沸石芦苇床除氮中试研究

对沸石芦苇床去除农田回归水和农村生活污水组成的混合污水中的氮进行了中试研究.结果表明,在0.6m/d的水力负荷下,系统对总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的平均去除率冬季和春季分别为38.9%和58.2%,93.11%和78.84%,10.01%和48.99%,38.81%和98.45%.春季运行效果明显好于冬季.在相同条件下,总氮、氨氮、硝酸盐氮去除率比砾石芦苇床分别高28%、67%、35%.沸石对氨氮的吸附、离子交换,微生物的哪硝化、反硝化作用是沸石芦苇床系统去除氮的主要途径.     

潜流构造湿地去除农田排水中磷的效果

对潜流构造湿地处理农业面源污水的除磷效果进行了中试研究.结果表明,潜流湿地除磷效果在名义水力停留时间(即空床水力停留时间)小于5d时,除磷效果随水力停留时间的增加而增加,通过间歇式和连续流试验均证明过长的水力停留时间会引起pH值的明显下降,导致磷的析出或溶解,降低除磷效率.芦苇(Phragmitascommunis)和茭草(zizania caduciflora)吸收磷量约占去除磷量的15.8%和9.5%.温度对除磷效果影响较为明显,冬季除磷效率较夏季下降30%.     

垂直潜流人工湿地净化北方微污染水体试验研究

为研究垂直潜流人工湿地对北方微污染水体中COD、氮和磷的去除效果及去除机理,在室内选用混合土(由炉渣与种植土按比例混合而成)、石英砂和陶粒作为填料,以天津当地常见植物黄花鸢尾为植被构建了垂直潜流人工湿地处理微污染景观湖水和雨季的初期雨水;除冬季冰封期暂停运行外,通过对系统不同季节运行数据的分析,考察了不同季节环境条件下垂直潜流人工湿地对我国北方城市微污染水体的净化效果及影响因素。结果表明:不同季节条件下,该系统对污染物均有着良好的去除效果和抗冲击负荷能力。微污染景观水和雨季初期雨水经垂直潜流人工湿地系统处理后,出水COD、NH4+-N及TP的质量浓度可分别优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的IV类、III类和II类水质标准(研究阶段进水TP≤0.80 mg·L-1),COD、NH4+-N和TP的阶段平均去除率最高可分别达80%、91%和82%;TN的去除效果受季节变化波动较大,阶段平均去除率在32%~78%,温度较低季节或原水水质较差时有待处理水回流或辅加其他技术手段以提高脱氮效果。垂直潜流人工湿地对北方微污染水体有着较好的净化效果,能够有效地预防地表水体富营养化的发生,有利于城市水环境质量的改善和水资源的循环利用,具有良好的发展应用前景。     

煤田火区影响下工作面安全开采评估方法研究

为有效解决煤田火区对下覆工作面安全开采威胁程度的评估难题,基于多孔介质理论,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,建立了采空区与上覆煤田火区之间的三维几何模型,模拟了O2、CO和CO2浓度场分布,研究了煤田火区与工作面之间复合裂隙群中气体的流动规律,推导出火区下采煤工作面不受火区影响时的最小安全相对静压计算公式,提出了受限流场条件下的上覆煤田火区气体对工作面安全开采影响程度评估方法。运用该评估方法将煤田火区下工作面安全开采威胁程度划分为安全、一般安全和危险三个等级,并在神华乌海能源公司部分矿井得到成功应用,为煤田火区下工作面能否安全开采提供了科学理论依据。     

不同裂隙对煤层热流耦合现象的影响

煤炭在构造应力的作用下会产生不同形状的裂隙,不同的裂隙会对煤层内的流动与传热产生影响。以阜新市高德煤矿为例,建立二维物理模型,采用两区域方法构造控制方程组,运用计算机软件对四种裂隙下煤层的流场和温度场进行数值计算。计算结果表明:不同裂隙对煤层流场的影响主要在空气流动侧,对煤层区域影响很小;不同裂隙对煤层温度场的影响主要在裂隙界面上,对外界空气和煤层内部的影响均很小;不同裂隙条件下煤层壁面平均努谢尔特数曲线的契合度随着瑞利数的增加而不断降低,相比标准界面,其他三种界面的煤层壁面平均努谢尔特数值基本一致。研究结果可为煤矿的安全开采提供理论性指导。     

垂直潜流人工湿地堵塞及其运行效果影响研究

在净化猪场沼液中开展了垂直潜流人工湿地堵塞过程及其运行效能变化的研究.结果表明,人工湿地堵塞的主要成因是由于填料层中不可滤过性物质的积累所致.不可滤过性物质是由有机物和无机物组成,且大部分不可滤过性物质的粒径均超过5.00 μm.填料层的孔隙率和水力传导系数均随系统运行时间的延长而减小,而填料层中被截留物质的含量则随系统运行时间的延长而增大,其空间变化特征均受到了系统中水力流态的影响;当系统HLR为0.02m3/(m2·d)时,VSSF在运行1380d后对猪场沼液的净化开始恶化,系统对COD、TSS、TN、NH4+-N和TP的去除率分别降至37.31%、57.82%、20.80%、32.13%和51.18%.     

水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物（COD、TP、TN和NH₄⁺-N）去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH₄⁺-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因（nirS）丰度远高于硝化功能基因（nxrA）和氨氧化功能基因（AOB-amoA）.在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高（55%和48%）.除此之外,TN和NH₄⁺-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.     

二级串联人工湿地处理稠油污水的季节变化

选取不同材料做基质,芦苇为湿地植物,构建了1#和2#二级串联潜流式人工湿地系统,对稠油采出污水进行现场处理试验研究。考察了水力负荷分别为0.18和0.09m3/(m2.d)的1#和2#湿地,不同季节(夏季和冬季)情况下的运行效果。结果表明,夏季人工湿地对石油类、COD、BOD5、TN、SS的去除率分别为79.22%、81.20%、89.67%、87.61%和89.47%;冬季则达到77.57%、78.98%、79.05%、71.35%、89.88%。     

潜流型人工湿地污水处理系统的研究

研究中等负荷有较高去除率的潜流型人工湿地污水处理系统的环境状况,湿地中水体有出水溶解氧值均为０,氧化还原电位－２００－３００ｍＶ之间,ＰＨ值偏酸,出水ＰＨ值稍低于进水,系统中Ｎ化合物主要为ＮＨ３－Ｎ,是ＮＯ３－Ｎ的４－１０倍,ＮＯ３Ｎ的１００－２００倍,说明易于进行氨化作用,而硝化作用在较低水上进行     

预曝气+垂直潜流人工湿地处理农村生活污水工程应用

传统无动力垂直潜流人工湿地,由于内部溶解氧的不足,存在除污能力下降、填料堵塞等问题。本研究采用预曝气的人工增氧方式,设计预曝气+垂直潜流人工湿地模式,以厌氧池+微曝气生物接触池+两级复合垂直流人工湿地的组合工艺,建设晋城市巴公镇农村生活污水治理项目中试端和应用示范端,探讨了实际工程应用对农村生活污水的治理效果,以及预曝气对复合垂直流人工湿地的影响。结果表明,经过8个月的运行,应用示范端出水中TN、NH₄⁺-N和COD值均满足设计出水水质要求,平均去除率分别为88.3%、93.7%和77.4%,且抗冲击能力较强、不易受冬季低温影响;对TP的去除效果较不稳定,对比中试端对TP的平均去除率94.3%,应用示范端对TP的平均去除率仅为17%;预曝气的人工增氧方式,使得系统中一级复合垂直流人工湿地对污水中TN、NH₄⁺-N、TP和COD的平均去除率分别提高了14.9%、6.8%、4.6%和10.1%。