页岩气开发废水污染控制技术与环境监管研究

水力压裂是页岩气开采的核心技术,但在开发过程中会产生大量的废水,其废水复杂,处理难度高、环境危害大。为此,利用重庆涪陵页岩区块的返排水调研结果,并借鉴美国页岩气开发废水的成功管理经验,分析整理了压裂返排液的水质特点、处理方式及技术,对回用技术、外排技术选择进行了推荐。结合中国现有环境监管体系,对页岩气返排废水的处置方法提出了监管对策,为中国页岩气大规模开发产生的返排废水管理提供参考。     

挥发性脂肪酸的滴定测量方法进展

测定挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid,VFA)浓度的方法包括:蒸馏法、比色法、气相色谱法以及各种滴定法。就常规监测和控制而言,滴定法在简洁、省时和成效比方面要优越于其它测试方法。滴定法测定VFA主要包括四点滴定法、五点滴定法和八点滴定法。这些方法主要应用于厌氧反应器中高浓度VFA的测定,但随着活性污泥数学模型的应用,城市污水中低浓度VFA的测量越加重要,是模型应用不可缺少的条件。文章具体介绍了上述三种滴定方法的基本原理、优缺点和应用情况,为适用于城市污水中VFA测量提供参考。     

影响厌氧氨氧化与甲烷化反硝化耦合的因素

氨氮、氮氧化物对产甲烷菌有一定的抑制作用,但可以通过驯化去除毒性.亚硝酸盐在厌氧氨氧化菌作用下与氨发生厌氧氨氧化反应.虽然厌氧氨氧化菌是自养菌,但具有异养代谢能力,并且NO2可提高厌氧氨氧化菌的活性.因此,通过特殊的反应器技术,将厌氧氨氧化菌与甲烷菌、反硝化菌复合在一个有利的微生态环境中,充分发挥它们之间的协同耦合作用,把有机物转化为清洁能源又同时脱氮,是极有前景的废水厌氧(缺氧)处理研究新方向.表1参31     

基于微分代数方法的生物除磷模型参数结构可识别性研究

通过将微分代数方法应用于异养菌生长Monod模型和生物除磷亚模型参数结构可识别性研究,探讨了该方法的适用性.结果表明,本研究提出的算法计算过程清晰、系统化,可以实现计算机编程自动运算;在文献中方法很难进行生物除磷亚模型参数结构可识别性研究时,采用本算法也能得出结果.本研究为活性污泥模型参数结构可识别性研究提供新的方法,并对除磷过程参数估计优化实验的设计有重要的指导意义.     

生物膜全自养脱氮过程及强化机理研究进展

在限制溶氧的条件下,生物膜表层的好氧氨氧化菌将氨氧化为亚硝酸盐,并传递到生物膜内层缺氧区,厌氧氨氧化菌将氨和亚硝酸盐同步去除。根据生物膜内好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌协作共生开发出的全自养脱氮工艺在生物转盘、SBR及填料床等反应器内实现,大大节省了碳源和曝气量。微量NO2对好氧氨氧化和厌氧氨氧化过程有明显强化作用,能显著提高基质降解速率、微生物生长速率和细胞密度。数学模型对废水处理工艺开发和运行具有重要意义,通过数学模型对微生物活性、分布以及脱氮过程的主要影响因素进行模拟研究,为全自养脱氮工艺的运行管理和优化控制打下基础。     

微量NO2对氨氧化过程中产物的影响

在无O2条件下,氨氧化速率越高,氨氧化过程中产生的NO-2-N、NO-3-N浓度和氮损失越大;NO2为25×10-6 mg/L时氮损失率最大,约为20.93%.在相同浓度的O2条件下,氮损失与氨氧化速率相关,氨氧化速率增加时,氮损失增大.在O2的体积分数为2%时,50×10-6 mg/L NO2时的氮损失率最大,为27.57%;在O2的体积分数为21%时,100×10-6 mg/L NO2时的氮损失率最大,为34.19%.     

颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响.采用Monod模型描述反硝化反应动力学,得到有机物半饱和常数为4.72 mg/L,亚硝态氮半饱和常数为2.26 mg/L,最大亚硝态氮降解速率为0.0069 mgNO2--N/(mg MLSS·h).微量NO2对反硝化具有抑制作用,采用反竞争性可逆抑制模型描述了微量NO2对反硝化速率的影响,得到微量NO2下的最大反硝化速率为0.006865 mg NO,2--N/(mg MLSS·h),亚硝态氮半饱和常数为0.1 mg/L,NO2抑制系数为1.53 mg/L.在通入51.3、102.7、205.4和308.1 mg NO2/m3时Nox的损失量分别是78.7%～99.4%、81%～99.4%、65.1%～97.9%和38.9%～89.7%,相当部分的Nox损失.     

呼吸测量法测定废水中活性异养菌COD组分

废水中的活性异养菌(XH)会影响废水生物处理过程动力学,过程模拟需要对其定量表征.通过2种方法对城市污水中XH进行呼吸测量,分别结合XH最大比呼吸速率参数(P方法)和细胞生长过程模型拟合(F方法)测定其中的XH-COD组分.结果表明,F方法的测量结果是P方法的0.6～0.9倍,两者存在一定的丰廿关性;对于含高XH、低易生物降解基质(RBCOD)的废水,呼吸测量得不到明显的呼吸速率指数上升段,影响F方法的测定结果,水样稀释和外加RBCOD是可行的改进办法.使用P方法得到某城市污水厂进水的XH-COD占总COD的23%～46%(平均31%),高于多数文献报道结果.     

卡鲁塞尔氧化沟反应器两相流PIV图像处理研究及实验分析

在单相数字粒子图像测速度(PIV)技术的基础上,研究了PIV两相流动的测试及图像处理方法.利用数学形态学的原理以及互相关法,对两相粒子图像进行标定、识别、区分和流场分析,编辑了相应的软件.并采用此技术对卡鲁塞尔氧化沟模型直道及弯道段二维液固两相流速进行测量,克服了传统点测量方法无法获取全场流动同步信息的缺陷,较好地反映了不同位置处固液流动分布的基本特性.结果表明,沟内径向流速远小于轴向,流速大小相差约一个数量级;同一断面上轴向流动分布是决定水力特性的主要因素;径向流速和水体动能是决定污泥沉积位置的主要因数,固相总体流速小于液相.     

完全自营养脱氮过程中的影响因素

基于正交实验考察了溶解氧（DO）、初始NH4＋-N浓度、pH对SBR自营养脱氮性能的影响。结果表明,DO和NH4＋-N浓度对好氧氨氧化速率影响大,pH对好氧氨氧化速率的影响小;DO、NH4＋-N浓度对亚硝酸氧化速率的影响较大,pH对亚硝酸氧化速率的影响较小;DO、NH4＋-N浓度和pH对厌氧氨氧化菌（ANAOB）的活性影响较小。好氧氨氧化菌（AOB）直接影响到CANON系统的总氮去除能力,是CANON系统的控制反应,DO是关键控制因子。实验确定的CANON系统优化运行条件为,DO（0．3±0．05）mg／L、初始NH4＋-N浓度150mg／L和pH7．4。