颤蚓生物扰动对沉积物氮释放的影响

通过实验室模拟沉积物中颤蚓生物扰动过程,研究了生物扰动对沉积物TN释放的影响,并探讨了温度、pH和DO对颤蚓生物扰动作用下TN释放过程的影响.结果表明,颤蚓生物扰动能促进沉积物TN释放,且促进效果随颤蚓密度的增加而提高.适当地提高温度有助于颤蚓快速生长,提高生物扰动对TN释放的促进效果,温度由15℃提高到25℃,上覆水...     

二氧化氯对颤蚓的灭活效果及机理初步探讨

供水系统中蠕虫类水生生物的出现严重危及供水水质安全.为实现供水系统中蠕虫风险的高效控制,以颤蚓为研究对象,探讨了二氧化氯对颤蚓的灭活动力学及水质对灭活效果的影响,并对灭活机理进行了初步探讨.结果表明:CT值(氧化剂浓度和接触时间的乘积)可以较好地用于评价ClO_2对颤蚓的灭活效果;灭活过程符合伪一级延迟Chick-Watson模型.温度的升高缩短了颤蚓灭活时的"延滞期",并提高了灭活效率;实验条件下,体系pH的增加有助于提高ClO_2灭活效率;浊度和有机物浓度的增加会导致灭活效率显著降低.当CT值超过80 mg·min·L~(-1)后,ClO_2将导致体系蛋白质浓度显著降低.颤蚓灭活过程中"延滞期"的出现和蛋白试验结果综合表明:颤蚓表皮层的存在有助于提高其对ClO_2的耐受性.SOD(超氧化物歧化酶)活性变化表明,ClO_2灭活颤蚓的主要作用机理之一是含氧自由基的诱导效应.     

常规净水工艺对猛水蚤的去除机理及效果

为实现对桡足类生物泄露风险的高效控制,以猛水蚤为研究对象,开展了常规净水工艺对桡足类生物的去除作用机理及效果研究,重点研究了猛水蚤去除与絮体颗粒形态特性关系和在石英砂滤床的分布规律.结果表明:优化操作条件下,混凝沉淀和过滤对猛水蚤去除率均可达99%,最佳工况包括快速搅拌300 r/min(1min)、中速搅拌150 r/min(5min)和低速搅拌75 r/min(5min),聚合氯化铝(PAC)投加量10 mg/L,沉淀时间0.5h,滤速9m/h,过滤周期1d.混凝对猛水蚤的去除效率主要决定于猛水蚤与絮体的有效吸附,絮体颗粒粒径越大、分形维数越低,猛水蚤去除率越高;过滤水冲刷携带引起的被动迁移,是导致猛水蚤穿透砂滤池的主要原因,适当降低滤速和缩短过滤周期,控制猛水蚤被动迁移规模,可以达到提高猛水蚤去除率效果.     

沸石覆盖原位控制湖泊内源中等活性有机磷迁移转化

为揭示湖泊内源中等活性有机磷(MLOP)控制与释放发生机制,采用室内模拟试验,研究沸石覆盖原位控制湖泊内源MLOP迁移转化影响因子.结果表明:酸性水体促进内源MLOP迁移,碱性条件下抑制其转化,不同pH值试验水体沉积物中内源MLOP相对浓度为:[MLOP/TP]pH8>[MLOP/TP]pH7>[MLOP/TP]pH6;温度明显提高内源MLOP迁移水平,低温水体相对高温水体沉积物中内源MLOP含量较低,5℃条件下内源MLOP迁移表观量最大,其随时间迁移量呈幂函数关系,可表示为[MLOP/TP]=0.2823T0.657(R2为0.9709);好氧或厌氧条件下,内源MLOP均发生迁移,且迁移特征和影响效能高度一致,迁移平衡后好氧环境内源MLOP和厌氧内源MLOP相对浓度呈线性相关,可表示为[MLOP/TP]好氧环境=1.0884[MLOP/TP]厌氧环境 -0.0271(R2为99895);光照因子促使内源MLOP迁移,而避光和沸石粒径因素对内源MLOP迁移影响较小;底栖生物颤蚓通过爬行、摄食、掘穴、栖所建造及分泌排泄等一系列活动影响内源MLOP迁移.沸石原位控制湖泊内源MLOP迁移转化效能较弱.     

两级串联水力旋流器原位处理疏浚泥水

采用两级串联水力旋流器进行疏浚泥水原位处理技术在实现高效固液分离的同时,出水SS满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》Ⅲ级标准,可直接排入水体。实验条件下,一、二级水力旋流器最佳锥角分别为8°和5°,一级水力旋流器最佳分流比为0. 12。PAM的混凝作用一方面可以提高二级水力旋流器固液分离效率,降低二级出水SS;另一方面可以提高一级水力旋流器底流体积浓度,降低一级分流比。二级水力旋流器PAM投加量为4 mg/g干污泥时,出水ρ(SS)为(301. 5±54. 1) mg/L,满足GB 8978—1996排放标准;一级水力旋流器PAM投加量为1 mg/g干污泥时,分离效率为60%时,分流比由0. 15降至0. 05。该技术有望在疏浚泥水原位处理中得到推广应用。     

Ca2+在饮用水铜绿微囊藻控制中的应用

为改善饮用水藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻为研究对象,考察了单独投加Ca²⁺、Ca²⁺与PAC联用、Ca²⁺与CO₃^2-原位结晶三种方法的除藻效果,并对Ca²⁺和结晶产物CaCO₃的除藻机制进行探讨.结果表明,单独采用Ca²⁺时,Ca²⁺在低浓度下对藻细胞具有吸附电中和作用,高浓度时同时还有架桥作用,但两者均无法实现对铜绿微囊藻的去除.Ca²⁺与PAC联用,Ca²⁺可以通过吸附电中和显著提高PAC的除藻效果,最大去除率可达98.0%,同时Ca²⁺与溶解性藻源有机物（dAOM）的络合可将残余铝降低50%以上.含藻水中原位CaCO₃结晶对铜绿微囊藻的去除率最高可达83.5%,其产物为带正电荷、粒径2~4 μm左右的球型球霰石.球霰石对藻细胞的去除机制包括球霰石与藻细胞的互絮凝,以及球霰石团聚物对藻细胞的卷扫絮凝,同时球霰石还可以作为加重剂促进藻晶产物沉降分离.自来水厂采用CaCO₃原位结晶与PAC联用除藻,可望降低PAC投加量和残余铝风险,并解决CaCO₃原位结晶导致的浊度和pH偏高问题.研究成果为饮用水除藻提供了新思路.     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

底泥性质和分布密度对颤蚓迁移运动的影响

通过实验室模拟颤蚓的迁移,研究了颤蚓分布密度、底泥性质对颤蚓迁移运动的影响.结果表明,分布密度增大引起食物短缺,颤蚓迁移率首先增大,之后由于迁移运动的能量消耗导致迁移率减小,当分布密度大于8×104条.m-2后,颤蚓对食物极度竞争使其开始大规模迁移,最大迁移率为36.75%.底泥有机质在丰富颤蚓食物源,增大其迁移率的同时,也降低了溶解氧浓度,导致迁移率减小,有机质含量由3.93%增加至5.90%时以迁移率增大为主,大于5.90%时则以迁移率减小为主.TN、TP可改变底泥中微生物群落结构,引起颤蚓食物组分变化,从而影响颤蚓迁移,TN和TP含量分别在3.36～5.65mg.g-1和0.95～1.87mg.g-1范围时,TN含量的增加减小了颤蚓迁移率,TP含量的增加则增大颤蚓迁移率;继续增大含量,颤蚓对TN具有一定耐受性,迁移率稳定在20%左右,对TP则表现出排斥性,含量超过1.87mg.g-1后,迁移率从42%降为0.5%.颗粒粒径对颤蚓迁移的影响主要是由颗粒中有机质含量而非粒径本身决定,粒径小于0.15mm和大于0.55mm的颗粒适宜颤蚓生存,前者有机质含量高,后者则颗粒间空隙大,颤蚓可快速通过并获取更多的食物.     

化学氧化和砂滤对净水工艺中颤蚓污染的协同控制

为实现对净水工艺中蠕虫污染的高效控制,以颤蚓为主要研究对象,研究了化学氧化与砂滤对蠕虫污染的协同控制作用.结果表明,以化学氧化和砂滤拦截为基础的截留灭活技术对颤蚓具有高效控制效果,当ClO2投量超过0.1mg/L后,9~15m/h的滤速范围内均实现了对颤蚓的100%拦截.截留灭活过程中,化学氧化和砂滤拦截实现了对颤蚓污染的协同控制作用:砂滤可延长化学氧化接触时间,化学氧化则通过降低颤蚓的迁移能力提高了砂滤拦截效果. 通过在BAC滤池内增设石英砂垫层对仙女虫进行截留灭活,实现了对仙女虫污染的高效控制,同时避免了对BAC滤池正常吸附和降解功能的影响.     

臭氧催化氧化去除水中聚乙烯醇

以Fe~(~(2+))、Mn~(~(2+))和Cu~(~(2+))为催化剂,运用臭氧催化氧化技术对水中聚乙烯醇进行去除实验。结果表明:与单独臭氧氧化比较,臭氧催化氧化对聚乙烯醇的去除效果明显提高,且与催化剂浓度相关,去除效果随Fe~(~(2+))浓度的增大而提高,在35 mg/L左右达最大值,去除率为85%;随Mn~(~(2+))浓度的增大而降低,最佳含量约为5 mg/L,去除率为54%;加入Cu~(~(2+))催化剂,在35 mg/L时去除率为5%,其他剂量时去除效果不明显。3种催化剂投加量同为35 mg/L,反应时间3 h条件下,去除效果对比为:Fe~(~(2+))Cu~(~(2+))Mn~(~(2+))。