曝气策略对膜面剪切力的影响机制及其优化

曝气冲刷是浸没式MBR工艺不同于常规活性污泥法工艺的关键特征,然而现行规范的曝气系统设计与运行比较粗放,缺乏气泡尺寸模拟优化方法。以可直接观测的工程规模(500 m3·d-1)膜生物反应器为研究对象,对穿孔管角度进行了优化研究,并用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)模型模拟污泥混合液不同粘度下的内部气泡分布情况。结果表明：穿孔管角度垂直向下、60°、45°、30°、垂直向上在膜面产生的平均剪切力分别为1.74、1.46、1.19、1.38、1.67 Pa,这表明曝气角度最优为垂直向下。0.3%、0.5%和0.8%浓度的羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose,CMC)下产生的平均剪切力分别是1.51、1.92、2.24 Pa,气泡直径逐渐增大。且气泡尺寸越大、流速越大,分布越均匀。基于0.3%、0.5%CMC的速度实验结果与PBM模拟结果基本吻合。该研究结果可为MBR技术的工艺优化和系统控制方法提升提供参考。     

污水处理精准曝气智能控制方法的应用研究

针对传统污水处理曝气DO控制方法难以实现精准曝气且存在能源浪费等问题,设计提出了一套结合PID控制以及模糊推理的污水处理精准曝气智能控制方法,根据曝气控制相关的设定值,利用模糊推理获取输出量参数,由PID控制器根据参数精准控制曝气量。经对对比实验表明,该方法在满足溶解氧处理要求的情况下,可降低10%～20%的曝气量,有效实现了智能化、精准的曝气。     

长大深埋铁路隧道地下水流场演化与恢复预测研究

长大深埋隧道穿越富水地质环境时,易造成区域水环境变化。拟建运三铁路中条山隧道要穿越多条断层破碎带,地层含水量较大,地质条件复杂。采用GMS地下水模拟软件,构建了隧址区三维水文地质结构模型,模拟预测隧道建设施工与运行期的地下水流场分布及恢复情况。结果表明：运三铁路隧道建设排水会形成沿隧道轴线的降落漏斗,区域地下水位平均降深20～40m,最大降深达200m, 3年建设期造成水量损失6.2×10⁶m³。隧道运行稳定排水后,地下水流场可在1年时间内恢复至初始形态,区域流场10年后基本恢复,但隧道周边仍存在约30m的降落漏斗,水资源量将恢复至建设前水平。数值模拟较好地揭示了长大深埋铁路隧道地下水涌水量、影响范围、恢复周期等规律,可为拟建运三铁路中条山隧道的水环境效应评价、恢复与防治提供科学支撑。     

负压二次曝气二氧化氯发生器的研制与应用

以氯酸钠和工业盐酸为基本原料,采用独特的负压二次曝气工艺,在催化剂作用下,经氧化还原反应产生以二氧化氯为主的混合消毒气体,经吸收后形成一定浓度的二氧化氯混合消毒液,与待处理水充分混合,达到杀菌消毒的目的。     

不同氮源和曝气方式对淡水藻类生长的影响

利用水族箱微宇宙研究了2种氮源水体中不同曝气条件对藻类生长的影响.试验使用铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)作为氮源,每种氮源水体分别设置不曝气、连续曝气、昼间曝气和夜间曝气4个处理.结果显示:试验初期以NH₄⁺-N为主要氮源的水体中藻类生长明显好于以NO₃^--N为主要氮源的水体.试验后期则以NO₃^--N为主要氮源的藻类生长情况更好.连续曝气对于2种氮源水体中藻类生长有着不同的影响;昼间曝气对2种氮源的藻类生长影响不大;而夜间曝气对藻类生长有明显的抑制作用.NH₄⁺-N含量较高的水体中蓝藻容易成为优势种,而NO₃^--N含量高的水体中则以绿藻为主.不同曝气条件下藻类优势种没有明显差别.     

曝气生物滤池快速启动和活性保持性能研究

研究了两级曝气生物滤池处理生活污水时各级的快速启动和在低负荷下活性保持的能力,考察了出水中主要污染物和生物滤池内生物量随时间的变化情况。结果表明,碳氧化生物滤池从低负荷恢复时,所需要的时间与活性保持时的负荷大小有关,负荷越小,所需要的时间越长。在极端情况下,恢复时间接近一次完全启动的时间,因此碳氧化生物滤池的低负荷维持并没有太大的实际意义。而硝化生物滤池在低负荷下活性保持良好,重新启动仅需要完全启动1/10的时间,这就有可能以低成本实现硝化生物滤池的活性保持。     

土壤渗滤处理系统运行控制的模拟研究

通过建立地下水数学模型,回答了土壤渗滤工程运行控制中的两个难点问题:(1)工程运行水力负荷.当工程地块周边存在河流时,河流水位低时,有助于增加水力负荷,反之则降低水力负荷;实际土壤运行面积的增加和独立运行单元之间的间距增加也能够增加工程运行水力负荷.(2)地下水水质监测井的优化布设.模拟工程运行后地下水水质空间分布特征,在地下水水质最不利的位置和其他特别关注的位置布置监测井,从而能够以具有典型代表性且数目较少的监测井达到准确评估工程对地下水水质影响的目的.     

广元市周边废弃煤矿酸性矿井涌水水质分析及地下水健康风险评价

为揭示酸性矿山废水对其周边地下水和地表水水质构成的影响,以及地下水中金属元素对人体健康的潜在危害,以广元市周边废弃煤矿为研究区域,对区域内23个地下水样品和39个地表水样品中的常规指标和金属元素进行测定和分析。基于内梅罗综合指数法和污染指数法分析研究区地下水及地表水环境质量,应用健康风险评价模型评价研究区地下水健康风险。结果表明：研究区范围内地表水中的TDS(总溶解性固体物质)、SO₄^2-、Ca²⁺和Mg²⁺浓度较高,其中TDS和SO₄^2-平均浓度最高,超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类限值。研究区范围内地下水水质较差,SO₄^2-、TDS、Mg²⁺、Ca²⁺浓度较高,其中SO₄^2-以及TDS的平均浓度最高;地下水的金属元素平均浓度的大小顺序为TFe(Fe²⁺、Fe³⁺     

闭坑铅锌矿区地下水—矿坑水水化学特征及成因分析

矿山关闭后,水位迅速回弹升高,区域水动力场发生改变进而影响到水化学场的演变,并伴随着严重的区域水环境问题。为研究闭坑矿区水体水化学特征和成因,系统采集丰水期、枯水期背景点、地下水和矿井水样测定现场参数、δ¹⁸O和δD值、主量离子等,综合利用多元统计分析、同位素示踪和水化学计量分析等分析方法开展不同水体的水化学特征及成因分析。结果表明,(1)δ¹⁸O和δD组成说明研究区地下水和矿井水主要来源为大气降水,且受到了不同程度的蒸发影响;同一季节内背景点、地下水、矿井水同位素组成具有分区聚集性,丰水期同位素相对亏损,枯水期相对富集,表明不同水体水力联系密切;分层聚类分析和水化学同样揭示了不同含水层之间存在密切的水力联系。(2)研究区水化学具有较大差异。背景点、地下水、矿井水TDS取值范围分别为44.18—138.86、43.39—6 917.6、3 329.22—4 174.20 mg·L^-1,从淡水到咸水均有分布;p H取值范围分别为4.39—8.2、2.75—7.9、2.87—2.92,呈酸性、弱酸性、中性、弱碱性。水化学类型...     

模糊评价法在沧州市区地下水脆弱性评价中的应用

以DRASTIC模型为基础,建立了评价含水层污染性难易程度的模糊分析理论与方法,并将其应用于沧州市区地下水系统脆弱性评价。评价结果从趋势上反映了沧州市区地下水受污染的难易程度,与市区地下水污染现状吻合较好。