长距离原水输水管道管壁生物膜特征分析

研究长距离原水输水管道管壁生物膜特征有利于分析原水水质变化原因,对保障长距离原水水质安全性具有重要意义.采用8台环状膜生物反应器(BAR)串联运行以模拟长距离原水输水管道,研究不同水质条件下,管道生物膜的形态特征、结构、生物量空间分布、微型生物种群组成.结果表明:不同水质条件下生物膜形态明显不同,管壁上黏附颗粒物的颜色是表征生物膜形态特征的重要标志;管道微生物膜结构沿程变化较大,其粗糙生物膜结构增大了生物膜比表面积,有利于生物膜的生长发育,从而有效氧化去除水中的污染物质;A江模拟管道运行75 d在BAR3处生物量达最大值(以P计)1.11 nmol.cm-2,后端因缺乏营养生物量明显降低,而B江模拟管道生物膜生长受进水DO(0.3～3.0 mg.L-1)抑制,生物量沿程变化较小;原水水质是影响生物膜微型生物组成的重要因素,微型生物组成反映管道水质状况及净水效果.     

原水输送管道生物净水效能

为提高长距离输水管道输送水质,研究原水输送管道生物净水效能的形成过程,采用实验室配水,利用管道模拟反应器模拟原水输送管道,连续检测进、出水水质以及生物膜中微生物的数量随时间的变化．结果表明:原水输送管道生物净水效能的形成过程中,氨氮(NH₄+-N)和有机物等的去除均是先逐渐增大后趋于稳定,且稳定值相比最大值稍有下降;管道模拟反应器在运行45 d后生物膜达到稳定,对NH₄+-N的去除率稳定在75％左右,出水亚硝酸氮(NO₂--N)质量浓度稳定在0.02 mg／L左右;输水管道中,氨氧化菌(AOB)相比亚硝化细菌(NOB)是优势菌种;管道模拟反应器对UV₂₅₄和浊度的去除率均稳定在30％左右;管道模拟反应器对正磷酸盐(PO₄3-)的去除率维持在13.64％~38.78％．     

溶解氧对输水管道生物膜微生物群落结构及出水水质影响

为提高微污染原水输水安全性,采用生物膜环状反应器(biofilm annular reactor,BAR)模拟原水输水管网,研究溶解氧(DO)对出水水质及生物膜微生物的影响,运用454-高通量测序技术对生物膜的微生物多样性和丰度进行分析.结果表明:随着溶解氧浓度的提高,反应器出水浊度、总铁、氨氮大幅度下降,该过程对总氮和CODMn去除的影响并不明显;生物膜中的铁细菌、硫酸盐还原菌的量均随溶解氧浓度的提高而降低,而微生物多样性和丰度(如硝化细菌)随溶解氧质量浓度的提高而升高.提高溶解氧能够缓解管道腐蚀,提高管壁生物膜的净水作用.     

臭氧对管道生物膜净水效能的影响

采用稳定运行的环状生物膜反应器(biofilms annularreactor,BAR)模拟原水长距离输水管道水质净化过程,研究臭氧对管壁生物膜净水效能与生物净水功能恢复的影响.结果表明:臭氧处理后生物膜中异养菌数量迅速降低,氨氧化菌达到100%灭活,臭氧在水中分解生成氧气有利于生物膜更新,使生物膜迅速恢复.臭氧冲击明显降低了生物膜对氨氮的去除效果,臭氧自身的氧化能力也使氨氮略有增加,臭氧质量浓度为0.7、1.5、3.2 mg/L的反应器对氨氮去除率由对照组的81.85%分别降至38.49%、17.60%和-5.50%,并出现亚硝酸盐氮积累现象.生物膜对氨氮去除效能的恢复较亚硝酸盐氮快,分别在第5天和第8天恢复;臭氧对生物膜的氧化作用导致出水总有机碳高于进水,运行6 d之后生物膜恢复净水效果.     

氯和氯胺冲击消毒对二次供水管道生物膜的控制作用

针对建筑二次供水管壁生物膜对饮用水的生物安全性构成的潜在威胁,采用生物膜反应器(BAR)模拟二次供水管道,研究氯和氯胺冲击消毒过程对管壁生物膜的细菌总数、大肠杆菌和异养菌(HPC)灭活效果以及对生物膜结构的影响.结果表明,在第80天时生物膜中生物量达到最大,生物膜宏基因组分析表明,厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)为优势菌种.冲击消毒对生物膜的灭活效能与氯和氯胺的质量浓度以及CT值有关,在相同CT值条件下,高质量浓度氯和氯胺的灭活效果更佳.氯和氯胺的生物膜灭活效果对比可以看出,在低投量条件下,氯的细菌总数和大肠杆菌灭活效果好于氯胺,但氯的HPC灭活效果弱于氯胺;在高投量条件下,消毒剂质量浓度和CT值与生物膜的灭活效果无明显相关性,可以达到快速消毒的效果.在氯和氯胺的投加质量浓度为3.0 mg/L、CT值300~400 mg·min/L的最佳冲击消毒条件下,生物膜中细菌总数、大肠杆菌和HPC的灭活率均达到95%以上.从生物膜的表面特性分析可以看出,冲击消毒后生物膜结构破坏明显,生物膜变薄或脱落;氯冲击消毒对生物膜的破坏和削减程度优于氯胺,更有利于管道生物膜的控制.     

优质地表水源突发污染后长距离输水 水质稳定性研究

采用球墨铸铁管循环装置模拟长距离输水系统,研究优质地表水源万绿湖水在正常及分别受到藻类、氨氮、亚硝氮物质污染后主要水质指标的变化情况.试验结果表明,原水未受污染时,在输水过程中溶解氧呈下降趋势,氮类物质及浊度均维持在地表I类水要求限值内;受到藻类污染后,溶解氧浓度下降,浊度、氮类物质均沿程升高;受到氨氮、亚硝氮污染后,由于管道生物膜的生物降解作用,氨氮和亚硝氮的去除率分别为61.79%和68.05%.综上,万绿湖水源在分别遭受藻类、氨氮、亚硝氮污染后均有溶解氧、余氯沿程下降和较为明显的亚硝氮积累,水质稳定性差.     

洨河流域地表水质与地下水质污染研究

由于洨河上游天然来水量很少,现有水体主要是接纳生活和工业污水,通过对洨河3个地表水水质站资料的分析发现,沿岸地表水水质属劣Ⅴ类,污染严重,主要超标参数为氨氮、化学需氧量、挥发酚。对沿岸53眼井的水质资料进行分析后发现,地下水水质良莠不齐,水质级别在Ⅱ类-Ⅴ类之间,主要超标参数为总硬度、溶解性总固体等。通过分析部分水质参数发现,地下水水质已受到地表水渗透影响和其他污染。     

氯、亚氯酸盐控制氯胺消毒管网硝化作用效果

采用2台串联环状生物膜培养反应器(biofilm annular reactor,BAR)模拟氯胺消毒给水管网系统,通过对余氯、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、DO、异养菌(heterotropic,HPC)及亚硝化菌(amnoniu-oxidizing bacteria,AOB)等指标进行检测,共同评价氯和亚氯酸盐2种消毒剂对氯胺消毒管网中硝化作用的控制效果.试验结果表明,出厂水再投氯消毒可造成NH4+-N降解,使得NO2--N和NO3--N产生积累;再投亚氯酸盐更易提高管网中余氯和DO的质量浓度,使得NO2--N和NO3--N质量浓度降低,可有效地控制硝化作用;与投加氯消毒时相比,投加0.6 mg/L亚氯酸盐时,第1台BAR中悬浮和生物膜中HPC分别平均降低了2.58 log和2.86 log,悬浮及生物膜中AOB降低约1 log,亚氯酸盐能对AOB起到控制灭活效果而等量氯对其几乎没有灭活效果.因此,在控制管网硝化作用方面,亚氯酸盐与氯胺联用的消毒效果优于氯与氯胺.     

竹丝生物膜反应器修复景观水体的研究

利用竹丝生物膜反应器处理低污染景观水体,研究了反应器对原水浊度、氨氮、高锰酸盐指数的去除效果以及生物相的变化情况等.试验结果表明:竹丝生物膜反应器对景观水体中的浊度、氨氮和高锰酸盐指数的去除率分别为19.99%~100%、15.9%~59%和10.60%~74.34%.同时系统内出现了丰富的生物相如钟虫(Vorticella)、草履虫(Paramoecium)、轮虫(Rotifer)、喇叭虫(Stentor)、豆形虫(Colpidium)等,且活性良好,说明竹丝生物膜反应器很适合低污染景观水体的修复.     

温度对长链α-烯烃溶液聚合法合成原油减阻剂的影响

系统地研究了反应器Ⅰ和反应器Ⅱ的温度对聚α-烯烃合成减阻剂减阻率的影响。结合室内模拟环道评价装置和凝胶渗透色谱仪,测定聚合产物的减阻性能及平均分子量和分子量分布。GPC分析结果表明,溶液聚合产物的重均相对分子量从5．0×106到8．7×105。     

陕西关中地区水资源的可持续发展支持能力

在阐述水资源支持能力涵义的基础上,计算了关中地区生态需水量、75%保证率时可利用水量、75%保证率时总需水量以及水资源支持能力的供需平衡指数。结果表明:关中地区生态需水量2005年为43.699×10⁸m³,2010年为44.119×10⁸m,2015年为44.394×10⁸m³;2005年75%保证率时可利用水量为49.885×10⁸m³,2010年为49.466×10⁸m³,2015年为49.190×10⁸m³;2005年75%保证率时总需水量为94.26×10⁸m³,2010年为86.63×10⁸m³,2015年为84.22×10⁸m³。最后计算水资源支持能力的供需平衡指数,2005、2010、2015年,供需平衡指数小于0,说明流域可供的水资源量不具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力,流域水资源对应的人口及经济规模是不可承载的,供需平衡的差值主要靠侵占河道内的生态需水量来实现的,河道内的生态破坏就是很好的证据。     

以罗丹明B和碘化钾分光光度法测定铋和镉

在阿拉伯树胶存在下的酸性介质中，铋（Ⅲ）、镉（Ⅱ）分别与碘化钾、罗丹明Ｂ形成水溶性的三元离子缔合物，据此提出了测定铋、镉的高灵敏度的分光光度法。离子缔合物的摩尔吸光系数分别为４．７０×１０５Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１和６．３０×１０５Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１，最大吸收波长分别在５８０ｎｍ和５８８ｎｍ处。铋（Ⅲ）浓度在０～８μｇ／２５ｍＬ，镉（Ⅱ）浓度在０～３μｇ／２５ｍＬ范围内符合比尔定律。本方法用于低合金钢中铋和镉的测定，结果较好。     

城市生态环境需水理论与计算方法研究

论述了城市生态环境需水量的概念与内涵,分别从生活需水、工业需水和自然环境需水3个方面分析了城市生态环境需水量的计算方法.以郑州市为例进行了实证研究,预测了2010,2015,2020年城市生态环境需水量分别为6.01,7.24,8.40亿m3,为郑州市合理配置利用水资源提供理论依据.     

吸附溶出伏安法测定水中痕量铅

在０．０１ｍｏｌ／ＬＨＡｃ－ＮａＡｃ中，铅－乙酸酸缩氨基硫脲（ＧＡＴＳＣ）配合物产生一非常灵敏的吸附还原峰，峰电位是－０．６３Ｖ（Ｖｓ·ＳＣＥ）。峰高与铅浓度在１．０×１０－８￣３．０×１０－７ｍｏｌ／Ｌ范围内成直线关系，检测限是２．０×１０－９ｍｏｌ／Ｌ，该方法用于测量水中痕量铅，结果满意。     

渭河干流浅层地下水与地表水中重金属Cd污染特征及风险评价

为了解渭河流域水体重金属污染现状及健康危害风险,沿渭河干流采集浅层地下水和地表水水样,采用单因子指数法和美国环境保护署(USEPA)健康风险评价模型揭示了水体中重金属Cd污染现状和健康风险。结果表明:2018年渭河干流地下水和地表水中Cd浓度分别为426.40～1 104.27 ng·L^-1和224.70～1 154.12 ng·L^-1; 参照《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)和《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)得知,地下水和地表水中Cd浓度均在GB/T 14848—2017和GB 3838—2002 Ⅰ～Ⅲ类标准限值内; 水体中Cd浓度表现出明显的空间分异性,沿河流流向均表现为逐渐增加的趋势; 地下水与地表水中Cd浓度高值区相一致,即集中分布于陕西省兴平市和渭南市临渭区; 由水体中Cd浓度单因子指数评价结果可知,渭河干流水体中Cd污染属于清洁水平; 沿河流流向,渭河中游和下游水体中Cd浓度单因子污染指数远高于上游; 水体中重金属Cd对成人和儿童产生的致癌风险分别为(1.48～2.05)×10^-4和(1.84～2.55)×10^-4,说明水体中Cd对人体可能会产生一定的健康风险。     

电化学发光传感器测定雨水中的甲醛

基于甲醛在镍电极上的电催化氧化对鲁米诺电化学发光的增强,制备了检测雨水中甲醛的电化学发光传感器。该传感器对甲醛的响应时间小于1 min,对甲醛的浓度响应范围在7.82×10-8~2.35×10-6mol.L-1(2.35~70.4μg.L-1),检测限4.70×10-8mol.L-1(1.41μg.L-1),相对标准偏差6.9%;传感器用于雨水中甲醛含量的测定,回收率94%~107%。