改性方解石的除磷能力研究

选用颗粒方解石,对其表面进行改性,便于磷在其表面的吸附、结晶、沉淀,形成永久性固态磷,加速磷的自然沉淀过程。考察了改性的最佳条件和改性方解石除磷的影响因素。结果表明,方解石的最佳改性条件:改性液TP、Ca2+、HCO-3分别为93.00、120.00、244.00 mg/L,浸泡时间2d;改性方解石具有持续的除磷能力,在实验前76h的平均除磷速率为0.053 0mg/(g·d),而稳定阶段的除磷速率为0.021 4mg/(g·d);待处理水样的Ca2+浓度对改性方解石的除磷效果有较大影响,Ca2+为120.00mg/L时除磷效果最好,碱度对除磷效果的影响很小;pH≤7.30,投加改性方解石系统中磷的去除以改性方解石表面Ca-P结晶为主,而当pH≥8.15时,溶液中发生Ca-P沉淀,而Ca-P结晶逐步减少;水温对改性方解石的除磷效果具有显著影响。     

水源水库沉积物中营养元素分布特征与污染评价

为了揭示水源水库沉积物中的营养元素分布对水体富营养化的影响,以周村水库为研究对象,采用现场取样及实验室分析方法,探究了沉积物中营养元素的分布特征,并对TOC与TN、TP的相关性进行了分析,同时参考沉积物质量评价指南并采用综合污染指数对沉积物的污染状况进行了评价.结果表明,周村水库研究区域沉积物TOC含量均随深度增加而下降,而沉积物中氮负荷有增加的趋势,磷则表现出表层富集现象,表明周村水库沉积物营养盐负荷在加重;TOC与TN、TP存在较好的相关性,相关系数分别为r=0.68(P0.01)、r=0.89(P0.01),TOC/TN值表明,纤维束植物碎屑是水库沉积物有机质的主要来源;综合污染指数评价结果表明,3个采样点表层沉积物均达到重度污染程度,表层沉积物中TN、TP含量分别为3 273~4 870 mg·kg~(-1)、653~2 969 mg·kg~(-1),TOC含量为45.65~83.00mg·g~(-1),均超过沉积物质量评价指南规定的引发最低级别生态毒性效应的标准值,周村水库沉积物存在较大安全风险,水体面临富营养化威胁.     

人工诱导水库分层水体提前混合对细菌群落结构和代谢活性的影响

水库水体分层是导致底层水体厌氧,产生内源污染的重要原因,人工强制混合充氧可以使分层水体提前实现完全混合,当秋冬季气温低于混合水温时,停止混合充氧系统水体仍可自发地持续进行混合,极大地延长了底层水体及沉积物的好氧周期.上述阶段中,人工强制混合期底层水体温度逐渐升高直至完全混合,自然混合期混合水体温度持续下降,溶解氧保持在7.84～9.86 mg·L^-1.为研究人工诱导水体提前混合对水源菌群及有机污染物代谢的影响,以西安金盆水库为研究对象,在原位监测水质指标的基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术分析细菌群落组成及其代谢活性.结果表明,持续自然混合期金盆水库优势菌门为放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）,二者相对丰度之和占细菌群落的60.9%～66.2%.放线菌门（Actinobacteria）中的优势菌为CL500-29＿marine＿group（15.96%）,其次为hgcl＿clade（9.25%）.水库水体在完全混合初期,受温度和溶解氧升高影响,细菌活性相对较高,有机污染物指标高锰酸盐指数和溶解性有机碳...     

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。     

接种物对厌氧同步脱硫反硝化特性的影响实验研究

分别以厌氧污泥、脱氮硫杆菌菌悬液和厌氧污泥并添加脱氮硫杆菌菌悬液为接种物,以硫化物和硝酸盐为进水基质,考察不同接种物条件下,各反应器的硫化物氧化特性、反硝化特性、生化反应机理及微生物特性。结果表明,在无菌条件下,硫化物不能被硝酸盐化学氧化。接种脱氮硫杆菌菌悬液的2#反应器的硫氧化速率为1.98 g S/(m3.h),停留24 h硫化物的去除率高达97%,脱硫能力最强,该接种条件下以硝酸盐氧化硫化物为主反应,优势菌为杆菌,进水的NO3--N/S应控制在0.4以下,可以实现高效生物脱硫。接种厌氧污泥的1#和3#反应器的脱氮效果比2#反应器好,停留时间为24 h时,硝酸盐的平均去除率为96%。单独接种厌氧污泥的1#反应器的硫氧化速率为1.78 g S/(m3.h),其优势菌为球菌,该接种条件下以硝酸盐氧化硫化物和硝酸盐氧化单质硫为主反应,进水的NO3--N/S应控制在0.8左右。以厌氧污泥联合脱氮硫杆菌为接种物时,硫氧化速率为1.71 g S/(m3.h),反应器以硝酸盐氧化硫化物、硝酸盐氧化单质硫以及异养反硝化为主反应,驯化后优势菌为球形、卵圆形和短杆状,应控制进水NO3--N/S为1.2,可以实现同步脱硫反硝化,该工艺既可以用于含硫废水的处理,也可以用于C/N低的硝酸盐废水的处理。     

臭氧-氯顺序灭活地下水源水中真菌的效能

以地下水源水中真菌为研究对象,研究了单独氯灭活、单独臭氧灭活以及臭氧-氯顺序灭活的灭菌效果,并用Berenbaum公式判断了2种消毒剂联合作用的性质,同时考察了预臭氧浓度和预臭氧时间对灭活效果的影响。结果表明：单独氯灭活时,当Ct=40 min·mg·L-1时,真菌存活率仅为7%;单独臭氧灭活时,当Ct=9 min·mg·L-1时,真菌存活率仅为10%;与单独消毒剂灭活相比,臭氧-氯顺序灭活对真菌的灭活效果更明显,1.0 mg·L-1臭氧作用1 min后接2.0 mg·L-1氯作用5 min,真菌存活率仅为11.7%;用Berenbaum公式计算得出臭氧和氯顺序灭活真菌是一种协同作用,且随着预臭氧浓度的增大、预臭氧时间的延长,灭活效果越好,协同作用越强。     

紫外-氯顺序灭活地下水源水中真菌的效能

以地下水源水中真菌为研究对象,研究了单独紫外线灭活、单独氯灭活以及紫外线-氯顺序灭活的灭菌效果,同时对单独消毒剂灭活进行了动力学研究,确定了其动力学参数。结果表明：单独紫外线灭活时,在相同紫外剂量（I·t）下,高紫外强度（I）下真菌的灭活效果优于低紫外强度的灭活效果;紫外线灭活符合一级光化学反应,其速率常数k为0.044~0.077 cm2·（mW·s）-1。单独氯灭活时,氯浓度2.0 mg·L-1,作用30 min,真菌灭活率达到95%;氯衰减符合一级衰减模型,即氯灭活真菌符合一级动力学反应,其速率常数k为0.056~0.081 L·（mg·s）-1。紫外线-氯顺序灭活时,高紫外剂量-低加氯量可以达到低紫外剂量-高加氯量的灭活效果;真菌完全灭活时,紫外剂量从5 mJ·cm-2增加到30 mJ·cm-2,加氯量可降低1~2 mg·L-1,减少了消毒副产物的生成量,降低了生态环境风险;紫外线与氯顺序灭活具有协同效应。     

结晶造粒流化床同步去除水中铁、锰及硬度的中试实验

为了实现水中的铁、锰及硬度的同步去除,利用结晶造粒流化床,在中试规模条件下,考察了药剂投加量、晶种填充高度、水力负荷、连续运行时间等因素对出水效果的影响。结果表明,在进水硬度、铁和锰平均浓度分别为300、0.90和1.90 mg·L?1条件下,当水力负荷为13 m·h?1,晶种填充高度为50 cm,NaOH投加量为100 mg·L?1时,出水水质达标,大部分污染物在流化床底部被去除,出水效果随着运行时间的推移有所增强,硬度、铁及锰的去除率分别为59%、70.6%和96.7%,出水pH为9.6;此外,水中硬度的含量较高时,流化床对锰的去除难度加大。通过对长期运行后晶种的结构变化进行SEM﹑EDS和XPS表征,发现流化床运行过程中,结晶颗粒逐渐长大,表面形成致密的结晶产物,其主要成分为CaCO3、FeOOH、Fe3O4、Mn3O4和MnO2等构成的复合物。研究结果为水中铁﹑锰及硬度的同步去除提供可借鉴的理论参考,具有一定的实践指导意义。     

氧化还原电位及微生物对水库底泥释磷的影响

为了解上覆水环境以及生物作用对水库底泥释磷作用的影响,本研究通过选取石砭峪水库底泥作为贫营养水库底泥代表,在实验室模拟了不同物理化学条件及不同微生物条件下水库底泥静态释磷过程.实验期间调查了上覆水处溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、pH等条件的影响,定期监测了上覆水中的溶解性正磷酸盐(PO3-4)、总磷(TP)、亚铁离子(Fe2+),反应开始前与结束后测定了底泥中不同持留形态的磷组分,其中包括铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、总磷(TP),同时测定了反应前后底泥中碱性磷酸酶活性(APA).实验证明,ORP0 mV的强还原性条件能够促进底泥中的磷大量释放,同时伴随着大量的Fe2+进入上覆水中.底泥中释放的磷是以Fe/Al-P和IP为主,并且进入水体中的磷大部分是PO3-4,占超过水体中TP的50%以上.底泥中微生物的活动能够促进OP的分解和转化,对底泥中其他形态的磷转化为PO3-4进入水体影响不大.同时微生物也可以吸收上覆水中除PO3-4之外的磷营养进入底泥中储存起来.     

水源水库铁还原反硝化菌群的筛选及其脱氮特性研究

为削减水源水库中氮素的浓度,对西安市李家河水库沉积物进行富集驯化,筛选出以Dechloromonas、Acidovorax、Vogesella、Azoarcus等为优势菌属的铁还原反硝化菌群FL6,探究了该菌群的铁还原及反硝化特性.结果表明,在初始pH 7.00±0.2,温度30℃,以硝酸钠为唯一氮源的培养条件下,菌群FL6具有明显的铁还原功能,且表现出高效的反硝化能力.在96 h时菌群FL6对总氮和硝酸盐氮的去除率分别为69.56%、95.23%,且在反应过程中无中间产物的积累,同时nirS型反硝化基因被扩增检测到.响应曲面法（RSM）实验结果表明C/N比5.95,温度24.33℃,初始pH 5.88是菌群FL6去除总氮的最优条件,同时菌群FL6可以耐受低温条件.菌群FL6可以为贫营养水源水库利用无机电子供体强化生物脱氮提供菌源保障.