碳毡厌氧折流板反应器处理农村黑水

评估了碳毡厌氧折流板反应器在室温下处理黑水(源分离的厕所污水)的能力,通过逐步缩短水力停留时间(HRT)以探索其最大性能.结果表明,在HRT为1.45d,有机负荷率为2.94kg COD/(m^(3)·d)的条件下实现了最大容积产气率(417±59)NL CH4/(m^(3)·d),此时甲烷化率(40.5±5.02)%,总COD去除率(79.08±7.24)%.碳毡的加入富集了Methanospirillum属,通过氢营养型产甲烷途径实现高效厌氧消化性能.该反应器在室温下表现出优良的有机物处理效果,高甲烷产量与沼气纯度,尾水中富含可植物直接利用的氮磷营养盐,系统简单易维护,具有在农村地区实际应用的潜力.

淮南潘集典型采煤沉陷积水区的水质变化规律

为解决采煤沉陷衍生的水环境问题,选取淮南潘集区典型的采煤沉陷区为研究对象,在现场踏勘的基础上,进行采样点位布设、样品采集与分析测试,分析地表水水质变化规律与影响因素,并采用W值水质评价法评价地表水水质。结果表明:研究区域监测时段内沉陷积水区地表水体中p H、F-、CODMn、NH3-N、TP指标变化规律不明显,TN含量递减,CODCr先减小后增大;研究区域沉陷积水区地表水水质受降水等条件影响;淮南潘一、潘三矿采煤沉陷区积水区地表水水体质量较差,主要污染物为CODCr和TN。该研究为淮南采煤沉陷积水资源综合利用提供了依据。

基于正交试验法的景观水体叶绿素a最佳提取条件研究

根据水体初级生产力测定常用方法中叶绿素a测定法,采用3因素3水平的正交法设计试验((L9(34)),综合探究某喷泉水池景观水体测定过程中滤膜处理条件、浸提试剂和浸提温度等多因素多水平的共同作用下叶绿素a提取效果的差异,改进的正交试验设计规避了单因素控制变量实验的片面性。试验结果表明该喷泉池水的叶绿素a含量较高,参考湖库景观水体富营养化分级标准已达到富营养化水平。提取过程中不同的正交试验组结果存在差异,其中冷冻处理滤膜、丙酮乙醇混合溶剂、4℃条件下提取值最高,为62.3 mg×L-1。上述景观水体叶绿素a提取条件组合(A2B3C1)为正交试验最优水平组合,采用正交试验的方法探究叶绿素a提取最佳条件有利于对传统实验方法改进。

采煤沉陷水域底泥及周边土壤性质差异分析及其环境意义

为查明沉陷水域底泥及周边土壤对沉陷水域特征污染指标的潜在影响，确定采煤沉陷水域的主导污染源，以淮北临涣采煤沉陷水域为研究对象，对沉陷水域底泥及周边土壤进行了样点布设与样品采集，测试了不同层位底泥及土壤的氮、磷、有机质等指标。由9n,4试结果可以得出：采煤沉陷水域底泥中的pH，Eh、有机质等指标均低于土壤，其中有机质减少了80％～95％，氮、总磷、有效磷、总碳含量高于周边土壤，分别平均增加了约20％，5．35％，8．37％，93．24％，说明采煤沉陷水域在积水的25a间，原有肥沃的表层土壤中的有机质逐渐分解，采煤沉陷不仅导致了耕地面积的减少，而且导致了土壤中有机质的损失；水体与底泥间总碳、氮、磷等物质的交换趋势为水体向底泥中富集，同时间接地说明了在没有集中污染源排放的情况下，采煤沉陷水域暂时没有内源释放污染物的风险，控制外源输入是保护沉陷区水环境的主要措施。

淮北临涣矿区平原水库建设及水资源保护利用

针对淮北采煤沉陷区水资源综合利用问题,研究了该区水资源补给与储蓄条件,总结分析了该区平原水库建设的可行性。结果表明,该矿区因多煤层开采,且累计开采厚度大,从而造成地表大面积大幅度沉陷。加之该区良好的地貌与第四系水文地质条件,沉陷盆地可为雨洪资源提供良好的蓄水空间。此外,由于矿区内较高的浅层地下水水位和较大的开采沉陷幅度,枯水季节浅层地下水会越流补给沉陷区,因此沉陷区内形成常年稳定的积水区。矿区的雨洪资源、浅层地下水和相邻区域天然水系的整合可成为库区稳定的补给源。有利的水文条件和环境保护措施可以使库区水质得到有效控制,良好的平原水库建设条件使该区水资源得到有效保护利用,大幅促进了地区经济发展。

采煤沉陷积水区地表水与浅层地下水的氮、磷动态及相关性

根据2012年11月至2013年9月的9次监测数据,分析了淮南潘集开放型和封闭型沉陷区地表水与浅层地下水中氮、磷时间分布特征;通过相关性分析揭示了各类水体内氮、磷之间的响应关系和运移特征;通过各形态氮、磷比对研究区水体营养状态进行了限制性分析.结果表明,两类沉陷积水区内氮、磷时间分布存在一定差异,主要影响因素有降雨、周围农业面源输入、外部河流的互相补给等;各类水体内氮、磷之间均存在不同程度的响应,封闭型沉陷区地表水与浅层地下水中氮、磷响应关系更强;两类沉陷积水区均属磷限制性水体.

淮北临涣煤矿塌陷水域叶绿素a与相关因子分析

根据淮北临涣煤矿塌陷水域3个季节叶绿素a(Chl.a)及相关指标的监测数据,分析了叶绿素a含量的时空分布特征,讨论Chl.a与其他因子的相关关系.研究结果表明,临涣煤矿塌陷水域Chl.a的浓度均值特征为夏季较高21.5 mg·m-3,秋季11.8 mg·m-3,冬季10.0 mg·m-3.由于浮游植物生物量的高低、动物活动季节差异、补给水源入口、取水口位置、局部水深差异大等原因,研究水域夏季呈现西高东低、秋季四周高中间较低、冬季西高东低等空间分布差异性.相关性分析显示,Chl.a与水温、溶解氧、化学需氧量呈极显著正相关,与透明度、氨氮、硝酸盐氮、溶解性磷酸盐呈极显著负相关,与总磷显著负相关,与p H、总氮、氮磷比无显著相关关系;水温、氨氮、硝酸盐氮、总磷、溶解性磷酸盐可能是浮游植物生长的限制因子,溶解氧、化学需氧量、透明度是Chl.a的被动因子;研究水域已达到轻度富营养化水平,Chl.a浓度能够较好地反映该煤矿塌陷水域的富营养水平.

淮北临涣煤矿塌陷水域底泥氨氮的吸附释放特征初步研究

在室内模拟条件下,研究了淮北临涣煤矿塌陷水域底泥对氨氮的吸附释放特征,结果表明:临涣塌陷水域底泥对于氨氮的吸附能力很强,一经接触便被吸附,吸附量接近1000mg/kg;而底泥对氨氮的释放是一个复杂动态过程,各采样点各深度处土样的氮释放量相对于吸附量来说都较小,上层底泥氨氮达到释放最大值所需的时间要少于下层底泥。

响应曲面法对优化侧向回流一体化生物膜反应器去除氨氮的效果模拟

针对农村分散式生活污水的处理,设计了侧向回流一体化生物膜反应器,缩短了污水处理工艺流程,减小了设施占地面积。文章从优化反应器对氨氮的处理效果出发,运用Box-Behnken响应曲面法,建立了关于氨氮去除率的数学模型,以寻求反应器水力停留时间、填料填充率和气水比的最佳参数组合。响应曲面法的结果表明:影响因素的显著性顺序为填料填充率>水力停留时间>气水比,并且填料填充率与水力停留时间、水力停留时间与气水比、填料填充率与气水比的交互作用均为显著。模型预测结果表明,当水力停留时间为6.98 h、填料填充率为39.67%、气水比为7.73时,侧向回流一体化反应器对氨氮的去除率为97.70%,验证试验结果为98.09%,与模型预测值偏差仅为0.39%。

落干式人工湿地工艺对农村灰水处理的效能

研究基于农村生活污水灰黑分离处理模式,针对农村灰水的水质水量特征,构建了一种以河沙、沸石为主要基质层填料的新型非饱和垂直流人工湿地——落干式人工湿地。文中探究了比脉冲体积、脉冲周期、比水力负荷率3种与水力条件相关的关键参数对农村灰水处理效果的影响。根据权重分析法计算得出在脉冲周期为4 h、比脉冲体积为106.88 L/m^(2)、比水力负荷率为3.56 L/(m^(2)·min)的条件下达到最佳综合处理效能,对COD_(Cr)、氨氮、TN、TP的去除率分别达到94.75%、92.74%、85.52%、71.34%。最佳运行参数下的长期监测发现,连续高负荷运行导致湿地堵塞,降低处理性能;运行5 d,休床2 d的休床策略能缓解堵塞现象,保证湿地运行的稳定性;减小湿地水力负荷有助于改善冬季低温对湿地运行的影响。总体而言,落干式人工湿地不需外加条件即可达到良好复氧效果保证污染物的去除率,系统简单易维护,在处理农村灰水方面具有良好的应用潜力。

采煤沉陷区地表拉张裂隙形成及其演化特征模拟试验研究

采用室外物理模拟试验模拟煤矿开采地表沉陷过程,研究地表沉陷过程中拉张型裂隙的分布及其演化规律。研究表明,在煤矿开采作用下,地表土体出现明显的下沉并形成拉张裂隙,拉张裂隙在空间分布上整体呈现为煤层采空区裂隙挤压至闭合,弯曲下沉带存在少量裂隙;随开采工作面推进,裂隙比、裂隙密度呈规律性变化,拉张裂隙规模与演化时间成非线性反比,与首条裂隙出现煤层开采长度成非线性正比。

农村生活污水低耗资源化处理工艺应用

根据农村生活污水处理技术需求,提出了灰黑分离初级处理与收集(SSPC)模式,设计并建成采用厌氧滤池(AF)缺氧滤池(ANF)水车驱动生物转盘(WDRBC)蔬菜人工湿地(VCW)工艺的处理工程.工程运行监测结果表明,SSPC模式可有效减轻进入末端处理设施的污染负荷,进而减小处理设施建设和运行成本.处理工艺的污染物削减分布显示,生物处理段化学需氧量(COD)去除率可达73%,生态处理段总磷(TP)去除率可达70%,出水总氮(TN)质量浓度降低到13.9 mg/L.工程出水水质稳定达到地方排放标准,并且蔬菜人工湿地实现了农村生活污水营养物原位资源化.工程运行达到生物单元重点去除有机物,生态单元资源化利用氮磷的功能定位.该应用为农村生活污水提供了灰黑分离模式及低耗资源化处理工艺的示范.

太湖流域农村生活污水产污特征及治理模式分析

为了分析农村生活污水产生特征和治理模式,选取太湖流域典型农村多个样本家庭作为研究对象,采用源分类的方法,研究了污水产生的时间分布和污染物负荷在各类源中的分布等特征.结果表明:研究区域农村生活污水产生系数为(97.7±25.1)L/(cap·d),生活污水每天有2~3个产生高峰,同步的产水高峰引起村落生活污水处理的水力负荷冲击;污染物COD、NH^(+)_(4)-N、TN和TP的产生系数分别为(67.8±22.8)、(2.3±1.6)、(9.2±4.7)和(0.7±0.3)g/(cap·d),系数可作为农村生活污水污染物人口当量;污染负荷分布比例显示农村生活污水灰水和黑水分别在水分和养分再利用方面各具潜力.采用基于源分类的村落生活污水治理模式在节约投资、提高效率和资源化方面具有优势.

矿区土壤裂隙优先流对土壤铵态氮迁移及土壤结构的影响

针对煤矿地下开采对矿区土壤土壤质量的影响问题,采用构建原状土壤二维模型的物理模拟试验研究方法,模拟研究煤矿开采过程中,由降水引起土壤铵态氮迁移及土壤结构的变化特征。结果表明,煤矿地下开采过程不仅引起地表沉陷,改变地面坡度,加剧了地表径流对土壤铵态氮养分的水平方向和剖面方向的运移强度,同时因沉陷作用伴生的土壤裂隙而加剧了铵态氮由表层向深部的迁移流失。在试验区地面沉陷长度为1.2 m的范围、坡度为2.1°,模拟降水强度60 mm/h,总降水122 mm的试验条件下,坡地表层土壤铵态氮含量平均降低了14%;在剖面上,表层铵态氮质量分数8.8 mg/kg的峰值迁移至30 cm深度,含量峰值深度下移;沉陷区不同部位的土壤颗粒结构组分发生变化。其中坡顶的细颗粒组分黏粒(≤2μm)含量减少,粗颗粒砂粒组分增加。位于沉陷坡地坡顶的土壤黏粒组分由原来的2.5%下降到2.1%,在沉陷坡地1.2 m的距离范围内,土壤黏粒含量平均流失率为16%。而粗颗粒组分(≥50μm)的砂粒组分由原来的3.2%变为3.8%,砂粒组分含量增加率为3.6%。与此同时,位于坡底土壤黏粒由原来2.5%增加到2.8%,黏粒含量累计增加率为12%。土壤裂隙优先流成为煤矿开采沉陷区水土流失重要的驱动因素。该研究可为提高矿区耕地质量和利用效率提供参考。

4种冷季型禾草吸收氮磷营养盐的动力学特性

禾草作为人工湿地植物应用较少,研究其应用可行性,对开发新的湿地植物和湿地构型具有重要意义。为探究禾草对污水中氮、磷营养盐的去除能力,选取黑麦草、剪股颖、早熟禾、高羊茅这4种冷季型禾草作为研究对象,采用常规耗竭法研究其根系吸收PO4^3-P、NO3^--N和NH4^+-N的动力学差异,并与传统应用于农村生活污水处理人工湿地的蔬菜型和观赏型湿地植物作对比。结果表明:黑麦草对PO4^3--P和N H4^+-N的吸收具有最大的最大吸收速率(I(max))和最小的亲和力常数(Km),净化效果好,适用于修复任何PO4^3--P和NH4^+-N浓度水平的污染水体;早熟禾和高羊茅对PO4^3--P的吸收具有较小的I(max)和较大的Km,对于NH4^+-N的吸收具有较大的I(max)和较大的Km,适用于修复低PO4^3--P和高NH4^+-N浓度的废水;剪股颖对氮磷的吸收具有较小的I(max)和较大的Km,不适合用作湿地植物。与传统蔬菜型和观赏型湿地植物相比,4种禾草对NO3^--N的吸收效果不显著,黑麦草对PO4^3--P的吸收具有优势。

南京饮用水源地安全保障与水质改善的顶层设计

基于对南京市水源地水质现状调研分析及对南京市水源地保护的布局思考,以划定水源保护区、阻断污染源、维持必要水力停留时间及强化水质自净能力指导思想为基础,从顶层设计高度为南京市提供一套水源地安全保障与水质改善思路与技术方案。不改变以南京长江段为主要水源地的整体框架,利用长江南京段江心洲的赋闲土地建设生态调蓄水库,布设输送管网对接现有的以长江为水源地的自来水厂取水管道,统筹取代原有分散的敞开式水源地取水口,集中供给经过生态净化的优质水源。是南京城市饮用水安全、提高城市综合竞争力的战略保障。

人工湿地植物对氮素去除影响机制的研究进展

人工湿地植物通过直接作用与间接生态效应对系统脱氮过程发挥着至关重要的作用。其中,直接作用是湿地植物直接吸收利用无机氮;间接生态效应则是通过植物根系分泌氧和根系物质,以及影响氮素矿化作用,来改善脱氮微生物的生存环境,从而影响脱氮微生物的群落结构及硝化-反硝化过程,实现对湿地系统脱氮的影响。在此基础上,文章进一步阐述了植物对系统脱氮的影响机制,对人工湿地植物的选择、配置和高效脱氮人工湿地的设计进行了总结与展望。

饲草植物对农村生活污水尾水氮磷营养盐吸收特性

随着农村生活污水生态化改造的不断推进,饲草的市场需求量逐年增大,因此,将饲草植物引入人工湿地。文中运用动力学试验研究3种饲草植物[巨菌草(Pennisetum giganteum)、甜象草(Sweet pennisetum purpureum)、皇竹草(Pennisetum hydridum)]对PO_(4)^(3-)-P、NO_(3)^(-)-N、氨氮的吸收特征及差异,并与经常应用于农村生活污水湿地单元的禾草型、观赏型、蔬菜型人工湿地植物对比,同时将饲草植物运用于湿地污水处理,这对开发新的湿地植物具有重要意义。结果表明:3种饲草植物的吸收特性存在较大差异,巨菌草适用于修复高PO_(4)^(3-)-P浓度、不同氨氮浓度的污水,但对NO_(3)^(-)-N吸收效果一般;甜象草适用于修复低PO_(4)^(3-)-P浓度、高NO_(3)^(-)-N浓度的污水,但对氨氮的吸收效果一般;皇竹草适用于低NO_(3)^(-)-N浓度的污水,但对PO_(4)^(3-)-P和氨氮的吸收效果不显著。同时,饲草对PO_(4)^(3-)-P的亲和力要优于湿地传统的挺水植物以及禾草;对NO_(3)^(-)-N的最大吸收速率整体比禾草、观赏植物好;对氨氮的亲和力比挺水植物和禾草好。在人工湿地污染物去除效果的比较中发现,种植饲草的湿地出水水质优于无植物种植的湿地。因此,将饲草运用于人工湿地能有效提高湿地脱氮除磷能力,实现氮磷资源化利用。

基于加气混凝土改良的混合基质对水中磷酸盐的吸附特性

考虑采用具有磷吸附能力的基质构建人工湿地,以吸附性能和出水pH等应用条件优化为前提,选择5种常见材料进行静态吸附试验,研究它们对磷的吸附能力。将不同特性的材料按照不同比例构建混合基质,筛选除磷效果最佳的混合基质,研究其对水中磷的等温吸附特征,考察温度、初始浓度、基质粒径3个因素对混合基质吸附除磷的影响,并进行动力学分析。试验设计条件下,以出水pH值<8.5为优化目标,加气混凝土、陶粒、砾石按质量比3∶1∶1制得的混合基质ACG311对水中磷的去除效果最佳;对该比例混合基质进一步研究发现,ACG311对磷的等温吸附特征更符合Langmuir等温模型,最大吸附容量为3.0157 mg/g;温度、初始浓度以及粒径对ACG311混合基质的吸附动力学过程有影响;准二级动力学模型可较准确地描述该混合基质对磷的吸附动力学特性。

不同堆存时长粉煤灰的氮磷吸附动力学研究

采集高皇贮灰场内不同堆存时长的湿排粉煤灰样品,通过室内化学分析研究了不同粉煤灰氮磷吸附动力学的各自特征,以期为粉煤灰土地复垦提供一定的科学依据与参考。结果表明:粉煤灰对氮磷的吸附以物理吸附为主,基本符合一级动力学方程;粉煤灰对氮的吸附主要发生在实验开始后1 h内,对磷的吸附主要发生在实验开始后10 h内;表层与下层灰样的饱和吸附量与粉煤灰粒径之间存在一定相关性,而与堆存时间相关性较小。在利用粉煤灰复垦土地时,粉煤灰的粒径将对重构土壤氮磷吸附的能力存在一定影响,进而影响其复垦效果。