可持续雨水管理与海绵城市构建的美国经验

随着中国经济的快速发展,越来越多的水环境问题开始涌现。海绵城市的提出正是立足于当下中国城市内涝及相关环境问题。基于此,本文简要分析了中国城市内涝的原因及海绵城市相关构建思路,重点阐述了美国可持续雨水管理经验与守护水资源上的实际做法,并给出了美国雨水管理实例,以期为中国海绵城市建设提供参考。     

硫铁填料和微电流强化再生水脱氮除磷的研究

为提高再生水质量,在不同C/N和HRT条件下,对比分析硫铁复合填料和微电流作用强化再生水深度脱氮除磷效果.结果表明,硫铁复合填料和微电流作用均能够强化氮、磷的深度去除效果,且二者结合能够使反硝化系统pH值稳定在7.2~8.5之间.系统中TN主要靠异养反硝化、氢自养反硝化和硫自养反硝化作用去除,94.04%的TP是以生成磷酸铁沉淀的形式去除.分别从填料上取生物膜,进行Miseq高通量测序,构建细菌16S rRNA基因克隆文库.结果发现,在仅有海绵铁作用系统中,同时具有异养反硝化和氢自养反硝化功能的细菌所占比例达到29.47%;硫铁复合填料和硫铁微电流作用系统中,具有硫自养反硝化功能的Thiobacillus(硫杆菌属)所占比例分别达到60.47%和40.62%.因此,硫铁复合填料和微电流作用用于强化再生水深度脱氮除磷具有明显的优势.     

海绵城市设施的降雨径流和污染负荷频谱分析方法

海绵城市设施效果目前主要用年径流总量控制率和年径流污染物总量削减率评价,它们通过对事件数据进行累加得到.为直接分析事件,建立了适用于降雨、径流和污染事件的频谱分析方法 .在方法例证研究中,年径流总量控制率显示海绵设施能够完全还原自然径流总量,最佳规模为201 m³.而径流频谱显示,与自然对照相比,海绵设施截留小雨(导致径流总频次减少)、对大雨控制不足,只在中雨下接近自然径流,它不能还原自然径流事件,通过计算频谱相似度得到的最大修复程度为0.66,最佳规模为238 m³.污染负荷频谱提供了大量细节信息,例如,没有初雨池的弃流器只在1.5～8.0 kg·hm^-2·d^-1的排污量范围内污染削减效果较好,在其他情况下效果较差.降雨频谱和年径流总量控制率的比较表明,频谱不会对原始数据做任何改变,只原样地呈现事件累积频率分布,其表征水文特征的真实性更高.     

Cytotoxicity Assessment of Melamine Using the Ciliated Protozoan Tetrahymena pyriformis

三聚氰胺曾被用为牛类的非蛋白类氮源,并被非法掺入食品中从而提高其表观蛋白含量.实验利用一种单细胞真核生物模型——纤毛类原生动物梨形四膜虫(Tetrahymena pyriformis)研究了三聚氰胺的细胞毒性.结果显示,三聚氰胺对梨形四膜虫的生长速率具有抑制作用,并且这种抑制作用与三聚氰胺浓度成正相关性,其IC50值为0.78g·L-1.细胞同时发生形变.实验证明梨形四膜虫生物测定法相对于动物实验具有耗时短、成本低、操作简便的优势,在潜在毒性物质的风险性评估实验中可成为一种优良的替代模型.     

三聚氰胺对纤毛类原生动物梨形四膜虫的细胞毒性

三聚氰胺曾被用为牛类的非蛋白类氮源,并被非法掺入食品中从而提高其表观蛋白含量.实验利用一种单细胞真核生物模型--纤毛类原生动物梨形四膜虫(Tetrahymena pyriformis)研究了三聚氰胺的细胞毒性.结果显示,三聚氰胺对梨形四膜虫的生长速率具有抑制作用,并且这种抑制作用与三聚氰胺浓度成正相关性,其IC50值为0.78g·L-1.细胞同时发生形变.实验证明梨形四膜虫生物测定法相对于动物实验具有耗时短、成本低、操作简便的优势,在潜在毒性物质的风险性评估实验中可成为一种优良的替代模型.     

ARE SOILS LIKE SPONGES?1

ABSTRACT: The purpose of this paper is to explore the validity of the old analogy that “soil is like a sponge.” Laboratory experiments were conducted to measure two hydrologic properties of porous media: drainage under gravity, and water potential curves. A tipping bucket rain gage connected to a data logger was used to measure the rate at which water drained under the force of gravity from a trough filled with four saturated porous media ‐ cellulose sponges, topsoil, peat, and a medium sand. Pressure plate techniques were used to determine water potential curves for soil materials and sponges. In terms of relative cumulative discharge from the trough, sponges were intermediate between peat and topsoil. Because of their tremendous water‐holding capacity, sponges discharged more than 2.5 times as much water as did peat. The water potential curve for sponges was fairly flat, like that of topsoil, but the high water content across all pressures (0.30–15.0 bars) indicated some similarity to peat. The results of these experiments suggest that the general patterns of water retention and release in soil materials and sponges are similar and vary only in degree.     

曝气生态滤池中微生物群落组成及物种多样性

为研究曝气生态滤池滤料表面物种多样性及其净水机理,通过高通量测序和生物信息分析对曝气生态滤池（EAF）中2种填料的不同DO区域微生物丰度和多样性进行研究和分析.结果表明,在EAF运行过程中,变形菌门所占比例均在71%以上,具有绝对优势,优势菌群的大量增殖使装置具有较高的TN去除率（67%）,其中好氧区海绵铁表面样本优势菌群比例最高,达到77.49%,表明海绵铁在曝气条件下更适合优势菌群变形菌门的繁殖;Alpha多样性分析发现EAF内填料表面生物膜中微生物菌落丰度均高于空白样,表明EAF较自然环境更适合微生物生长;Beta多样性分析发现装置由于曝气使优势菌群变形菌门在填料表面大量繁殖,限制了其他菌种繁殖,虽然生物多样性略有降低,但随着优势菌群大量增殖从而提升了对TN的去除能力.     

基于多目标优化与综合评价的海绵城市规划设计

海绵城市源头减排设施已被广泛应用于城市雨水径流削减与污染控制,但仍缺乏一种综合评价方法来实现其科学规划设计.本研究构建了一种基于多目标优化与综合评价相耦合的海绵城市规划设计方法,以建设成本、雨水综合径流系数、污染物综合控制率为目标函数,以源头减排设施建设规模和海绵城市径流控制指标作为边界条件,建立基于快速分类的非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化模型;然后结合层次分析法对优化解集进行综合指标评价,得出最优化设计方案.利用该方法以研究区A为案例,构建了一套建设成本最小化、水文水质效益最大化的设计方案,并通过海绵城市建设前后的暴雨洪水管理模型（SWMM）,评估最优化方案的降雨径流控制与径流污染控制效果.研究结果表明,海绵城市建设能大幅削减雨水径流量,年径流总量控制率达70.1%;雨水峰值流量削减率超过40%,同时延后径流峰值出现时间;有效降低雨水径流污染,研究区各类污染物综合削减率均超过30%.本文提出的多目标优化与综合评价方法,能够基于特定的目标与需求,针对性提出适合区域发展的海绵建设方案,为海绵城市规划设计提供技术支持.     

铁离子与其他金属离子间共效应对生化反应处理效果的影响研究

采用海绵铁填充的SBR反应器,以模拟生活污水为处理对象,通过实验研究外加Mg2＋、Mn2＋、Cu2＋、Zn2＋和Al3＋等金属离子对生物海绵铁体系去除污水中COD、NH3－N、TP等效果的影响。结果表明,低浓度的Mg2＋、Al3＋对生物海绵铁体系对COD、NH3－N、TP的去除效率一直保持在一个稳定的、较良好的水平;Zn2＋对体系去除NH3－N及低浓度的Mn2＋对体系对TP的去除都存在时间－浓度累积效应;Cu2＋对生物海绵铁体系对COD、NH3－N特别是对TP的去除有很强的抑制作用。     

新型水处理材料海绵铁在废水处理中的应用研究

作为一种新型多功能水处理材料,海绵铁具有优越的物理化学性能。通过吸附、微电解、絮凝沉淀、直接还原和间接氧化等作用,海绵铁在水体去污的过程中显现了较强的处理能力。在总结海绵铁去除水中难降解有机物和重金属离子等污染物的研究现状的基础上,提出海绵铁在应用中存在的问题及改进方向。海绵铁与微生物在降解水体污染物的过程中存在互促作用,因而生物海绵铁体系有更强的处理能力,将成为海绵铁材料用于水处理的开发研究新方向。