氯消毒对城市污水中DOM的三维荧光特性影响

在城市污水二级出水氯消毒过程中,通过对溶解性有机物(DOM)的三维荧光光谱(3DEEM)分析及反应过程中三卤甲烷(THMs)生成量的连续测定,分析各类荧光物质随加氯反应时间的变化规律,探讨其与THMs生成量之间的关系,以此来推测THMs的主要前驱物质。结果表明,加氯后0～6 h内,各反应时间点三维荧光光谱图的等高线的密集程度较原二级出水明显降低,荧光峰的荧光强度减少40%～70%,说明DOM与氯发生反应,芳香构造化程度及不饱程度降低,从而失去荧光特性。其中,简单芳香族蛋白质(酪氨酸类)、腐殖酸类及富里酸类物质在加氯前后荧光强度变化较大,是生成THMs的主要前驱物质。THMs的生成量随反应时间的增加呈现明显的上升趋势,15 min内各类荧光特性有机物的荧光强度减少约50%左右,同时生成了50.17%的THMs。     

密集生长条件下丝状菌结构分析

从丝状菌结构入手,控制条件使丝状菌致密生长是控制丝状菌污泥膨胀的一种新思路。提出了"节点密度"的概念,以表征菌丝体之间的缠绕特征。研究发现,丝状菌菌丝体的节点密度及其网眼的椭圆度与SVI分别呈正相关和负相关性。另外,实验过程中丝状菌密集生长形成质量较大的丝状菌絮体,该絮体具有良好的泥水分离效果和较低的SVI值。但丝状菌大絮体会造成反应器中局部溶氧不均,降低传质效率,进而导致大絮体解体,且氨氮去除率不高。关于丝状菌大絮体如何形成且长时间稳定存在的问题,还有待于进一步研究。     

改良填料生物滞留池对雨水径流中磷的去除效果

针对生物滞留池在一定淹没区高度条件下同时添加碳源对P的去除效果波动较大问题,开展了生物滞留池填料改良方法的研究。通过构建3根模拟实验柱,分别填充传统填料、普通生物炭改良填料和铁改性生物炭改良填料,分析了不同生物炭改良填料生物滞留池在不同淹没区高度和不同落干期条件下对PO_4~(3-)-P的去除效果;同时,探讨了生物炭对生物滞留池填料的改良作用。研究结果表明:在淹没区高度为300 mm的条件下,铁改性生物炭改良填料生物滞留池对于PO_4~(3-)-P去除效果最好,平均去除率接近90%,而普通生物炭改良填料生物滞留池对PO_4~(3-)-P去除效果最差,平均去除率低于60%;同时,在不同落干期条件下,所有实验柱均未发生PO_4~(3-)-P淋出现象。铁改性生物炭改良填料生物滞留池在设有一定高度淹没区条件下对雨水径流中磷具有很好的去除效果,并对不同落干期变化具有较强的适应性。     

城市污水中人类星状病毒的检测及变化规律

人类星状病毒是典型的水媒病毒,可引起腹泻等疾病. 为了明确污水中人类星状病毒的分布及去除规律,利用常规PCR和定量PCR方法对西安市3个污水处理厂的进水和出水进行了为期1 a的监测;采用特异性引物,确立了人类星状病毒在环境水体中的定性PCR和荧光定量PCR的检测方法. 结果表明,人类星状病毒在进水和未消毒二级出水中呈较高的阳性率,分别为91.5%和36.6%. 经过核苷酸测序鉴定,人类星状病毒的主要血清型为HAst V-1和HAst V-4. 人类星状病毒在进水和未消毒二级出水中的平均浓度分别为1.47×104和1.03×103 copies/mL,污水处理厂对人类星状病毒的去除率为93.15%. 污水处理厂进水中人类星状病毒浓度呈季节性变化,春季和冬季较高,夏季和秋季较低,这一分布规律与该地区历年人类星状病毒的流行规律相似.      

西安市不同下垫面路面径流雨水中重金属的四季污染特征

重金属是雨水径流中的重要污染物质。为探究雨水径流中重金属的季节变化规律。地理位置因素和人为因素对重金属含量的影响。根据西安市城区内道路类型、路面材质、交通量、人流量等因素选择5个采样点,以2013年全年的降雨样品作为研究对象,利用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定雨水径流中重金属Cd、Zn、Fe、Mn、Al、Pb的质量浓度。研究结果表明：Cd的质量浓度正常,低于地表水环境质量Ⅰ类标准,受地理位置、人为活动以及季节变化的影响极小。Zn的质量浓度正常,在地表水环境质量标准第Ⅰ类和第Ⅱ类标准之间;与地理位置、人为活动以及季节变化没有明显关系。Fe的含量因地理位置不同而异,交通繁忙、商业活动较多的小寨四季雨水径流中的Fe均较高,均为城市供水水质标准的3倍,商业活动的影响大于车辆交通的影响,校园秋季雨水中Fe为水质标准的2倍,其它3个季节水质正常,浓度的影响较小,人为因素对雨水中Fe含量的有一定的影响,人流量大的区域雨水中Fe的含量相对较高。冬季燃煤对雨水中Mn的含量影响较为明显。Mn 只在冬季雨水中的含量略高于城市供水水质标准,对环境影响很小;地理位置,人为活动,区域职能对 Mn的含量均没有明显的影响。Al 的含量在城市供水水质标准限值内,受人流量、区域职能、季节变化影响较小,受地理位置影响较大。Pb的含量受路面交通环境和冬季煤炭燃烧的影响较大,在车辆交通繁忙的地点,Pb的含量明显增高;Pb的含量受季节变化影响较为明显,冬季＞春季＞夏季＞秋季;人流量对 Pb 的含量影响不大;下垫面对 Pb 的含量影响明显,柏油路面上的雨水径流中Pb含量最高,石板路面上Pb的含量在其次,塑胶路面上Pb的含量最少。     

国内典型城市降雨径流初期累积特征分析

提出以携带50%污染物负荷的径流定义初期雨水,选取累积50%污染物负荷的历时(T50)及对应累积径流深度(D50)两个参数,总结分析典型山地城市、平原城市、河网城市等6个城市17场降雨径流污染物累积特征.进一步以山地城市和平原城市为例,探讨了不同降雨强度、区域环境径流污染物累积特征及相互影响.结果表明,径流污染物累积趋势完全一致但特征不同,山地城市、河网城市、高原城市和河口城市表现为初期累积,平原城市则表现为中期累积.随着雨强增大,污染物D50骤增,T50锐减.相比平原城市,山地城市不同类型污染物D50更大、T50更小,山地城市和平原城市分别截留初期7.4mm和5.2mm径流可以控制50%污染物负荷.     

颗粒活性炭对AnDMBR污水处理性能与动态膜性质的影响

构建了颗粒活性炭(GAC)强化型厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),考察了GAC投加量(3,6,10,20 g/L)对工艺的过滤性能、污染物去除、产甲烷性能以及动态膜性质的影响,探究了GAC的物化和生物强化作用。研究结果表明,与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,浊度去除率分别提高了3.1～12.3百分点,COD去除率分别提高了5.7～12.1百分点,GAC投加量越大对污染物去除的贡献越大。与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,甲烷总产率分别提高了23.7%、34.6%、24.2%、8.3%,最佳GAC投加量为6 g/L。投加GAC改善了AnDMBR的污染物去除性能和产甲烷性能。GAC的投加有利于降低厌氧污泥和动态膜中EPS的含量,削减出水中荧光性溶解性有机物的含量,减小跨膜压差(TMP)的增长率。同时GAC的吸附与生物富集效应可形成生物活性炭,增大污泥粒径,改善污泥性质和动态膜的多孔结构,对AnDMBR的长期运行起到了积极作用。     

城市污水二级处理出水中沙门氏菌的PCR检测

建立了一种利用PCR检测城市污水二级处理出水中沙门氏菌的方法.采用膜吸附-洗脱法浓缩二级出水水样中的沙门氏菌,通过选用一对涵盖性和特异性均较强的引物139和141,对浓缩后的沙门氏菌进行PCR检测.利用正交试验法,对沙门氏菌PCR体系进行五因素四水平的试验,建立了沙门氏菌PCR的最佳体系.通过梯度PCR考察了退火温度对检测结果的影响,选择65℃作为退火温度,优化后沙门氏菌PCR体系的检测灵敏度可达0.314ngL.通过对已知细菌浓度的水样进行检测,确定了该法检测水样中沙门氏菌的灵敏度为2130CFUL.与传统MPN法的相比,该法在检测效果和检测效率上都优于MPN法.     

粪便堆肥反应器载体性质变化及其对微生物影响

使用锯末作为堆肥反应器的微生物载体,研究了锯末载体性质的变化特性及其对微生物的影响。在历时90d的反应试验中,每日定时定量投加粪便,均匀混合,控制含水率和反应温度,对载体的总固体(TS)、灰分(Ash)、容重、孔隙度、木质素、纤维素以及好氧细菌和兼性细菌的数量进行了分析。实验结果表明,在每日定量投加1kg粪便(4~5人/d排泄量)的条件下,TS和Ash分别由最初的0.393g/g和0.024g/g增加到0.586g/g和0.138g/g。TS和Ash的增加导致载体容重的增加,容重由最初的0.052g/cm3增加到0.137g/cm3。相反,孔隙度由92.24%降低到89.42%。反应前后,载体的主要成分纤维素、半纤维素和木质素的含量分别下降了9.5%、3.2%和0.86%。好氧细菌总数由109cfu/g下降至107cfu/g,而兼性菌数量由105cfu/g增加到108cfu/g。由此可知,孔隙度是保障载体通气性和微生物良好生长环境的重要条件,由于载体通气性能下降,好氧微生物生长条件不断恶化,这是反应器工作周期受到限制的主要原因。     

引入分形维数的混凝动力学方程数值求解

运用Smoluchowskj基本原理,建立了引入絮凝体分形维数的混凝动力学模型.该模型在絮凝过程中考虑了不同时刻形成的絮凝体中引入的初始颗粒数目和空隙率,并以此来推求不同时刻形成的絮凝体所对应的分形维数.采用有限差分法对建立的混凝动力学模型进行了数值计算.结果表明,初始颗粒的结构特征和碰撞效率是影响絮凝体粒径分布的主要因素.初始颗粒的分形维数和碰撞效率越大,絮凝体粒径分布越宽泛,大尺寸的颗粒所占的份额越多.同时计算结果表明,絮凝体的分形维数有随其粒径增大而逐渐降低的趋势,其原因是絮凝体的成长粒径与絮凝体中所包含的初始颗粒增长速度不成比例.以腐殖酸为混凝对象,采用硫酸铝作为混凝剂进行混凝实验,并以其初始絮凝条件作为数值计算初始条件,研究表明数值计算分析结果和模拟结果吻合较好.