黄河流域主要城市再生水利用状况及潜力分析

研究系统分析了黄河流域9个省(自治区)及68个主要城市的水资源状况、供水用水状况、污水处理与再生利用状况及再生水利用潜力。2020年,黄河流域68个主要城市再生水利用总量为18.1亿m3,预计未来年利用量仍有22.0亿~25.9亿m3的增长空间。黄河流域不同城市再生水利用量和利用率存在明显差异。黄河上游11个城市的再生水利用率在25%以下;中下游20个城市的再生水利用率在30%以下,低于国家规划目标。对于黄河上游兰州、包头等城市,中下游榆林、太原、济源和泰安等城市,需进一步加快推进污水资源化利用,提高再生水利用率。今后需进一步拓展再生水利用途径,特别是提高工业利用水平,加强再生水配置利用规划、再生水利用分类统计等工作。     

城市水环境治理面临的课题与长效治理模式

在系统分析城市水环境特点、面临的突出问题及其成因的基础上,提出了水环境治理的基本措施和长效模式。城市水体是一个由物理环境、化学物质和水生生物共同组成的复杂生态系统,影响城市水体水质的关键要素包括环境条件、水力学特征、生态禀赋、污染物通量和补水退水等,关键过程主要有溶解氧补充与消耗过程、污染物迁移与转化过程和微藻生长繁殖与死亡过程等。通过总结分析水环境治理经验,以及在污染成因、水质目标、治理技术和治理方案等方面存在诸多误解和误区,提出了城市水环境治理的基本措施(截污控源、补水活水、生态修补、亲用促管)和生态耦联水循环模式。     

污水特质(水征)评价及其在污水再生处理工艺研究中的应用

近年来,在污水高标准处理研究和工程实践中,发现和遇到越来越多的现有常规水质指标、工艺理论和技术知识等难以解释的新现象和难以解决的新问题.以逐步建立水质复杂体系研究理论和方法体系,构筑科学、有效的污水处理风险管理和安全保障管理系统为目标,介绍了污水的复杂体系特征,阐述了污水高标准处理中工艺设计、运行和诊断面临系统理论方法缺失的问题及其根源,提出了可有效支撑污水工艺研究的污水特质,即"水征（water feature）"的概念.通过分析污水中污染物的浓度水平、组分特征、安全性和稳定性及其时空变化,定义了水征"四维度"内涵,即污染物污染程度、组分特征、毒害效应和转化潜势等4个维度.研究和实践案例表明,水征能有效支撑水质安全评价、处理特性预测、处理工艺设计和工艺诊断优化等.在以水环境质量改善和环境风险控制为目标的污水高标准处理新阶段,基于水征研究,发展高效处理工艺、构筑科学有效的风险管理和安全保障体系尤为重要.今后需深入、持续开展污水处理中水征指标评价方法与理论体系、水征与污染物处理关键技术开发与工艺优化、水征与风险评价管理等方面的研究.      

紫外-生物过滤联合工艺处理VOCs的研究

挥发性有机物引起的环境污染问题已日益严重,高浓度、难降解挥发性有机物的处理是当前亟待解决的问题。单一的生物过滤技术对挥发性有机物的去除效果并不理想,在传统生物过滤工艺前增加紫外预处理单元,构建了紫外-生物过滤联合工艺。紫外-生物过滤联合工艺是处理高浓度、难降解挥发性有机物的一个有效途径,也是挥发性有机物控制技术研究的前沿领域。文章系统介绍了紫外-生物过滤联合工艺的研究背景和在国内外的研究进展,并阐述了紫外-生物过滤联合工艺对挥发性有机物的去除性能、紫外-生物过滤联合工艺组合优势、紫外预处理对生物过滤单元影响机理研究和紫外-生物过滤联合工艺模拟模型,最后对紫外-生物过滤联合工艺的工程应用前景进行了展望。     

丝状真菌生物过滤塔对挥发性有机物的去除性能

生物过滤塔工艺是控制挥发性有机物(VOCs)污染的一种重要工艺。其中,丝状真菌由于所产生的菌丝体易捕捉气相中的疏水性污染物,同时又具备耐受低pH值和适应干燥环境等特性,而日益成为VOCs生物过滤技术中新的研究热点。文章在对丝状真菌生物过滤塔的降解机理和特点进行分析的基础上,针对目前在生物过滤塔技术中研究较多的几种典型丝状真菌,较详细介绍了该类真菌生物过滤塔对VOCs的去除性能,并对该技术在VOCs控制方面的研究与应用中存在的问题和发展方向进行了分析和展望。     

4种水生植物根际磷素耗竭效应的比较

利用短期盆栽试验和抖根法研究了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)、香蒲(Typha latifolia)、慈姑(Sagittaria sagittifolia)和芦苇(Phragmites communis)4种水牛植物的根际磷素耗竭效应,分析了植物根冠比、根系形态、磷素吸收有效性和磷素利用有妓性等差异,探讨了植物根际磷素耗竭效应的吸收利用调控机制.结果表明,与非根际土壤(有效磷含量为167.53ìg穏-1)相比,喜旱莲子草、香蒲、慈姑和芦苇根际土壤的有效磷含量分别减少至80.17、124.37、155.38和161.75ìg穏-1,水溶性磷含量分别减少了81%、42%、18%和16%.喜旱莲子草根系较小,但磷素吸收有效性高(1.32 mg·m-1),其磷素利用有效件不高(0.34 g·mg-1);香蒲的磷素吸收有效性虽然比喜旱莲子草低许多(0.52 mg·m-1),但其有强大的根系,且磷素利用有效性高(0.64 g·mg-1)、根冠比大(0.35).喜旱莲子草和香蒲耗竭根际磷素的能力高于慈姑和芦苇.     

污水再生处理絮凝工艺去除病原性原虫的机制分析

通过考察在不同的絮凝剂种类、投加量、pH和温度等操作条件下隐孢子虫和贾第鞭毛虫(以下简称"两虫")的去除特性,探讨了污水深度处理絮凝工艺去除病原性原虫的作用机制.研究发现,污水经絮凝处理后,水样中胶体的平均ζ电位与2种荧光微球(两虫替代物)去除率和剩余浊度的线性相关度不高(R:0.49、0.48、0.65);而2种荧光微球之间的去除率线性相关性较高(R=0.99),并且与水样剩余浊度的变化趋势呈一定的指数相关关系(R=0.92、0.95).因此,在本研究的各种絮凝工况下.卷扫网捕是去除病原性原虫和浊度的重要作用机制.在相同操作条件下,贾第鞭毛虫的去除率大于隐孢子虫.     

避光处理对污水紫外线消毒后大肠杆菌光复活的影响研究

以大肠杆菌为受试菌种,研究了避光处理对紫外线消毒后三级出水中细菌光复活的影响.将紫外线消毒后的水样避光放置一定时间后再置于光复活条件下,研究了大肠杆菌的复活特性.结果表明,避光放置6h以内,见光后大肠杆菌的光复活能力即刻恢复,并最终达到与非避光处理基本相同的最大复活值;5 mJ/cm2和20mJ/cm2紫外线剂量照射后,最大复活百分比分别为31.1%和0.45%,复活速率分别为1.67×104CFU·(mL·h)-1和125 CFU·(mL·h)-1.延长避光时间至24 h,5 mJ/cm2和20mJ/cm2紫外线剂量照射后的大肠杆菌见光后,最大复活百分比分别减小到10.0%和0.3%,复活速率分别减小到830CFU·(mL·h)-1和20CFU·(mL·h)-1.以上结果表明,延迟消毒后出水见光时间,只能在一定程度上推迟或削弱大肠杆菌的光复活,并不能有效保证复活受到抑制,即紫外线消毒后出水中的微生物仍然存在高的复活风险.     

再生水雾化导致的病原微生物暴露剂量计算方法研究

呼吸吸入是再生水利用过程中病原微生物的主要暴露途径之一.本研究提出了呼吸途径病原微生物暴露剂量的计算方法.首先根据再生水中病原微生物的浓度、喷洒强度和再生水雾化效率因子（雾化效率因子取值一般在0.003～0.01之间）,确定再生水喷洒过程中病原微生物的排放强度.然后参考大气污染物扩散模型计算微生物气溶胶的分布,并考虑病原微生物在环境中的衰减,得出空气中病原微生物浓度.病原微生物的衰减计算与其自身衰减因子和环境影响因子有关.根据微生物种类的不同,其在空气中的衰减因子在-0.23～0 s^-1之间,而环境对微生物的影响因子在0.016～73之间.最后结合呼吸速率和暴露时间求得呼吸途径的暴露剂量.根据易感人群年龄、性别和活动强度的不同,日平均呼吸速率在4.5～17 m³·d^-1之间,小时平均呼吸速率在0.3～3.2 m³·h^-1之间.本研究提出的方法可直接用于计算再生水利用于农业灌溉、园林绿化以及水景喷泉过程中因再生水雾化导致的病原微生物暴露剂量.     

应用ICE和PCA方法评价硝基芳烃的综合毒性

应用种间相关估算(ICE)方法预测50种硝基芳烃缺失的生物毒性数据,对通过ICE计算获得的各种生物毒性数据进行主成分分析(PCA),计算综合毒性因子(ITI),进行综合毒性评价.结果表明,除了黄瓜种子发芽抑制毒性以外,其他各种生物毒性都在1%的显著水平上呈显著的线性正相关.硝基芳烃的这些生物毒性机制基本相似,因此应用ICE方法预测其毒性数据是可行的.QSAR分析表明,ITI与分子最低未占轨道能E_lumo有显著的相关性,r=0.869,表明亲电反应性是硝基芳烃的各种生物毒性所综合反映的主要致毒机理.基于ICE和PCA方法计算得到的ITI与基于QSAR和PCA方法计算得到的ITI的大小趋势具有一致性,ICE与PCA方法的联合应用可以成功地评价和预测硝基芳烃的综合毒性.