基于CFD模拟技术的开孔氧化沟特性分析

针对传统氧化沟工艺溶解氧调控困难、曝气区高流速造成能量浪费等问题,通过在氧化沟缺氧区廊道弯道处开设孔洞、设置挡水墙与导流板等措施,提出了一种新型开孔变速氧化沟流态调节理论与技术方案。首先通过计算流体力学模拟开孔氧化沟方案的流态调节效果,模拟结果表明,开孔廊道平均流速为0.20~0.26 m/s,明显高于其他廊道,表明开孔方案可以显著提高缺氧区廊道流速,实现氧化沟变速流态调节效果。其次,建立开孔氧化沟中试系统,通过对比等速氧化沟与开孔氧化沟工艺对有机物的去除效果和微生物群落分布验证开孔方案的可实施性。结果表明,两种工艺对有机物的去除率基本相当,其中COD、SS、TP和NH_4~+-N的去除率在95%以上,而开孔氧化沟工艺对TN的去除率略高于等速氧化沟。两组氧化沟系统中反硝化细菌种类一致,相对丰度分别为1.51%和1.49%,表明氧化沟开孔流态调节方案不会影响系统的运行效果和微生物种类,只是改变了开孔廊道的流态分布。同时采用现场流态测定方法对氧化沟流态和沉泥情况进行了分析,结果表明,开孔方案能够提高氧化沟缺氧区廊道流速,减缓低流速区沉泥现象。因此,在不影响运行效果的基础上,开孔方案减小了氧化沟系统缺氧区廊道推进器功率8.4 k W,达到节能21.2%的目的。     

不同尺度潜流人工湿地对污染河水的净化机制

为了揭示潜流人工湿地对污染河水的净化机制,通过构建实验室规模和中试规模2种尺度的人工湿地,系统分析了人工湿地净化污染河水过程中的基质特性、微生物特性和植物作用。结果表明,2种尺度人工湿地对悬浮固体(SS 95.86%,94.74%)和有机物(COD 85.29%,80.41%;BOD5 90.60%,89.99%)的去除效果相近,而实验室规模湿地对营养物的去除效果(TN 30.13%,TP 76.89%)优于中试规模湿地(TN 20.27%,TP 52.45%)。实验室规模人工湿地的微生物群落多样性和微生物数量更高,并且具有能够脱氮和降解有机物的特属优势菌种黄杆菌和金黄杆菌。中试规模人工湿地能够更好地为植物生长提供适宜的环境条件,中试规模湿地中的植物生物量(1.47 kg·m~(-2))高于实验室规模湿地(1.12 kg·m~(-2)),而且植物在湿地氮磷去除中的贡献率(TN 23.55%,TP 8.80%)也高于实验室规模湿地(TN 11.03%,TP 4.46%)。     

二级出水中亚硝胺类消毒副产物分布及臭氧化特性

在污水深度处理过程中,臭氧氧化通常用来去除二级出水中的难降解有机物,提高后续深度处理工艺的处理效率。针对臭氧氧化对二级出水中亚硝胺类消毒副产物的作用,以城市污水厂二级出水为研究对象,采用固相萃取及超高效液相串联三重四级杆质谱联用仪作为分析测试手段,对二级出水中亚硝胺类消毒副产物的分布及臭氧化特性进行研究。结果表明,二级出水中7种亚硝胺类物质浓度由大到小依次为NPYR、NDIP、NDBA、NDMA、NMEA、NDPA和NDEA,均值分别为250、45.96、31.17、28、4.92、4.71和2.15 ng·L~(-1)。随着臭氧投加量的提升,臭氧氧化会使二级出水中的亚硝胺类物质含量增加,特别是NPYR、NDIP、NDBA和NDMA4种物质;但亚硝胺类物质的生成势却随之降低,且在臭氧氧化作用下亚硝胺的生成势降低量明显高于其自身的增加量,臭氧投加量越大,二者之间的差异越明显。臭氧氧化导致亚硝胺生成势的降低作用可以减少后续深度处理工艺及消毒过程中该类物质的生成,有利于保障再生水的回用安全。     

新型堆肥生物反应器人粪便堆肥功效的评价

利用以锯末为载体的Bio-Lux S15型生态卫生设备,对人粪便进行了连续性堆肥实验,考察了BOD₅、粪大肠菌和蛔虫卵的灭活以及最终产品N、P和K等肥料成分的含量。实验结果表明,最初30 d,BOD₅的累积去除率由27％快速增加到50％,之后的30 d维持在50％左右,随后下降至40％左右。生态卫生设备中维持50～60℃的温度是杀灭粪便病原微生物的适宜条件,可保证粪便投入后在24 h内,粪大肠菌的灭活率达到99.99％,蛔虫卵的灭活率在2 h内达100%。对反应周期内载体的N、P和K等肥料成分的分析结果表明,反应过程中3种肥分都持续积累,在反应末期,按TN、P₂O₅和K₂O计算的3种肥分最终分别达到25.1、123.4和2.0 g/kg,基本上达到了农用肥料的国家标准,表明以锯末为载体的反应器具有良好的堆肥效果。     

含盐量与负荷对好氧颗粒中自养与异养菌的影响

研究了含盐量分别为2.5％和5％,有机负荷分别为8 kg COD/(m³·d) 和16 kg COD/(m³·d)条件下好氧颗粒污泥中自养菌和异养菌的成长情况,研究结果如下：(1)系统在高COD负荷条件下抗盐度的冲击能力要强于低负荷条件;(2)从4个反应器对COD的去除效果来看,含盐量对异养菌的影响要低于硝化自养菌;(3)在低负荷情况下,硝化自养菌为优势菌种,在一个周期内产生的NO^-₃-N要高于高负荷,而在高负荷情况下,异养菌为优势菌种。     

城市景观水体水质净化的人工湿地设计

从设计规模、水质标准、湿地平面和堤坝设计、进水方式以及防渗结构和湿地植物等方面,介绍了用于景观水体水质净化的人工湿地系统及设计方案。以西北地区某园区为例,根据天然地势设计了5级阶梯式人工湿地,确保出水水质作为景观水水源,并参与城市人工河湖系统的水循环系统的正常代谢。     

引入分形维数的絮体粒径分布规律及其守恒关系

采用显微摄影技术,通过混凝实验分析了腐植酸絮凝体的粒径分布规律.结果表明,腐植酸絮体的粒径呈现对数正态分布.从混凝动力学基本方程出发,考虑到腐植酸絮体构造的不规则性(分形维数),分析了颗粒数量、颗粒平均体积和标准偏差之间存在的守恒关系,该守恒关系可以大大简化基本方程的求解,更简便地预测混凝过程中絮体的粒径分布.     

西安市雨水径流中重金属季节性污染特征及分析

为了探讨一年四季不同时段内城区各区域内雨水径流中重金属污染现状、变化特点、重金属之间的相关关系及污染源分析,采集了西安市几条典型城市交通干道在2013年全年的雨水径流样品,利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定其中重金属Fe、Mn、Pb、Zn、Al、Cd的含量,对雨水径流中重金属季节性变化进行了分析.结果表明,西安城区路面径流重金属污染严重,Fe超国家标准3倍,在全年中都保持较高的含量,且浓度值随人为活动密集度增大而增加;Mn、Zn在一年中呈现出:冬季>秋季>夏季>春季的趋势;Pb的浓度随着车流量的增加而增大,表现出:冬季>春季>夏季>秋季的趋势.因子分析表明,Fe、Al被同一污染源——自然污染源所影响;Zn、Cd受到人为污染源的影响较大;Mn、Pb受到交通污染源的影响较大.     

紫外线和次氯酸钠对Escherichia coli和Poliovirus的消毒作用

本研究选用大肠杆菌(Escherichia coli)和脊髓灰质炎病毒(poliovirus)分别作为典型的细菌和病毒,利用培养和定量PCR的检测技术,对比研究紫外线消毒和次氯酸钠消毒对细菌和病毒的作用特点.结果表明:脊髓灰质炎病毒比大肠杆菌更难被灭活,达到1-log所需的氯剂量分别为19.2 mg·L~(-1)·min和10.14 mg·L~(-1)·min;所需的紫外线剂量分别为6.37 m J·cm~(-2)和1.81 m J·cm~(-2).定量PCR方法检测大肠杆菌和脊髓灰质炎病毒达到1-log的核酸损伤所需的紫外线剂量和氯剂量要比培养法高出1~2数量级,紫外线消毒对脊髓灰质炎病毒的RNA损伤量明显大于对大肠杆菌的DNA损伤,病毒的单链RNA对紫外线的敏感性更强,该结果与培养法正好相反.达到1-log核酸损伤脊髓灰质炎病毒所需的紫外线剂量为135 m J·cm~(-2),大肠杆菌所需的剂量为270.3 m J·cm~(-2),核酸损伤需要更多的消毒剂量,可能由于消毒过程微生物进入活性但处于非可培养状态(VBNC),以及灭活对微生物其他分子的损伤和微生物死后核酸的持续性.     

腐殖酸絮凝体的形态学特征和混凝化学条件

以腐殖酸为混凝去除对象 ,通过图像法观察腐殖酸絮凝体的形态 ,研究了在混凝过程中以及不同化学条件下絮凝体分形维数的变化规律 .实验结果表明 ,在弱酸性 (pH =5 .0 )条件下形成的絮凝体比在中性 (pH =7.0 )条件下形成的絮凝体分形维数高 ,具有较密实的构造 .在该条件下 ,随搅拌历时的延长 ,絮凝体的分形维数有下降的趋势 .当铝盐投药量很高时 ,形成的絮凝体分形维数也降低 ,说明网扫絮凝为主要混凝机理时 ,絮凝体构造比较松散