基于多介质土壤渗滤技术的养殖污水处理系统研究

海水养殖常见污染物主要包括总磷、悬浮物、总氮等,主要来源是养殖过程中的粪便、水生植物昆虫尸体、残存饵料和底泥等。沿海地区的海水养殖业中在排污换水时多采用将养殖尾水直接排入大海,使得有毒有害藻类、细菌病毒大量繁殖且难以控制,超出近岸海洋的环境承载力和自净能力导致海洋生态环境的破坏。该文主要根据海水养殖业污水特点和排放特征,结合工程技术性和经济性要求,基于多介质土壤渗滤技术,运用理论分析、系统设计、现场试验等研究方法,对养殖污水处理方案优化设计,以满足养殖污水的闭环处理和循环使用,提出海水养殖污水治理的建议,实现养殖污水的近零排放。

改良多介质土壤层系统对污染河水的脱氮效果

针对多介质土壤层系统(MSL)反硝化不足导致总氮去除效果不明显的问题,采用非水溶性可生物降解多聚物PBS固相碳源,优化MSL系统空间结构(下部空间结构由砖砌改为层铺),研究改良MSL系统对污染河水的脱氮效果。结果表明,与木屑作碳源的MSL系统相比,PBS颗粒碳源反硝化效果更好,对TN的去除率达64.3%,提高20.6百分点;优化MSL系统下部空间后,TN去除率由43.7%提高至71.7%,且运行期间系统未出现堵塞情况。添加PBS颗粒碳源和优化系统空间结构,对COD、NH3-N和TP去除效果影响不大。

多介质土壤层系统处理旅游型村镇生活污水的示范研究

采用投资少、处理费用低、运行管理简便的多介质土壤层(multi-soil-layering system,MSL)技术处理旅游型村镇———浙江省安吉县报福镇石岭村生活污水,该污水处理设施的日处理能力约为60 m3.d-1,系统稳定运行半年后的监测结果表明,整体系统对COD、TN、NH4+-N、TP及SS的平均去除率分别为82.7%、92.2%、94.1%、89.4%及97.1%,出水水质可稳定达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级标准。

多介质土壤层系统(MSL)启动性能研究

在滇池支流新运粮河河岸建立3个多介质土壤层系统(MSL),在3个不同表面负荷下,对其处理污染河水时的挂膜启动性能进行了研究,研究其运行启动周期,并对系统初期的去除机理进行了初步探讨,试验结果表明,COD的启动周期为15～20 d,TP的启动周期为7～10 d,氨氮的启动周期为25～30 d,系统的启动周期为25～30d。该系统属于复合生态系统,其对污染物的去除包括物理作用、化学电化学作用、生物作用,对其启动周期的研判不能以单一的出水稳定达标来判断,而要出水数据综合断定。

多介质土壤层渗滤系统处理农村生活污水冬季运行效果研究

为解决农村地区冬季污水处理效率低且排水质量不达标的问题,本文在传统多介质土壤层(MSL)渗滤系统基础上,使用紫色土、铁屑和稻壳炭作为改良土壤混合层(SML)填料,沸石、砾石作为通水层(PL)填料,将4个MSL过滤单元连接组成四级MSL系统,监测该系统在低温(4~15℃)条件下对农村生活污水的处理效果.结果表明,该系统在1000 L/(m^(2)·d)的水力负荷下对废水中的COD,NH_(3)-N,TN,TP的平均去除率分别为75.89%,71.43%,68.59%,86.70%,平均出水质量浓度分别为85.24,14.33,19.62,0.46 mg/L,满足国家二级排放标准,并且该系统在冲击负荷条件下运行稳定,能较好满足冬季农村污水处理的需求.

生物炭对多介质土壤层系统(MSL)处理农村生活污水的效果

为了提高多介质土壤层(MSL)系统对农村生活污水的处理效果,利用稻壳生物炭为研究对象,探究生物炭对MSL系统处理农村生活污水效果的影响。结果表明,稻壳生物炭作为MSL系统填料时对污水中化学需氧量(COD)、氨态氮(NH_3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除效率有明显的提高,COD、NH_3-N、TN、TP去除率分别为木屑填料组的1.10、1.11、1.07、1.09倍,为稻秆填料组的1.20、1.25、1.16、1.16倍,且去除性能稳定。添加了生物炭的MSL系统中COD、NH_3-N、TN、TP的降解过程符合一级反应动力学模型。

多介质土壤渗滤系统去除农村污水中典型污染物的研究进展

多介质土壤渗滤(multi-soil-layering,MSL)系统作为低成本、易维护的农村污水处理技术成为新发展趋势。本文梳理了MSL系统的常见类型与运行原理,阐述了MSL系统去除农村污水中典型污染物的效果及其影响因素,从经济、社会与环境效益角度对MSL系统的应用现状与前景进行了评估,分析了其处理农村污水的优劣势与限制因子。指出应进一步优化MSL系统工艺,深入探究该系统对典型污染物的去除机制,加大其对抗生素耐药基因等新兴污染物的去除研究,为农村污水的高效处理与利用提供理论基础与技术支撑。

多介质土壤滤层系统(MSL)与潜流式人工湿地技术处理海水养殖废水的效能比较

为探索经济可行的海水养殖废水处理技术,选取南美白对虾海水养殖废水,对比研究了多介质土壤滤层(multi-soillayer,MSL)系统和4种不同植物配置潜流式人工湿地(大米草型、芦苇型、香蒲型和无植物型)在400 L·(m2·d)-1水力负荷下的废水处理效果.结果表明,MSL对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的平均去除率分别为80.38%±2.14%、68.14%±3.51%、40.79%±3.10%、42.68%±2.90%和54.19%±5.15%,均高于其他4种不同植物配置的潜流式人工湿地的处理效果.4种人工湿地系统对各污染物的去除率从高到低依次为:大米草型>芦苇型>香蒲型>无植物型.

表面负荷对多介质土壤层系统处理污染河水的影响

采用多介质土壤层(MSL)系统处理受污染的入滇河水,研究不同表面负荷对系统处理效果的影响。4个月的运行结果表明,表面负荷对MSL系统去除污染物的影响显著。表面负荷减小、水力停留时间延长可显著提高对COD、NH3-N、TN、TP的去除效果,在800 L/(m2·d)的表面负荷下,出水COD、NH3-N、TP浓度达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅳ类标准。各污染指标受表面负荷影响的强弱程度排序为NH3-N>TP>COD>TN。综合考虑对主要污染物的去除效果、削减负荷及经济效益,该多介质土壤层系统适宜采用的表面负荷为1 000～1 500 L/(m2·d)。

X70管线钢在模拟土壤介质中的裂纹扩展行为研究

试验研究高应力比 (R =0 .9)载荷下X70管线钢的裂纹扩展行为。结果表明 ,在加载频率f =10Hz ,应力比R =0 .9时 ,环境介质对X70管线钢裂纹扩展门槛值没有明显影响 ,其值在 2 .3 7MPa·m1/2 ～ 2 .5 1MPa·m1/2 范围内变动 ,对应最大应力强度因子为 2 3 .7MPa·m1/2 ～ 2 5 .1MPa·m1/2 。在模拟碱性和近中性土壤介质中 ,X70管线钢裂纹扩展门槛值保持不变 ,为 2 .45MPa·m1/2 ～ 2 .48MPa·m1/2 ;环境对裂纹扩展的加速作用表现为在近中性介质中的裂纹扩展系数高于碱性土壤介质裂纹扩展系数。在近中性土壤介质中 ,随着加载频率的降低 ,裂纹扩展门槛值略有下降 。

X70管线钢在模拟土壤介质中裂纹扩展量化模型

试验研究了X70管线钢在模拟土壤介质中 ,循环载荷下的裂纹扩展特性和宏观规律 .结果表明 ,裂纹扩展主要受裂尖应力强度因子幅ΔK的控制 ;在模拟高 pH值 (pH =9 3)土壤介质中 ,加载频率 (0 1Hz～ 10Hz)对裂纹扩展速率无明显影响 ;在模拟近中性土壤介质中 ,裂纹扩展速率随加载频率的降低而升高 ,呈现明显的频率效应 .结合裂纹扩展特性 ,分别建立了X70管线钢在模拟高pH值和近中性土壤介质中 ,加载频率为 0 1Hz～ 10Hz的裂纹扩展量化模型 .

X70管线钢在模拟近中性土壤介质中的电化学特性

研究了X70管线钢在模拟近中性土壤介质中的电化学行为,结果表明:模拟近中性土壤介质中溶解的C02会显著加速X70管线钢的腐蚀速度;阴极过程存在H+和H2O以及H2CO3、HCO3-的还原反应;但以HCO3-和H2CO3的还原为主,H+的还原反应不占主导因素。

X70管线钢在模拟土壤介质中裂纹扩展特性研究

试验研究了X70管线钢在模拟土壤介质 0 5mol/LNa2 CO3 + 1mol/LNaHCO3 溶液中和循环载荷下的裂纹扩展特性和宏观规律。结果表明 ,裂纹扩展主要受裂尖应力强度因子幅的控制。不同的应力比下 ,裂纹扩展呈现明显的门槛值特征 ,随着应力比的升高 ,裂纹扩展的门槛值降低。在碱性碳酸盐溶液 (pH =9 3)中 ,加载频率对裂纹扩展速率没有明显的影响 ;在中性碳酸盐溶液 (pH =7 0 )中 ,裂纹扩展速率随加载频率的降低而升高 ,呈现明显的频率效应。中性碳酸盐溶液中的裂纹扩展速率高于碱性碳酸盐溶液的裂纹扩展速率 ,且随加载频率的降低 。

土壤介质对地下渗滤系统去除污染物的影响

通过对比不同土壤介质对地下渗滤系统去除污染物的影响,结果表明,粘土易造成土壤堵塞,不适于地下渗滤系统,可通过掺砂和有机物加以调整;砂土具有较高的通气透水性,对有机物、氨氮去除有利但对总氮和总磷去除不利,可通过分层布置(如上砂下壤)加以调整;壤土去除污染物性能最佳,最适宜于地下渗滤系统。

土壤介质振动传递特性模型试验及实测研究

设计了一个土壤介质振动传递试验模型,测量得到了振动加速度响应随距离、激励力大小以及激励频率的变化规律。试验结果表明,响应随距离的增大而减小,随激励力的增大而增大,随激励频率的增大而增大。同时对北京地铁十三号线太阳园段进行振动测量,实际测量结果与模型实验测量结果对比分析表明,土壤介质振动传递试验模型可以很好的反应轨道交通振动的传递特性。

土壤改良介质对矿区先锋植物富集重金属能力的影响

为了探讨土壤改良介质对矿区先锋植物富集重金属能力的影响,选取郴州市柿竹园尾砂坝、高斯贝尔尾砂坝两处矿区土壤,采用沸石、40%沸石+60%草炭、80%沸石+20%食用菌下脚料3种介质以1∶15混合尾砂坝土壤形成改良土壤;利用改良土壤对多种先锋植物(小飞蓬、花叶水葱、苦菜)盆栽培育4个月,然后测定植物根、茎叶以及改良土壤中Cu、Zn、Pb的含量。结果表明,两处尾砂坝土壤中重金属含量关系为Zn>Pb>Cu,其中高斯贝尔尾砂坝土壤的Cu、Pb含量更高。柿竹园尾砂坝土壤中Zn含量约为Cu含量的6～25倍、Pb含量的3～10倍,而高斯贝尔尾砂坝中Zn含量约为Cu含量的6～8倍、Pb含量的1～3倍。土壤改良介质对植物富集Cu、Zn、Pb的能力均有影响,对于不同重金属污染的土壤,可采取多种植物混合种植,实现重金属污染土壤的修复。

两种介质条件下土壤渗滤系统的特性研究

在不同介质条件下对土壤渗滤系统的特性进行研究,试验采用装填20%细沙的土壤介质和20%炉渣的土壤介质处理生活废水。水力负荷为3 cm/d,试验装置在运行30 d后完全熟化。结果表明:含20%炉渣的土壤介质对废水的处理效果较好,COD,TP,NH3-N的去除率分别达到90%,97%,99%。但在TN的去除效果试验中,含20%细砂的土壤介质性能较为优越,去除率能达到74%左右。

还土壤以生命:“后金凤花时代”的文明救赎

针对当今地球生态系统濒临崩溃所预示的文明危机,以“后金凤花时代”作喻,借鉴国际组织和有识之士提出的“基于自然解决”“土壤战略”等解决方案,指出健康的土壤兼具保障食材安全、平衡生态,固肥、固水、固碳等一系列功能,可以同时助力解决人类当前所面对的从食品安全到全球变暖等一系列危机。提出作为“活系统”的土壤是文明的根基,工业化农业将土壤“介质化”,剥夺了土壤的生命力,是当今农业的万病之源。指出当前土壤的核心问题是因有机质含量过低而“失活”,提出以“还土壤以生命”“让农业回归农业”,以有机种植、拯救土壤作为拯救“后金凤花时代”人类文明的杠杆点。

水位波动对土壤苯系物的污染运移和水化学影响

迄今为止,水环境的BTEX(苯系物)污染仍然是一个尚未解决的环境问题,研究在水位波动条件下BTEX在土壤介质中的运移过程是充分了解BTEX对水环境影响的前提.本实验以甲苯为污染物,建立了土壤水环境中有机污染物运移实验模型,并通过控制砂柱饱和-非饱和状态转化来实现土壤所处环境(水位波动条件或饱水条件)的不同,对比研究了两种条件对污染物运移和相关的水文地球化学特征的影响.利用中砂、细砂、含10%黏土的细砂等3种土壤介质的实验数据对实验模拟进行验证.结果显示,在水位波动条件下中砂、含10%黏土的细砂介质中甲苯的衰减速率(6.4 mg·L^(-1)·d^(-1)、5.3 mg·L^(-1)·d^(-1))均大于饱和条件下甲苯的衰减速率(0.57 mg·L^(-1)·d^(-1)、0.59 mg·L^(-1)·d^(-1)).水位波动条件对水环境电导率没有影响,但甲苯的加入使水环境的pH升高.甲苯和地下水位波动的共同作用推迟了地下水环境中NO_3^-、SO_4^(2-)和NO_2^-达到平衡的时间.

垃圾渗滤液水溶性有机物在土壤中的吸附行为

采用序批次吸附试验,研究了不同填埋年限垃圾的渗滤液在土壤中的吸附影响。结果表明,对来自不同填埋年限的垃圾渗滤液在2种土壤上的吸附等温线采用“原始质量吸附方程”拟合表现出良好的相关性(r2>0.96),其吸附量与土壤中有机碳含量、粘粒含量及电荷密度与种类等有关。在垃圾渗滤液的同一初始浓度下,红壤对垃圾渗滤液的平均净吸附量是潮土的1.74倍。填埋年限较长的垃圾渗滤液与土壤有较高的亲和力。