扬水曝气器的水质改善功能及提水、充氧性能研究

扬水曝气器是水源水质改善设备,应用于湖泊水库水源地,抑制藻类生长,控制底泥污染物释放,取得了良好的效果.建立了扬水曝气器上升流速数学模型,用于模拟计算扬水曝气器的提水能力.建立了扬水曝气器曝气室的充氧能力数学模型.在实验室实测了扬水曝气器上升流速及其对水体的充氧过程,实测值与模拟计算值吻合较好,验证了提水、充氧能力数学模型.     

水厂常规工艺去除有机物和总磷

有机物、总磷是我国地表水源主要污染物,涉及范围广,污染浓度高,是影响水厂出水安全的重要因素。以某水厂净水系统为依托,分析水厂常规工艺对有机物和总磷的去除效果及影响因素。研究表明,地表水源水厂所采用的混凝+沉淀+过滤+消毒的传统工艺对有机物的去除率不高,在22.1%～61.3%之间,平均去除率为38.3%;其中,混凝沉淀是常规工艺中去除CODMn的关键环节,占总去除效果的43%～68%,过滤环节去除率约为10%;温度和混凝剂投加量是影响CODMn去除效果的主要因素。常规工艺对总磷的去除效果较好,去除率约为60%～90%,冬季略低,其他季节略高;混凝沉淀单元与过滤单元对总磷均有较好的去除效果,去除率分别为25%～77%和40%～76%。在当前水质条件下,水厂现行工艺可满足常规状况下有机物和总磷的去除需要。     

基于小波变换的水源水中藻类生长动态研究

对利用小波变换法对天津引滦原水中日检测叶绿素（藻类表征指标）构成的时间序列进行了变换,将原始序列分解为5个低频和较低频的周期性小波系数和3个高频的“噪音”小波系数,发现5个周期性信息变化与季节更替、优势藻种变换及一定条件下藻类生长动态平衡等因素有关;而高频的“噪音”细节信息除检测误差造成外,降雨、风向及取样的深度也会对此产生重要的影响。通过该段时间水源区域内的气温、太阳曝辐照度及降雨数据分析,验证了小波转换系数的意义及分析结果。     

秦岭北麓河流夏季有色溶解有机物分布特征及影响因素

以秦岭北麓辋川河水体为研究对象,利用紫外可见吸收光谱、荧光光谱结合平行因子分析法解析了夏季辋川河水体有色溶解性有机质(CDOM)的组成结构,并探讨了水体有色溶解性有机质的来源,运用冗余分析法和Pearson相关性分析阐明了光学参数与水质参数的相关性.结果表明,①辋川河水体CDOM由类色氨酸组分C1(245, 300/335 nm)、短波类腐殖质组分C2(240, 320～340/405 nm)和长波类腐殖质组分C3(270, 350～370/470 nm)组成,其中组分C1与C2具有一定的同源性(r=0.859,P<0.001).②CDOM吸收系数α(355)表明辋川河水体CDOM浓度处于较低水平,并且α(355)与DOC浓度相关性显著(r=0.850,P<0.001),这有利于建立DOC反演模型.③水体荧光指数FI(2.36±0.20)、HIX(3.66±2.47)、BIX(1.56±0.82)和新鲜度指数(β:α)(1.33±0.62),以及光谱斜率比S_R(0.76±0.25)表明,辋川河水体CDOM呈现强自生源、低腐殖化和非陆源的特征.④冗余分析...     

基于网络分析解析水源水库春季水体反硝化群落演变特征及驱动因素

结合现场水质调查和nirS反硝化功能基因的高通量测序技术,对周村水库春季热分层形成过程中的反硝化群落演变特征以及影响因素进行解析.结果表明,该时期水体分层逐渐形成,水体硝氮(NO^-₃)、氨氮(NH⁺₄)、总氮(TN)、总有机碳(TOC)、五日生化需氧量(BOD₅)、高锰酸盐指数、总磷(TP)、铁(Fe)和锰(Mn)均呈现显著差异(P<0.01),氮素呈现明显地下降趋势;高通量测序得到8703个OTU,共归属于3个门、 8个主要的属,其中变形菌门占比最大、达到45.27%～78.90%;α-多样性指数计算显示除辛普森指数(Simpson指数)外,ACE指数、Chao指数、香农指数(Shannon指数)以及覆盖率指数(coverage指数)呈现显著差异(P<0.05);主坐标分析春季3～5月间水体反硝化群落存在显著差异,与置换多因素方差分析的结果相一致(P<0.001);物种间网络分析显示,该时期共有7个主要的模块,包含131个节点316个边,正向相关的边所占比例...     

水源水库暴雨径流过程水体锰的迁移及其影响

针对西安金盆水库2017年汛期出现的锰浓度超标问题,对水库上游至主库区沿程多个监测点垂向锰浓度及其赋存形态进行监测,研究暴雨径流对水中锰含量的影响以及径流中锰的形态,估算单次典型暴雨径流过程水库水体锰的汇入、输出与沉积量,根据实测数据与计算结果,从运行调度角度提出了暴雨时期高浊、高负荷径流入库的规避方案.结果表明,强降雨过程引起的高浊径流汇入显著增加了西安金盆水库水体总锰浓度,导致水库水质严重恶化,2017年10月12日至2017年10月14日单次降雨径流总锰的输入负荷为9. 11 t,泄洪和出水输出的总锰为6. 22 t,净沉积量(锰)为1. 47 t.水库上游沿程水体锰含量及形态变化表明,连续降雨过程对土壤的冲刷和侵蚀作用导致大量颗粒态污染物随径流汇入水体,占水体中总锰的质量分数大于70%,铁锰氧化物结合态为其主要形态.通过与不同粒径范围的颗粒进行相关性分析,颗粒态锰粒径约为2～20μm.暴雨径流入库时期采取泄洪排浊的措施可以有效减小锰的污染负荷,降低供水安全风险.     

低C/N亚铁氧化硝酸盐还原菌群脱氮特性

为削减微污染水库中氮污染负荷,从西安市李家河和黑河水库沉积物中驯化筛分出在低C/N条件下能够高效脱氮的亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群,并将其命名为Z13.利用硝酸盐氮为唯一氮源、亚铁与乙酸作为共同电子供体的反硝化基础培养基,研究了亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13对氮素、亚铁和有机物等的代谢特征.考察了不同温度、初始pH值、C/N、Fe²⁺浓度对亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13脱氮性能及亚铁氧化的影响.结果表明,低C/N条件下亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13在78h时硝酸盐氮去除率为99.85%,总氮去除率为89.91%.Fe²⁺的总去除率为99.86%,其中生物氧化率为82.70%,无亚硝酸盐氮和氨氮的累积.单因素实验表明,在温度30℃,pH 6.5,C/N 1.821,Fe²⁺浓度30mg/L时,亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13对亚铁氧化和氮素的去除效果最好.亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13在微污染水体生物脱氮领域中具有很大的应用潜力.     

碳酸钙诱导结晶动力学影响因素研究

碳酸钙诱导结晶速率受到水中多种因素的影响,采用pH-stat法对pH值、过饱和度、钙和镁离子活度和金属离子（铁、锰）等因素对碳酸钙诱导结晶速率的影响进行研究.结果表明,当pH值在8.0~10.0之间,过饱和度在1.4~4.03之间时,碳酸钙诱导结晶速率随着pH值的增大或者过饱和度的增大而增大,当钙离子和镁离子活度在0~1.18之间时,碳酸钙的结晶速率随着镁离子的增多而降低.碳酸钙结晶速率介于1.0×10^-10m/s~5.0×10^-10m/s.铁离子和锰离子的存在会促进碳酸钙的诱导结晶过程,且铁离子和锰离子同时存在时碳酸钙结晶速率高于其单独存在时碳酸钙的结晶速率.通过深入研究不同因素对碳酸钙诱导结晶动力学的影响,为碳酸钙结晶造粒工艺提供数据支持.     

暴雨径流潜流过程及其对分层水库水质的影响

为探究汛期暴雨径流潜入演变过程及其对分层水库水质的影响,以西安金盆水库为研究对象,对2015年6月和2017年10月2次暴雨径流过程中各监测点水温、溶解氧、浊度、总氮、总磷和COD_Mn等水质指标进行持续监测.结果表明：径流量在300~400m³/s时,潜流经历全断面径流-底部潜流-中部潜流3个阶段,最终潜入主库区中部水体.暴雨径流的汇入使水库热分层结构稳定性受到一定破坏,中下部水体溶解氧得到补充.暴雨径流携带的大量泥沙及氮、磷营养盐等污染物质会对水库水质造成较大冲击,2015年6月暴雨径流使水库中层水体总氮、总磷、COD_Mn和浊度从1.60,0.021,3.70mg/L和5NTU增大为2.37,0.100,5.80mg/L和93NTU,水质污染特征为短时高污染负荷.     

周村水库沉积物污染物释放潜力模拟

通过实验室静态模拟山东省枣庄市周村水库沉积物污染物在冬季(t=4℃)与夏季(t=10℃)的释放情况,分析周村水库沉积物中氮、磷、铁、锰等污染物释放的潜力。由于周村水库內源污染严重,上覆水体DO在t=4℃与t=10℃的消耗速率分别为1.6、1.9mg(/m2·d);当DO<2 mg/L时,上覆水体中NH3-N浓度便开始上升,在t=4℃与t=10℃,沉积物中NH3-N的释放速率分别为18.9、19.9mg(/m2·d),其浓度在相应条件下达到6.09、6.89 mg/L;DO<1 mg/L时,沉积物中磷开始释放,t=4℃与t=10℃时,TP的释放速率分别为18.9、19.2 mg(/m2·d),其浓度在相应条件下达到0.25、0.51 mg/L;当DO<1 mg/L时,沉积物中Fe2+与Mn2+均开始释放,t=4℃时,Fe2+、Mn2+释放速率分别为0.35、0.49 mg(/m2·d),相应指标浓度达到0.82、1.39 mg/L,t=10℃时,Fe2+、Mn2+释放速率分别为0.38、1.03 mg(/m2·d),相应指标浓度达到0.82、1.52 mg/L。