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生物膜反应器与生态系统组合治理黑臭水体的研究

更新时间:2009-03-28

随着城市化进程的加快,河道水体黑臭问题日益突出。目前城市黑臭水体净化技术主要可归为物理、化学、生物、生态法4类[1]。而传统的物理和化学方法在净化水质的同时,可能会对环境造成二次污染[2]。生物-生态法将生物膜法与水生植物修复法结合运用,可以从根本上恢复河流系统的生态功能,是长效和稳定改善水环境质量的重要手段[3]

现阶段,城市黑臭水体的评价方法主要包括黑臭多因子加权指数模型[4]、综合水质标识指数法[5]和 《城市黑臭水体整治工作指南》中提出的城市建成区黑臭水体评价方法等。各类方法在评价城市河道黑臭问题中起到积极作用,但黑臭多因子和综合指数法具有滞后性[6],指南中黑臭水体评价方法未综合考虑人体感官指标。

本文采用内循环折流式生物反应器(ICBBR)和水生植物生态修复组合系统处理黑臭河水,研究不同反应器运行条件和不同植物种类对黑臭水体净化效果的影响。同时结合常见的黑臭评价指标以及 《指南》中的分级与判定标准,构建玫瑰风向图法-黑臭水体评价体系,对净化效果进行综合评价。

2.3 两组孕妇血脂水平比较 观察组孕妇血脂指标FPG、TG显著低于对照组,差异有统计学意义(均P<0.05);两组孕妇TC、HDL-C、LDL-C水平比较,差异无统计学意义(均P>0.05)。见表3。

1 实 验

1.1 实验装置

  

图1 ICBBR示意图Fig.1 Schematic diagram of ICBBR

本研究采用的实验装置是ICBBR反应器,尺寸135 cm(L)×45 cm(W)×50 cm(H),有效体积约266 L,由一块隔离板划分成上、下两部分(图1)。下部交错排列着19块多孔陶瓷30 cm(L)×1 cm(W)×45 cm(H),作为生物膜的载体,同时形成了反应器内部的折流通道;反应器左侧底部放置1个潜水泵,驱动反应器内的水流呈循环流动状态,由水泵泵出的水流呈湍流运动,增加反应器上部水流的溶解氧;水流顺循环管进入反应器下部时,由于微生物消耗溶解氧,在反应器下部形成了从右侧好氧段到左侧缺氧段的过渡,可实现同步硝化和反硝化。

1.2 水生植物生态修复实验

实验选取三种沉水植物——狐尾藻、苦草和黑藻进行生态修复实验。以三个150 mm×240 mm标本瓶作为容器,720 g陶粒砂作为底泥,每种植物选取6株,植物高度控制在15 cm左右,每种植物总质量控制在18 g。采用自配原水作为试验用水,每瓶原水体积为2 L,废水NH3-N浓度2 mg/L。控制温度、光照、湿度等外部条件相同,培养35 d,间断采取水样,监测废水中NH3-N、TN浓度的变化。

以上述3种减法口算时间为因变量,以年级和性别为自变量,进行多元方差分析,结果表明各年级小学生这3种减法口算时间均存在显著的年级差异,而且除了1-1不退位以外,其它两类减法不存在显著的性别差异.具体结果如下:1-1不退位,年级间差异显著(F=129.17,P<0.001),性别间差异显著(F=4.125,P=0.045);2-1不退位,年级间差异显著(F=73.32,P<0.001),性别间差异不显著(F=0.971,P=0.327);2-1退位,年级间差异显著(F=83.49,P<0.001),性别间差异不显著(F=0.315,P=0.576).

对照组为6天1轮输精周期,即公鸡连用5天输完3200只母鸡,休1天。试验1组是7天1轮输精周期,即公鸡连用5天,输完3200只母鸡,休2天;实验2组是8天1轮输精周期,即公鸡连用5天,输完3200只母鸡,休3天。输两个周期后,开始收集种蛋、及时入孵、统计受精率,具体输精方案见表1。

1.3 实验用水

本项目原水取自上海西南部某条跨区河流,全长6 km,取水位置位于河流的一段污染河段,水体常年黑臭,水质劣Ⅴ类。河水由潜水泵泵入集水池。

1.4 分析项目与方法

电气工程施工会耗费的大量材料,所以要进行有效管理,才能实现资源最优化配置,有利于提升整体经济效益。在选购的时候,确保性能、规格、尺寸都符合要求,和国家认证或者社会信誉好的厂家合作,质量都是有保障的,双方签订协议,明确各自权利和义务,一旦出现问题可以及时解决,避免造成不必要的损失。由于种类比较多,在现场一定要堆放在固定位置上,不仅可以方便使用,而且不会出现错误的情况,推动施工顺利开展。同时做好对材料抽样检查,不合格产品一律不予使用,从源头上控制好,对于保证工程质量有着重要的意义。

2 结果与讨论

2.1 不同运行条件下ICBBR对废水的处理效果

2.1.1 紫外光解对反应器运行效果的影响

紫外光解协同处置污染物,是利用紫外光辐射过程中释放的光电子轰击目标污染物,使目标污染物发生断链、断键等反应,提高污染物的可生化性[7]。系统在有、无紫外光照条件下分别运行20 d,间断采集水样,分析NH3-N、TN去除情况。

  

图2 紫外光解对黑臭废水NH3-N去除效果的影响Fig.2 Effect of ultraviolet photolysis on the removal of NH3-N in malodorous black water

三种植物对NH3-N的去除效果如图5所示。实验前20 d内,植物对NH3-N的去除效果都较为明显,其中NH3-N降解能力最强最快的是狐尾藻,其次是苦草和黑藻,其对NH3-N的最高去除率分别为93.3%、92.4%和92.1%。待实验结束时,三个植物槽废水的NH3-N浓度均低于0.5 mg/L,水质达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类。

省内煤炭资源储量贫乏,开采条件复杂,不具备煤炭自产能力,自2006年起已停止开采,省内不具备煤炭供应能力。省外山西、内蒙古、陕西和贵州等地,国外印度尼西亚、澳大利亚等国家煤炭储量丰富,具备满足广东省煤炭消费需求的能力。广东省主要通过铁路、铁海联运和海运的方式输入省外煤炭资源,港口接卸能力、铁路运输条件优越,运输能力充足。

  

图3 紫外光解对黑臭废水TN去除效果的影响Fig.3 Effect of ultraviolet photolysis on the removal of TN in malodorous black water

通过Ellman比色法评价了共19种天然产物粗提物的抗AChE活性,结果显示,黄柏、元胡、钩藤、血三七的粗提取物具有较为显著的AChE抑制活性。应用亲和超滤液质联用技术对钩藤粗提物进行乙酰胆碱酯酶抑制剂的分离、鉴别,发现化合物3-二氢异卡丹宾或者3-二氢卡丹宾;钩藤碱、异钩藤碱、柯诺辛或异柯诺辛为活性化合物。

总体而言,紫外光照在一定程度上有助于系统对NH3-N、TN的去除,但改善效果不明显,表明紫外光照对系统硝化反应、反硝化反应过程影响有限。

传统上的翻译研究大多离不开“对等”“等值”“忠实”原文等概念;而法律翻译理论中的诸如准确性及精确性、一致性及同一性、清晰及简练原则、专业化原则、语言规范化等基本原则,(李克兴、张新红,2006)又基本上未能涉及法学论文标题中修辞格的翻译。尽管英文新闻标题修辞格的翻译方法和策略(刘金龙,2011)具有重要的借鉴意义,但法学论文更强调文体的庄重、正式,因此,法学论文标题的翻译有必须进行讨论。笔者认为,在借鉴现有理论所揭示的翻译策略之基础上,可以根据实际情况采取下列多种翻译方法。

2.1.2 硝化细菌对反应器运行效果的影响

ICBBR反应器通过同步硝化反硝化实现黑臭水体氮素的去除。为了了解反应器中微生物群落对系统处理效果的影响,向反应器中投加硝化菌,连续处理黑臭黑水24 h,间断采集处理水样,分析微生物群落改变后NH3-N、TN的去除情况。

  

图4 硝化细菌对黑臭水体NH3-N、TN去除效果的影响Fig.4 Effect of nitrifying bacteria on the removal of NH3-N and TN in malodorous black water

其中,j为选定的各项评价因子,Cj为各项评价因子的对应类别,Cn为选定的n项评价因子。

2.2 水生植物生态修复效果

不同类型的水生植物对水体中营养物质的吸收累积能力存在着一定差异,沉水植物对氮磷吸收累积能力最强,挺水植物和浮叶植物其次[8]。实验选取三种适应性良好、易存活的沉水植物——狐尾藻、苦草和黑藻进行生态修复实验,分析三种植物对水质的净化效果。

水样分析:定期取样监测水体中的溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)和总氮(TN)、透明度、氧化还原电位(ORP)、色度(CH)和臭阈值(TO)。NH3-N、TN、透明度和CH的测定方法参照 《水与废水监测分析方法》第四版。溶解氧(DO)采用哈希HQ30D便携式溶氧仪测定,ORP采用HQ30D便携式氧化还原电位测定,TO采用定性描述法。

  

图5 不同植物对NH3-N的去除效果Fig.5 The removal effect of NH3-N by different plants

ICBBR反应器在紫外光照条件下对NH3-N去除效果如图2所示。当无紫外光照时,系统进水NH3-N的平均浓度从5.28 mg/L降低至出水时4.25 mg/L,平均去除率约为19.48%,此时主要是反应器中生物膜的降解作用。当系统采用紫外光照时,进水NH3-N浓度范围为5.43~6.99 mg/L,系统对NH3-N的去除率呈现先降低后回升的趋势。这可能是由于紫外光照初期,反应器隔离板上部的水生动物数量减少,导致NH3-N去除率降低,但随后反应器内部逐步趋于稳定,紫外光解效应逐渐凸显,系统NH3-N去除率开始回升。最终系统NH3-N的平均去除率稳定在20.55%,较无紫外光照略有提高。

  

图6 不同植物对TN的去除效果Fig.6 The removal effect of TN by different plants

三种植物对TN的去除效果如图6所示。三个植物槽中TN浓度下降显著,待实验结束时,狐尾藻、苦草和黑藻对TN的去除率分别为85.06%、71.65%和80.24%,废水中TN的浓度均低于1 mg/L,水质达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类。

综合分析,三种植物中狐尾藻对NH3-N和TN的去除效果最好,且其生长状况良好。其次为苦草和黑藻。但气温下降对黑藻的生长产生影响,黑藻出现部分死亡,而苦草有新芽生长。综合三种植物优势,在生态净化池中对狐尾藻、苦草和黑藻以3∶2∶1比例混合栽种。

2.3 玫瑰风向图法-黑臭评价体系构建

2.3.1 体系分级

 

表1 玫瑰风向图法-黑臭评价体系的分级Table 1 Classification of wind rose-evaluation system of malodorous black water

  

注:臭阈值的三类分类:①贴近水面略有气味;②站在河旁感觉有臭味;③距离河流1 m以外感觉有明显臭味。

 

DO/(mg/L)2.0~14.6 0.2~2.0 0~0.2 NH3-N/(mg/L) 0~4.0 4.0~8.0 >8.0透明度/cm >25 25~10 <10 ORP/Mv >50 -200~50 <-200 CH/倍 ≤4 ≥20 /TO*123

玫瑰风向图法-黑臭评价体系选取6项黑臭评价指标,理化指标有DO、NH3-N、ORP和透明度,人体感官指标为CH和TO。以玫瑰风向图为表达方式,在识别黑臭单因子污染程度的同时,表达水体黑臭污染指标的综合状况和黑臭程度的现状。参照多种城市水体评价指标,确定了本研究玫瑰风向图法-黑臭评价体系的3类分级标准(表1),1类标准表示普通无黑臭、2类表示轻度黑臭、3类表示重度黑臭。

2.3.2 体系标准化计算

根据下列公式标准化玫瑰风向图各个评价因子的监测值:

本想有一番作为的“黄金时期”被荒废,其家人也受到牵连。汤甲真虽身心俱惫,但坚信终有一天会“重见天日”。

文化和旅游是相互协调融合,密不可分的,文化结合旅游,使文化充满活力,旅游充满魅力。充分挖掘修水县特有的红色文化游、花灯文化游、山歌文化游、剪纸文化游,把特有的文化传承融入当地的旅游发展中去,促进当地文化产业与旅游的融合发展,推动了文化旅游的建设,形成修水特有的文化标识。

(1)计算各个评价因子的标准化系数

 

其中,i为对应的评价级别,Si为标准中该评价因子中第i级别的标准值。

(2)根据单因子评价计算最高水质类别C:

紫外光解对系统TN去除效果的影响如图3所示。当无紫外光照时,系统进水TN的平均浓度从5.43 mg/L降低至出水时4.79 mg/L,平均去除率约为11.87%。当系统采用紫外光照时,进水TN浓度范围为5.42~7.27 mg/L,系统对TN的去除率也呈现先降低后上升的趋势,最终系统TN的平均去除率稳定在12.54%,较无紫外光照小幅度提高。

 

投加硝化细菌对系统NH3-N、TN去除影响如图4所示。无硝化菌投加的情况下,反应器对NH3-N、TN去除率逐渐增大,最高去除率分别达到28.31%、37.87%;投加硝化菌后,NH3-N、TN最高去除率分别达到33.32%、35.65%。结果表明,外加硝化菌可以在一定程度上提高NH3-N的去除率,但提高幅度较小;同时TN去除率略有下降,这可能是由于外加硝化菌导致硝化菌在微生物群落中占主导,对反硝化菌转化硝酸盐产生轻微的抑制作用。

(3)计算监测结果标准化值

这可怎么好?何东坐马路边上“咔嚓咔嚓”啃了小十根冰棍,肚子都成冰袋了,也没理出个头绪。给权筝打电话,她一直关机。这时手机响,何东以为是权筝,赶紧接,一听是老爸,让他上月盛斋买点酱羊肉带爷爷家来。坏了,还有上爷爷家这码子事儿呢。虽说老何家常委会管的事儿不少,也都喜欢权筝,还真没人逼着何东非娶权筝不可。可上登记处撂挑子这事儿…。何东怎么着也不能找啐去,他马上给大堂弟何西打电话,让他帮忙跟爷爷告个缺席,躲过今天,等大家心态都平静了再解释也不迟。

 

其中,Mj为第j项监测因子的标准化值,Di为第j项因子的实际测定值。

针对不同的评价指标采用不同的标准化手段:对DO、NH3-N、CH指标,测得明确数值,采用上述公式求得第j项监测因子的标准化值Mj;ORP、透明度、TO指标,测得数值为一段范围、或是采用定性描述法进行定性的参数,直接将测量值与分级标准进行比对,以符合的级数或是将级数分段作为其标准值M。

2.4 玫瑰风向图法黑臭净化效果评价

采用ICBBR反应器和生态池组合处理黑臭河水,生态净化池中狐尾藻、苦草和黑藻以3∶2∶1比例混合栽种。进水通过反应器处理后,进入生态池进一步生态净化。通过监测进出水中DO、NH3-N、透明度、ORP、CH和TO等指标,评价整个系统对黑臭河水的净化效果。

 

表2 系统进出水水质变化Table 2 Variation of influent and effluent quality of the system

  

注:2016年12月19日实验数据。

 

DO/(mg/L)4.18 1.89 10.69 NH3-N/(mg/L) 4.7466 2.4896 0.6950透明度/cm >50 >50 >50 ORP/mV 200~300 200~300 200~300 CH/倍 12 4 4 TO 2 1 1

在整个实验过程中,选取较有代表性的2016年12月19日的实验数据进行黑臭评价。系统进出水水质玫瑰风向图如图7所示。反应器进水DO、ORP和透明度均符合1类标准;而NH3-N、CH和TO符合2类标准,感官指标均表现出轻度黑臭的迹象,整体属于有轻度黑臭的2类水;反应器出水和生态池出水的6项指标均符合1类标准,整体属于无黑臭的1类水。

在玫瑰风向图中,包围面积越小代表着黑臭程度越低。分析表明,ICBBR反应器对黑臭程度降低的贡献主要在NH3-N、CH和TO指标上,但经反应器处理后DO含量降低;而生态池对黑臭程度降低的贡献主要在NH3-N和DO指标上,是对ICBBR反应器处理的进一步强化与维持。

  

图7 系统进出水玫瑰风向图黑臭评价Fig.7 Evaluation ofinfluent and effluent quality by wind rose system

3 结 论

(1)紫外光照条件下,ICBBR反应器对NH3-N、TN的平均去除率分别为19.48%和11.87%提高到20.55%和12.54%,改善效果不明显。投加硝化细菌后,反应器对NH3-N的最高去除率从28.31%提高到33.32%,对TN的去除率从37.87%略降低至35.65%。

(2)三种植物对废水中NH3-N、TN去除效果都较明显,其中狐尾藻、苦草和黑藻对氨氮的最高去除率对93.3%、92.4%和92.1%,对TN的最终去除率为85.06%、71.65%和80.24%,综合三种植物的长势,狐尾藻的净化效果最佳,其次是苦草,最后为黑藻。

(3)选取DO、NH3-N、ORP、透明度、CH和TO等6项黑臭评价指标,构建玫瑰风向图法-黑臭评价体系,对系统12月19日的净化效果进行黑臭评价。反应器进水整体属于有轻度黑臭的2类水,反应器出水和生态池出水整体属于无黑臭的1类水。

参考文献

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童敏,王文怡,孙伟华
《广州化工》 2018年第09期
《广州化工》2018年第09期文献

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