稳定塘处理污水的机理研究及应用研究进展

稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物、无需污泥处理等优点,近年来越来越受到人们的重视,其净化过程与自然水体的自净过程相似。本文总结了稳定塘中有机物、氮和磷的去除机理,有机物的去除一般包括沉淀和絮凝、厌氧微生物的作用、好氧微生物的作用、浮游生物的作用和水生植物的作用,氮在稳定塘内的去除,主要是通过生物同化吸收转化为自身有机氮、氨氮的吹脱作用、形成生物沉淀以及硝化/反硝化等几种途径,磷元素去除涉及有机磷在微生物作用下分解氧化,菌藻及其他生物吸收无机磷合成新细胞,以及可溶性磷与不可溶性磷之间的转化等多种机制的共同作用。针对传统稳定塘中存在的缺陷,人们不断地对稳定塘进行改良,出现了许多新型塘,其中包括高效藻类塘、水生植物塘和养殖塘、高效复合厌氧塘、超深厌氧塘、生物滤塘等塘型。为了提高污水的处理效率,研究人员还开发了许多组合塘的工艺,与传统生物法组合的UNITANK工艺+生物稳定塘、水解酸化+稳定塘工艺和折流式曝气生物滤池+稳定塘工艺等,各类塘型组合的多级串联塘系统、生态综合塘系统、高级综合塘系统(AIPS)等。目前稳定塘处污水理系统还依然存在占地面积大、水力停留时间较长、效率低下、散发臭味、处理效果受气候条件影响大等缺陷。今后应该在稳定塘系统的研究中,以菌、藻的活动为主体,以主要营养元素C、N、P的迁移为线索,建立系统内各种生物、化学反应之间的联系,通过减小塘深、机械搅拌、跌水坡等方法改善供氧条件,对天然塘型进行精确修整、分隔组合,使之更加符合高效反应器的构造,从而提高稳定塘设计的合理性。加入人造载体提高塘内微生物浓度,从而大大提高有机负荷,有效减少占地面积,组合沉淀池、间歇砂滤、砾石滤墙、微滤、气浮、土地处理、人工湿地系统、加入化学药剂等处理工艺或方法,以去除出水中的藻类,改善环境卫生条件,满足不同出水水质的要求,从而为国内稳定塘技术的进一步改进提供科学依据。     

好氧塘有机物去除的影响因素

影响好氧塘有机物去除效果的主要因素有有机物去除速度常数;进水有机物浓度,可利用的溶解氧量;藻类浓度等.好氧塘的设计和运行应充分考虑到季节的影响.为使好氧塘内藻类浓度保持在一定范围,在一定时候应该采用适当的方法防止池内浮游动物增长过快.     

城市河流底泥耗氧速率的测定及应用研究

本文通过对底泥耗氧影响因素的研究,拟定了底泥耗氧速率(SOD)的测定法。对苏州河上海市区各断面底泥进行测定,其SOD为2.0—2.3g/m~2.d,相对标准偏差为5％.根据SOD与水温、水流流速等主要环境因素的关系,推导出城市河流底泥耗氧过程的数学摸式.     

不同温度条件下呋喃丹对赤子爱胜蚓体内蛋白含量以及SOD和AChE活性的影响

采用滤纸法研究不同温度下呋喃丹对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)死亡率、体内蛋白含量以及超氧化物歧化酶(SOD)和乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的影响.研究发现,10 ℃下,蚯蚓体内蛋白含量在30 mg·L-1呋喃丹处理时略有升高,而后随时间和浓度的升高,蛋白含量则随之降低;各浓度处理组的SOD活性值基本上高于对照组,48和72 h的SOD活性比24 h时平均提高220%和148%.时间和浓度对蛋白含量和SOD活性的影响达到极显著(P＜0.01).而在20 ℃下,蚯蚓体内蛋白含量和SOD活性变化规律均不明显,表明当温度升高时,呋喃丹对蚯蚓生理生化指标的作用更趋于复杂.在2种温度下,农药对蚯蚓体内AChE活性都具有明显抑制作用,AChE活性在处理时段内的最高降低率为90%.结果表明:温度对蚯蚓死亡率、蛋白含量以及SOD和AChE活性影响显著,AChE可以作为一个稳定的生物监测指标用于评价农药对土壤环境的污染影响.     

丁草胺和乙草胺对蚯蚓CAT和SOD活性的影响

研究土壤中丁草胺和乙草胺对蚯蚓抗氧化酶系CAT和SOD的影响.结果表明,随着暴露时间的延长,蚯蚓体组织的CAT和SOD活性先增大后降低,与对照相比,蚯蚓CAT和SOD活性表现为低浓度诱导和高浓度抑制;在一定暴露时间内,随着丁草胺和乙草胺浓度的增加,CAT和SOD活性呈抛物线型剂量-效应相关关系;丁草胺和乙草胺暴露浓度与蚯蚓CAT和SOD活性均呈现出抛物线型暴露时间-胁迫效应的相关关系.不同酶对毒性效应的响应域值不同,其敏感性大小为:SOD>CAT.根据两个指标对污染物浓度响应域值的不同,建立剂量-效应关系与时间-效应关系.     

彩塘电镀区底泥重金属污染与释放特征

采集了彩塘不锈钢电镀区河段9个典型底泥样品,研究了底泥重金属含量及其地球化学形态以及底泥在不同pH值下的释放特征,并探索了碱石灰对底泥重金属的固定效果.研究表明,该区域底泥中Cr、Cu、Cd、Ni、Pb、Zn大大超过了广东省土壤背景值,其中Cu、Cd、Cr、Ni超过了《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级标准的4.4、3.7、1.6、5.3倍.底泥中的重金属迁移性的大小为Cd>Zn>Ni>Pb>Cu>Cr.重金属释放是长期持续过程,随着水体pH值降低,底泥重金属释放量逐渐升高.底泥中加入碱石灰能有效地降低重金属的生物有效性,减少底泥重金属释放.     

模拟酸雨对杜仲抗性生理及药用有效成分含量的影响

研究了模拟酸雨对杜仲抗性生理及药用成分绿原酸、桃叶珊瑚甙、总黄酮含量的影响.结果表明,春夏秋季在系列模拟酸雨胁迫下,杜仲叶叶液pH值、K 、Ca2 含量随酸雨pH值降低而降低,呈显著正相关;杜仲叶膜保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和膜保护物质抗坏血酸(AsA)含量在春夏两季随酸雨pH值降低呈单峰曲线型变化,秋季则均随酸雨pH值降低而降低,且呈显著正相关;抗性物质脯氨酸(Pro)含量春夏两季随酸雨pH值降低而升高,呈显著负相关,秋季则在pH3.0和2.5的强酸雨胁迫下急剧降低;膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量无论春夏秋季均与酸雨pH值呈显著负相关;春季仅pH2.5的强酸雨对杜仲叶绿原酸、桃叶珊瑚甙和总黄酮等药用成分含量影响较大,夏秋两季各药用有效成分则均随酸雨pH值降低而降低,呈显著正相关.图1表2参27     

生态塘——简易高效的污水处理技术设计应用

传统的塘系统由于占地面积大,处理效率低、产生藻类等缺点,限制了塘处理工艺的推广应用,生态塘系统在克服传统塘系统的缺点的基础上引入了生态的概念,通过在塘系统中人为地建立起稳定的食物链网,使塘本身既是污水处理单元又是利用单元,在污水处理的同时实现了污水资源化。     

三种蛙血红蛋白氧解离曲线影响因子及与栖境的关系

以滇蛙Ranapleuraden、无指盘臭蛙R.grahami和昭觉林蛙R.chaochiaoensis为研究对象,应用血红蛋白(Hb)氧解离曲线分析方法,探讨在海拔差异程度不明显的情况下3种蛙Hb氧解离曲线的特点,并结合它们栖息小生境的分化,阐述可能影响其Hb氧解离曲线的因素,为进一步研究它们的生态分化提供依据。研究结果表明,3种蛙Hb氧和能力具有稳定的半饱和氧分压(P50)值,其中滇蛙和无指盘臭蛙的P50值种间差异不显著(p>0.05),二者的氧解离曲线几乎重叠;而昭觉林蛙的P50值与另2种蛙的种间差异均显著(p<0.05),它们的氧解离曲线相互明显分离。这3种蛙Hb氧和能力的强弱关系是:滇蛙Hb氧和能力略大于无指盘臭蛙,而远大于昭觉林蛙。导致3个相近种Hb氧和能力变化的原因为:血液的pH值和PCO2是影响Hb氧合能力的主要因素;皮肤的通透性影响Hb氧和能力;不同种类活动方式和栖息小生境的差异,甚至季节变化均影响血液参数的变化。     

两种氧化塘数学模式的研究

本文对完全混合流模式的修正式和类Michaelis-Menton方程模式两种氧化塘数学模式进行了研究。研究结果表明,这两种模式在模型好氧塘中有很好的适用性;这两种模式中的参数的讨论对于认识有机污染物在氧化塘中的降解及其微生物与污染物的相互作用有一定意义。     

铬在稳定塘系统中的迁移分布和归宿

含铬污水进入混合较好的稳定塘系统时,铬在其中累积,其累积规律可用如下数学模式描述: 稳定塘系统能较好地去除污水中的铬。被去除的铬主要转入塘底沉积物中。塘中放养凤眼莲能提高除铬效果,因为放养凤眼莲能使铬更充分有效地沉降。能否充分地运用有利于悬浮微粒聚结沉降的技术和措施,是设计除铬或类似重金属稳定塘系统成功与否的关键之一。     

无机离子对芘与天然溶解性有机质结合系数的影响

从天津市北塘河口沉积物提取了天然溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM),利用荧光淬灭法测定了芘与所得DOM的结合系数KDOM,并研究了不同离子强度及离子类型对KDOM的影响.结果表明,DOM对芘的KDOM为1.27×105L·kg-1,远高于固态有机质的吸附能力,说明DOM对多环芳烃等憎水性有机污染物在水环境中的归趋具有不可忽视的影响.随着阳离子浓度的增加,芘的KDOM呈现先降低,再升高,然后稳定在某一值的复杂变化趋势.不同阳离子对芘的KDOM具有不同的影响,而所研究阴离子对KDOM影响不大。     

铅在模拟预处理稳定塘中的归宿

本文较全面地研究了城市污水中的铅在模拟预处理稳定塘中的归宿。不论在哪种预处理稳定塘中,悬浮颗粒态锅的沉降作用是去除污水中铅的主要作用。进入城市污水中的铅,大部分和污水中的悬浮物结合转变成悬浮颗粒态铅,它们输入到模拟预处理预处理稳定塘,这些悬浮颗粒态铅即可在很短的时间内（１ｄ）通过沉降作用得以有效地去除。停留时间分别为１,２,３,５和１０ｄ的实验表明,模拟预处理稳定塘对城市污水中铅的去除率可达５２－     

地钱(Marchantia polymorpha)雌雄配子体对酸雨胁迫的耐受性差异

通过长期的进化,植物可以在个体、细胞及生理生化等多个水平上对酸雨胁迫作出响应.采用不同pH的模拟酸雨胁迫处理苔藓植物地钱(Marchantia polymorpha)雌雄配子体,比较两者之间的耐受性差异.结果表明:(1)与对照(pH 6.8)相比,酸雨胁迫可对地钱造成可见伤害症状;存活率、叶绿素含量、PSII原初光能转化效率(F_v/F_m)和实际光化学量子产量(Y_(eild))均降低,而丙二醛(MDA)含量、抗氧化物酶(POD、SOD、CAT)活性、基础荧光(F_0)和非光化学淬灭系数(NPQ)均升高.(2)与对照相比,中(pH 4.0)、重度(pH 2.5)酸雨胁迫可对地钱的上述测定值造成显著影响;(3)中度酸雨胁迫下,存活率、MDA、POD、SOD、光合色素含量、F_v/F_m值、F0、NPQ值和Yeild值的变化雌雄之间均达到了显著性差异水平,其中雌性的存活率、POD、SOD、F_v/F_m值和Y_(eild)值均低于雄性.综上所述,酸雨胁迫会对地钱的植株、细胞膜系统以及光合系统造成不同程度的损伤,且雌雄配子体之间存在差异;酸雨胁迫下雄配子体抗褪绿和抗氧化的能力要高于雌配子体,表现出对酸雨胁迫更强的耐受性.本研究结果可为深入研究植物的性别生态适应以及酸雨对植被的影响提供重要的理论依据.     

双酚A和壬基酚对河蚬呼吸代谢和抗氧化酶活性的影响

为了研究双酚A（Bisphenol A,BPA）和壬基酚（Nonylphenol,NP）对河蚬（Corbicula fluminea）呼吸代谢能力和抗氧化酶活性的影响,探讨BPA和NP对河蚬的毒性作用。以河蚬为受试生物,采用半静态染毒法,研究了BPA和NP对河蚬的单一毒性等级、联合毒性作用类型和对河蚬耗氧率、排氨率以及抗氧化酶系统中SOD、CAT活性的影响。结果显示：① BPA、NP对河蚬的半致死质量浓度（96 h-LC50）分别为6.34和1.09 mg＆#183;L-1,毒性顺序为NP＞BPA,二者均为高毒物质;② BPA-NP对河蚬毒性作用类型为协同作用;③亚急性毒性指标耗氧率、排氨率以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）对BPA、NP及二者混合物均比较敏感,在本试验的质量浓度范围内（BPA：0.63、0.79、1.59、3.17 mg＆#183;L-1;NP：0.109、0.136、0.271、0.542 mg＆#183;L-1;BPA＋NP：（0.0782＋0.029）、（0.0978＋0.0363）、（0.196＋0.0725）、（0.391＋0.145） mg＆#183;L-1）,河蚬耗氧率、排氨率以及两种酶活性变化均呈现先下降后上升再下降的趋势,其中在BPA、NP和二者混合物的质量浓度较低时,河蚬的耗氧率和排氨率、SOD和CAT活性只有微小降低,随着质量浓度的升高,河蚬耗氧率和排氨率、两个酶活性相对均有所升高,而在质量浓度极高时其耗氧率和排氨率以及两个酶活性才又受到显著性或极显著性的抑制。实验结果显示河蚬耗氧率、排氨率和SOD、CAT活性对水体中酚类内分泌干扰物反应敏感,具有较好的一致性和规律性,耗氧率、排氨率和SOD、CAT活性与其他敏感性指标一起可以作为酚类内分泌干扰物污染的一项早期监测指标。     

间作百喜草对油橄榄根际微环境及抗旱生理的影响

以10年树龄油橄榄植株为试验材料,通过控制土壤含水量及间作或不间作百喜草,测定油橄榄根际土壤理化指标、土壤肥力相关酶活性及叶片生理生化指标,探究间作百喜草对油橄榄根际微环境和叶片抗旱生理的影响.结果表明:随着水分供应减少,油橄榄叶片细胞膜稳定指数显著下降,超氧阴离子(O_2ˉ·)产生速率、丙二醛(MDA)含量及过氧化氢(H_2O_2)含量上升,这表明干旱对油橄榄叶片造成了一定的胁迫和伤害;间作百喜草后,一方面提高了油橄榄叶片细胞膜稳定指数,抑制了O_2ˉ·产生速率、MDA含量及H_2O_2含量的上升,增加了可溶性糖、脯氨酸、Vc和还原型谷胱甘肽含量,增强了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性;另一方面提高了土壤酶活性,降低了土壤的pH值,并从整体上提高了油橄榄的根系活力,增加了土壤有机质含量.其中以细胞膜稳定指数、脯氨酸含量、CAT活性、土壤转化酶活性和根系活力等指标在Water-2处理下变化最为显著,较不间作百喜草分别提高了20.2%、14.9%、24.3%、177.9%和15.9%.可见间作百喜草能够有效改善油橄榄根际土壤微环境,提高油橄榄自身的抗氧化能力,增强油橄榄的整体抗旱性.(图6表1参37)     

不同进水有机物浓度下移动床生物膜反应器(SBMBBR)脱氮除磷特性

考察了不同进水有机物浓度下厌氧/好氧序批式移动床生物膜反应器（SBMBBR）污染物去除特性,实验结果表明,SBMBBR能够实现低碳源污水中氮和磷的同步去除,在进水TN和TP浓度分别为116.7 mg.L-1和11.5 mg.L-1、COD浓度为456 mg.L-1的条件下,TN和TP去除率分别达到94.3%和92.2%以上.反应器除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程实现的,脱氮主要是基于好氧段发生的同时硝化反硝化（SND）作用而完成.由于生物膜内部存在的DO扩散梯度,在好氧阶段混合液DO浓度不断提高的条件下反应器内具有良好SND反应的发生.进水COD浓度由149 mg.L-1提高至456 mg.L-1的过程中,反应器硝化效果不变,反硝化和除磷效果改善.反应器在好氧阶段pH值基本维持在7.0—7.1之间,为各类菌群的生长创造了条件.碱度变化较pH值更能反映硝化和反硝化反应发生的程度.反应器中微生物相丰富,生物膜以丝状菌为骨架,其上附着大量的球状菌和杆状菌,而悬浮活性污泥中丝状菌较少,形成了由细菌、真菌到原生动物和后生动物的复杂的生态体系,为系统取得稳定的污水处理效果提供了有效的保证.     

白城地区近50年土壤有机碳动态变化研究

基于白城地区第一次、第二次全国土壤普查和野外现场采样共217个土壤剖面数据,利用＂土类-土地利用类型＂权重方法,估算白城地区11个土类从20世纪50年代至2009年近50年的土壤有机碳密度（SOD）和碳储量（SOC）,分析SOD变化规律,探讨其时空演化特征,结果表明,①近50年来,除水稻土和栗钙土SOD随时间增加外,其余各土类SOD随时间持续降低;但不同时期泥炭土SOD均最高,盐碱土均为最低。②近50年来,白城地区的SOD从92.22±21.13 t.hm-2减少至68.01±10.76 t.hm-2;表现为自北向南、自西向东降低的空间分布规律。③近50年来,白城地区SOC减少了6.2×107 t,各县市SOC呈逐年降低态。     

淡水水体中氮污染源的识别——利用硝酸根中氮和氧同位素组成

氮营养盐污染在全球很多区域都是一个备受关注的环境问题,尤其是以农业为主的区域和人口密集的区域,因此,关于水体中氮污染源识别技术尤为重要.硝酸根离子中的氮、氧同位素组成在过去的十几年中频繁地应用于识别淡水水体中氮污染源的研究中.本文总结了已知氮污染源中氮、氧同位素组成的特征变化区间,阐述了影响氮、氧同位素组成的主要因素,描述了3种氮、氧同位素组成主流的测试方法,展望了未来定量测算各种氮污染源贡献比例的前景.在实际研究中,还将氮、氧同位素组成和水体化学特征结合,则可以有效地识别淡水水体的氮污染源.随着检测精度的不断提高,各种代表性端元污染物同位素值经验区间也变得更加准确.     

应用在线传感器实现前置反硝化工艺生物脱氮的过程控制

为了实现前置反硝化工艺硝化反硝化反应的过程控制,系统地研究了硝化反硝化过程中DO、pH和ORP的变化规律,并考察了它们作为硝化反硝化过程控制参数的可行性.结果表明,pH值在缺氧区的变化分为下降型和上升型,从而指示系统反硝化反应进行的程度以及内循环回流量是否充足;缺氧区末端ORP值和硝酸氮浓度具有较好的相关性;好氧区第1格室的DO浓度可以指示进水氨氮负荷高低;pH值在好氧区的变化也可分为下降型和上升型,可指示系统硝化反应进行的程度、曝气量和碱度是否充足;好氧区末端ORP值与出水氨氮、硝酸氮浓度具有很好的相关性.在此基础上建立了硝化反硝化反应在线控制系统,从而实现曝气量、内循环回流量和外碳源投加量的在线控制,提高系统出水水质、降低运行费用.图7表1参8