预氧化强化混凝处理引汉济渭工程受水区不同掺混比水源水

引汉济渭工程通水后,黑河原水与汉江原水将共同作为西安市饮用水水源,且水厂进水中两种原水掺混比例会随引水工程运行调度而改变。本文重点考察了两种原水不同掺混比例下预氧化强化混凝工艺对水中有机物的去除效果。在两处水源以10:0、8:2、2:8、0:10比例掺混条件下,探明了高锰酸钾、高铁酸钾和二氧化氯预氧化强化混凝去除水中有机物的最佳浓度。结果表明,高铁酸钾预氧化-混凝效果最好,四种掺混比下高铁酸钾最佳投药量分别为0.8、0.8、1.0、1.0 mg/L。同等掺混比例和最佳投药量下,高铁酸钾对DOC去除率比高锰酸钾高了16.3%、4.0%、24.9%、29.5%;比二氧化氯高了4.4%、6.2%、6.3%、7.1%。同时,三维荧光光谱分析发现,高铁酸钾预氧化-混凝对溶解性有机物中类蛋白物质组分的去除率最高。本研究能够为引汉济渭工程受水区自来水厂生产运行提供科学依据。

引汉济渭工程水源地三河口水库沉积物与消落带污染特征及评价

三河口水库作为陕西引汉济渭工程的重要水源地,其水质情况直接关系到关中千万人口的饮水安全。因此,研究三河口水库沉积物及消落带营养物质C、N、P的含量及分布情况对保障供水水质具有重要现实意义。2021年11月采集了三河口水库8个监测点的表层沉积物样品与消落带土壤样品,测定分析了有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)和有效磷(AP)的含量,并运行单因子污染指数法、综合污染指数法、有机氮污染指数法和有机污染指数法评价其污染程度。结果表明:表层沉积物中OM、TN、TP、NO3--N、NH4+-N、AP质量分数分别为27370.00、1940.00、220.00、28.66、36.06、19.97 mg/kg;消落带土壤OM、TN、TP、NO3--N、NH4+-N、AP质量分数分别为47920.00、1280.00、250.00、24.38、36.52、5.65 mg/kg;沉积物中C/N、N/P分别为2.722~28.244和4.555~13.787。综合污染指数评价结果表明,三河口水库沉积物处于中度污染状态,消落带土壤则为轻度污染,有机氮污染指数表明,沉积物与消落带土壤分别为重度和中度污染,有机污染程度均为中度。

厌氧环境下硫酸盐还原与氨氧化的协同作用

20多年前,人们就发现厌氧环境下氨态氮和硫酸盐的同步转化现象,并提出了硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)脱氮说。该途径可以在厌氧条件下以废水中固有的硫酸盐为电子受体将氨态氮氧化为氮气,无需额外添加有机物,也不产生二次污染。该文通过对近年来国内外有关文献资料的研究理解,从SRAO研究历程、影响因素及氮硫可能的转化途径等方面进行了总结,理清了SRAO脱氮的发生需要适宜的基质浓度及环境条件,由于反应器内微生物菌群复杂,SRAO菌与SRB、HDB和SAD菌等共存,构成了SRAO现象是反应器内复杂的多反应协同作用的结果。首先,该过程既可以在进水有有机物的条件下启动,也可以在进水没有有机物的条件下启动;启动方式可根据进水中所加入氨态氮的电子受体分为三类:硫酸盐逐步替代亚硝态氮,同时加入亚硝态氮和硫酸盐,仅加入硫酸盐;Anammoxoglobus sulfate和Bacillus benzoevorans为已明确的SRAO功能菌。其次,反应器的类型、种泥来源、进水氮硫比、有机物等因素会对基质转化效率产生一定的影响。对于氨态氮被氧化是否是硫酸盐作用可采用排除法来确定,氨态氮的氧化产物随氮硫摩尔比的变化而变化。虽然SRAO和厌氧产甲烷都是在厌氧条件下进行的,但是在厌氧产甲烷系统中没有发现SRAO现象,主要是首次发现SRAO现象的反应器内多种菌群相互协同代谢但产甲烷菌不占主导地位。目前关于SRAO研究还主要处于实验室规模,之后的研究可从以下几方面展开:(1)缩短启动时间,提高基质的去除效率;(2)探究氨态氮与硫酸盐的转化途径及关键影响因素特征;(3)相关功能菌的鉴别。本文旨在为今后的理论研究提供综合信息并促进其在实际废水处理中的应用。

工程应用下粗效滤料净化PM2.5性能的实验研究

通过对中国市场上常用的4种G1~G4级别粗效过滤材料对大气粉尘中PM2.5 的过滤性能实验研究,结果显示,从效率最大化角度考虑,粗效滤料在1.9 m/s左右时,滤料的计重效率均达到最大,且滤速最大值小于标准给出的2.0~2.5 m/s的滤速范围;滤料的阻力随着滤速的增加而增大,计算并绘制了4个级别滤料在最佳滤速范围下,对PM2.5 的过滤效率以及相对应的阻力范围图,对过滤器粗效滤料的选取提供了参考意义。

厌氧水环境中噬菌体MS2的存活和团聚特性及理化因素的影响

为探究病毒在厌氧水环境中的存活特性,以噬菌体MS2为模式病毒,采用双层平板法进行噬菌体MS2的定量检测,研究温度、pH值、悬浮颗粒物、乙酸等理化条件对噬菌体MS2的影响,分析其衰减动力学特征,并通过测定Zeta电位和噬菌斑直径考察噬菌体颗粒在不同条件下的聚集状况.结果表明,在厌氧水环境中,噬菌体MS2的衰减符合一阶指数衰减模型.在众多研究因素中,温度是影响噬菌体MS2存活的最主要因素.噬菌体MS2在4,17,25和35℃时的T_(90)分别为20.36,6.14,5.15和0.46d.35℃条件下12h后噬菌体失活率高达2.441g,而4℃条件下7d后噬菌体失活率仅有0.781g.增加乙酸浓度能明显提高噬菌体MS2的衰减速率.低pH值和悬浮颗粒物条件会促进噬菌体的团聚,使噬菌体颗粒Zeta电位降低,水力学直径增大,但悬浮颗粒物浓度过高会影响颗粒间的静电作用.噬菌体的团聚也增加了噬菌斑的直径,pH=6和20mg/L的悬浮颗粒物条件下,直径1.0mm以上的大噬菌斑数量占比分别达到了45.61%和57.74%.明确厌氧水环境中各种理化因素对噬菌体MS2的影响,可为水环境病毒控制提供科学依据.

中国30省份建筑业二氧化碳跨省转移研究

中国建筑业的二氧化碳(CO_(2))排放量约占全国CO_(2)排放总量的二分之一。由于各区域之间建筑业贸易频繁,明确区域减排责任对制定合理的减排政策至关重要。为厘清中国各区域建筑业CO_(2)的排放情况与减排责任,提出了一种多区域投入产出模糊网络线性规划法(MFEP),包括“三个模块”(投入产出、模糊处理、生态分析)和“五类评价指标”。该方法可以有效计算CO_(2)转移量,并揭示区域之间转移的相互效用关系,以明确中国建筑业在不同区域间的CO_(2)减排责任。研究结果表明:应降低对外贡献度较高的省份,如江苏(5.62)、浙江(6.20)等的减排目标,并增加对外依赖度高的省份,如天津(5.61)、河北(6.41)等的减排力度。此外,调整目前以石油为主的能源结构,并增加天然气等新能源的使用比例,可以抵消CO_(2)转移带来的负面影响。此成果可为决策者制定建筑业减排政策提供科学参考和有力依据。

淡水硅藻水华成因与控制技术研究进展

在全球气候变暖和人类活动的共同影响下,硅藻水华爆发趋势加剧,并对水生态及供水安全产生负面影响.因此明确其形成原因并探索高效的防控技术至关重要.目前关于淡水硅藻水华已有较多研究成果,但缺少系统性整理.淡水硅藻水华爆发的关键因素为温度、光照、营养盐和流速.在原位防控方面,生态调度和扬水曝气等物理技术较为成熟,低剂量的化学药剂处理效果不佳,而生物方法的实施会受到环境条件的限制.联合使用混凝剂和助凝剂或氧化剂可以有效去除硅藻,但硅藻水华范围的扩大致使部分水厂未能及时调整工艺,影响制水效率.本文对硅藻水华的成因及防治方法进行了分析和总结,与蓝藻水华进行比较,并展望后续研究热点,对确保饮用水安全和水体污染控制与治理有着重要意义.

峡谷型水源水库蓄水过程水质变化特征及其影响要素

水源水库是城镇居民最主要的饮用水水源,新建水库选取引水水质一般较好,然而由于水库蓄水过程中水质受到降雨径流入库、水动力条件和分层结构变化的共同影响,库区水体水质仍可能呈恶化趋势.本研究重点探索水库蓄水过程中水质演变规律,解析水源水库污染特征.以固定频率取样检测的方法,跟踪监测陕西省汉中市三河口水库蓄水过程上游河道及库区水质,分析上游来水水质、库区水体分层结构及水动力条件等要素的改变对水库水质的影响.结果表明:①2021年6−7月三河口首次较大流量蓄水过程受来水温度影响,来流水体以底部潜流的形式进入库区,并在底部形成新的温度分层;双温跃层结构的形成导致在水体中部和底部各自形成厚度达15和10 m的厌氧水层.②9月初第二次特大流量径流入库彻底破坏水体热分层结构,水体在径流和气温的共同作用下实现完全混合.③水源水库蓄水过程水质受入库径流与水体分层结构共同影响:6−8月水库入库径流量小且污染负荷低,库区氮磷及有机物浓度有较小波动,而热分层结构阻碍了污染物的垂向传递,温跃层水体总氮浓度和高锰酸盐指数在垂向上呈较大值,分别为1.78和6.0 mg/L;8月至9月初入库径流量大且污染负荷较高,全库区氮磷及有机污染物浓度升高明显,总氮浓度由1.07 mg/L升至1.56 mg/L,总磷浓度由0.021 mg/L升至0.029 mg/L,高锰酸盐指数平均值由5.18 mg/L升至6.18 mg/L.水库蓄水过程中,上游径流入库是影响主库区水质的重要因素之一.

西北地区某市地下水供水管网黄水产生原因分析与控制技术中试研究

随着供水管道使用年限的增加,管网逐渐老化,管网化学稳定性问题日益突出。为解决西北地区某市高碱度地下水供水管网黄水问题,保障用水安全,开展了黄水产生原因分析与控制技术中试研究。一方面,监测黄水形成过程中水质特点和规律,对铸铁管腐蚀管垢成分进行分析,探明黄水形成原因。另一方面,搭建管网中试系统,研究了余氯、碱度、缓蚀剂对管网铁释放的影响。结果表明:黄水形成存在周期性规律,形成原因为水力冲刷增强导致管垢中的铁释放到水体中,水体存在一定的腐蚀性也会影响铁释放。管垢主要成分为Fe3O4和α-FeOOH,但不同管垢层形貌特征及化学组成存在差异。建议该地区管网余氯浓度控制在0.4 mg/L左右,余氯较高或较低均会促进铁释放。综合考虑效果和经济性,应对突发性黄水问题时,建议优先采用0.5 mg/L(以P计)的三聚磷酸钠作为缓蚀剂投加控制黄水现象。每吨水需增加药剂成本约为0.018元。

垃圾焚烧烟气超低排放技术路线与协同脱除

综述了垃圾焚烧烟气脱硫、脱硝、颗粒物和二噁英脱除技术的发展,总结了3种垃圾焚烧烟气超低排放路线(路线1,SNCR炉内脱硝→机械旋转喷雾半干法脱酸→辅助干法脱酸→活性炭吸附→袋式除尘器→湿法洗涤塔/SCR脱硝→SCR脱硝/湿法洗涤塔;路线2,PNCR脱硝→半干法脱酸→袋式除尘器→湿法洗涤塔;路线3,干法脱酸→袋式除尘器→蒸汽加热器→SCR脱硝→湿法洗涤塔→湿式电除尘器)。通过分析路线中各个目标污染物脱除设备对其他污染物的协同脱除机制,发现各个路线中的烟气净化设备彼此之间的影响较小,在此基础上,介绍了几种垃圾焚烧烟气多污染物协同脱除的一体化技术,并展望了未来垃圾焚烧烟气多污染物协同脱除技术的发展方向。

微纳米气泡共混凝工艺下多因素交互作用

为强化微纳米气泡共混凝工艺性能,本文以聚合氯化铝(PACl)、微纳米气泡进气量(Q_(g))以及溶液pH值为影响因素,以沉淀出水中腐殖酸(HA)去除效率和剩余Al^(3+)浓度为响应值,通过Box-Behnken设计(BBD)以及响应面法探究该工艺背景下各因素间的交互作用.实验结果表明,PACl投加量、Q_(g)以及pH值均能够显著影响该工艺对HA的去除效率.但对于沉淀出水中Al^(3+)浓度而言,PACl投加量以及Q_(g)均不会造成显著影响,pH值为该响应值的显著影响因素.与常规混凝工艺相比,混凝过程中微纳米气泡的参与能够显著降低沉淀出水中剩余Al^(3+)浓度,提高混凝过程中PACl的利用效率.对HA去除效率及剩余Al^(3+)浓度的综合评估结果表明,微纳米气泡共混凝工艺更适用于处理pH值为中性的原水.上述结论再次突出了微纳米气泡共混凝工艺的优越性,同时也为该工艺的工程应用提供了可靠的数据支撑和理论支持.

一株异养硝化-好氧反硝化-积累磷的细菌Klebsiella pneumoniae A15的筛出及其特性研究

利用以淀粉为唯一碳源的缺氧/好氧序批式系统从污水处理厂活性污泥中分离得到一株肺炎克雷伯氏杆菌A15(Klebsiella pneumoniae A15),该菌具有异养硝化-好氧反硝化和积聚磷能力.它的最佳生长条件:碳源为柠檬酸钠,C/N为30,P/N为0.2,pH为7.在最佳条件下,氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的最高去除率分别为96.27%、99.22%和100%;相应的去除速率分别为1.77、2.08和1.86mg/(L⋅h).该菌株对浓度为8mg/L的磷酸盐和1300mg/L的COD最高去除率分别为100%和95%.氮平衡分析发现该菌可以利用氨氮、硝氮以及亚硝氮产生气态氮,表现出优异的异养硝化和好氧反硝化活性.对菌株胞内磷和EPS中磷的分析结合DAPI染色发现有82%的磷储存在菌株细胞内并且以多聚磷酸盐形式储存,其余磷在EPS中.对该菌株的napA、nirS、nosZ和ppk基因的成功扩增也表明其好氧反硝化和积聚磷能力.本研究展示了一株在脱氮除磷系统中具有特定功能的细菌.

EPS对细菌凝聚和絮状污泥颗粒化的作用

为探究胞外聚合物对细菌聚集和絮状污泥凝聚,颗粒化的影响,本文通过向细菌悬浊液中投加LB-EPS与TB-EPS观察细菌凝聚情况;通过向反应器中投加细菌EPS(1号反应器)与不投加细菌EPS反应器(2号反应器)进行对比,考察了两个反应器内污泥的生长变化情况;还利用模拟EPS与真实EPS分别对高岭土混合溶液与细菌菌悬液进行聚集沉淀效率交叉实验.结果显示,LB-EPS对细菌的聚集效率均大于TB-EPS;1号反应器污泥生长迅速并颗粒化,第70d污泥D_(50)达到377.5μm,最大粒径可以达到1.4~1.5mm.第90~100d由于污泥有机负荷不足,EPS浓度下降,颗粒污泥迅速解体,污泥粒径迅速下降,D_(50)由296.5μm迅速下降至109.6μm.而2号反应器污泥粒径在第70d增大到239.5μm(D_(50)),且后续仍在上升;模拟EPS对高岭土的絮凝能力更显著,而EPS对菌悬液中细菌的聚集效果更显著.研究认为胞外聚合物对细菌具有粘附作用,并促进细菌聚集,且LB-EPS较TB-EPS作用大,EPS的加入能够促进污泥颗粒化进程加快;细菌在污泥颗粒化过程中LB-EPS对游离细菌吸附聚集作用大于TB-EPS.

金盆水库上游降雨径流二维泥沙输移沉积模拟

为了探究降雨径流在不同流量、含沙量下对西安市金盆水库水体的影响规律,基于湍流流动模型,对2022年10月降雨径流时期西安市金盆水库上游的泥沙输移和沉积进行了数值模拟,并对所建立模型的可靠性进行了验证。通过对不同流量、含沙量下的径流进行模拟计算,表明在沿程前部断面处,流速越大底部含沙量越小;在沿程后部断面处,流速越大断面含沙量越高;径流含沙量越大,断面含沙量越大,泥沙分布厚度越大。因此,可以根据降雨径流时期来水的流量及含沙量分析泥沙输移沉积的过程,为水库的运行维护提供参考。

不同晶型锰氧化物去除地下水中氨的效能与机理

研究了3种不同晶型二氧化锰(α-MnO_(2)、γ-MnO_(2)、δ-MnO_(2))去除地下水中氨的效能与机理,并考察了负载γ-MnO_(2)滤料填充滤柱实际应用效果.结果表明,γ-MnO_(2)催化氧化除氨效果最优(γ-MnO_(2)>α-MnO_(2)>δ-MnO_(2)),第20d 5mg/L氨可以被完全去除,且其中间产物亚硝酸盐氮的积累时间最短,峰值最低.γ-MnO_(2)负载滤料填充滤柱可以快速(第6d)具备优异的催化除氨能力,当进水氨为2.0mg/L时,出水氨低于标准限值(<0.5mg/L).结合材料表征分析结果发现,γ-MnO_(2)具备最优的催化氧化除氨能力主要是由于其较高的锰平均氧化态与其丰富的表面羟基氧,其电子传递能力最强.本研究为锰氧化物在饮用水除氨领域的应用提供了理论指导,γ-MnO_(2)负载滤料具有良好的催化氧化除氨稳定性和效能,为实际工程中催化氧化活性滤料的制备提供了新思路.

波形褶皱滤袋脉冲喷吹清灰性能分析

针对褶皱滤袋的波形结构影响滤袋表面静压的均匀分布,脉冲清灰性能不明确的问题,选取8褶、7 m长的波形褶皱滤袋,首先通过物理试验研究滤袋沿袋长方向不同截面的壁面峰值压力分布规律,后在验证数值模拟分析方法的可靠性和准确性的基础上,通过数值模拟模型优化和正交试验分析各因素对清灰性能的影响。结果表明:在喷嘴直径22 mm、喷吹时间100 ms,不同喷吹压力和喷吹距离条件下,滤袋沿袋长方向上的壁面峰值压力的变化趋势与圆筒形滤袋相同;距袋口1~7 m,滤袋无明显变形,同一截面波峰、波中、波谷位置的压力相对偏差在±10%以内。等流通面积法优化的三维模型和二维轴对称模型的数值计算结果和试验结果更接近,在对比壁面峰压、诱导气流的基础上,证明了其优化分析褶皱滤袋的清灰性能的合理性与可行性。正交试验分析各因素的影响程度从大到小依次为喷吹压力、滤袋长度、喷吹距离、褶数和喷吹时间;6~12褶为最佳范围,褶数增加,峰值压力呈下降趋势。研究成果可为波形褶皱滤袋的喷吹参数设计和结构优化提供参考依据。

西安市城区表层土壤碳储量与分布特征

[目的]研究城市的土壤碳储量与分布特征,为进一步认识城市碳固定和碳循环提供科学依据。[方法]采集西安市绕城高速内不同土地利用/功能区表层土壤样品230个（0—20cm）,利用Vario ELⅢ元素分析仪进行有机碳分析。[结果]西安市城区表层土壤有机碳在0.88~27.18g/kg之间,均值为5.59g/kg;碳密度0.22~7.11kg/m2,均值为1.41kg/m2;在西安市城区表层土壤总储碳量为6.32×105 t,平均每1km2的土壤碳储量为1.37×103 t。风景休闲区和交通区是城区土壤有机碳含量较高的区域,而工业区有机碳含量较低。在空间上,以中心城区形成一个南北带状分布的有机碳高值区。[结论]西安市城区的这种有机碳分布模式,与城市化前的土壤利用、城市绿地管理,食物与燃料的残余物、各种废水等大量生活垃圾进入土壤有关。交通道路的有机碳含量也受到汽车尾气排放的黑炭沉降影响。整体上,西安市城区有机碳显著低于国内其它城市的有机碳含量。

西安市人为源一次PM_(2.5)排放清单及减排潜力研究

颗粒物是影响西安市环境空气质量的主要因子.结合《西安统计年鉴2015》《2014年环境统计数据》和现场调查等确定了西安市各类PM_(2.5)排放源的活动水平数据,采用物料衡算法和排放因子法测算了西安市2014年大气中PM_(2.5)的年排放总量,并从行业和区域角度详细分析了PM_(2.5)的排放贡献率.在此基础上,以2014年为基准年,依据西安市地方政策和各行业最新排放标准,对PM_(2.5)的减排潜力进行了预测.结果表明:2014年西安市人为源一次PM_(2.5)排放总量为33 660. 1 t,其中,固定燃烧源、工艺过程源、移动源、生物质燃烧源、扬尘源和餐饮源的贡献率分别为27. 6%、23. 5%、6. 8%、10. 7%、31. 1%和0. 3%.道路扬尘、窑炉和发电为西安市PM_(2.5)的重点排放行业,其PM_(2.5)排放量分别占排放总量的21. 4%、20. 3%和11. 0%.各区县中,鄠邑区、灞桥区和未央区的PM_(2.5)排放量较高,其贡献率分别为15. 7%、13. 7%和12. 7%;新城区PM_(2.5)排放量最小,为297. 8 t/a. 2014年西安市PM_(2.5)平均排放强度为2. 07 t/km2,其中,碑林区排放强度(16. 80 t/km2)最大,高陵区(0. 48 t/km2)最小.按照《西安市2017年"铁腕治霾保卫蓝天"工作实施方案》等新政策的规定,预测在新的排放标准下西安市PM_(2.5)排放量将比2014年削减63. 7%.研究显示,固定燃烧源、工艺过程源和生物质燃烧源有较大的减排潜力.

调水背景下南亚热带水库蓝藻水华前后优势种变化特征及其驱动因子分析

为探究蓝藻水华前后优势种的动态变化及其驱动因子,于2022年1—4月对我国南方某水库进行浮游植物采集调查.该水库根据调水供水特点设置3个采样点进行水环境监测.运用主坐标分析(PCoA)探究水华前后蓝藻优势种的差异性,并采用变差分解(VPA)和线性拟合分析蓝藻优势种与驱动因子之间的关系.结果表明:(1)研究期间共鉴定出3个优势种属,分别为伪鱼腥藻、拟柱孢藻和小尖头藻.(2)水华前伪鱼腥藻占绝对优势(72.17%),水华期间3种优势蓝藻均快速繁殖且三者占比分别为33.06%、30.71%和28.65%.(3)VPA结果和线性拟合共同表明,水体稳定性指数(RWCS)、水温(WT)和总磷(TP)是该水库蓝藻水华的主要驱动因子.研究显示,该水库调水过程对蓝藻产生了显著影响,后续应当深入揭示动态调水对蓝藻水华的响应特征与机制.

不同降雨强度对亚热带水源水库浮游植物群落结构的影响及其驱动因子

为了解降雨事件对亚热带水库浮游植物群落结构的影响,于2022年5月和6月分别在两次不同强度降雨期间进行浮游植物采集调查。结合浮游植物门分类和功能群分类方法,运用非度量多维尺度分析(NMDS)探究两次降雨以及降雨前后浮游植物群落的差异性,并采用冗余分析(RDA)和方差分析(VPA)探明浮游植物群落结构演替的驱动因子。结果表明:共检出浮游植物8门69属125种,功能群划分为11种,其中S1、SN、MP和N为主要功能群。降雨Ⅰ和降雨Ⅱ前后浮游植物群落结构均发生了变化:降雨Ⅰ期间由蓝藻向硅藻演替,且雨期硅藻占优;降雨Ⅱ期间由蓝藻向硅藻和绿藻轻微演替,但蓝藻始终处于绝对优势地位。雨期功能群SN和S1丰度百分比减小,而MP或N丰度百分比增大,与蓝藻向硅藻或绿藻演替的变化特征一致。冗余分析和方差分析表明,混合层深度(Z_(mix))、水温和营养盐共同驱动了浮游植物群落的演替,且门分类比功能群分类能更好地解释浮游植物群落变化。本文可为降雨条件下浮游植物的响应机制研究提供参考。