城市水环境治理面临的课题与长效治理模式

在系统分析城市水环境特点、面临的突出问题及其成因的基础上,提出了水环境治理的基本措施和长效模式。城市水体是一个由物理环境、化学物质和水生生物共同组成的复杂生态系统,影响城市水体水质的关键要素包括环境条件、水力学特征、生态禀赋、污染物通量和补水退水等,关键过程主要有溶解氧补充与消耗过程、污染物迁移与转化过程和微藻生长繁殖与死亡过程等。通过总结分析水环境治理经验,以及在污染成因、水质目标、治理技术和治理方案等方面存在诸多误解和误区,提出了城市水环境治理的基本措施(截污控源、补水活水、生态修补、亲用促管)和生态耦联水循环模式。     

污水特质(水征)评价及其在污水再生处理工艺研究中的应用

近年来,在污水高标准处理研究和工程实践中,发现和遇到越来越多的现有常规水质指标、工艺理论和技术知识等难以解释的新现象和难以解决的新问题.以逐步建立水质复杂体系研究理论和方法体系,构筑科学、有效的污水处理风险管理和安全保障管理系统为目标,介绍了污水的复杂体系特征,阐述了污水高标准处理中工艺设计、运行和诊断面临系统理论方法缺失的问题及其根源,提出了可有效支撑污水工艺研究的污水特质,即"水征（water feature）"的概念.通过分析污水中污染物的浓度水平、组分特征、安全性和稳定性及其时空变化,定义了水征"四维度"内涵,即污染物污染程度、组分特征、毒害效应和转化潜势等4个维度.研究和实践案例表明,水征能有效支撑水质安全评价、处理特性预测、处理工艺设计和工艺诊断优化等.在以水环境质量改善和环境风险控制为目标的污水高标准处理新阶段,基于水征研究,发展高效处理工艺、构筑科学有效的风险管理和安全保障体系尤为重要.今后需深入、持续开展污水处理中水征指标评价方法与理论体系、水征与污染物处理关键技术开发与工艺优化、水征与风险评价管理等方面的研究.      

反硝化生物滤池深度脱氮机理

研究了反硝化生物滤池对污水中硝酸盐氮的脱氮机制及其影响因素。结果表明,在实验室小试条件下,反硝化生物滤池启动14 d后出水基本达到稳定,NO3--N和TN的去除率分别为80%～88%和76%～80%,COD的去除率达到80%以上。稳定运行期,在室温20～29℃、水力负荷为1.5～2 m3/(m2.h)、COD/TN为3.7～4.5的条件下,反应器对NO3--N和TN的去除率分别为70%～85%和47%～64%,且在运行过程中出现了少量NO2--N的积累。分析反硝化生物滤池沿水流方向有机物浓度及氮形态分布发现,沿水流方向NH4+-N浓度基本保持不变;NO2--N浓度在滤层底部至40 cm高处积累较为明显,其后浓度基本不变。     

医院污水处理中可吸附有机卤化物（AOX）及其毒性研究

对序批式膜生物反应器（MBR）处理前后医院污水中的AOX进行了比较,分析了c_Rt值对不同水质中AOX生成量的影响及相应的生物毒性.结果表明,序批式MBR对医院污水中AOX的去除率达到63.6％,其中膜截留占14.5％;要获得相同的c_Rt值,原污水所需的投氯量显著高于MBR出水,相应生成的AOX浓度也较高;通过曲线拟合发现,随着c_Rt的增长,医院原污水中AOX浓度呈指数增长,而MBR出水呈线性关系.以粪大肠杆菌为指示微生物,要达到医院污水微生物排放标准（GB 18466-2005）,医院原污水所需c_Rt为5.5 (mg·h)/L,而MBR出水只需c_Rt为0.007 5 (mg·h)/L,其相应的生物毒性分别为40.39 μg/L和8.96 μg/L (以K₂Cr₂O₇计),AOX浓度分别为607.1 μg/L和102.5 μg/L.     

MBR处理医院污水后续氯消毒及其消毒副产物研究

针对医院污水中致病微生物的特殊排放要求,研究了膜生物反应器（MBR）应用于医院污水处理中的预消毒及其后续氯消毒特性.结果表明,在工程应用中MBR具有显著的预消毒作用,对医院污水中的细菌总数和粪大肠杆菌的去除率分别达到2.0～3.1 lg和2.8～4.0 lg;对于MBR出水中残留的微生物,采用次氯酸钠进行后续消毒,当接触时间为1 h,在有效氯浓度为0.8 　mg/L时,可检测不出粪大肠杆菌,且放置6 h未见再生长,相应的THMs和HAAs分别为16.94 μg/L和32.10 μg/L;固定接触时间,随着Cl₂/DOC值的增加,MBR出水中THMs和HAAs均近似呈线性增长趋势（r²分别为0.941?5和 0.965?2）,且HAAs的增长速率高于THMs.     

昆明市污水处理厂进水水质特征分析

文章系统分析了昆明市污水处理厂进水主要污染物指标的概率分布和季节变化规律,以及有机物、氮、磷和悬浮物之间的相关关系。结果表明,在达到90%的累积概率时,昆明市7座污水处理厂实际进水COD、BOD5、SS、TP、NH3-N和TN的浓度范围为370¹ 100、1901 100、190⁵90、330590、330⁹60、5960、5¹0、1810、18³6和3836和38⁷4 mg/L。其中合流制排水区域的污水处理厂进水COD、BOD5、SS和TP在雨季的浓度变化程度明显大于旱季,TN和NH3-N浓度旱季和雨季变化不大。7座污水处理厂BOD5/COD平均值均高于0.4,说明进水水质可生化性较好。BOD/TN波动较大,第二和第四污水处理厂进水BOD5/TN的平均值分别为3.5和4.2,进水BOD5/TN>4的概率分别为36%、和44%,说明反硝化碳源不足现象存在。7座污水处理厂进水BOD5/TP值均>20,且全年>20的样本概率依次为98%、94%、97%、95%、90%、87%和82%,基本满足生物除磷的要求。     

3种湿地植物在水培条件下的生长状况及根系分泌物研究

湿地植物是人工湿地的核心部分,其根系分泌物是人工湿地的主要内部碳源.本研究分析了美人蕉、茭白、水柳等3种湿地植物在水培条件下的生长状况和根系分泌物特性.本实验条件下美人蕉、茭白、水柳在120 d的平均生物量/初始生物量分别为9.1、 3.7和4.7.植物根系分泌物的量与生物量正相关,分泌能力随生物量的增加而降低,生长期内,水柳的平均分泌能力为0.92 mg·(g·d)^-1,美人蕉为0.47 mg·(g·d)^-1,茭白为0.43 mg·(g·d)^-1.通过三维荧光光谱分析,3种植物的根系分泌物均以小分子有机酸和芳香族蛋白质为主.本研究表明,美人蕉、水柳为适宜的湿地植物.     

ICP-MS对再生水灌溉区土壤重金属含量的测定

采用ICP-MS(电感耦合等离子光谱)对北京市3个再生水灌溉区8种土壤重金属含量进行分析测定,并将其分别与当地井灌区土壤重金属含量作对比,探究再生水灌溉对土壤重金属含量的影响。结果表明:3个再生水灌区均存在不同程度的汞污染,土壤中的Cd、Ni、Cu和As含量均符合国家土壤环境质量一级标准,而Pb、Zn和Cr含量的最大值(39.90、103.1和120.3 mg/kg)未超过国家土壤环境质量二级标准;Ni和Hg在多数采样点出现重金属向土壤深层移动的趋势;与对照区(井灌区)相比,Cd在3个再生水灌区的土壤中含量均无显著变化,Hg含量仅在通州区大北关井灌区超过再生水灌区,其余6种重金属则呈现不同程度的重金属累积现象。再生水灌溉区土壤重金属污染并非一定由再生水灌溉所致,早期的污水灌溉和有机肥施用等也是不可忽视的因素。     

不同补料方式对好氧颗粒污泥合成PHA的影响

为提高好氧颗粒污泥(AGS)合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的产量,探究了4种不同补料方式(未补料、好氧0h补料、好氧0.5h补料和好氧1h补料)对AGS合成PHA的影响,同时考察了此过程中AGS的碳氮磷去除效能以及微生物群落结构变化.结果表明,补料能够提高AGS合成PHA的含量,在好氧1h补料时AGS合成PHA的含量最高,为125.06mg/g;同时补料时间会影响AGS的脱氮除磷性能,当补料时间由好氧0h延迟至好氧1h时,AGS的总氮去除率由(87.49±5.49)%降至(67.60±16.24)%,溶解性正磷酸盐(SOP)去除率由(94.08±1.42)%降至(62.91±15.33)%.且不同补料时间条件下,AGS的微生物群落结构变化较大,合成PHA的优势菌群差异较大,在未补料和好氧0h补料条件下,优势菌为既能合成PHA同时能够脱氮或除磷的不动杆菌属(Acinetobacter);在好氧1h补料条件下中,优势菌为能合成PHA的噬氢菌属(Hydrogenophaga)和黄杆菌属(Flavobacterium).     

短程硝化-反硝化生物滤池脱氮机制研究

研究了短程硝化生物滤池的调控因素以及短程硝化-反硝化生物滤池的脱氮机制.结果表明,针对城市污水处理厂二级出水中的氨氮和总氮,在水温为(30±1)℃的条件下,提高进水pH值有助于硝化生物滤池中亚硝酸盐的积累,较好地实现短程硝化过程,当进水pH值平均为8.5时,亚硝酸盐的积累达到最大.沿硝化生物滤池水流方向,pH和DO的变化呈相反趋势,亚硝酸盐的积累呈增加趋势,在反应器出水口较好地实现了亚硝酸盐的积累.短程硝化-反硝化生物滤池对NH4+-N有较好的去除效率(90%以上);当反硝化生物滤池进水COD/TN为3.0时,出水TN的浓度降低到8～9 mg.L-1的范围,去除率稳定在79%～81%.