Fe3O4对厌氧处理系统的强化作用研究

投加Fe₃O₄能够在一定程度上强化有机物的厌氧降解过程,而进水有机负荷是影响厌氧系统处理效率的重要因素.本研究通过分阶段提升进水有机负荷,对比考察了Fe₃O₄的加入对UASB厌氧反应器运行效能及污泥性质的影响.结果表明,当有机负荷低于3.2 kg·m^-3·d^-1时,两反应器内有机物厌氧水解效率并无显著性差别.而当有机负荷提升至6.4、12.8、25.6 kg·m^-3·d^-1时,Fe₃O₄对有机物厌氧水解效率表现出一定的促进效果,且有机负荷越高,Fe₃O₄对厌氧水解的促进效果越显著.与此同时,Fe₃O₄对厌氧产甲烷过程也表现出明显的促进作用,在有机负荷分别为1.6、3.2、6.4、12.8、25.6 kg·m^-3·d^-1时,添加Fe₃O₄的反应器中平均甲烷产率分别为对照组的3.55、2.37、1.26、1.16和1.06倍.这一现象表明Fe₃O₄对产甲烷过程的促进效果与有机负荷密切相关,且有机负荷越低,Fe₃O₄对厌氧产甲烷效率的增强作用越明显.此外,本研究还分析了运行过程中污泥粒径和胞外聚合物的变化,发现Fe₃O₄的加入可以有效促进厌氧污泥颗粒化进程.     

不同雨强下黄土裸坡水-沙-氮磷流失耦合模拟

采用室内人工模拟降雨试验研究6种雨强3种坡度下黄土裸露坡面水沙及氮磷养分流失规律.结果表明：1）降雨强度与土壤入渗速率,坡面产流产沙量的线性拟合决定系数均大于0.8,有较好的正相关关系;2）25°黄土坡面下：NO₃^--N初始浓度较高,随降雨历时呈波动性减少,具有明显的初期冲刷效应;NH₄⁺-N初始流失浓度由90mm/h雨强下0.6057mg/L增至120mm/h的1.3076mg/L,但其浓度随降雨历时均不断减小;TN流失浓度在雨强为90,105和120mm/h时分别为0.6056,0.8011和1.3076mg/L,随雨强增大而增大;TP初始流失浓度在105mm/h时最大,90mm/h时最小,且不同雨强下TP流失浓度相互交错,不稳定;3）养分流失与坡面产流量具有较强的线性相关性,与产沙量呈显著的幂函数关系.15°坡面时,氮素流失在6种雨强下均以颗粒态为主,平均约占72%,但在雨强增大过程中,颗粒态所占比例先减少后增加;而磷素流失颗粒态所占比例均大于90%,与降雨强度和坡度均没有直接关系.     

复合人工湿地在水处理中的应用进展

该文收集和对比了自2001年至今的22个国家有报道的75个复合人工湿地的运行参数和去除效果,构建了复合人工湿地系统的数据库。在这75个复合湿地中,28个用于处理生活污水,12个用于处理农业废水,17个用于受污河流和湖泊的净化处理,13个用于工业废水或水厂尾水处理,另外,还有5组用于处理灰水和黑水。通过综述研究显示,复合人工湿地能有效去除有机物(BOD_5、COD)和悬浮固体,而氮和磷等营养物的去除效率与湿地的组合类型和湿地运行的条件有关。VF-HF复合型人工湿地对氨的去除效率高于FWS复合型人工湿地和VF与HF组合的其他类型复合人工湿地;FWS复合型人工湿地对TN的去除率相对于其他类型复合湿地最高,然而所有类型的复合人工湿地对TN的去除率均高于单一的HF或VF人工湿地。此外复合人工湿地在去除来自废水中的重金属和药物污染物也非常有效。     

江汉平原水稻季灌排单元沟渠中氮磷变化特征及其环境风险

江汉平原稻田多以灌排单元的形式存在,其中,沟渠是灌排单元的主要组成部分.本文以江汉平原腹地典型灌排单元内自然沟渠为研究对象,通过对2015年水稻整个生长季自然沟渠水深、水质的连续原位监测,研究灌排单元内自然沟渠水深、氮磷浓度的动态变化及导致这一变化的主要影响因子.结果表明,整个水稻生长季,沟渠水深维持在30~70 cm之间,灌溉事件增加的沟渠内水深高于降雨事件;水稻生长季,受水稻追肥的影响,沟渠水总氮(TN)浓度分别于6月18日和7月30日出现两个不同程度的峰值,且生育前期氨氮(NH_4~+-N)浓度高于硝氮(NO_3~--N),施肥是影响沟渠水中氮浓度的主要因子;整个水稻生长季沟渠水总磷(TP)浓度波动较大,主要受颗粒态磷(PP)浓度变化影响,外界扰动(如降雨、灌溉事件)是影响沟渠水TP浓度变化的主要因子.水稻生长后期即收获期,沟渠水中TN和TP浓度分别为0.22 mg·L~(-1)和0.06 mg·L~(-1),水质均达地表水水质Ⅱ类标准.灌排单元内,拦截沟渠与周边河道的路基高约2~2.5 m,无特大暴雨情况下,沟渠水很少漫过路基通过溢流向周边水体排水.水稻移栽直至第一次追肥后的3 d应控制沟渠水的外排.自然沟渠对降雨、灌溉和农田径流带入的氮磷起到一定程度的净化作用,通过在灌排单元出水口人为控制稻季沟渠水外排,直至水稻收获期,将使沟渠水水质达Ⅱ类标准,降低了灌排单元沟渠排水给周边水体带来的环境风险.     

水解酸化-地下渗滤技术处理生活污水的工艺研究

为优化水解酸化-地下渗滤系统(Hydrolytic Acidifi-cation-Subsurface Wastewater Infiltration System,HA-SWIS)工艺参数,提高分散式污水处理效果,通过控制HA水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)、搅拌速度、SWIS水力负荷(Hydraulic Load Rate,HLR)及干湿比,考察系统COD、NH4+-N、TN和TP的去除效果。由于温度控制在18～22℃,忽略温度对COD、NH4+-N、TN和TP去除效果的影响。结果表明,随优化参数改变,HA-SWIS联合工艺去除污染物效果存在显著性差异(p <0. 05)。当HA搅拌速度为15 r/min、HRT为2 h时,SWIS的HLR为0. 08～0. 12 m3/(m2·d),干湿比为1∶1～2∶1时,联合工艺对COD、NH4+-N、TN和TP的去除效率最高,分别为92. 0%、78. 6%、65%和92. 7%。该装置占地小,基建费用低,无需药剂投入,每吨水处理费用0. 46元/t,处理水质可回用,满足景观水要求(GB/T 18921—2002),适用于管网不完善地区。     

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm2范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm2,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm2,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm2). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.      

串联垂直流人工湿地去除河水中磷的效果

利用在温室内构建的串联垂直流人工湿地模拟装置,以芦苇为湿地植物,填充砾石,研究两种水力负荷(0.2和0.4 m/d)、3个串联级数、有/无植物等对处理北京市清河河水磷去除的影响,试验共持续144 d. 结果表明:①在进水ρ(TP)为0.50~1.77 mg/L(平均值为1.15 mg/L)、ρ(DTP)为0.41~1.53 mg/L(平均值为0.9 mg/L)的条件下,TP去除率随进水ρ(TP)的升高而升高. ②水力负荷为0.2 m/d时,有、无植物3级串联系统磷的去除率分别为38.36%、26.85%;水力负荷为0.4 m/d时,分别为32.42%,23.99%,说明低水力负荷与有植物的条件利于除磷. ③有植物3级串联系统TP去除率平均值为38.36%,大于2级串联系统(28.30%);无植物3级串联系TP去除率平均值为26.85%,大于2级串联系统(21.81%)和1级串联系统(14.98%),串联级数增加,磷去除率升高. 研究显示,水力负荷为0.2 m/d时,有植物3级串联系统的TP去除率最高.      

基于GIS的安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算及污染潜势研究

利用2012年安徽省各县市区的畜禽养殖统计数据及耕地面积,估算了安徽省畜禽养殖废弃物氮负荷,并利用德尔菲法和层次分析法确定了安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮养分污染潜势评价的影响因素及权重,在此基础上,利用GIS空间分析技术对安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮养分污染潜势进行了评价分析。结果表明,2012年安徽省的耕地畜禽养殖废弃物氮负荷分布很不均匀,最大值为217.08kg/hm~2,最小值24.27kg/hm~2,平均值为81.99kg/hm~2。绝大部分县市区都未超过170kg/hm~2的限量标准,但太湖县、歙县、砀山县和宁国市分别达到了217.08、212.76、197.82和192.95kg/hm~2。从空间特征看,安徽省各县市区耕地畜禽养殖废弃物氮养分污染潜势评价结果差异较大,大部分区域都属于一般等级以下,污染潜势高的区域主要分布在安徽省的东南部及西部的山地丘陵区,主要包括宁国市、歙县和太湖县,污染潜势较高的区域有长丰县、休宁县、绩溪县、黄山市市辖区、金寨县、岳西县、明光县及潜山县的部分区域。     

惠女水库氮、磷控制方案工程措施研究

惠女水库是惠安县的主要水源.近年来统计分析表明,总氮、总磷是造成惠女水库水质超标和轻度富营养化的最主要因子.惠女水库上游流域已无工业污染源.流域上游的污染源主要来自畜禽养殖污水、城镇生活污水、农村生活污水、农村生活垃圾、农田径流、城镇径流等.为保护惠女水库水源地,本文估算了汇入惠女水库流域的总氮、总磷量,从源头控制、中间过程控制和末端处理的方法削减氮、磷入库污染负荷,开展氮、磷控制方案研究,提出氮、磷控制的工程措施.     

中国海水养殖污染负荷估算

近年来,在国民对水产品消费需求的驱动下,中国海水养殖规模不断增加,加剧沿岸水域富营养化程度。本文基于水产养殖排污系数调查手册和渔业统计年鉴,估算我国海水养殖过程中污染物排放总量,建立养殖总产量与污染负荷总量之间的回归关系,使用蒙特卡罗方法量化参数的不确定性并进行情景模拟。结果表明:2012年,中国海水养殖过程向相关海域排放TN、TP、COD、Cu和Zn分别为17414 t、3146 t、55503 t、53 t以及242 t;各沿海省份污染负荷总量与养殖总产量存在线性关系,其总氮、总磷和COD的相关系数r分别为0.974、0.975和0.996;敏感性分析表明,养殖类型是影响污染物排放总量的最重要因素。优化养殖类型和调整养殖方法是减少我国海水养殖污染负荷的重要途径。