水环境恢复原理及我国的工程实践

水资源短缺和水体污染是水环境问题的2个主要方面．目前这2个问题在我国都没有解决,而且还有加重趋势．分析认为过度的水的社会循环是造成我国水环境劣化的直接原因,建立健康的社会水循环才能恢复良好水环境,从根本上解决水问题．水环境恢复的方略包括节制用水、污水深度处理和有效利用、污水厂污泥回归农田、恢复城市雨水循环途径、面源污染控制以及水资源统筹管理等,其中,城市范畴上的污水深度处理与利用和再生水供应系统是关健,是我国水环境恢复的切入点．介绍了国内外在水环境恢复方面的研究进展情况并介绍了我国在编制国家中长期科技发展规划(2006-2020)以及深圳、大连和北京等地的工程实践．最后指出今后我国水环境恢复方面的紧迫任务,包括建立相关法律法规、开展相关教育、制定规划、相关技术研究和建立示范工程等．

北京市北小河再生水厂MBR工艺介绍

北小河再生水厂是在原北小河污水处理厂基础上改扩建而成的,采用膜生物反应器(MBR)工艺,处理规模为6万m3/d,是目前国内市政污水处理中最大规模的MBR工程.工程于2008年4月试运行,7月正式运行,水厂运行稳定,出水水质优良,出水满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920—2002)中"车辆冲洗"水质标准.介绍了工程的主要设计参数、膜系统的清洗方式及运行工况,并分析了MBR对主要污染物去除效果.

北京市分散式污水再生利用设施的现状

对北京市已投产的分散式污水再生利用设施的建设、运行及管理现状进行了调研分析。调研对象包括商业楼宇、高等院校、居住小区。结合工程实例分析了分散式污水再生利用设施在实际工程应用中面临的困难和问题,并对今后的设施建设提出了几点建议,以促进分散式污水再生利用设施在我国的环境保护和水资源可持续利用方面发挥应有的作用。

高铁锰氨氮伴生地下水生物深度净化的工程实践

对高铁锰氨氮伴生的地下水采用传统接触氧化工艺处理时,水厂滤池出水锰严重超标,经模拟滤柱试验发现,滤层结构和溶解氧不足是高浓度Fe^(2+)、Mn^(2+)、NH_3—N同池生物净化失败的原因。根据滤柱试验结果,提出了强化曝气溶氧,无烟煤锰砂双层滤料一级生物过滤的工艺流程,实现了寒区高铁锰氨氮伴生的潜流地下水的同池深度净化。并用研究成果改造了哈尔滨市松北区前进水厂一期净水系统。出厂水总铁小于0.2 mg/L,锰小于0.05 mg/L,氨氮小于0.2 mg/L,满足国标要求,且长期高效、稳定运行,由此,创建了寒区高铁锰氨氮伴生地下水生物深度净化示范工程。

污水厂除臭工程技术路线选择

为了使污水处理厂除臭工程更加稳定、有效地运行,在调研和总结国内外恶臭气体排放标准和工程实践经验的基础上,提出如下建议:(1)目前我国的恶臭排放标准只针对厂界和除臭设备排放口进行了限定,难以控制厂区内恶臭气体的无组织散逸,建议应增加对厂区和工作环境等的规定。(2)我国控制的恶臭气体种类相对较少,建议增加恶臭气体的检测项目。(3)除臭工程封闭系统,应区别新建厂和改扩建厂。新建厂构筑物封闭建议与水厂建设同步设计和施工,以钢筋混凝土盖板为主,可用于增加水厂的绿化面积等作用。对于改扩建厂,封闭加盖存在多条技术路线,普通碳钢骨架(加防腐,内侧)+中空型平板玻璃钢盖板是一种新型的、有竞争力的封闭方式。对于处理系统,目前常用的处理路线是以生物法为主,辅以化学法、氧化法和吸附法。(4)建议除臭系统的运行成本应该纳入污水处理厂的日常运行维护成本之中。

高效生物除铁除锰工程菌MSB-4的特性研究

采用贫营养培养基，从运行多年的生物除铁除锰水厂的跌水曝气池壁上筛选获得了生物除铁除锰菌种MSB-4。16SrDNA的测序表明，菌株MSB-4为金黄杆菌属，同源性为99％。MSB-4是具有除铁除锰功能的好氧菌，具有异染颗粒、类脂粒，易形成菌胶团。除锰最适温度为8—12℃，最适pH值为8，少量的Fe^2＋对Mn^2＋的去除具有明显的促进作用。在模拟高锰高铁地下水环境（即水温为12℃，pH值为7．5，Mn^2＋和Fe^2＋的初始浓度分别为5．6mg／L和14mg／L）中，菌株MSB-4于48h内对Mn^2＋的去除率达94．44％，对Fe^2＋的去除率达90％。该工程菌株的获得将为高效生物除锰滤池的构建，及生物除铁除锰水厂的快速启动提供有力的技术支持。

我国水环境与水循环的健康之路

水资源短缺和水环境恶化已经成为我国21世纪社会经济持续发展的瓶颈。提出解决水危机、实现水资源可持续利用的根本途径是建立起健康的社会水循环。在实现水系统健康循环的基本策略中,城市范畴上的污水深度处理与利用即再生水供应系统是关键,是我国水环境恢复的切入点。介绍了大连、深圳、北京、东北地区等地相继进行的较为系统的水资源可持续利用和水环境恢复的研究和实践。这些实践是城市水系统健康循环理论雏形的初步应用,显示中国城市排水事业逐渐趋向于水环境的恢复与水资源的循环利用。

污泥脱水滤液水质对以鸟粪石形式回收磷的影响

为了研究污泥脱水滤液水质对以鸟粪石(MgNH_4PO_4·6H_2O)形式回收磷的影响,利用六联搅拌机模拟序批式搅拌反应器.结果表明:保持各试验均在搅拌转速为200 r/min,反应历时为180 min,沉淀历时为60 min条件下运行,在无需加入任何药剂的情况下,经搅拌后,污泥脱水滤液pH值升高,但还不足以生成鸟粪石沉淀;当PO_4^(3-)初始浓度为4.00 mmol/L时,虽然90%以上的PO_4^(3-)会以磷酸盐形式从污泥脱水滤液中沉淀下来,但须将污泥脱水滤液中Mg^(2+)初始浓度提高到5.00 mmol/L才能抑制Ca^(2+)与PO_4^(3-)的结合,使PO_4^(3-)、Mg^(2+)和NH_4^+回收浓度比接近3种离子在鸟粪石晶体中的化学计量比(1:1:1),即以鸟粪石形式回收的磷最多;当污泥脱水滤液在pH值为10.0～10.5条件下反应时,鸟粪石产量最高;污泥脱水滤液浊度越高,Mg^(2+)回收物质的量浓度越低,相应鸟粪石产量也越低.

采用颗粒检测技术监测和控制膜滤水质

介绍了超滤膜去除颗粒物的特点,指出保证膜出水水质监测和控制的关键指标是颗粒物含量,分析了给水处理领域几种颗粒检测技术的应用特点,对浊度、颗粒计数值、颗粒综合指数及微生物指标的关系进行研究和分析表明,颗粒数是超滤膜出水水质的关键性检测指标,可代替或补充浊度指标.采用颗粒检测仪代替浊度仪来监测和控制超滤膜装置的运行,可为超滤膜装置的有效运行和优质水的生产提供安全保障.

预氯化对管道生物膜净水效能影响及性能恢复

以环状膜生物反应器BAR模拟实际输水管道,研究了预氯化对管壁生物膜净水效能的影响及其性能恢复过程.结果表明:冲击性加氯后生物膜中异养菌数量迅速降低,几乎检测不出氨氧化细菌,然而,短时的冲击利于生物膜更新,增加了细菌生长潜能,恢复运行240h及144h之后预氯化生物膜中异养菌和氨氧化细菌数量均高于对照组.氯冲击明显降低了生物膜对氨氮的去除效果,余氯为0.5,1.5,3.0mg/L的BAR对氨氮去除率由对照组的79.01%分别降到32.10%、14.46%和9.88%,并出现了显著的亚硝酸盐氮积累,恢复运行120h和216h,管道生物膜即可恢复对氨氮和亚硝酸盐氮的去除效果.余氯量达到1.5mg/L时造成出水总磷浓度升高,恢复运行264h之后4台BAR对总磷的去除率均达到20%以上.氯对生物膜的氧化作用使得出水高锰酸盐指数升高,运行192h之后生物膜净水效果恢复.

饮用水除铁除锰科学技术进展

在我国的水资源中,含铁锰的水源占有很大的比例,除铁除锰技术是水质工程界长久的研究课题。以历史文献为依据,铁锰的地球化学性质和氧化还原机制为基础,解析百余年来除铁除锰科学技术的发展轨迹和必然趋势,从而明确了该技术的发展方向。

溶解氧对长距离输水管道水质影响

为保证长距离输水管道输送水水质,采用管道模拟反应器考察了溶解氧(DO)对输水管道水质影响以及曝气充氧后水质恢复情况。结果表明:DO降低影响氨氮(NH+4-N)的去除,DO浓度越低越不利于NH+4-N的去除,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L-1和DO=1.5 mg·L-1的反应器在运行95 h后,NH+4-N去除率分别由90%降到21%和85%,曝气充氧54 h和3 h后恢复;DO浓度降低导致亚硝酸氮(NO-2-N)积累明显增加,DO浓度越低,NO-2-N的积累越严重,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L-1的反应器在运行95 h后,出水NO-2-N由0.02 mg·L-1增加到0.354 mg·L-1,曝气充氧54 h后恢复,DO=1.5 mg·L-1的反应器在运行32 h后,出水NO-2-N达到最大值0.112 mg·L-1,曝气充氧4 h后恢复;DO浓度降低使水中UV254升高,DO=0.5 mg·L-1和DO=1.5mg·L-1的反应器在运行2 h后,出水UV254分别增加了70.8%和20.8%,均在运行32 h后恢复,且曝气充氧后保持稳定。因此,DO对长距离输水管道水质具有重要影响,可采用DO实现对水质的调控。

原水水质对输水管道硝化作用形成的影响

采用配制水样模拟Ⅱ类、Ⅲ类和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器研究不同原水水质条件下输水管道中硝化作用的形成及对输水水质的影响.结果表明:原水中氨氮(NH4+-N)及溶解氧(DO)含量对NH4+-N去除均有一定影响,DO充足时,去除率随原水中NH4+-N含量的增加而增加,DO浓度低时,DO成为影响NH4+-N去除的主要因素;原水NH4+-N含量对运行初期NO2--N积累有重要影响,NH4+-N含量越高,NO2--N积累量越大,随着生物膜的成熟,影响作用逐渐减弱;反应器中AOB数量主要受原水NH4+-N浓度的影响,随NH4+-N浓度升高而增加;NOB数量受NH4+-N和DO浓度的双重影响,DO含量低会抑制NOB活性,使NOB数量减少,导致NO2--N积累;输水管道中的硝化作用是水中及生物膜中硝化细菌共同作用的结果,但生物膜中硝化细菌存在水平高,其硝化作用占主导地位.

基于时间序列分析的渐变性水源水质预测研究

针对引黄水库水质渐变性特点,运用时间序列分析理论建立了水质分析模型并对山东省某市某水库的水质变化趋势进行模拟和预测。选取温度、pH、氨氮、浊度、化学耗氧量、亚硝酸盐作为预测变量。水库水质的模拟结果表明除浊度外其余项准确率均达到了80%以上,所建立的水质模型能够合理地反映渐变性水库中水质的动态变化趋势,预测结果较好。

单一反应器城市生活污水深度处理实验研究

采用单一反应器,在常温低溶氧(DO)条件下,进行了深度处理城市污水的实验研究。结果表明,向具有亚硝化功能的反应器中接种厌氧氨氧化菌后,可实现城市污水的同步亚硝化-厌氧氨氧化反应,TN去除率达到92.4%;继续向反应器接种聚磷菌后,可实现单一反应器内城市污水的深度处理,相应的去除率分别为93.6%、77.1%、99.3%。系统运行过程中,可将DO=1 mg/L作为反应终点的指示参数;TN和NH4+-N在反应过程中的浓度变化有较好的线性相关关系,相关系数均大于0.999。

海水淡化水与地表水联合供水地区市政管网水质变化研究

研究了我国某海岛地区以淡化水与地表水联合供水时,城市管网的水质变化情况,对比分析了淡化水与地表水的化学稳定性情况,考察了浊度、Cl-和总铁含量等主要参数在管网内的变化规律。结果表明,虽然淡化水其化学稳定性较差,但在优质管网中完全能够满足城市供水水质要求;联合供水地区城市管网水质与管道属性和停留时间存在较大关系,这与普通供水地区城市管网情况基本类似。

原水水质对输水管道生物膜中异养菌生长情况的影响

为了研究原水水质对输水管道生物膜中异养菌(heterotrophic,HPC)生长情况的影响,采用配制水样来模拟Ⅱ、Ⅲ和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器对其进行分析.结果表明:反应器运行45 d后,分别采用Ⅱ、Ⅲ和劣Ⅴ类地表水作为进水的各模拟反应器生物膜中HPC数量均高于出水HPC数量,且其生物膜中HPC数量分别稳定在1.1×105、2.8×105和5.9×105CFU/cm2;原水UV254、正磷酸盐(PO3-4)质量浓度和浊度均与生物膜中HPC数量呈正相关关系,其相关性系数r分别为0.506、0.552和0.272.

工业综合废水深度处理全流程中试试验研究

针对某工业综合废水污染物浓度高、水质波动大、难降解、不易生化处理的特点,提出了化学除磷+气浮除油+水解酸化+前置反硝化曝气生物滤池处理工艺流程,并通过中试研究对处理流程以及各个处理单元的运行参数进行了优化,使其出水达到国家一级A排放标准的要求。该研究为以该类工业综合废水为主体的污水处理提供了可行的工艺技术,并为同类污水处理厂的升级改造工程提供了理论参考和数据支持。

两种消毒方式下建筑给水管道内微生物生长及种属特点研究

通过模拟建筑内给水管道运行,研究了采用次氯酸钠和紫外线两种消毒方式下给水管道中水体和管道内壁微生物的生长特点以及种属的差异情况。结果表明,次氯酸钠和紫外线消毒均能保证一定的消毒效果,但紫外线消毒灭菌程度更高,且后续持续时间内管道中水体微生物再繁殖数量相对较低,而管道内壁生物膜的生长随消毒时间呈现出不同的变化规律。在这两种消毒方式下通过16SrDNA测序分析管道内壁微生物,共分别鉴定出5种α变形杆菌纲、3种β变形杆菌纲和3种γ变形杆菌纲的细菌,且不同消毒方式下所出现的菌种有一定差异。

竖流式溶气气浮池提高二级出水水质的研究

溶气气浮技术对二级出水中的胶体粒子和微生物碎片等杂质具有很好的去除优势.试验通过小试装置优化了气浮预处理条件.适宜的絮凝条件是:采用三级搅拌,搅拌强度为50/30/20 s-1,反应停留时间为20 min.试验结果表明:溶气气浮池对二级出水中的COD、浊度等指标的去除效率随着聚合氯化铝的投加量增加而提高,而且对不同的进水水质具有较好的抗冲击能力,出水水质能满足城市污水一级排放标准(GB/T18918—2002)和城市杂用水水质标准(GB/T18920—2002);当气浮池表面负荷达到12.7 m3/(m2.h),停留时间缩短到10 min,浊度、COD、TP去除率分别提高到43%、42%、27%;另外,竖流式溶气气浮池分离区高度对出水质量有一定影响,增加分离区高度有利于出水水质的提高,但会增加构筑物的投资.