基于溶解氧和耗氧污染物变化的长江流域水质改善过程分析 (2008—2018年)

长江流域以21%国土面积承载了我国40%以上的人口和经济总量。基于长江流域水质监测数据,利用统计和相关性分析方法,分析了长江流域重点断面溶解氧 (DO) 和耗氧污染物 (COD_Mn和NH₃-N) 指标的多年时空变化趋势,探讨了流域水质恢复规律和特征。结果表明：在2008—2018年,长江流域水体的水质整体上呈现好转趋势,重点断面中Ⅰ~Ⅲ类水质占比之和上升,达到95.9%,增加了3.4%。其中,在重点监控断面中年DO平均值逐年升高,大于7.5 mg∙L⁻¹的断面数量占比2018年已经达到85.7%,长江上游区域增加最为明显;年COD_Mn平均值稳定处于Ⅲ类水限值内;年NH₃-N平均值呈现下降趋势,优于地表水Ⅱ类水质标准值 (< 0.5 mg∙L⁻¹) 的断面数量占比已经达到95.2%,下游下降最为明显 (下降13%) 。相关性分析结果表明,DO与COD_Mn和NH₃-N均呈负相关,相关系数分别为−0.40和−0.44;COD_Mn和NH₃-N呈正相关,相关系数为0.36,NH₃-N已成为长江流域水体主要耗氧污染物。长江流域水体DO恢复与耗氧污染物减排密切相关,尤其是对高浓度NH₃-N的控制。长江干流沿线省市的城市环境基础设施投资多年平均占比超过全国的50%,2018年的污水排放量比2008年增加37.9%,平均污水处理率增加23.3%,未处理污水量减少了77.8%。本研究结果表明,长江流域水体耗氧污染得到有效控制,干流水质呈现逐步好转态势,可为制定长江流域污染物控制目标提供参考。     

溶解氧对EBPR主流除磷及侧流磷回收性能的影响

采用交替厌氧/好氧(An/O)模式下运行的SBR,考察不同溶解氧(DO)浓度(1.0、0.5、0.1 mg·L−1)对同步侧流磷回收的强化生物除磷(enhanced biological phosphorus removal,EBPR)主流系统除磷及侧流磷回收性能的影响。结果表明,整个实验阶段主流系统对COD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N及TN的去除均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》一级A标准,其中TN因出水${\rm{NO}}_3^ - $-N浓度的降低而降低,故TN去除率升高。DO为1.0 mg·L−1和0.5 mg·L−1时对磷的去除率分别为99.0%和95.4%,主流系统出水磷达标率分别为96.0%和84.0%。而当DO浓度过低(0.1 mg·L−1)时,硝化与吸磷对有限电子受体的竞争及吸磷时间不足导致反应结束时系统内平均磷残留量达1.02 mg·L-1,除磷率降至87.2%。鉴于侧流磷回收是对主流系统的磷剥夺,会影响污泥的好氧吸磷能力,继而厌氧阶段释磷量因侧流提取降低。与此同时,DO为1.0 mg·L−1时,侧流磷回收率较其余2个工况高,且此工况下主流系统的厌氧释磷及好氧吸磷能力均最高,考虑到主流工艺的可靠运行及出水稳定性,认为DO=1.0 mg·L−1为最优工况。     

水源切换条件下模拟管网铁离子释放控制

用北京市某供水区域铸铁管段搭建2套模拟管网装置,对水源切换条件下管网铁离子释放的控制进行了研究。实验过程中利用地下水为水源,通过调节进入管网的水中氯浓度为1.0~1.1 mg/L,溶解氧浓度为7~8 mg/L,经过40 d运行后,管垢成分主要为α-FeOOH和Fe3O4。切换地表水源后,新的管垢组成更有助于铁氧化物中铁的氧化还原重新达到平衡,从而可以有效减少水源切换条件下铁离子的释放,管网出水浊度也得到很好的控制,保持了管网水质稳定性。     

一段式短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理厌氧膜生物反应器出水

采用移动床生物膜反应器,通过一段式短程硝化-厌氧氨氧化耦合短程反硝化工艺处理主流厌氧消化出水。在溶解氧浓度(DO)维持在(1.45 ± 0.15)mg·L⁻¹的条件下,出水TN低至(10.7 ± 2.4）mg·L⁻¹、${{\rm{NH}}_4^{+}} $-N转化率达到(86.8 ± 4.5)%,平均TN去除率为(78.9 ± 4.9)% (最高达84.0%)、TN去除负荷为0.38 kg·(m³·d)⁻¹。分析氮的去除路径表明,低浓度有机物诱导反硝化菌主要发生短程反硝化,耦合系统脱氮贡献主要来源于厌氧氨氧化。在载体上,生物膜实现了厌氧氨氧化菌的有效富集,其中菌的活性为873.9 mg·(g·d)⁻¹;而氨氧化细菌主要存在于絮体污泥中,占总菌比例为(38.7 ± 5.9)%;亚硝酸盐氧化细菌则仅占(7.8 ± 2.8)%,说明其受到一定程度抑制。本研究结果可为anammox在主流厌氧消化出水深度处理中的应用提供参考。     

新丰江水库溶解氧分布特征及其影响因素分析

新丰江水库是典型的南亚热带深水贫营养型水库,是粤港澳大湾区重要的饮用水水源。鉴于溶解氧（DO）作为决定水库水质类别的唯一关键指标,为了解其水库的DO变化特征,基于2018年4月—2022年11月连续5年的监测数据,采用连续小波变换、交叉小波变换、最大信息系数、相关系数和多元线性回归等方法分析DO时空变化特征及主要影响因素。结果表明,在时间分布上,DO月平均值为6.94～9.48 mg/L,均能达到国家《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅰ类水质标准值（7.5）或Ⅱ类（6.0 mg/L）,总体呈“V”字型变化,夏末秋初（9—10月）DO值最低,水库DO主要在11~12个月和35~37个月的年周期下循环变化。空间分布上,DO平均值的空间差异性小,6个点位DO年平均值为7.95～8.16 mg/L,均能达到Ⅰ类水质标准值。不同点位间DO最大均值和最小均值相差仅为0.2 mg/L,DO值自上游入库口至下游出库口缓慢降低。最大信息系数、交叉小波变换、相关系数和多元线性回归分析结果表明,新丰江水库DO值受多个因素的综合影响,其中,水温是DO时空分布的关键因素,其次为pH值。该研究对于深入认识贫营养水体表层DO影响机制和规律提供参考依据。     

海水ORP的影响因素

考察了影响ORP数值的几种因素,通过改变温度,含氧量,pH值等方法探讨了ORP与其影响因素之间的关系,结果表明开放海水中的ORP主要是由溶解氧含量和pH值控制,并受到温度的影响。     

Effect of operating parameters on sulfide biotransformation to sulfur

A laboratory-scale bioreactor with polyethylene semi-soft packing was constructed and utilized to determine the efficlency of sulfide biotransformation to sulfur under various operating parameters. Sodium sulfide dissolved in tap water was pumped into the bioreactor as sulfide for biological desulfurization. The sulfide, sulfur and sulfate-S in the effluent and the sulfide purged as gas-phase HzS were determined to investigate the effects of operating parameters, such as pH, DO, hydraulic retention time （HRT）, temperature and salinity, on the sulfide oxidation products. The activity of bacteria was highest at pH 7.8-8.2. The maximal sulfide removal load was 7.25 kg/（m^3·day）, with a 322.07 mg/L influent sulfide concentration and 4.80 mg/L DO. The increase of DO value corresponds to a decrease in the sulfur yield. The reactor had the highest sulfide removal load and sulfur yield at 2.55 mg/L DO. HRT had little effect on desulfurization efficiency when the sulfide removal load was kept constant. The most effective desulfurization temperature was 33℃. The sulfide removal load decreased from 2.85 to 0.51 kg/（m^3.day） with increasing salinity from 0.5% to 2.5% （m/m）.     

松花江干流肇源断面水体溶解氧动态特征分析

水体中溶解氧含量是判定水质的一个重要指标。基于松花江干流肇源断面不同时间尺度汇总数据的DO年内和年际变化趋势以及其与COD和NH_3-N关系分析表明,DO的年内变化趋势与松花江径流变化相关联,在平水期(04-06月和10-11月),DO值达到年内最高,介于7.64～7.70 mg/L;而在丰水期的(07-09月),DO值最低,在6.72～6.76 mg/L之间。年际间DO变化的特点是从2004-2010年,松花江干流的DO值呈增加趋势。不同时间尺度的数据整合结果有所差异,分析时间尺度越小,DO值变异性越强。回归分析表明,COD和NH_3-N对DO影响在枯水期显著(Sig≤0.001),DO与COD负相关,与NH_3-N正相关。     

15℃ SBBR短程硝化快速启动和稳定运行性能

本文通过控制C/N研究了15℃序批式生物膜反应器(SBBR)低氨氮污水短程硝化工艺的快速启动和稳定运行性能.结果表明,启动运行60个周期C/N为1. 5时成功快速启动短程硝化,C/N为0和3时快速启动失败;荧光原位杂交和激光共聚焦显微镜联用技术(FISH-CLSM)结果表明,生物膜载体在C/N为1. 5时成功富集氨氧化菌(AOB),C/N为0和3时,几乎没有AOB与亚硝酸盐氧化菌(NOB)的存在;启动成功的短程硝化在运行过程中可以不加入碳源,但投加适量的碳源可提升硝化性能,对短程硝化的稳定运行更有利.本实验在高溶解氧(DO)(约9 mg·L~(-1))下成功启动短程硝化,稳定运行过程中平均DO维持为6. 5 mg·L~(-1)左右,成功将实现短程硝化的DO值从低浓度解离出来.反应器内充足甚至过量的NH_4~+-N可以有效抑制NOB的生长,保证短程硝化的稳定运行. 15℃工况下,全量亚硝化工艺更适合处理高氨氮负荷的污水,而半量亚硝化更适合降解低氨氮污水.     

同步亚硝化/反硝化除磷的调控因子及菌群分析

针对碳源偏低的城市污水,文章采用厌氧/限氧的连续流活性污泥反应器,控制水力停留时间为14 h,污泥回流比为1,COD为80～180 mg/L、TP为8.95～12.25 mg/L、NH_4~+-N为30～33.5 mg/L,考察溶解氧(DO)和二沉池沉淀时间对亚硝化/反硝化同步反应的影响,并对系统微生物菌群进行研究分析。结果表明,污泥中AOB与NDPAOs 2种菌群属类的配比为1.113时,DO范围在0.4～0.7 mg/L,二沉池沉淀时间为3 h,A/OLA连续流中亚硝化和反硝化2个生化反应平衡,脱氮除磷效果最佳,TP的去除率为98.32%,TN的去除率为98.61%。