西安市污水管网中沉积物特性研究

以西安市污水管网为研究对象,运用声呐探测与管道机器人相结合的方法,调研了城市污水管网沉积物的沉积与冲刷情况以及各级污水管网中沉积物的形成规律。结果表明,西安市城区80%的污水管道存在沉积现象,其中合流制管道较分流制管道更易于沉积。不同级别的管道沉积规律不同,平均沉积量呈现出"排水支管干管主干管"的分布规律;支管和干管的沉积量为主干管的2～3倍,支管沉积量分布较为分散,容易出现淤积堵塞情况,而主干管沉积量一般不超过10%,过流情况较好。沉积作用和冲刷作用是影响沉积物形成的主要因素,流速的变化影响管道污水中悬浮物的沉积与再悬浮,这一情况对于流速波动较大的排水支管和干管中沉积量的影响最为显著,而排水主干管则因流速相对稳定而沉积量变化较小。研究还发现,由于管道流态变化原因,排水管道汇流后比汇流前、拐弯后比拐弯前更容易发生沉积。     

水力条件对污水管网沉积层中SRB与MA的影响

为探明城市污水管网水力条件对沉积层中硫酸盐还原菌(SRB)和产甲烷菌(MA)的影响,建立了一套长为132 m、管径为DN400的城市污水管道试验系统,探究了污水管道中水体流速对沉积层污染物、环境因子、SRB和MA的影响。结果表明,在污水流速为0.50～1.20 m/s的冲刷条件下,随冲刷时间的增加,沉积层中碳硫基质不断减少,DO和ORP不断升高,沉积层微生物环境显著改变。在水力扰动下,SRB和MA的种群丰度也发生了变化。由于所在沉积物受到污水的扰动(流速为0.50～1.20 m/s),SRB种群丰度随冲刷时间的增加呈下降趋势;而MA种群丰度在污水流速为0.50 m/s条件下整体呈升高趋势,在流速为0.75～1.20 m/s条件下则呈下降趋势。通过监测不同流速扰动沉积物表层、中层后硫化氢(H₂S)和甲烷(CH₄)的浓度,发现扰动沉积物中层后能减少两种气体的产生,并且1.00、1.20 m/s这种较大流速在影响沉积物中层微生物环境的同时能够显著影响沉积物的底层,有效抑制了H₂S和CH₄气体的产生。     

城市排水管网末端雨洪排口降雨污染特征及治理对策

排查结果显示，我国城市排水管网普遍存在旱季低流速沉积、雨污管网错接混接、小散乱排污、雨水管网末端截污等所致的雨洪排口降雨冲刷溢流或冒溢污染问题。研究表明，污水收集管网沉积物多呈现低有机组分含量、高碳低氮磷的典型特征，经降雨冲刷进入城市水体后很容易再次沉积至水体底部，成为城市水体雨后返黑返臭且长时间难以自净恢复的重要原因。工程调研结果显示，在排水管网末端的雨洪排口处建设以颗粒物去除为核心功能的大通量、短历时快速净化设施，有效削减可沉淀污染物和磷的入河总量，是现阶段切实解决我国降雨污染、抑制水体返黑返臭问题的有效举措，也是城市水污染控制与水环境治理的国际经验做法。     

城镇污水处理提质增效的内涵与思路

污水管道旱季高水位、低流速导致的颗粒物沉降是我国独有的现象,也是我国城镇污水处理厂进水污染物浓度低、碳氮磷比例失调的根本原因;入渗/入流污水管道的清水、低浓度污水排口截流,以及排入雨水管道并经末端截流进入污水管网的施工降水或基坑排水,是城镇污水处理厂旱季进水污染物浓度偏低、处理水量远超污水排放量的重要原因;降雨期间大量雨水涌入污水管道和合流制管道,冲刷并携带旱季沉积物进入城镇水体,是水体雨后黑臭、底泥问题无法彻底根除的核心缘由,也是大部分城镇"生活污水集中收集率"偏低的直接根源。结合城镇污水处理提质增效工作的实施,从污水处理行业监管、收集设施效能评估、雨污水管网建设改造、降雨污染控制和工业废水管控等方面提出了重点工作方向。明确指出,全面恢复市政污水管网旱季流速、降低清水入渗入流量、推进降雨污染控制是根治现阶段我国特有城镇水环境问题的最现实、有效的途径。     

城市居民生活污水污染物沉积衰减规律及影响

城市污水管网的运行流速是影响污染物收集处理效能的重要因素。为分析污水在管网输送过程中受沉积作用的影响，以居民源头排放的生活污水为对象，研究污水在较不利流态条件下污染物的沉积衰减规律。结果表明，按照输送距离测算，当沉积时间为10 h时，污水中SS、COD和TP浓度分别下降了61.1%、18.2%和9.3%,NH₃^-N浓度提高了8.7%，导致COD/TN、COD/NH₃^-N、COD/TP和COD/PO₄^3--P分别降低了19.9%、24.8%、11.9%和18.0%。由此可见，污水输送过程中污染物的沉降淤积是导致污水处理厂进水浓度偏低、碳氮比失调的重要原因，建议充分考虑管网运行工况对污染物收集处理效能的综合影响。     

厂网一体化视角下管网有机物降解规律的模拟研究

为了提高厂网一体化系统有机物的利用效率,构建“降解-沉积-冲刷”管网COD变化模型,考察了管网与污水厂对COD去除的贡献规律。结果表明在不受降雨影响时,管内COD呈整体下降趋势,管网对COD去除贡献率为15.91%,且ΔCOD与HRT呈正相关（相关系数0.865）。污水厂进水COD浓度越低,其去除单位COD耗电量越高（相关系数-0.862）。从合理利用COD强化污水厂脱氮除磷角度出发,建设分散式污水处理厂、选择分流制排水体制是缩短管内污水停留时间、提高污水厂进水碳源的有效方式。     

山地城市初期合流溢流污水冲刷效应研究

以涪陵城区典型合流雨污溢流口——城五校溢流口(检查井编号为YW22-3J)为研究对象,对山地城市初期合流溢流污水的冲刷效应进行研究。研究结果表明,涪陵城区初期合流溢流污水中污染物的EMC值如下:TSS=477 mg/L、TCOD=530 mg/L、TP=3.11 mg/L、TN=26.2mg/L,均高于地表水Ⅴ类标准限值;当降雨强度较大时,初期合流溢流污水的TCOD、TSS、TP、含砂量等指标均有明显的初期冲刷效应。总体来说,山地城市初期合流溢流污水冲刷效应一方面受到降雨量、降雨强度、降雨历时、雨前晴天数、地表沉积物和管道沉积物积累等因素影响;另一方面,山地城市地势高差大、管网落差明显的特征,强化了初期合流雨污水的冲刷效应,增加了溢流雨污水中污染物的扩散程度,对周边水体造成的污染更为严重。     

污水管道沉积底泥污染物利用潜力分析

以华北地区某城市污水管道沉积底泥为研究对象,在分析底泥中碳、氮、磷和VSS/SS等常规污染物含量及其组分占比的基础上,探索城市污水管道沉积底泥污染物向上覆水溶出的条件及其碳源应用于污水处理的潜力。结果表明：污水管道沉积底泥污染物中碳、氮、磷含量较高,且具有高COD/TN、高COD/TP特征,比值分别达到37.8和180.4,且BOD₅/TN和BOD₅/TP分别达到8.4和40.3;适宜的搅拌-沉淀作用能够实现沉积底泥中可生物利用碳源的高效提取,同时上覆水中的BOD₅/TN和BOD₅/TP可分别提升至11.2和48.4,有机组分占比从35%提高至52%。     

双污泥/诱导结晶工艺的脱氮除磷特性研究

针对传统脱氮除磷技术在处理低碳源生活污水上的不足及回收污水中磷的必要性,开发了一种双泥系统与诱导结晶相结合的脱氮除磷工艺。为考察工艺的运行特性,开展了连续流试验,装置进水流量为15 L/h,采用人工模拟生活污水。分析了连续流工艺对氮、磷的去除效果与机制,结果表明:系统实现了对大部分碳源的"一碳两用",对TN、TP均表现出了稳定且良好的去除效果,出水TN、TP浓度符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准;结晶单元的引入使出水TP浓度的稳定达标得到了进一步保证,同时实现了磷的回收,平均回收率达到74.9%,该单元对TP的去除起主要作用。     

基于模拟的多段A/O工艺除磷能力强化措施研究

多段A/O工艺在处理高氮低碳污水时,对TP的去除率较低,优化系统的污泥回流比和污泥龄虽然可在一定程度上改善除磷效果,但不能使出水TP浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B标准。对传统多段A/O工艺进行改良,即在传统工艺的基础上设置独立的厌氧区,使聚磷菌优先利用碳源并充分释磷,厌氧区出水再分配到各缺氧区,并用ASM2d数学模型对该优化措施进行仿真模拟分析与评估。结果表明,改良多段A/O工艺具有良好的除磷能力,在进水碳氮比较低的情况下出水TP浓度达到了一级B标准,这为多段A/O工艺的设计与升级改造提供了依据。     

污水处理厂尾水导流工程中氮元素的变化规律

宿迁市污水处理厂的导流工程是保障南水北调东线工程调水水质的重要举措,但传输过程中污水水质的变化规律尚未明确,其对最终出水水质的影响亦未可知。因此,调查了近3年来8座污水处理厂出水水质的变化,在明确其存在典型水质问题的基础上,利用试验模拟污水输配过程,探究混合时间、初始浓度、温度、初始生化比等因素对输送过程中总氮、硝态氮、氨氮的影响,并确定其对总排口水质的影响。结果表明,混合时间、初始浓度、初始生化比对出水中的氮污染物浓度没有显著影响;温度对氨氮浓度的变化影响显著,温度升高,氨氮浓度呈现下降的趋势。高通量测序结果表明,随着输送距离的增加,导流管壁附着微生物的多样性增加,功能菌属的生物降解作用有利于氮的转化去除。     

污水土地处理系统承托层及集水层对流态的影响

在污水土地处理系统的反应器模型中进行流态试验,使用停留时间分布( RTD)分析理论,考察不同管网布设形式下承托层及集水层对流态的影响.结果表明,管网布设为全网时,集水层及承托层对流态的影响不大:集水层使无效体积中滞留区所占的比例略有增加,轴向扩散系数依然接近低等扩散程度;承托层的增设对流态改变很小.管网布设为半网时,由于集水层的集水作用及承托层的布水作用,集水层和承托层的使用可以显著改善水流流态:集水层改变了水流流动的方式,消除了短流及大部分的滞留区;承托层增加了体积效率,无因次平均停留时间由0.816升高为1.093,即减小了死区所占比例,但对流经填料的水流流态影响不大.     

基于水量水质的污水收集处理系统效能分析

从流域治理角度提出了一种基于水量水质的污水收集处理系统效能分析方法，并以沙河流域为例，系统调查典型排水户、管网及污水处理厂的水量水质特征，分析污染物沿程“损失”率，计算各片区污水及污染物的实际收集处理率，识别出重点问题区域，以期为流域治理及提质增效提供参考。研究表明，沙河流域的污水处理厂总体进水浓度偏低，其中管网是造成污染物沿程“损失”的关键环节，“损失”率在61%～69%；降雨对污水厂进水水量和水质影响较大，部分片区没有处理超量混合污水的能力，雨季溢流污染问题突出；污水及污染物收集处理率可作为城市污水收集处理系统效能定量评价的重要参考，经计算，沙河流域的污水收集处理率为71%,COD、NH3-N、TN和TP的收集处理率分别为59%、50%、55%和62%，符合流域水环境质量及污水管网建设的实际情况。     

基于DOM荧光光谱分析的初期雨水径流污染物溯源

初期雨水污染物质的输入逐渐成为城市地表水体污染的重要来源,对其进行溯源可为源头控制和精细化管理提供依据。为此,考察了HZ市某区域雨水径流中氮、磷、有机碳浓度的变化规律,采用初期冲刷比值FF_n分析了其初期效应,结合可溶性有机物(DOM)的荧光光谱平行因子分析(EEM-PARAFAC)与主成分分析(PCA),探究初期雨水污染的主要来源,并利用绝对主成分线性回归法(APCS-MLR)分配来源比例。结果表明,前30%的降雨径流中携带了超过50%的污染负荷(FF₃₀=1.7),径流存在一定的初期效应。初期雨水径流中的磷和有机碳污染主要来自城市绿地(74%和85%),少部分来自居民区(19%和6%);氮污染也主要来自城市绿地(52%),但有少部分来自生活污水(28%),其中氨氮主要来自生活污水(69%)。     

上海南桥污水厂改造工程的设计

在不增加占地的情况下将上海市奉贤区南桥污水处理厂的传统活性污泥处理工艺改造为悬浮填料倒置A／A／O工艺，使之具有除磷脱氮功能，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准。     

海州湾海洋牧场区表层沉积物主要理化状况及其相关性分析

对2011年度海州湾海洋牧场区表层沉积物进行取样调查,并就粒径大小、沉积物类型和沉积物中重金属及总氮、总磷等含量进行了测定和分析。结果表明:海州湾海洋牧场区域表层沉积物粒度全年内变化范围较小,粒度值为4.44～6.14,类型介于粉砂与黏土性质之间,其分布特征与湾口所受北东向的风浪相关;相比2010年之前,表层沉积物中铜、锌、铅和镉的浓度呈现上升趋势,镉浓度超过沉积物第三类标准且时空变化较大,明显受到潮流输送沉积物运动的影响;表层沉积物中氮、磷的浓度总体上变化平稳,能够与年内季节变化幅度较小的重金属浓度指标之间建立较好的定量相关模型。     

利用废弃铁刨花去除污水中的磷

采用废弃铁刨花作为填料去除污水中的磷酸盐，以解决污水处理出水TP浓度不达标的问题。当铁刨花填料试验系统的水力停留时间（HRT）为2.8 h时，在初始运行阶段（20 d）TP去除率超过90%；运行50 d内，TP去除率均在85%以上。单位质量铁刨花对TP的平均去除速率为70mg/（kg·d）。通过气水冲洗可去除填料表面的沉积物，维持除磷效果，酸洗则可解决长期运行中填料表面沉积问题。通过对沉积物进行XRD和XRF分析，推断铁刨花的除磷机理为：在铁碳微电解作用和氧化作用下生成FePO₄沉淀，同时也生成了具有较大比表面积的FeOOH以促进磷的吸附，从而达到高效除磷效果。     

一体化反应器处理生活污水的中试研究

鉴于污水处理中对氮、磷去除率的要求和内循环三相生物流化床反应器存在的不足,开发了一种一体化高效分离生物流化复合反应器(HSBCR)。HSBCR反应器好氧循环流化区采用了独特的分格结构,并且在同一个反应器中实现了好氧、缺氧分区运行。HSBCR中试设备处理生活污水的结果表明,当反应器好氧区HRT为1h时,出水COD质量浓度可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的二级标准;当HRT为2h,出水COD质量浓度可以达到一级(B)排放标准。随着HRT从1h延长到2.5h,反应器对NH3-N的去除效果上升;对TN的去除效果表明,反应器具有较好的反硝化效果;反应器生物除磷效果对TP有约50%的去除率。利用HSBCR进行同步化学除磷可以使反应器出水TP低于1.0mg/L;气浮分离使反应器出水SS有效控制在20mg/L以内。     

下凹式绿地调蓄净化城市径流

城市地表径流污染是指地表沉积物与大气沉降物等在降雨的淋溶和冲刷作用下,扩散性进入水体造成城市水环境质量下降的过程。地表径流是城市水体的主要面源污染之一,是造成城市内河环境问题的重要原因。有研究表明．美国湖泊中氮磷沉积物有76％来自非点源污染。对于污水（点源）采用二级处理的城市,BOD年负荷40％-90％来自暴雨所产生的径流．悬浮固体、重金属及碳氢化合物浓度在数量级上与未经处理的城市污水基本相同。下凹式绿地利用下凹空间充分蓄集雨水．显著增加了雨水下渗时间。具有渗蓄雨水、削减洪峰流量负荷、减轻污染浓度负荷．改善区域生态气候水文环境等多种等作用,是从中间过程控制城市雨水径流污染的有效措施。     

回流量对生活污水净化槽处理效果的影响

使用家庭生活污水净化槽,将沉淀区不同流量污水回流至厌氧一区,考察了回流量对净化槽各区处理家庭生活污水以及去除氮、磷营养物的影响.结果表明,随着回流量的增大,各区的净化效果都明显提高,当回流量为22. 5 L/d时,净化槽出水COD、BOD5、氨氮、总氮和总磷值分别为38、8.1、6. 5、19. 1和3.32 mg/L,除总磷外,其他各指标都达到了<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)的一级排放标准;当回流量继续增大为30 Wd时,对各污染物的去除率增加不明显,而且厌氧一区的生物膜有脱落现象,影响了净化槽厌氧区功能的发挥,增加了处理成本.因此,最终确定净化槽最佳回流量为22.5 L/d.