Field Evaluation of DRAINMOD 5.1 Under a Cold Climate: Simulation of Daily Midspan Water Table Depths and Drain Outflows1

Abstract: The hydrologic performance of DRAINMOD 5.1 was assessed for the southern Quebec region considering freezing/thawing conditions. A tile drained agricultural field in the Pike River watershed was instrumented to measure tile drainage volumes. The model was calibrated using water table depth and subsurface flow data over a two‐year period, while another two‐year dataset served to validate the model. DRAINMOD 5.1 accurately simulated the timing and magnitude of subsurface drainage events. The model also simulated the pattern of water table fluctuations with a good degree of accuracy. The R² between the observed and simulated daily WTD for calibration was >0.78, and that for validation was 0.93. The corresponding coefficients of efficiency (E) were >0.74 and 0.31. The R² and E values for calibration/validation of subsurface flow were 0.73/0.48 and 0.72/0.40, respectively. DRAINMOD simulated monthly subsurface flow quite accurately (E > 0.82 and R² > 0.84). The model precisely simulated daily/monthly drain flow over the entire year, including the winter months. Thus DRAINMOD 5.1 performed well in simulating the hydrology of a cold region.     

间歇曝气潜流人工湿地的污水脱氮效果

采用间歇曝气运行方式,提升潜流人工湿地生活污水处理系统中的溶解氧浓度,强化脱氮效果。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,曝气时溶解氧浓度可达6~9 mg/L,停止曝气后,溶解氧浓度迅速下降至0.5 mg/L以下,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,分别促进好氧硝化和缺氧反硝化作用。在水力停留时间为3 d的情况下,间歇曝气潜流人工湿地系统对氨氮、总氮和COD的去除率分别可达到98.0%、87.6%和96.3%,较常规潜流人工湿地系统分别提高了74.1%、56.4%和18.1%,实现了氨氮、总氮和COD的同步高效去除。     

潜流湿地对典型选控性有机污染物去除的预测

建立潜流湿地有机污染物迁移转化模型,采用多孔介质模型描述潜流湿地的水力特性,并引入Monod方程相耦合,实现对湿地系统内部流场及水质浓度的同时模拟。通过实验,校核模型参数,并验证模型。结果表明,该模型能较好模拟潜流湿地中有机污染物的去除效果;计算条件下,在不同基质填料的潜流湿地中都会出现滞水区和快速通道,影响水力效率与污染物去除效果;预测了不同填料系统中7种典型选控性有机污染物的去除效果,其处理效率:苯胺苯酚二甲苯甲苯苯硝基苯氯苯,可通过优选填料提高吸附量和延长停留时间来提高选控性有机物的处理效果。     

无砾石微孔管地下渗滤系统处理生活污水的中试研究

进行了无砾石微孔管地下渗滤系统处理生活污水的中试研究。基于不同土壤、不同管径、不同植物的协同效应,对比研究了不同系统处理污水中有机物、氮、磷和SS的去除效果及其影响因素。结果表明,不同土壤、不同管径及不同植物组成的系统,对生活污水中有机物、氮、磷和SS的去除效果差别较大。中试系统对COD、总磷、氨氮、总氮和SS的最佳去除率分别达到86.13%、90.20%、61.24%、65.49%和97.43%,对应的出水COD、总磷、氨氮、总氮和SS的平均浓度分别为64.29、0.69、22.13、26.19和5.56 mg/L。分析表明,进水SS浓度过高、外界温度下降等共同作用是导致系统对生活污水中NH4+-N和TN的去除率相对较低的主要原因。     

植物对潜流人工湿地净化微污染水效果的影响研究

以4种湿地植物为实验对象,在野外构建中试潜流人工湿地,研究了不同植物及植物连根收割对湿地运行效果的影响。结果显示,植物明显提升了湿地的去污效果;其中美人蕉湿地的TP和NH4+-N去除率最高,达到55.6%和78%;空心菜湿地的TN去除率最高,达到80.5%;芦竹湿地的COD去除率最高,为26.6%;植物连根收割后,湿地运行效果下降;其中TN去除率降至空白水平之下,而其他污染指标下降至略高于空白的水平。     

生物填料地下渗滤系统对生活污水的脱氮

将草甸棕壤、炉渣和活性污泥等基质按体积比13∶6∶1配制生物填料,研究了生物填料地下渗滤系统（subsurface wastewater infiltration system,SWIS）在不同的水力负荷和污染负荷条件下对校园生活污水的脱氮效果。场地实验结果表明,当BOD5负荷为12.0 g BOD5/（m2·d）,表面水力负荷为0.04-0.10 m3/（m2·d）时,SWIS对NH＋4-N和TN的平均去除率分别为92.4%和82.0%。当水力负荷为0.08 m3/（m2·d）,BOD5负荷9.3-16.8 g BOD5/（m2·d）时,SWIS对NH＋4-N和TN的平均去除率为92.7%和81.2%。SWIS中氧化还原电位（oxygen reduction potential,ORP）随进水水力负荷和BOD5负荷的增加而降低,脱氮效率下降。综合出水水质和处理效率,适宜的水力负荷和污染负荷分别为0.065 m3/（m2·d）和12.0 g BOD5/（m2·d）。在此条件下,SWIS的启动周期为25-30 d。出水水质均优于《城市污水再生利用-景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）标准,且处理效果稳定,抗负荷冲击能力强。     

深型地下土壤渗滤系统中氮的去除途径

为了系统研究氮在深型地下土壤渗滤系统中的去除途径,本次实验采用直径30cm,高200cm的有机玻璃柱模拟地下土壤渗滤系统;柱内分层装填取自北京顺义的土壤。在水力负荷为8cm／d的条件下,取得了较好的脱氮效果;氨氮去除率为99．80％;TN去除率为83．68％。通过观察氮沿土柱深度的变化规律发现,在1．30m以上的区域随着氨氮浓度的降低硝氮浓度逐渐增大,同时总氮浓度也在不断降低,约有30．55％在此区域被去除;通过氮元素质量平衡证明这部分氮是通过厌氧氨氧化反应去除的。在1．30m以下反硝化反应是脱氮的主要途径,在此过程中难降解有机物被利用。     

潜流人工湿地水力学特性及工程设计

以净化低污染水体的潜流人工湿地水力学特性工程设计为重点,系统开展了室内外实验研究,并利用Peelet数分析了水平潜流人工湿地碎石床渗流返混程度。结果表明,潜流人工湿地集水花管孔口出流计算、基质填料内渗流计算、碎石床平均水力停留时间计算可分别借鉴薄壁孔口恒定淹没出流、线性或非线性渗流、活塞流理论;但受工程实际条件及运行淤堵等影响,工程实测结果均小于理论计算值。基于室内外实验成果,提出一套包括集配水系统水力计算、填料内渗流计算、平均水力停留时间计算在内的潜流人工湿地水力学特性计算方法和参数选择,可为人工湿地技术的工程设计提供借鉴。     

REUSE OF DOMESTIC WASTEWATER FOR IRRIGATION IN ARID ZONES: A CASE STUDY1

ABSTRACT: The domestic sewage of the city of Beer-Sheva, Israel, which is located in an arid region, is treated in a series of facultative ponds. The treated effluent is stored temporarily in an open surface earthen reservoir (about 0.5 ± 10⁶ m³ in volume) and then used for irrigation. The effluent is applied via sprinkler and trickle irrigation systems. The main crops irrigated are cotton, wheat, alfalfa, and corn. Total cotton yield is over 5500 kg/ha, and the wheat grain yield is over 7500 kg/ha. The amount of effluent applied is about 6500 m³/ha for cotton (including preplant irrigation), and the wheat receives about 4500 m³/ha via irrigation and an additional 2000 m³/ha from precipitation. Due to the nutrient content in the effluent, the above yields are obtained without any additional fertilization.     

上海新城区构建湿地处理污水的经济技术分析

根据上海市郊新城区发展规模以及绿地规划，从构建湿地处理污水的效果、投资和运行费用以及与市郊新城区绿地景观系统规划相容性方面进行了经济技术分析。分析结果表明：上海市郊新城区利用构建湿地建设生活污水处理系统，基本可以满足污水综合排放标准的要求，不但技术上可行，经济上更节省，而且能够与新城区绿地系统、亲水景观的规划建设有机结合。