3株贫营养好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化特性

贫营养好氧反硝化细菌在水环境能量流动和物质循环过程中扮演着重要的角色。从山东某水源水库沉积物中共驯化分离出216株好氧反硝化细菌,复筛得到3株高效菌株ZN1、ZN2和ZN3。经形态学指标和16S rRNA序列分析,ZN1和ZN3属于铁还原细菌(iron-reducing bacterium),ZN2属于粘液菌属(Zoogloea sp.)。关键酶基因检测表明3株菌均含有周质硝酸盐还原酶基因(nap A)。在30℃、120 r/min条件下,培养47 h后3株菌对培养液中NO3-N的去除率均在80%以上,TN去除率均在40%以上,且无明显的亚硝氮积累。对3株菌分别进行原水适应,以20%的梯度增加原水的比例直至100%原水。原水培养72 h后,3株菌NO3-N去除率为30%~40%,TN去除率为20%~25%。     

沸石与生物沸石薄层覆盖技术削减富营养化景观水体氮比较研究

以扬州古运河河水和表层沉积物为研究对象,实验室静态模拟实验比较研究了沸石与生物沸石（即附着高效异养硝化菌和好氧反硝化菌的沸石）薄层覆盖削减富营养化景观水体氮效果,考察了生物沸石薄层覆盖削减氮可行性,探讨了生物沸石薄层覆盖削减氮的机理和影响因素。实验结果表明,当实验历时21d时,2kg／m^2（2mm厚）的沸石和生物沸石覆盖对上覆水体TN的削减率分别为36．92％和60．41％,生物沸石比沸石对TN削减率提高了23．48％,高效菌的生物脱氮作用明显;21d后生物沸石覆盖对TN的削减率维持在60％～75％,但生物沸石相对于沸石削减氮的效果有降低趋势。实验后期碳源不足是影响高效菌生物脱氮的主要影响因素。可见,生物沸石薄层覆盖削减富营养化景观水体氮是可行的,但需要进一步研究强化高效反硝化细菌适应能力方法。     

水厂常规工艺去除有机物和总磷

有机物、总磷是我国地表水源主要污染物,涉及范围广,污染浓度高,是影响水厂出水安全的重要因素。以某水厂净水系统为依托,分析水厂常规工艺对有机物和总磷的去除效果及影响因素。研究表明,地表水源水厂所采用的混凝+沉淀+过滤+消毒的传统工艺对有机物的去除率不高,在22.1%～61.3%之间,平均去除率为38.3%;其中,混凝沉淀是常规工艺中去除CODMn的关键环节,占总去除效果的43%～68%,过滤环节去除率约为10%;温度和混凝剂投加量是影响CODMn去除效果的主要因素。常规工艺对总磷的去除效果较好,去除率约为60%～90%,冬季略低,其他季节略高;混凝沉淀单元与过滤单元对总磷均有较好的去除效果,去除率分别为25%～77%和40%～76%。在当前水质条件下,水厂现行工艺可满足常规状况下有机物和总磷的去除需要。     

大水深水库内源污染特征及控制技术

对黑河金盆水库水温、溶解氧、pH和底部水质的监测分析结果表明,黑河金盆水库属于稳定的大水深分层型水库,水体分层阻碍了上下层水体之间的物质交换,在水体和底泥耗氧的双重作用下,溶解氧从表层水体的8 mg/L左右降低到底层水体的0.1～0.2 mg/L;在厌氧条件下,底部沉积物中N、P、Fe和Mn等污染物大量释放,导致底部水体中NH3-N、TN、TP、Fe、Mn和COD均值分别达到2.22、2.30、0.05、0.13、2.53、74.00 mg/L。针对水体分层对底部水质产生的不利影响,认为扬水曝气技术适宜于大水深水库的水质原位改善和内源污染控制。     

改性方解石的除磷能力研究

选用颗粒方解石,对其表面进行改性,便于磷在其表面的吸附、结晶、沉淀,形成永久性固态磷,加速磷的自然沉淀过程。考察了改性的最佳条件和改性方解石除磷的影响因素。结果表明,方解石的最佳改性条件:改性液TP、Ca2+、HCO-3分别为93.00、120.00、244.00 mg/L,浸泡时间2d;改性方解石具有持续的除磷能力,在实验前76h的平均除磷速率为0.053 0mg/(g·d),而稳定阶段的除磷速率为0.021 4mg/(g·d);待处理水样的Ca2+浓度对改性方解石的除磷效果有较大影响,Ca2+为120.00mg/L时除磷效果最好,碱度对除磷效果的影响很小;pH≤7.30,投加改性方解石系统中磷的去除以改性方解石表面Ca-P结晶为主,而当pH≥8.15时,溶液中发生Ca-P沉淀,而Ca-P结晶逐步减少;水温对改性方解石的除磷效果具有显著影响。     

基于小波变换的水源水中藻类生长动态研究

对利用小波变换法对天津引滦原水中日检测叶绿素（藻类表征指标）构成的时间序列进行了变换,将原始序列分解为5个低频和较低频的周期性小波系数和3个高频的“噪音”小波系数,发现5个周期性信息变化与季节更替、优势藻种变换及一定条件下藻类生长动态平衡等因素有关;而高频的“噪音”细节信息除检测误差造成外,降雨、风向及取样的深度也会对此产生重要的影响。通过该段时间水源区域内的气温、太阳曝辐照度及降雨数据分析,验证了小波转换系数的意义及分析结果。     

分层水库水深对扬水曝气原位控藻效果的影响

扬水曝气是分层水源水库原位藻类控制的有效技术.针对西安金盆水库扬水曝气水质改善工程典型设计工况,采用商业化Fluent软件模拟计算了不同水深条件下扬水曝气器的外围流场,分析了水深对扬水曝气控藻区域和效果的影响.结果表明,当扬水曝气器外围流场稳定时,进水口附近的顺时针环流和其他区域的逆时针环流共存,进水口顺时针环流范围和强度不受水深影响,水流速度沿扬水曝气器径向减小.当水深从50 m逐渐增加到110 m时,扬水曝气核心控藻区域的百分比从12.5%增大到30.6%,核心控藻区域半径从60 m增加到175 m,藻类完全混合的时间从16 d增加到30 d.当水深不浅于65 m时,藻类在补偿点以下的停留时间均大于48 h,且随水深的增加而延长.非核心控藻区域内的藻类随逆时针环流被动迁移至核心区域,最终悬浮并滞留在扬水曝气器底部附近.分层水库中扬水曝气器合理设计间距为水深的1.2~1.6倍.     

分层水库温度梯度对扬水曝气原位控藻效果的影响

基于计算流体力学(CFD)方法,数值模拟了不同温度梯度条件下扬水曝气器外围流场及藻类浓度场,并与实际工程运行数据进行对比.当水深为80m、水面下30m内的温度梯度从0.17℃/m增加到0.73℃/m时,核心控藻区域的半径从100m增加到150m,控藻区域百分比从25.16%增大到28.60%,藻类完全混合的时间分别从16d增加到24d.在稳定条件下,藻类在补偿点以下的停留时间均大于48h,基本不受温度梯度的影响,藻类生长受抑制.藻类浓度模拟结果与实际工程运行结果吻合良好.推荐水库中扬水曝气器合理设计间距为250m.     

周村水库沉积物污染物释放潜力模拟

通过实验室静态模拟山东省枣庄市周村水库沉积物污染物在冬季(t=4℃)与夏季(t=10℃)的释放情况,分析周村水库沉积物中氮、磷、铁、锰等污染物释放的潜力。由于周村水库內源污染严重,上覆水体DO在t=4℃与t=10℃的消耗速率分别为1.6、1.9mg(/m2·d);当DO<2 mg/L时,上覆水体中NH3-N浓度便开始上升,在t=4℃与t=10℃,沉积物中NH3-N的释放速率分别为18.9、19.9mg(/m2·d),其浓度在相应条件下达到6.09、6.89 mg/L;DO<1 mg/L时,沉积物中磷开始释放,t=4℃与t=10℃时,TP的释放速率分别为18.9、19.2 mg(/m2·d),其浓度在相应条件下达到0.25、0.51 mg/L;当DO<1 mg/L时,沉积物中Fe2+与Mn2+均开始释放,t=4℃时,Fe2+、Mn2+释放速率分别为0.35、0.49 mg(/m2·d),相应指标浓度达到0.82、1.39 mg/L,t=10℃时,Fe2+、Mn2+释放速率分别为0.38、1.03 mg(/m2·d),相应指标浓度达到0.82、1.52 mg/L。     

北方富营养分层型水库藻类季节性暴发机制及其阈值分析

季节性藻类水华严重威胁供水安全,为探明北方富营养分层型水库藻类季节性暴发机制,以李家河水库为例,于2017～2020年开展长期连续高频监测,采用传统藻群和功能藻群分类法,并耦合局部加权回归法和边界分析模型,提炼藻华季节性(春季和夏季)演替规律及暴发环境因子阈值.结果表明：(1)春季和夏季藻华演替规律及响应机制不同,春季以绿藻、硅藻和甲藻为主,而夏季以绿藻、硅藻和蓝藻为主;其中,春季以低温、小型且高比表面积藻为主,而夏季以高温、大型或团状且低比表面积藻为主;藻类生理和形态特征差异是造成季节性藻华的主要内因;(2)春季和夏季藻华主要驱动因子不同,春季藻华主要为水温、混合层深度(Z_mix)和光利用率(Z_eu/Z_mix)控制,而夏季藻华主要受水温、Z_mix、Z_eu/Z_mix和总磷(TP)的共同影响;主驱动因子的变化差异是诱发季节性藻华的主要外因;(3)春季和夏季藻华暴发的水环境阈值不同,春季藻类暴发的水温、Z_mix和Z_eu