利用太阳能驱动的一体化氧化沟的运行方式

污水处理的高能耗和新能源利用已引起人们的关注,本文根据太阳光照强度的周期变化和农村污水昼夜排放量悬殊的特征,提出了一种新型的利用无蓄电池太阳能光伏系统驱动的污水生物处理系统,可有效降低太阳能光伏系统的成本。生物反应器是一个双沟式一体化氧化沟。按照启动的用电设备的数量,一体化氧化沟具有5种运行方式。在不同的运行方式下,一体化氧化沟的内沟和外沟具有不同的功能,其中运行方式3到运行方式5对污染物去除效率最高。采用阶梯型电量输出模式,可以充分利用太阳能,并保障一体化氧化沟的高效运行时间。在160 d的连续运行实验中,COD、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为87.8%、98.4%、68.7%和80.3%。证明无蓄电池太阳能光伏系统驱动污水生物反应器处理农村分散污水是可行的。     

抗侵蚀型生态沟渠构建及其稻田应用效果

根据沟渠水力学和工程力学特征,通过引进三维植物网护坡技术,构建了一种抗侵蚀型稻田生态沟渠,横断面0.9 m2,沟壁和沟底水生植物覆盖度分别为62.8%和35.3%,沟壁抗坡面侵蚀强度较土质沟渠可提高2倍以上,在优化污染物拦截去除功能的同时,大大延长了其使用寿命。稻田应用实验表明,径流排水停留时间超过48 h后,SS、TN和TP去除率分别达59.5%、57.8%和45.3%,配置比例按照1 hm2水稻田配300 m该型生态沟渠实施,则超过80%以上的稻田径流排水能够得到有效处理。该型生态沟渠工程造价约245元/m,接近传统混凝土排水渠单价,经近2年的运行观测,沟渠系统结构稳定,净化植物长势良好。     

Eco-restoration: Simultaneous nutrient removal from soil and water in a complex residential-cropland area

An eco-restoration system to remove excess nutrients and restore the agricultural ecosystem balance was proposed and applied from August 2006 to August 2008 in a residential-cropland complex area (1.4 × 10⁵ m²) in Kunming, western China, where the self-purifying capacity of the agricultural ecosystem had been lost. The proposed eco-restoration system examined includes three main foci: farming management, bioremediation, and wastewater treatment. The results showed that the removal efficiencies of total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) from the complex wastewater were 83% and 88%, respectively. The Simpson’s diversity indices of macrophytes and zoobenthos indicated that the system had increased macrophyte and zoobenthic diversity as well as improved growth conditions of the plankton habitats. The results demonstrated that the proposed eco-restoration system is a promising approach for decreasing the output of nutrients from soil, improving agricultural ecosystem health, and minimizing the downstream eutrophication risk for surface waters.     

复合式氧化沟工艺处理城市污水

为研究复合式氧化沟对有机废水的处理效能,利用有效容积为120 L的模型反应器,研究了复合式氧化沟工艺处理城市污水的特性.结果表明,当HRT从55 h逐步变为10 h的过程中,复合式氧化沟对生活污水的COD及BOD5去除率分别可以保持在86%和92%以上,对NH 4-N的去除率也达到了83%左右.在HRT为20 h和25 ℃左右的室温条件下,即使COD、BOD5和NH 4-N的质量浓度分别在125.30～492.00 mg/L、56.26～249.44 mg/L和20.00～32.91 mg/L较大范围内波动,系统对它们的去除率都能保持在90%以上,使出水COD、BOD-5和NH 4-N质量浓度分别维持在3.74～47.01 mg/L、0.93～11.45 mg/L和0.28～3.26 mg/L的范围,均达到国家要求的一级标准.因此,复合式氧化沟能有效去除污染物,且能较好地适应水质水量的变化,稳定性好,去除效率高,抗冲击负荷能力强.     

川中丘陵区农田源头沟渠玉米季中氧化亚氮排放及其影响因素

农田周边的排水沟渠不仅是农田养分迁移的重要通道,也是氮转化非常活跃的场所和潜在的氧化亚氮(N_2O)排放源.本研究以川中丘陵区农田源头沟渠为对象,在6~9月的玉米季(雨季),采用静态箱-气相色谱法对其N_2O排放开展原位观测.结果表明,在整个观测期有自然植被覆盖的沟渠生态系统(V)N_2O累积排放量(以N计)为0.43 kg·hm~(-2),而无自然植被覆盖的对照处理(NV,代表沟渠中的沉积物-水界面系统)则为0.07 kg·hm~(-2).该沟渠生态系统的N_2O平均排放通量[14.7μg·(m~2·h)-1]已达到本地区玉米农田直接排放的水平,表明玉米季中农田源头沟渠是不容忽视的N_2O源.川中丘陵区雨季丰富的降雨径流携带大量农田硝态氮进入沟渠,促进N_2O产生和排放,此外,植物的存在可大幅度提高农田沟渠的N_2O间接排放系数(V:0.05%vs.NV:0.01%).由于本研究的N_2O间接排放系数远低于2006年IPCC建议的缺省值(0.25%),如果仅采用IPCC缺省值来估算本地区沟渠生态系统的N_2O排放,可能导致较大误差.未来研究中应对原位观测多予以重视,为进一步修正其缺省值提供理论依据.     

二沉池污泥上浮的控制策略

河北大城县污水处理厂采用以氧化沟为主体的污水处理工艺,分析了二沉池污泥上浮产生的原因.认为硝化程度高、污泥在二沉池中停留时间过长是引起污泥上浮的主要原因.采取了减小氧化沟中的溶解氧以降低硝化反应的程度、合理调控二沉池的运行、加大污泥回流量和剩余污泥的排放量等措施后,污泥上浮现象得到有效控制,水厂运行逐渐恢复正常.     

低负荷氧化沟系统中EPS与活性污泥沉降性能的关系

污泥膨胀是氧化沟系统中常见的运行问题,为寻求有效的针对性污泥膨胀的控制措施,需要首先明确污泥膨胀发生的机理.因此,在实验室模拟氧化沟处理系统中,采用以可溶性淀粉为碳源的模拟生活污水,探索了系统内污泥EPS的变化及其与污泥膨胀的关系.试验结果显示,在低负荷氧化沟中,污泥出现丝状膨胀,污泥中EPS含量及EPS中蛋白质含量与污泥的沉降性能(SVI)之间呈现出明显的负线性关系,但EPS中糖的含量与污泥的SVI之间无明显的线性关系.适当提高污泥负荷,污泥的EPS含量增加、沉降性能改善.研究认为,在低负荷运行的系统且缺乏细菌可快速容易降解碳源的条件下出现的污泥中EPS减少,并非是氧化沟污泥发生丝状膨胀的致因,丝状菌的优势繁殖才是根本原因.不能通过控制EPS来影响氧化沟低负荷下的污泥丝状膨胀.     

石臼漾湿地冬季有机质的可生化性

在冬季,石臼漾构筑根孔湿地对有机质的去除率不高.若设想这只是一个表观现象,实际上湿地在冬季能够有效地去除水体中难降解有机质,但释放部分易生化的有机物质.为了验证这一假设,研究了冬季石臼漾湿地岸边带和植物床-沟壕系统中有机质可生化性的空间分布.结果表明:湿地内部其有机质可生化性r(BOD₅/COD_Cr)为0.26~0.84,80%数据高于可生化性下限值(0.30),远超过源水(0.0999).经过湿地净化,水体中有机质的性质发生了显著的变化.湿地内部其r(COD_Cr/TOC)比值(0.85~2.57,平均值1.90)远低于源水(5.41),大量的还原性有机物质及部分芳香族类化合物被湿地拦截和持留.这说明即使在冷季,石臼漾湿地仍对源水中的有机质具有较好的去除效果.以人工湿地生态根孔技术为核心的植物床-沟壕系统是整个湿地中水质净化特别是有机质去除的关键区域.     

生态沟渠底泥属性与磷吸附特性研究

对种植水生植物铜钱草、黑三棱的生态沟渠和有杂草生长的自然沟渠中0～5 cm和5～15 cm底泥属性及磷吸附特性进行比较研究.结果表明,铜钱草0～5 cm底泥中草酸提取态铁、铝和磷含量均高于自然杂草和黑三棱段底泥.Freudlich和Langmiur方程拟合吸附数据得出:试验底泥的吸附、解吸平衡时磷浓度(EPC0)在0.009～0.031 mg·L-1范围;铜钱草0～5 cm底泥的Kf和Smax值最大,分别为352.2 L.kg-1、562.7 mg·kg-1,表明该底泥样对磷的吸附能力最强.回归分析得出磷吸附参数与底泥属性有显著的相关性(P<0.05),主要受草酸提取态铁、黏粒含量、磷饱和度的影响.可见,水生植物对底泥属性及磷吸附能力都有影响,在生态沟渠中优选植物种植能降低面源污染中磷流失风险.     

在线固相萃取-超高效液相色谱-三重四极杆质谱快速测定地表水中磺胺类抗生素

建立了在线固相萃取-超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用技术测定地表水中痕量磺胺类抗生素的方法。样品经滤膜过滤,HLB在线固相萃取小柱富集纯化,以Acquity BEH 130为分析柱,三重四极杆质谱进行检测,外标法定量。通过在线固相萃取,并对色谱和质谱等条件进行优化,该方法检出限为0.2~1.1 ng/L,回收率为80.6%~113%,相对标准偏差<10.6%,浓度范围内线性良好（r＞0.9972）,满足了磺胺类抗生素痕量分析测试的要求,且分析时间仅需17min。该方法灵敏度高、分析速度快,对于保障水环境安全,及时提供污染信息,有效应对环境应急突发事件具有十分重要的意义。