国家“水专项”研究课题——缺水城市污水再生利用与城市水环境建设——西安阎良水专项示范工程的建设思路和方案

本文针对我国缺水城市普遍存在的资源型缺水问题,以西安阎良国家航空高技术产业基地为研究对象,充分考虑该区域再生利用水的用户类型,确定了污水再生利用处理水质和相应的处理工艺,并对区域内再生水用于工业和消防用途的保障做了分析论述。工程示范的建立和研究成果形成了缺水城市污水再生利用的技术支撑体系,该专项研究对顺利开展缺水型城市污水再生利用的专题研究和核心技术成功实施具有重要的示范效应。

环境水体中肠道病原细菌的定量PCR检测

采用通用引物,通过实时荧光定量PCR方法（QPCR）,对西安市5处地表水体中肠道病原细菌的细胞密度进行4个月的连续检测,并将QPCR检测结果与滤膜法测得的大肠菌群CFU值进行比较分析.结果显示,QPCR法可信度为94%,最小检测值为每管未稀释DNA提取物含2.7个大肠杆菌细胞.5个水体（N=60）检测结果表明,QPCR检测结果是大肠菌群CFU的2.2-5倍.病原细菌的几何平均值范围,QPCR法在25-67000 CCE/100 mL之间,MF法大肠菌群为3-45000 CFU/100 mL之间.2种方法的离散和回归分析表明,QPCR检测结果与大肠菌群CFU显著正相关,秩相关系数为r=0.983.

生态组合技术净化景观水体实验研究

生态浮床和生物接触氧化组合技术是依据陆生植物的养分吸收特性,利用无土栽培技术,通过植物根系的吸附和吸收作用,富集污染水体中的N、P等营养元素,同时利用在生物填料表面形成的生物膜对水体进行净化.从而实现改善水质,美化水域环境和保护水生态环境的目的.通过对公园水体的静态试验,结果表明,组合技术对水体中N、P等的去除率要高于单一的生态浮床技术,具有很好的应用前景.

环境友好型铝合金表面转化膜的制备及其耐蚀性能

目前,电子电气中铝合金件的铬酸盐系化学转化处理溶液含有六价铬离子,严重污染环境。应用电化学方法在3A21铝合金表面制备了一种环保型化学转化膜,并用盐雾技术对其进行了研究。结果表明:这种化学转化膜常温下成膜速度快;致密的转化膜主要由冰晶石的细小颗粒组成;膜的耐蚀性能好。

环境水体中肠道病原细菌定量PCR检测与膜过滤分析方法的比较

采用通用引物，通过实时荧光定量PCR方法（QPCR），对西安市5个地表水体中肠道病原细菌的细胞密度进行了分析．检测水样体积为100mL，分别于2006年3-6月取自水源水（黑河）、景观娱乐用水（大唐芙蓉园北湖和兴庆湖）、纳污河（泸河）和未消毒的二级出水（北石桥污水处理厂），并将QPCR检测结果与滤膜法（MF）测得的细菌总数、大肠菌群和粪大肠杆菌CFU结果进行了比较分析．5个水体（n=60）检测结果显示，QPCR检测结果是大肠菌群CFU的2，2-5倍，是粪大肠杆菌CFU的7-14倍．病原细菌检测的几何平均值范围，QPCR法在25-67000 CCE·100mL^-1之间，MF法大肠菌群在3-45000 CFU·100mL^-1之间，粪大肠菌群在0-3000 CFU·100mL^-1之间（n=60）．两种方法的检测结果使用Spearman秩相关法来计算，结果显示，QPCR检测结果与大肠菌群、细菌总数以及粪大肠杆菌CFU均呈现显著正相关，秩相关系数分别为r=0．983、r=0．908和r=0．948．

污水处理对渭河宝鸡市区段的水环境影响

渭河作为陕西境内的主要河流,长期以来污染严重,宝鸡位于渭河陕西段上游,研究该段的水质及城市污水处理对水质的影响具有重要意义.采用一维多点稀释自净模型,以现有多年的水文及水质资料,预测了在各种保证率下修建城市污水厂对渭河水质改善程度.在分析渭河宝鸡市区段水污染状况的基础上,比较了宝鸡市建与不建污水厂对该段水质状况的影响.结合宝鸡市污水处理工程规划和生态城市建设规划,分析2020年宝鸡市污水处理工程全部建成后渭河宝鸡段水环境变化,认为宝鸡市污水处理工程建设对实现宝鸡市生态园林城市建设具有重要意义.

黄土丘陵区几种林木茎干径向生长的日变化及其对环境因素的响应

利用树木径向生长仪研究了黄土丘陵区6年生油松(Pinus tabulaef ormis)、山杨(Populus davidiana)和辽东栎(Quercus liaotungensis)及林下灌木胡颓子(Elaegnus umbellata)4种林木整个生长季茎干的径向变化,发现4种林木的径向变化表现为膨胀收缩旋回增长的模式。在整个生长季中,山杨从5月到10月径向持续增长,增长时间最长;而油松和胡颓子的径向生长主要发生在7月份,从8月份开始其增长速率变缓;辽东栎在整个生长季节的径向生长最小。在整个生长季内,山杨径向增长了2.63 mm,胡颓子为0.64 mm,油松和辽东栎则分别为0.40 mm和0.26 mm。辽东栎日收缩量与膨胀量明显大于其他树种。通过对影响林木径向生长的15种环境因子进行主成分分析后,将主要环境因子归结为温度影响因子、湿度影响因子和降水影响因子3个主成分,并提取了影响该区几种林木生长的主要环境因子:日大于0℃的积温、最低6 h相对湿度和日降雨量。采用线性逐步回归方法,建立了日膨胀量与日收缩量与3个主要环境因子之间的关系。发现日收缩量与日大于0℃的积温成正相关,而与最低6 h相对湿度和日降雨量均呈负相关关系;而日膨胀量亦与日大于0℃的积温成正相关,而与其他环境因子的关系随着树种的不同而不同,表现出较大的变异性。

城市污水处理环境效益量化分析

运用生命周期评价(LCA)方法对西安市北石桥污水净化中心污水处理工艺从其原材料开采和加工开始直到污水厂施工建设、处理运行以及废弃拆除的生命周期全过程资源消耗、能耗和环境影响进行了识别和量化分析,同时结合一维水质稀释模型,提出污水处理环境效益估算模型。采用最大污染权重因子对模型进行计算,结果表明,采用深度处理比常规二级处理多产生1708.52×109kJ的环境正效益。

宝鸡市城市水环境系统LCA研究

LCA作为一种有效的信息评价工具,被广泛地应用到各种决策和战略规划中,但国内外在城市水环境系统中应用LCA的研究较少.目前,LCA研究对水环境系统的分析侧重于污水处理阶段和污泥的处理与处置,如污水处理厂对环境所产生的影响和污泥的不同处理方法对环境的负荷计算等.在分析宝鸡市城市水环境系统状况的基础上,结合生命周期评价体系的理论框架,介绍了宝鸡市城市水环境系统生命周期评价框架和过程,提出水环境系统LCA评价的计算方法,并对宝鸡生态城市水环境系统进行生命周期评价,结果表明:在城市水环境系统中配水阶段和污水收集阶段的资源消耗和能耗均较大,对环境的负面影响也较大.

城市水环境系统的免疫机制及其概念模型

从免疫系统概念和作用机制以及生态系统健康分析入手,提出了城市水环境系统免疫机制.结合城市水环境的机体构成分析,讨论了城市水环境系统与生物免疫系统之间的相似性.基于自然免疫系统的多层次性、多样性、独特性、协同性、动态性、分布性和克隆选择等机理,提出城市水环境系统的人工免疫网络配置模型,分析了免疫遗传算法、免疫规划算法和免疫否定选择算法等模型解析方法.该模型是包含物质、能量、科技、管理、信息等内容的水环境功能的网络模型,具有人工免疫网络的反馈、自我调节和监测功能,当城市水环境系统受到外界破坏时,激活并增强其内在免疫系统机制可保证整个水系统的健康可持续运行.

环境样品中多环芳烃的前处理技术研究进展

多环芳烃是一类广泛存在于大气、水、土壤和生物等介质中的持久性有机污染物。环境样品中的多环芳烃含量非常低(痕量),直接采用现代色谱技术测定很困难,需对样品进行适当前处理。介绍了近年来有关固相萃取、固相微萃取、超声提取、超临界流体萃取、微波辅助萃取、加速溶剂萃取等多环芳烃的前处理技术,对这些技术自身的特点进行了比较和归纳,在此基础上对多环芳烃前处理技术的发展进行了展望。

单一好氧环境强化生物除磷诱导及影响因素研究

为了加深对聚磷菌(Phosphate Accumulating Organism,PAOs)代谢多样性及代谢机理的认识,采用序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),研究了PAOs单一好氧生物除磷能力的诱导过程,以及好氧时间、静置时间对单一好氧生物除磷效率的影响。结果表明,PAOs单一好氧环境生物除磷能力的诱导很快完成,SBR反应器运行周期内生物除磷过程分为饱食期与饥饿期,其中,饱食期水溶液中COD降解速度很快,磷酸盐质量浓度略有升高,PAOs体内聚-β-羟基丁酸(Poly-β-hydroxybutyrate,PHB)质量比增加,聚磷质量比降低;饥饿期水溶液中磷酸盐质量浓度持续下降,聚磷菌体内PHB质量比减小,聚磷质量比增加。聚磷菌在单一好氧环境条件下的除磷能力不能长期保持,只有保证足够的好氧时间及静置时间,才能取得高效的单一好氧环境除磷效果。

秋季生态组合技术对人工湖水质改善的动态实验研究

以西安市某人工湖湖水为研究对象,在秋季温度较低的条件下进行利用生态浮床与生物接触氧化组合技术分别种植美人蕉、旱伞草、春芋净化水体的现场动态实验。研究结果表明:3种植物在水温为10℃～17℃的条件下均可生长,对水体中TN、NH3-N的去除率分别为38.48%～68.16%、26.19%～71.43%,TP、CODMn污染物的去除率分别为43.41%～72.82%和17.49%～42.81%。对藻类的抑制效果尤其稳定,抑制率为62.15%～81.40%。通过比较,美人蕉组合的净化能力最强,旱伞草组合次之,春芋组合最弱。本研究丰富了秋季温度较低条件下治理富营养化水体的方法,也为秋季浮床植物的选择提供了依据,实现了浮床植物与夏季的衔接。

微生物燃料电池净化含Cu2＋废水资源化处理研究

以COD为1 000 mg/L左右的模拟生活污水为阳极基质,对CuSO4模拟废水阴极电解液,进行了双室微生物燃料电池产电和去除Cu2+研究,考察了阴极液中Cu2+含量、外加Na2SO4电解质量和阴、阳电极与质子交换膜(PEM)间距对电池性能和Cu2+去除的影响。结果表明,阴极液Cu2+含量越高,电池的产电效果越好,Cu2+去除速率越快;增加Na2SO4投加量能明显改善低含量Cu2+含量条件下产电不理想的状态;减小阴极与PEM的间距相对于减少阳极与PEM的间距更有利于降低电池的内阻,提高电池的产电性能和Cu2+去除效果。

无分子氧环境中苯生物降解影响因素及降解机理研究

为了解明缺氧和厌氧条件下硝酸盐和EDTA铁盐对土壤中苯的微生物降解的影响,采用批式试验,研究了不同pH、碳氮比、土壤含水率、碳源种类及EDTA铁盐投加量下,微生物在无分子氧条件下对土壤中苯的降解效果以及苯的降解转化途径。结果表明:受试土壤pH值为7.5,碳氮比为17,含水率为20%时,微生物对苯有最佳的降解率;投加淀粉和葡萄糖碳源,可以提高微生物对苯的降解率,但EDTA铁盐的多少并不影响降解率,只需满足最低投加量即可。苯的缺氧生物降解的中间产物有甲苯和苯甲酸。

氧化石墨烯表面吸附态Pb(Ⅱ)在弱碱性环境中的解吸附特征

基于氧化石墨烯(graphene oxide,GO)的材料构成特征及其环境应用,通过人工配制弱碱性(碳酸氢钠)地下水,研究GO表面含氧基团在碱度胁迫下的变化及吸附态Pb(Ⅱ)的解吸附特征.结合在弱碱性条件下释放Pb(Ⅱ)的存赋形态,讨论被附Pb(Ⅱ)的GO吸附剂的环境稳定性.结果表明,NaHCO3条件能诱发GO表面氧化碎片(oxidative debris,OD)的剥落,剥落过程在20 h后达到平衡;吸附Pb(Ⅱ)的GO-Pb进入人工配制弱碱性地下水环境后,表面吸附态Pb(Ⅱ)随OD的剥落,以OD-Pb(Ⅱ)络合物的形式进入水相,并保持稳定的分散状态.OD-Pb(Ⅱ)的粒径在10 nm左右,因此强化了Pb(Ⅱ)在地层中的迁移能力,进而加剧GO-Pb(Ⅱ)进入水环境后的二次污染风险.

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。

纳米氧化镍长期暴露对活性污泥物化特性及微生物代谢的影响

为揭示纳米氧化镍(NiO NPs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,以活性污泥为研究对象,探讨了NiO NPs(0~200mg/L)长期暴露对序批式生物反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响.结果表明,低浓度(0~50mg/L)NiO NPs对活性污泥运行效能影响不显著,高浓度(100~200mg/L)NiO NPs对氨氮和COD去除有明显抑制作用,分别降低了8%和20%.随着NiO NPs的浓度增加,硝化过程关键功能酶氨单加氧酶(AMO)和羟胺氧化酶(HAO)活性分别降低55.71%和62.09%,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增加了113.06%.同时,NiO NPs对活性污泥絮凝性产生负面影响,污泥平均粒度增加,絮体形状松散,絮凝性略有降低.胞外聚合物(EPS)整体呈下降趋势,高浓度下蛋白质(N-H,C=O)和多糖(C-O,C-C,C-O-C,C-O-H)相关官能团的强度减弱,三维荧光蛋白特征峰强度大幅降低.但死亡微生物的生物分解和应激反应促进了EPS中微生物代谢和酪氨酸蛋白类物质生成.此外,活性污泥中微生物群落的多样性和稳定性均受到NiO NPs的影响.PICRUSt2预测显示,微生物的代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到NiO NPs的显著抑制.因此,NiO NPs通过改变微生物群落结构和代谢通路影响活性污泥硝化作用和有机物的去除.

微波改性活性炭对甲苯吸附性能的实验研究

利用微波对活性炭进行改性,并测定了改性前后不同种类活性炭对甲苯的吸附性能、比表面积、碘吸附值以及表面酸碱官能团含量.结果表明,随着改性温度升高,碘吸附值逐渐提高,表面碱性官能团含量也相应增加.改性温度为850℃时活性炭吸附甲苯性能最高,650℃与450℃改性后活性炭吸附甲苯性的性能相差不大.扫描电镜分析显示微波改性使活性炭孔道更加通畅,有利于提高吸附甲苯的能力,但温度升高同样存在炭骨架收缩,孔道变窄的弊端.通过实验数据并结合扫描电镜结果分析,实验认为活性炭吸附甲苯包括物理吸附和化学吸附两种机理,低温改性时主要提高物理吸附性能,高温则主要提高化学吸附性能.