洪湖流域半封闭池塘河蟹养殖氮磷污染负荷研究

选取洪湖流域半封闭池塘河蟹养殖区域为调查样本,针对一个养殖周期内6个监测点位(1个背景点,3个养殖水体点,2个纳污水体点)TN、TP值进行监测分析。监测结果表明,养殖准备期(12月～1月),养殖水体TN、TP值与同期背景值没有明显差异;养殖中后期(3月～10月),养殖水体和纳污水体TN、TP均明显高于同期背景值,大部分为劣Ⅴ类水质。按5～10月份养殖水体TN、TP实测值进行化学分析法估算,一个养殖周期内养殖水体TN、TP污染负荷为27.61kg/hm2、7.33kg/hm2,则洪湖流域半封闭池塘河蟹养殖排放的TN、TP污染负荷约为269.11t/a、71.46t/a。另据对样本区域养殖生产过程的调查,按物料平衡法估算的TN、TP污染负荷为57.61kg/hm2、11.60kg/hm2,而洪湖流域半封闭池塘河蟹养殖TN、TP污染负荷约为561.51t/a、113.06t/a。     

丹江口水库水体氮的时空分布及入库通量

为解析丹江口水库水体氮的时空分布特征及主要污染来源,以丹江口库区及主要入库河流为研究对象,分析了水体氮的空间分布、季节及年际变化;利用回归分析,解析了氮污染驱动因素;并估算了入库河流氮通量及对库区氮污染负荷的贡献率. 结果表明:研究区水体ρ(TN)、ρ(NH₄+-N)分别在0.07~16.73和0.01~10.65 mg/L之间,年均值分别为2.34和0.71 mg/L,空间分布呈入库河流高于库区的趋势;季节特征表现为春季、冬季>秋季>夏季. 2005—2014年库区水体ρ(TN)整体呈先升后降的趋势,其中取水口陶岔断面ρ(TN)上升较快,2012年较2007年增加了1.5倍,2013年开始ρ(TN)有所下降,但仍然维持在较高水平. 近10年来库区水体ρ(NH₄+-N)始终维持在较低水平. 神定河、犟河、泗河、剑河等环库支流河口氮污染最严重,城镇化是造成流域水体氮污染的主要驱动力. 汉江TN入库量贡献最大,占63.0%,其中境外来水TN入库量占总量的59.2%,为达到丹江口水库生态环境保护要求的Ⅲ类水质(GB 3838—2002《地表水环境质量标准》)目标,汉江TN需削减量为16 715.0 t/a. 境内河流中,环库河流的TN入库量最大,其中泗河、老灌河、神定河、金钱河、犟河和天河等TN入库量较大,TN需削减量分别为 2 286.7、2 197.7、1 493.6、1 106.9、979.1和728.9 t/a.      

水力剪切力对厌氧反应器启动的影响

升流式厌氧反应器以絮状污泥为种泥启动,启动过程主要关注COD去除率的提高以及污泥颗粒化的情况.污泥颗粒化过程包括"成核"以及"在核基础上成熟"2个步骤,"成核"作为颗粒化的起点尤为重要.本实验运用课题组建立的定量方法,研究了在低、中、高水力剪切力条件下的絮状污泥的成核过程.在成核过程中,污泥平均粒径(average sludge diameter,ASD)、含核率(nucleus ratio,NR)都与运行时间明显线性相关,ASD的增长速率分别为0.40、0.51和0.41μm.d-1.中等水力条件下污泥的成核速度最快,相应的剪切速率为8.28 s-1,液相和气相上升流速分别为2.66和0.24 m/h.高水力剪切力下,污泥的COD去除率增长快.同时污泥去除能力与污泥性质密切相关,在试验条件下,ASD的增长速率与COD去除率达到92%的快慢是一致的.     

三峡库区小流域农户氮循环和排放特征

中国农业生产是以农户为单位进行的,农户氮素利用及平衡对农业生产和农村环境有非常重要的影响.本研究选择三峡库区秭归县张家冲小流域,对农户农田氮肥施用量、农户购买的饲料与食物、人畜粪便排放等进行了调查,并对农户氮素循环特征进行了分析.结果表明,根据该流域农户氮素流动的特点,可将其分为养殖型农户、柑橘种植户、茶叶种植户、蔬菜种植户、传统种植户5种类型;其氮素负荷大小顺序为养殖型农户蔬菜种植户柑橘种植户茶叶种植户≈传统种植户,以氮计分别为(363±129)、(355±127)、(345±107)、(152±60)和(151±73)kg.(hm2.a)-1;不同农户农田氮素循环分析表明,单位面积农田氮盈余变化在(102±68)~(303±134)kg.(hm2.a)-1之间,大小顺序为蔬菜种植户柑橘种植户茶叶种植户养殖型农户≈传统种植户,分别为(303±134)、(262±100)、(111±46)、(102±68)和(103±67)kg.(hm2.a)-1;在农户氮负荷中,居民生活排放的氮占28%,农田氮盈余占72%,说明农田是主要的氮污染源,生活污染也是不可忽视的.该地区的养殖型农户、蔬菜种植户和柑橘种植户对水体质量威胁较大,是氮素污染重点防治对象;实地调查农户生产与生活的方法能清晰地明确农业生态系统中氮循环的不同环节和估算循环流量,有利于揭示区域氮素循环特征.     

Rainwater utilization and storm pollution control based on urban runo characterization

The characteristics of urban runo s and their impact on rainwater utilization and storm pollution control were investigated in three di erent functional areas of Zhengzhou City, China. The results showed that in the same rain event the pollutant loads (chemical oxygen demand (COD) and total suspended solids (TSS)) in the sampling areas were in the order of industrial area > commercial area > residential area, and within the same area the COD and TSS concentrations of road runo s were higher than those of roof runo s. The first flush e ects in roof and road runo s were observed, hence the initial rainwater should be treated separately to reduce rainwater utilization cost and control storm pollution. The initial roof rainfall of 2 mm in residential area, 5 mm in commercial area and 10 mm in industrial area, and the initial road rainfall of 4 mm in residential area and all the road rainfall in commercial and industrial areas should be collected and treated accordingly before direct discharge or utilization. Based on the strong correlation between COD and TSS (R2, 0.87–0.95) and the low biodegradation capacity (biochemical oxygen demand BOD5/COD < 0.3), a sedimentation process and an e ective filtration system composed of soil and slag were designed to treat the initial rainwater, which could remove over 90% of the pollutant loads. The above results may help to develop better rainwater utilization and pollution control strategies for cities with water shortages.     

水力空化耦合电解抑藻工艺改进及抑藻机理分析

该试验旨在改进原有的水力空化耦合电解抑藻设备并初步分析其抑藻机理。通过改变空化器位置,提高了装置的抑藻速率,在水压0.33MPa,电流密度为2.13mA/cm2条件下,处理10L藻密度为3.0×106mL-1的铜绿微囊藻藻液20min,2d后抑藻率即可达到72.5%。通过TEM电镜照片的分析,发现在受到水力空化、电解的协同作用下,铜绿微囊藻细胞受到一定程度的破坏,外部细胞壁与细胞质部分剥离,细胞内气泡体积变小。沉降柱试验对比表明在藻细胞内部细胞器受损的情况下其沉降能力提高,而随后进行的低光照培养对比试验结果说明经过处理的藻细胞在无光照的条件下死亡率高于对照样。试验结果表明:采用该装置通过破坏藻细胞结构不仅直接杀伤藻细胞,而且可使其沉降到水体底部,在光照不足的条件下来提高抑藻效果。     

水力空化中雷诺数与空化数关系的研究

采用不同厚度、孔数和孔径的多洞孔板作为水力空化发生装置,通过对罗丹明B溶液的空化试验,得出了空化数与雷诺数的关系。试验结果与量纲分析相吻合。     

基于二层分解技术的短期负荷预测研究

钢铁用户的增多会使地区含有大量的冲击负荷,传统的预测方法难以捕捉该地区的负荷变化规律,预测精度不足。为提高含大量负荷地区的负荷预测的精度和泛化性,提出一种基于可变模式分解与奇异谱分析相结合的二层分解技术(VMD-SSA)和改进鲸鱼算法(IWOA)优化极限学习机(ELM)的短期负荷预测模型。通过实例证明,相比于其它模型,所提混合模型能充分掌握负荷的变化规律,有效提高了含大量负荷地区的负荷预测的精度和泛化能力。     

井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术

为了提高井下低透气性煤层瓦斯抽采效果,提出井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术。根据水力压裂施工工艺和关键技术,将水力压裂过程分为准备阶段、高压注水阶段和保压阶段,重点阐述了封孔、试压、注水压裂、数据监测、保压、排水等关键技术。同时分析了长钻孔水力压裂增透机理,并进行了水力压裂强化增透试验。根据压裂过程中压裂参数变化规律,从煤储层参数和钻孔瓦斯抽采参数方面综合考察了试验效果。结果表明:压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,最大影响半径达到了58 m,抽采流量和抽采体积分数分别是普通压裂钻孔的24.4倍和10.27倍,最大压裂影响半径提高了2.32倍。     

基于模糊相似优先比的供水管网渗漏同步诊断*

为加强城市供水管网渗漏诊断能力,采用基于模糊相似优先比的漏损判别方法实现供水管网漏损定位及漏损程度的同步诊断。通过MATLAB软件调用最新版EPANET V2.2建立供水管网模型,在管段中间加入扩散器模拟单次渗漏事件,通过更改扩散器系数实现渗漏量的控制;基于压力驱动水力分析得到各节点压力变化,遍历模拟各管段漏损后,通过建立节点压力灵敏度矩阵,采用K均值聚类法进行监测点布置;在此基础上,在易渗漏管段模拟产生不同渗漏级别的渗漏事件,以监测点压力变化值构建源范例库,在熵权法的基础上,采用模糊相似优先比方法同步诊断渗漏位置及渗漏程度。以某一实际管网为例,模拟产生50例历史渗漏事件,采用模糊相似优先比同步诊断新渗漏事件的渗漏位置及渗漏程度,并对比3种权重方法。结果表明:模糊相似优先比法可有效地实现渗漏定位与渗漏程度的同步诊断。