基于化学反应动力学的饮用水铝形态分布模型研究

目前饮用水中的总铝超标现象十分严重,其危害与铝的存在形态密切相关.本研究利用三层前反馈式的人工神经网络技术,建立了基于化学反应动力学的铝形态预测模型.结果表明,无机单核铝和溶解铝的浓度变化速率与反应时间及水温、pH、总铝、氟离子、磷酸根和硅酸根等水质参数密切相关,二者的反应级数均为三级.通过人工神经网络可有效地进行饮用水中无机单核铝和溶解铝反应动力学参数的预测;反应速率常数k和初始浓度项1/c02的计算值和模型预测值的相关系数R均大于0.999.由M市管网水铝形态的预测结果可知:当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型对无机单核铝浓度的预测误差较大;而当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型有较好的预测能力,无机单核铝和溶解铝的相对预测误差分别为±15%和±10%.     

逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术同时检测水中多种肠道病毒

建立了一种利用通用引物RT-PCR技术检测水中肠道病毒的方法.利用脊髓灰质炎病毒1～3型,柯萨奇病毒B3型作为参考病毒株,根据肠道病毒RNA5′非编码区中具有高度同源性的序列来设计通用引物.比较了M-MLV酶和AMV酶的逆转录效果,AMV酶能够成功地从地表水和生活污水中逆转录病毒RNA,更适于实际应用.对比研究了PCR过程中的退火温度,c(Mg2＋)等因素对RT-PCR检测结果的影响,选择退火温度55　℃,c(Mg2＋)为2　mmol/L的反应条件,优化了RT-PCR检测方法.通过检测水样中接种的连续稀释的病毒,确定了该检测方法的灵敏度为38　CCID₅₀.考察人工污染的地表水、污水、二级处理出水样品发现,检测灵敏度基本一致.该方法可应用在实际环境的肠道病毒检测中.      

污水深度处理流程对污染物去除效果评价方法

城市污水再生处理流程大多采用几种深度处理单元组合而成,由单个处理单元对污染物的去除效果来准确评价组合流程整体的处理效率对于工艺方案的确定和实际运行具有重要意义。在对处理过程中污染物浓度分布变化分析的基础上,建立了污水深度处理流程污染物去除效果的评价分析方法,并根据3种常用再生处理单元的实验结果,以总大肠菌群为例,评价了混凝沉淀过滤与生物活性炭和超滤联用处理流程对总大肠菌群的去除效果,计算结果表明,这种评价分析方法是准确可行的。     

太湖上游城市宜兴城区主干道路径流污染特征解析

通过监测2015年8月—2016年9月7场典型降雨事件,系统分析太湖上游城市宜兴城区3个不同功能区(环科园、新城区和老城区)主干道路径流污染特征.研究表明:宜兴市城区主干道路径流浊度、COD、TN、NH_3-N、TP浓度分别为(77.2±66.9)NTU、(97.2±79.7)、(3.0±1.9)、(0.93±0.59)和(0.35±0.36)mg·L~(-1).COD和TN超出地表水环境Ⅴ类标准,是该地区径流特征污染物.降雨过程中污染物浓度整体呈下降趋势,伴随有不同程度的波动,主要受地表残留污染物及降雨强度的影响.3个区域TN浓度差异不大,且主要以溶解态存在(60%);环科园、新城区TP浓度差异不大,且主要以颗粒态存在(70%);然而,受居民生活活动的影响,老城区TP主要以溶解态存在(60%).此外,受交通及道路坡度影响,新城区道路径流浊度和COD污染最为严重.不同降雨事件径流污染物浓度变化较大,主要受干期长度和降雨强度的影响.干期长度越长、降雨强度越小,污染物累积量及可冲刷量越大.因此,加强控制宜兴市道路初期径流、路面颗粒物、径流颗粒物和TN以及老城区TP,对保护径流主要受纳水体南溪水系及太湖水体具有重要意义.     

北方高盐景观水体氮磷时空分布特征及富营养化评价

为掌握北方高盐景观水体的水环境状况,选取天津市中新生态城3个景观水体(清净湖、蓟运河和蓟运河故道)为研究对象,于2013年12月—2014年11月对其进行定期取样监测,开展水体氮磷污染特征分析及富营养化评价。结果表明:1)蓟运河、清净湖和蓟运河故道的TDS均值分别为3.42,4.64,20.2 g/L,属于高盐景观水体;2)水体TN和TP浓度逐月变化显著,水质整体上冬春季优于夏秋季,其中蓟运河TP和TN的浓度最大,且波动较大;3)根据TN/TP比值判定,研究区水体除清净湖在短时间表现为氮限制外,水体大部分时间段内表现为磷限制,P为主要限制因子;4)富营养化评价表明:水体均处于富营养状态,且有蓟运河蓟运河故道清净湖;5)相关性结果表明:TDS与电导率、水温及EI呈显著正相关,相关系数分别为0.905、0.822和0.645,盐度也是影响富营养化的关键因素。     

人工湿地在工业园区污水厂尾水处理中的工程应用

针对工业园区污水处理厂出水中有机污染物、氮、磷等超标问题,采用"水平潜流+表面流"复合人工湿地工艺,对污水处理厂尾水进行深度净化。运行结果表明:湿地系统净化效果良好,运行稳定,对SS、COD、BOD5、TN、NO-3-N、NH3-N和TP平均去除率分别为58.3%、35.7%、47.4%、52.8%、65.4%、52.6%和53.6%,出水水质指标(除SS外)达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。该工程具有显著的生态效益和社会效益。     

西部干旱半干旱地区水资源再生利用分析

结合西部干旱半干旱地区的地域特点、水文特征和水资源开发利用状况，分析论述了该地区水资源短缺与水污染加剧这一矛盾所决定的西部地区水资源开发利用的特点及其对地区经济发展的制约，认为水资源的再生利用是解决西部地区水资源危机的一条有效途径。以城市污水为再生水源，根据该区域特点，提出了西部干旱半干旱地区水资源再生利用的研究内容。     

餐厨垃圾和剩余污泥厌氧混合发酵过程的动态膜强化特性研究

比较了厌氧动态膜生物反应器（DMBR）与完全混合式反应器（CSTR）在处理餐厨垃圾（FW）和剩余污泥（WAS）时的发酵产气过程,验证了高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵时DMBR系统运行的稳定性,考察了动态膜（DM）基材孔径（300目、200目和100目）对DMBR运行性能及其固液分离效果的影响.结果表明：一体式DMBR能够强化餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵的高负荷稳定运行,DMBR过膜滤液中平均总挥发性脂肪酸（TVFA）为86.1 mg·L^-1,低于CSTR排泥中TVFA的浓度（527.3 mg·L^-1）.当动态膜基材孔径为300目时,DMBR过膜滤液中总有机物（TCOD）为（1.6±1.1）g·L^-1,相应的固液分离效果优于200目（（3.2±1.9）g·L^-1）和100目（（32.0±1.3）g·L^-1）动态膜基材,即当动态膜基材孔径为100目时,DMBR过膜滤液中TCOD比300目动态膜基材高6.7倍.与200目动态膜基材孔径相比,300目动态膜基材相应的跨膜压差增长缓慢,反洗频率和运行能耗均较低,而100目动态膜基材孔径过大,固液分离效果较低.因此,在高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统中,选用300目动态膜基材形成的动态膜过滤效果最优.此外,本文还对比分析了有机废物和废水处理领域中较优的动态膜基材孔径及DMBR的应用情况,为拓展DMBR在有机物处理领域的应用提供依据.     

宜兴市典型道路灰尘(＜150 μm)组分中重金属污染特征及风险评价

粒径小于150μm道路灰尘是生态系统及人类健康风险的主要来源.本文于2016年11月采集宜兴市主城区10条典型交通道路灰尘样品,分析并评价150μm灰尘颗粒中Zn、Cu、Pb、Ni和Cr等5种重金属污染及风险水平.研究结果表明,宜兴市道路灰尘中重金属含量均高于当地土壤背景值,平均含量(mg·kg~(-1))大小依次为:Zn(408.2±108.0)Pb(263.3±582.4)Cr(161.7±77.1)Cu(128.0±43.4)Ni(90.2±32.4).地累积指数(I_(geo))表明,道路灰尘中重金属Zn和Cu为中-中/重度污染水平,Pb表现为中度污染水平,Ni和Cr则表现为无污染/中-中度污染水平.潜在生态风险指数(RI)表明,研究区域(宜兴市)大部分道路的灰尘中重金属对当地生态系统造成潜在中度风险,重金属Cu、Cr和Pb为潜在生态风险主要来源(85%).健康风险评价表明,道路灰尘中非致癌重金属对儿童可能构成潜在非致癌风险,对成人不造成非致癌伤害, Ni和Cr对暴露人群不会造成严重致癌危害.研究同时发现,宜兴市道路灰尘中重金属污染程度严重,亟需采取有效措施加以控制.     

盐胁迫条件下好氧颗粒污泥生长模式研究

研究了含盐量分别为1%、2.5%、5%条件下颗粒污泥成长特性,对其表面结构、粒径分布与稳定性进行了评估.结果表明,在颗粒成长初期颗粒较为疏松,粒径和离散度均呈增大趋势;颗粒成熟后粒径密实度增大,粒径大多稳定在0.3～0.5 mm左右.成熟的颗粒污泥在含盐量1%下颗粒孔隙率较大,离散度较小,菌胶团细菌占优势,微生物通过胞外多聚物相互聚集,其稳定性较好;而在含盐量5%下其孑L隙率和离散度呈现相反趋势,丝状菌占优势,颗粒通过丝状菌的相互缠绕形成,其稳定性较差;但在含盐量2.5%下由于菌胶团细菌与丝状菌均未成为优势菌群,难以维持稳定结构,颗粒发生膨胀自溶,其离散度也变大.研究提出了同质和异质2种生长模式,颗粒粒径分布较窄的成长模式称为同质生长,其颗粒的生长及基质利用条件基本相同,故系统稳定;而颗粒粒径分布较宽的成长模式称为异质生长,其颗粒生长和基质利用条件差异性大,故系统不稳定.