原位投菌技术修复微污染水源水的中试研究

针对水源水库的氮源污染和有机物污染问题,研究了原位投菌技术对微污染水源水的修复效果。实验在中试反应器中进行,所投加菌剂为贫营养好氧反硝化细菌。实验结果表明,在菌剂投加量为0.1 mg/L,溶解氧质量浓度为5～8 mg/L,水温为16～25℃的条件下,系统对水中主要污染物NO3--N、TN和CODMn均有较好的去除效果,质量浓度分别从1.68、2.25、5.50 mg/L降至最低值0.75、0.95、3.03 mg/L,最大去除率分别可达到57.5%、57.7%和44.9%。系统对水中氮源污染和有机物的去除效果均能够满足《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类标准,实验结果表明,将原位投菌技术应用于微污染水源水体的水质改善是可行的。同时还探讨了贫营养好氧反硝化细菌的作用机理。     

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。     

针铁矿的非生物还原解离特征及Slogistic模型拟合

以针铁矿为研究对象,分析了电子供体和针铁矿浓度以及氧化还原中介体AQS对针铁矿非生物还原解离作用的影响.结果表明,在没有氧化还原中介体的参与下,针铁矿的非生物还原作用十分微弱;AQS加入体系后,针铁矿的非生物还原程度在经历一定的反应时间后显著加剧,且还原过程中生成的解离态Fe(ΙΙ)含量随时间的变化趋势符合典型的Slogistic曲线特征.Slogistic拟合结果表明:一定电子供体浓度下,不同浓度针铁矿的非生物还原Slogistic模型拟合的校正R2在0.9887~0.9953之间.当针铁矿浓度维持为一恒定值时,电子供体浓度不足的情况下,针铁矿的非生物还原的Slogistic 曲线特征较弱;当电子供体浓度充足的条件下,Slogistic模型拟合的校正R2系数可高达0.9967.电子供体和针铁矿浓度以及氧化还原中介体AQS的参与对Slogistic模型拟合参数均有一定的影响.     

水体沉积物中石油类物质释放过程动力学研究

模拟水体沉积物中石油类物质向水相中释放的动力学过程,探讨在不同石油污染强度下,石油物质在水相中饱和浓度的变化。研究结果表明:上述过程可以用滞膜模型进行描述,释放过程为典型的一级动力学过程,沉积物中石油含量与水相中石油的释放浓度呈正向关系,在相同的释放条件下,污染强度越高,水相中石油的饱和浓度越高,释放速度也越快。     

氧化还原电位及微生物对水库底泥释磷的影响

为了解上覆水环境以及生物作用对水库底泥释磷作用的影响,本研究通过选取石砭峪水库底泥作为贫营养水库底泥代表,在实验室模拟了不同物理化学条件及不同微生物条件下水库底泥静态释磷过程.实验期间调查了上覆水处溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、pH等条件的影响,定期监测了上覆水中的溶解性正磷酸盐(PO3-4)、总磷(TP)、亚铁离子(Fe2+),反应开始前与结束后测定了底泥中不同持留形态的磷组分,其中包括铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、总磷(TP),同时测定了反应前后底泥中碱性磷酸酶活性(APA).实验证明,ORP0 mV的强还原性条件能够促进底泥中的磷大量释放,同时伴随着大量的Fe2+进入上覆水中.底泥中释放的磷是以Fe/Al-P和IP为主,并且进入水体中的磷大部分是PO3-4,占超过水体中TP的50%以上.底泥中微生物的活动能够促进OP的分解和转化,对底泥中其他形态的磷转化为PO3-4进入水体影响不大.同时微生物也可以吸收上覆水中除PO3-4之外的磷营养进入底泥中储存起来.     

破坏水库水温分层系统的能量效率估算:以金盆水库为例

为指导高效节能的破坏水库水温分层技术及系统的选择,需建立统一的能量效率基准.根据质量守恒和热量守恒定律,求出分层水库水体完全混合后的水温,计算水库水体混合前后的重心;采用库容以及与水温相关的密度等数据,对水深方向各微小水层的势能进行积分得到水体总势能,混合后水体总势能的增加量即为破坏分层所需的最小理论能量,应用耗电量估算法得到破坏分层所产生的最小碳排量;破坏分层系统的能量效率为破坏分层的最小理论能量与实际输入能量之比.以西安金盆水库为例,采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,应用该方法估算了水库不同季节破坏分层所需最小能量和扬水曝气破坏分层系统的能量效率.采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,计算破坏分层所需最小能量.结果表明随水体垂向温度梯度的增加而增大,在6~10月期间相对较高,7月达到最大值2432.08kW?h;该水库扬水曝气破坏分层系统的能量效率约为4%;在水温分层开始阶段运行破坏分层系统可有效降低破坏分层所需的能耗,减少碳排放量.     

分层型水库藻类季相演替的细菌种群驱动机制

浮游藻类和水体中的细菌是水生食物网的组成部分,在淡水生态系统的结构和功能中发挥着关键作用.然而,对于水库当中藻类和细菌群落如何互作及其对变化的环境条件的响应研究却较少.本文以李家河水库为研究对象,采用16S rDNA高通量测序技术和共生网络分析方法,分析了藻类种群时空演替与细菌群落的生态互作关系.结果表明,在藻类群落结构中,硅藻和绿藻也为全年优势门类,且在8月,蓝藻取代硅藻成为第二大优势门类,平均相对丰度为30.13%.DNA测序分析表明,变形菌门、放线菌门和拟杆菌门为全年优势细菌,其中变形菌门在7月达到全年最大相对丰度71.68%.酸杆菌门和异常球菌-栖热菌门作为稀有类群,其相对丰度最大分别为10.20%和5.56%.共生网络分析表明,藻类与细菌之间的关系以正相关居多,表明二者之间的互作关系可能以互利共生为主.Methylotenera作为关键节点,与小球藻呈显著正相关.柵藻作为藻类群落中的关键节点,与甲基杆菌属、Solitalea和红育菌属等多种细菌显著负相关.RDA分析表明,藻类和细菌群落的演替受到水温、pH和电导率的显著调控,环境因子对藻类和细菌群落变异解释分别为93.1%和90%.本研究结果将为深水型水源水库生态系统中藻菌互作关系的微生态驱动机制提供科学依据.     

水源水库铁还原反硝化菌群的筛选及其脱氮特性研究

为削减水源水库中氮素的浓度,对西安市李家河水库沉积物进行富集驯化,筛选出以Dechloromonas、Acidovorax、Vogesella、Azoarcus等为优势菌属的铁还原反硝化菌群FL6,探究了该菌群的铁还原及反硝化特性.结果表明,在初始pH 7.00±0.2,温度30℃,以硝酸钠为唯一氮源的培养条件下,菌群FL6具有明显的铁还原功能,且表现出高效的反硝化能力.在96 h时菌群FL6对总氮和硝酸盐氮的去除率分别为69.56%、95.23%,且在反应过程中无中间产物的积累,同时nirS型反硝化基因被扩增检测到.响应曲面法（RSM）实验结果表明C/N比5.95,温度24.33℃,初始pH 5.88是菌群FL6去除总氮的最优条件,同时菌群FL6可以耐受低温条件.菌群FL6可以为贫营养水源水库利用无机电子供体强化生物脱氮提供菌源保障.     

混凝沉淀对净水工艺中仙女虫的控制研究

为有效应对O3-BAC工艺引起的净水工艺中仙女虫污染风险,进行了混凝沉淀对仙女虫控制效果研究.首先进行了自来水厂混凝沉淀单元仙女虫现场采样分析,再结合仙女虫混凝沉淀去除的烧杯实验和沉淀池迁移模拟实验,分析探讨混凝沉淀对仙女虫的去除规律和控制效果.结果表明,自来水厂混凝沉淀和烧杯实验条件下的混凝沉淀均对仙女虫去除效果明显...     

不同挂膜方式成熟滤料去除地下水中As(Ⅲ)研究

通过动力学和动态柱实验对比研究了不同挂膜方式成熟滤料去除地下水中As（Ⅲ）效能.并采用SEM-EDS?XRD及FTIR等表征手段对滤料形态和结构进行了分析.结果表明,两种滤料的形貌具有较大差异.采用化学挂膜的滤料去除As（Ⅲ）性能更优.二级动力学模型能较好地模拟两种滤料除As（Ⅲ）动力学过程,自然挂膜滤料和化学挂膜滤料拟合速率常数分别为8.568×10^-6和14.248×10^-6mg/（g·min）.Yan模型对动态柱实验穿透曲线的拟合系数R²>0.999.通过脱附再生实验,发现0.5mol/L的NaHCO₃作为脱附剂可使滤料有效再生.对比过滤前后滤料的XRD分析结果,滤料结构变化不大,除砷能力稳定.滤料表面铁锰氧化物含量直接影响滤料除As（Ⅲ）性能.两种滤料在除砷过程中均消耗了羟基.本研究为不同方法去除地下水中As（Ⅲ）提供了理论支撑,具有一定工程指导意义.