外其余指标达到Ⅱ类。水体中TP浓度从0.25 mg/L下降到0.05 mg/L,TN浓度略有下降,保持在0.5 mg/L,浊度由90 NTU降到10 NTU以下,叶绿素含量由原来的10 mg/m~3降低到1 mg/m~3左右。实验结果表明,植物修复能够有效地改善已呈现富营养化的再生水景观水体。     

人工介质对水源水中藻类去除特性研究

采用人工介质富集微生物净化太湖梅梁湾水源地水体中的藻类.中试结果表明：随着介质密度和水力停留时间的增加,对藻类的去除率有所提高,增加水流速度并未降低对藻类的去除效果.当介质密度为26.8%、水力停留时间为5 d时,人工介质对藻类密度、生物量和叶绿素a的去除率分别为96.3%、88.7%、86.1%,表明人工介质对富营养化水体中藻类有较好地去除效果,同时对透明度和水下光照度也有明显的改善效果.     

再生水回用于景观水体的富营养化问题和生态修复

由于营养物本底值较高,自净能力差,以再生水为水源的景观水体很容易产生水体富营养化,最终导致水华。文章介绍了国内外再生水回用于景观水体的进展,详细分析了景观水体富营养化的原因。针对水华问题,就近几年生态修复在富营养化景观水体方面的研究进展进行了总结,例如植物修复,动物修复和微生物修复对富营养化水体的修复。     

城市再生水景观利用水质维护方法研究

城市再生水景观回用的主要问题是水体富营养化导致水华的暴发。水体一旦爆发水华,将导致水体透明度下降,溶解氧降低,水生植物和鱼类大量死亡。常用的城市景观水体富营养化的防治技术有污染源控制、物理治理技术、化学治理技术和生物修复技术。在面积为100 m2的中试试验基地采用多种技术联用控制水华爆发,结果表明:人工湿地对COD,TN,NH3-N,STP和叶绿素的去除率分别为17%、19%、64%、21%和91%。某水力曝气溶氧过滤设备对这5项指标的去除率分别为6%、1%、6%、0%和61%。结合两种技术的其他特点,人工湿地适合于景观水的日常维护。某循环过滤设备适合于水华爆发的应急处理。     

两种水质标准的再生水及补给后景观水对典型绿藻生长及生物质的影响

再生水回用于景观水体可以解决我国景观水体补水不足的问题，但也容易诱发水体富营养化.典型绿藻中的小球藻是水体富营养化的优势藻种，因此，了解影响小球藻新陈代谢的水质因素对控制富营养化非常重要.本研究以西安两处不同水质标准的再生水及其景观补水水体的水样对小球藻进行培养测定，采用冗余分析和显著性分析探究小球藻生长及生物质组分对水质指标响应程度.结果表明，再生水中氮、磷含量比景观水体高1.09%～12.5%，小球藻在杂用水水质标准和景观环境水质标准的再生水以及相应的补给后景观水中的比增长速率分别为0.469、0.438、0.362和0.289，而总生物质（脂质、多糖和蛋白质）的占比分别为49.98%、58.59%、76.59%和71.88%.通过冗余性分析发现TN和COD对小球藻的生长影响显著，总贡献率为57%;TN、COD和磷酸盐对微藻生化组成有显著影响，总贡献率为57.4%，显著性分析发现TN对藻类多糖的合成影响最显著，相关系数为0.669.基于此，可以采取化学混凝、生物种间竞争等方法降低再生水中营养物含量来有效控制水体富营养化.     

中水回用对社区景观水体叶绿素a变化的影响

由于中水的营养盐含量较高,以中水为补水水源的社区景观水体存在较大的水华暴发风险.基于中水回用于景观水体的换水控制实验,建立了中水景观水体的富营养化模型,模拟了连续换水时和终止换水后叶绿素a的变化过程,分析了中水水质和换水周期对水体藻类生长的影响.结果表明,提高中水水质可以降低水体的叶绿素a峰值;在连续换水期,随着换水周期的缩短, 水体的叶绿素a峰值降低,并且从开始换水至达到峰值的时间增长;在连续换水期后终止换水,叶绿素a会重新达到峰值,并且原来的换水周期越短,水体的叶绿素a峰值反而越高,达到峰值所需时间越长.模型应用可为中水回用于社区景观水体的水量水质设计与维护提供依据.     

磁湖叶绿素a时空分布特征及环境因子影响分析

2013年分四季监测了磁湖10个位点的水质状况,分析了磁湖叶绿素a的时空分布特点及其与环境因子之间的关系。结果表明,磁湖叶绿素a平均值为14.86μg/L,已处于富营养化状态。不同季节的叶绿素a浓度无显著性差异(P0.05);叶绿素a浓度呈现空间差异性,南磁湖的水体叶绿素a浓度较高。磁湖水体叶绿素a浓度与TN显著性正相关(P0.05),与其他环境因子无显著相关性,水体叶绿素a浓度的变化受多种环境因子综合影响。对磁湖与其他富营养化水体的叶绿素a及氮、磷浓度对比,结果表明在富营养水体中氮磷比是影响叶绿素a的重要因子。磁湖水体中Cd、Ni、Fe含量较高,且多种重金属的联合效应抑制了藻类的光合作用,致使水体中叶绿素a含量较低。     

滨海地区混盐水体叶绿素a特征及影响因子分析

为研究滨海地区混盐水体富营养化问题,以天津滨海地区典型混盐景观水体-清净湖景观水体为研究对象,根据2013年3-9月水质监测数据,研究其叶绿素a在含盐量为0.05%~3%混盐环境下的动态特征及显著影响因子。结果表明,清净湖水体中叶绿素a浓度变化范围为2.06~358.15μg/L,呈夏秋季高、春季低,峰值主要集中在6-9月,其变化受多个环境因子共同影响,与水温、透明度、高锰酸盐指数和总磷显著相关,而与pH值、溶解氧、总氮和矿化度相关性不显著。通过多元逐步回归分析,进一步确定磷是清净湖景观水体藻类生长的主要影响因子。因此,清净湖景观水体富营养化防治重点时段应为6-9月,蓟运河故道应为重点防治水域,控制水体中磷含量应为防治工作的重点。     

微生物生态修复剂修复富营养化人工湖水质研究

城市景观湖水体富营养化问题日益加剧。通过在富营养化人工景观湖使用微生物生态修复剂,并连续监测试验水体叶绿素a(Chla)、化学需氧量(COD)和总磷(TP)等指标的变化情况,研究微生物生态修复剂对于修复富营养化水体水质的能力。通过研究得出,试验期末,水体Chla、COD和TP浓度比使用修复剂之前的分别下降了73.03%、50.62%和65.48%,表明生态修复剂对控制水体Chla、COD和TP具有显著成效。可为城市富营养化水体治理提供一定的理论和实践依据。     

城市污水再生回用于景观水体水质安全保障技术

研究了再生水回用于景观水体时可能存在的水质安全性问题,并提出了保障再生水安全回用的处理工艺。研究表明,城市污水再生水回用于景观水体时,存在着卫生学安全、毒理学安全、富营养化以及底质二次污染等危害。为了满足景观水体的水质标准,需要重点控制的水质指标有病原性微生物、有毒有害有机物、重金属、氮磷植物性营养物质、悬浮固体。以城市污水厂二级出水作为再生水原水时,推荐采用的工艺有:二级处理混凝沉淀过滤消毒、二级处理过滤活性炭吸附消毒以及二级处理膜处理消毒工艺。     

综合营养状态指数法在陶然亭湖富营养化评价中的应用

根据2006年-2010年陶然亭湖富营养化监测数据,采用综合营养状态指数法,分别从年均值及月份变化两方面对陶然亭湖的营养状态进行详细的分析和评价。结果表明,2006年-2010年陶然亭湖的营养状态指数呈现逐年下降的趋势,营养级别从重度富营养下降至中度富营养。湖泊富营养化程度随季节变化十分明显,富营养化程度在夏季和秋季形成高峰,冬季和春季一般较低。由于污水处理厂的再生水水质较差,补给到景观湖泊,加剧了富营养化程度。可以从污水处理厂加强对再生水质中氮、磷的处理和控制、利用生物-生态修复技术等方面采取措施来降低陶然亭湖的富营养化程度。     

北方高盐景观水体氮磷时空分布特征及富营养化评价

为掌握北方高盐景观水体的水环境状况,选取天津市中新生态城3个景观水体(清净湖、蓟运河和蓟运河故道)为研究对象,于2013年12月—2014年11月对其进行定期取样监测,开展水体氮磷污染特征分析及富营养化评价。结果表明:1)蓟运河、清净湖和蓟运河故道的TDS均值分别为3.42,4.64,20.2 g/L,属于高盐景观水体;2)水体TN和TP浓度逐月变化显著,水质整体上冬春季优于夏秋季,其中蓟运河TP和TN的浓度最大,且波动较大;3)根据TN/TP比值判定,研究区水体除清净湖在短时间表现为氮限制外,水体大部分时间段内表现为磷限制,P为主要限制因子;4)富营养化评价表明:水体均处于富营养状态,且有蓟运河蓟运河故道清净湖;5)相关性结果表明:TDS与电导率、水温及EI呈显著正相关,相关系数分别为0.905、0.822和0.645,盐度也是影响富营养化的关键因素。     

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

北京市景观水体嗅味污染特征

以北京市9处典型景观湖泊水体为研究对象,对其嗅味污染特征进行深入分析,并结合相关水质指标对水体嗅味污染特征进行初步解析. 研究发现,北京市景观水体中主要的嗅味污染物为土臭素(geosmin),2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,2-MIB)以及β-紫罗兰酮(β-ionone),其质量浓度平均值分别达613.84,1 319.57和143.00 ng/L. 通过对水质参数进行深入分析发现,北京市主要景观水体富营养化问题严重,TP是北京市景观水体的限制性水质因素,且有机物污染程度较高〔ρ(DOC)≥5.17 mg/L〕. 在研究的景观水体中,玉渊潭、福海和北海嗅味污染较为突出,前海和西海嗅味污染较轻. 北京市主要景观水体中嗅味污染与水中ρ(TP),ρ(DOP)和ρ(DOC)表现出显著相关,说明水体中存在的大量DOP和有机污染物是水体富营养化和嗅味污染的主要原因.      

人工湿地与臭氧联合处理技术用于以再生水为补水水源的景观湖净化

采用人工湿地与臭氧联合处理技术,深度净化以污水厂尾水为再生水的补水水源,及对景观湖水进行循环净化,保证景观湖水质和水量。介绍了系统的工艺设计,并对运行后的水质进行检测分析。人工湿地系统以净化后污水厂尾水作为景观湖补水,水力负荷为0.268 m~3/(m~2·d)时,COD和BOD_5去除率可达60%以上,氨氮和TN去除率达80%以上,TP去除率达70%。人工湿地用于湖水循环净化,水力负荷为1.07 m~3/(m~2·d)时,人工湿地对污染物的总去除率为40%~50%。为防止湖水富营养化,阶段性启动臭氧系统进行湖水脱色、除臭处理,当臭氧投加量为3 mg/L时,对色度去除率可达80%,对氨氮去除率可达40%以上。     

汉丰湖和高阳湖水体氮磷分布及影响因素研究

为了研究三峡水库蓄水及汉丰湖调节坝运行对湖库氮磷营养盐的影响,于2018年11月~2019年10月对汉丰湖和高阳湖进行逐月水样采集.结果表明：汉丰湖TN浓度为0.78~2.38㎎/L,TP浓度为0.03~0.13㎎/L;高阳湖TN浓度为0.57~2.48㎎/L,TP浓度为0.03~0.09㎎/L,两湖库全年易发生富营养化.汉丰湖和高阳湖水体氮素浓度变化趋势一致,水体氮污染主要来自径流污染、城市污水以及淹没土壤的释放;两湖库磷素时空差异显著,高阳湖水体磷浓度随水位的变化波动性显著,说明水位调节对磷循环产生更直接的影响.外源污染的输入、浮游植物生长以及气温变化是影响汉丰湖水体氮磷营养盐浓度的主要因素,而高阳湖水体氮磷浓度主要受水位波动的影响.     

人工湿地生态工程水力学参数的设计

中国水资源缺乏,水污染严重,传统的活性泥法投资高,耗能大,去除氮、磷等营养物质的能力差,出水仍有可能引起水体富营养化。湿地生态工程利用"基质-植物-微生物"的联合作用机制,高效处理污染水体。从湿地表面积、水力负荷、水力停留时间、水力坡度和水力传导性等方面,对湿地生态工程的水力学参数设计进行了研究,并分析了湿地水位、基质选择和湿地植物的优选对人工湿地处理效率的影响,指出湿地生态工程存在的局限性以及研究方向,为湿地生态工程的设计提供借鉴。