工业园区磷代谢分析——以江苏宜兴经济开发区为例

工业园区是工业活动的重要载体,也是水污染控制与治理的焦点对象。运用物质代谢分析方法解析水中主要污染主导元素在工业园区的代谢途径、结构与动力机制,有助于寻求提高水资源利用效率和减缓水环境污染压力的举措。以江苏宜兴经济开发区为案例,基于物质流分析方法构建了工业园区的磷代谢网络,详细解析了工业系统和污水处理模块的磷代谢途径和通量。研究表明,印染、食品加工和机械(磷化)行业是宜兴经济开发区的主要磷排放源;企业自备处理设施除磷效果不佳,磷去除率大约为60%,集中污水处理厂可以有效除磷,去除率约75%;生活污水磷去除率低;不经处理直接排入水体的降水给水体造成了较大的负荷,为34%。由此,建议企业完善简单的处理设施,污水处理厂提高企业纳管率,同时园区加强对生活污水、生活垃圾和企业固体排放物的管理。     

普通小球藻对养殖污水脱氮除磷的效果研究

随着我国养殖业的不断发展,养殖污水排放量的日益增加,养殖污水的高氮、磷含量导致水体富营养化问题日趋严重。小球藻是光能自养生物,能有效同化氮、磷,使污水中的氮、磷减少。本研究通过在实验室模拟不同氮、磷含量的养殖污水环境,分析小球藻对氮、磷的去除效果;在此基础上,用小球藻处理某养殖场污水;并联合膨润土与小球藻,探究两者脱氮除磷的协同作用能力及膨润土对小球藻细胞沉降的效果。结果表明,小球藻对模拟污水的氨氮去除率可达80%,对磷酸根的最高去除率接近100%;对养殖污水中的氮、磷也有一定的去除效果;但养殖污水成分复杂,小球藻的生长被抑制。膨润土与小球藻的结合,能够提高污水中的氮磷去除率并帮助藻细胞快速沉降,为污水处理后藻细胞的收集处理提供了有效方法。     

基于好氧反硝化及反硝化聚磷菌强化的低温低碳氮比生活污水生物处理中试研究

【背景】低碳氮比生活污水很难达标处理,多级A/O工艺、生物强化技术及生物膜技术的有机结合可有效解决这一问题。【目的】开发出一种泥膜共生多级A/O工艺并进行中试研究,驯化出高效脱氮除磷菌剂并对系统进行生物强化。【方法】通过测定中试设备出水及污水处理厂出水化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)对比分析两种工艺的污染物去除效能,利用高通量测序技术对比生物强化技术对系统微生物群落结构的影响。【结果】中试设备对COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP的去除效果均优于污水处理厂的处理工艺;驯化的低温好氧反硝化菌TN去除率最大值可达84.21%,驯化的低温反硝化聚磷菌群对磷的去除率最高可达85.75%;利用驯化菌群对中试设备进行生物强化后较好地改善了系统NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP的去除效果;经生物强化后,具有好氧反硝化和反硝化聚磷功能的Pseudomonas菌群明显增多。【结论】泥膜共生多级A/O工艺对于低碳氮比生活污水的处理具有很好的效果,利用生物强化技术可有效提高低温条件下系统污染物去除效能。     

小型生活污水受纳水体浮游植物增长的氮、磷限制研究

为研究生活污水处理后其受纳水体中浮游植物增长的氮磷限制,选取某生活污水处理系统的受纳水体为研究对象,依据我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB189182002)一级A标准(氨氮5 mg/L和磷0.5 mg/L)进行氮磷营养盐最高浓度和浓度梯度添加微宇宙实验模拟实验。最高浓度添加实验结果显示N、P双添加的实验组中3d后叶绿素a的浓度显著(P0.05)高于单独添加氮和单独添加磷实验组。因此,氮和磷是被研究水体浮游植物生长的共同限制因子。同时结果还暗示受纳水体接纳处理后的生活污水仍可能会造成浮游植物在短期内剧烈增长。浓度梯度添加实验结果显示,将磷控制在0.27 mg/L或者将氮控制在1.0 mg/L以下,可以有效降低被研究水体浮游植物的增长。据此可以进一步严格生活污水处理后的排放标准以降低受纳水体水华的风险。     

漂浮植物对富营养化水体中氮磷去除效果研究

通过模拟不同程度富营养化水体,研究凤眼莲、水芙蓉和莲花竹在不同处理浓度水体中对氮、磷的去除效果。结果表明:凤眼莲、水芙蓉和莲花竹对水体中的氮、磷都有一定的去除效果,经过30 d的净化试验,凤眼莲对氮、磷去除率分别为50%~78.46%和68.16%~89.56%,水芙蓉对氮、磷去除率分别为57.58%~76.87%和72.28%~76.47%,莲花竹对氮、磷去除率分别为0.60%~10.80%和2.48%~10.04%。在现场试验中,水体中总氮和总磷分别降低了31.17%和20.48%,由此可见,凤眼莲和水芙蓉对氮、磷有较好的去除效果,能够改善富营养化水体。     

北京城市排水集团污水生物处理技术发展目标

由于系统中各种微生物群落之间的竞争存在着复杂的相互作用,生物脱氮除磷工艺在运行过程中存在着碳源竞争和泥龄冲突两大问题,造成大部分污水处理厂的脱氮除磷效果不稳定。为此,国际上提出了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷等技术来节约碳源,或者通过污泥的水解酸化来增加碳源。全国的二级处理主要是采用活性污泥生物技术,     

滇池流域居民-农田混合区面源污染控制集成技术

以滇池流域六甲乡金家村为研究对象,该区为城郊典型的居民-农田混合区,总面积14万m²,其中居民区面积为7.7万m²,常驻人口780口,区内有一家约120头的养猪场,一个具有9家洗涤企业的金家村工业园区,居民区和养殖、工业废水直接排向就近的90%种植韭菜的农田区。针对该区村庄-小企业-农田-养殖业呈复区分布,污染源复杂,雨污混流污染严重,污水管网建设滞后,化肥施用过量,沟渠湿地系统破碎等现状,研发出兼顾水质净化和农田排灌的居民-农田混合区面源污染控制集成技术,包括改良化粪池与组合基质床,生态支沟,生态干渠,A/O生物处理系统,复合人工湿地等污水处理技术,以及农田内部的节氮控磷技术,如精确施肥,施用硝化抑制剂抑制氮向水体迁移,垄沟内浮萍的氮磷滞留与养分循环利用。通过12个月的连续监测表明:在非降雨日负荷为500m³/d的工况下,改良化粪池与组合基质床对COD,TP,TN的去除率分别为61.3%,50.50%,44.4%;A/O生物处理系统对COD,TP,TN的去除率分别为65.8%,55.2%,55.2%;生态支沟由于进水量小浓度高,水力停留时间长,其对COD,TP,TN的去除率均比生态干渠的高,分别高29.0%,17.5%,28.4%;系统末端复合人工湿地对污染物质的去除效果分别为COD 50.6%,TP44.9%,TN36.4%。一年内依托集成技术建设的生态工程去除污染物的总量为COD 143.71t,TP2.43t和TN16.99t,对氮磷的去除量相当于一座负荷为350～620m³/d 的市政污水处理厂去除的量。经济效益分析得出,整个系统日耗电量18度,由一名工人即可管护。传统施肥减量20%+叶面肥,每年每公顷可减少氮肥投入约2400元,增加叶面肥投入约500元,减少收入约1300元,合计增收3200元。浮萍滞留与养分循环利用,每年每公顷韭菜地相当于少施用151kg尿素和93kg过磷酸钙的氮磷含量。施用DCD和元素硫,淋溶水中硝态氮的浓度降低了59.2%,测渗水中则降低了62.2%。可见,居民-农田混合区面源污染控制集成技术不但可以有效去除污染物,而且在保证产量的情况下,增加农民收益。技术适用于城市郊区、城乡结合部及广大农村等城市污水管网未覆盖地区推广使用,具有巨大的推广潜力。     

两株好氧反硝化聚磷菌的筛选、鉴定及水质净化研究

旨在从环境样品中筛选对富营养化水体具有良好脱氮除磷效果的好氧反硝化菌。采集福州某养猪场污水处理池中的水样。通过反硝化细菌培养基培养、BTB培养基平板分离、硝酸盐还原试验和蓝白斑筛选法、异染颗粒以及聚-β-羟基丁酸(PHB)颗粒染色试验,筛选获得两株具有脱氮除磷特性的菌株,命名为N1和N2。经16S r RNA基因序列分析,N1和N2分别属于无色杆菌属(Achromobacter.sp)和短波单胞菌属(Brevundimonas.sp)。将菌株N1和N2复配,获得脱氮除磷复合菌FIM-1。考察了菌株对人工合成污水和富营养化水体脱氮除磷的效果。结果表明,两株菌在含磷量较低的水体中,对磷的去除率较高,相对于单菌,复合菌表现出更佳的脱氮除磷效果。     

光合细菌在水污染治理中的研究进展

光合细菌以其无毒、繁殖快、适应能力强、易人工培养等优点而在环境治理中受到重视。国内外对光合细菌的研究主要集中在水产养殖业(如净化水质,作饵料添加剂等)和生活及工业重污染水处理中的作用,关于光合细菌在景观微污染水体治理方面的作用研究较少。课题组研究发现光合细菌中的沼泽红假单胞菌对西南大学景观水中氨氮的去除率高达95%,暗示光合细菌能有效治理景观水污染。综述了光合细菌的分类、脱氮除磷原理以及目前光合细菌在治理有机废水、重金属废水和养殖污水方面的应用,并展望了光合细菌在处理景观微污染水体方面的应用前景,以期为进一步研究光合细菌在景观水治理中的作用提供参考。     

人工湿地系统对污水磷的净化效果

建立以亚热带湿生、水生植物为主的十二套下流行一上流－上行流人工湿地系统作为处理城镇生活污水的对策。以其中四套研究其在不同的水力负荷及气候条件下对污水中磷的去除效果。人工湿地系统随处理运行时间的推移趋于稳定,对污水中的总磷、无机磷显示较好的净化效率,平均去除率在冬季达到４０％以上,夏季达到６０％以上,出水达到国家地面水Ⅲ级标准。水生植物在系统中起到明显作用,有植物系统的除磷效率及稳定性均高于无植物对照,其中２号茭白－石菖蒲系统的效果最好,总磷平均去除率为６５％。４号9蔗－苔草系统在高水力负荷下的净效果优于２号。水力负荷的增加对系统的净效果没有明显影响。     

Global Phosphorus Flows in the Industrial Economy From a Production Perspective

Human activity has quadrupled the mobilization of phosphorus (P), a nonrenewable resource that is not fully recycled biologically or industrially. P is accumulated in both water and solid waste due to fertilizer application and industrial, agricultural, and animal P consumption. This paper characterizes the industrial flows, which, although smaller than the agricultural and animal flows, are an important phosphorus source contributing to the pollution of surface waters. We present the quantification of the network of flows as constrained by mass balances of the global annual metabolism of phosphorus, based on global consumption for 2004, all of which eventually ends up as waste and in the soil and water systems. We find that on a yearly basis, 18.9 million metric tons (MMT) of P is produced, of which close to 75% goes to fertilizer and the rest to industrial and others uses. Phosphoric acid is the precursor for many of the intermediate and end uses of phosphate compounds described in this study and accounts for almost 80% of all P consumed. Eventually, all of the P goes to waste: 18.5 MMT ends up in the soil as solid waste, and 1.32 MMT is emissions to air and water. Besides quantifying P flows through our economy, we also consider some possible measures that could be taken to increase the degree of recovery and optimization of this resource and others that are closely related, such as the recovery of sulfur from gypsum and wastewater (sludge), and fluorine from wet phosphoric acid production.     

厦门市海岸带水污染负荷估算及预测

综合采用灰色模型、曲线回归等预测方法,建立了基于厦门市海岸带特征的主要污染源水污染负荷估算及预测模型,并采用厦门市历年统计数据对模型加以验证.对厦门市近岸海域近10年的废水和主要污染物质排放量估算的结果表明:万元产值工业废水排放量呈逐年下降的趋势,而各污染物的排放总量却逐年缓慢增长;在点源污水排放总量预测中,约76%的氮、磷来自于生活污水;在非点源污染负荷中,农业非点源中的氮、磷负荷占较大比例,城市非点源污染负荷比例最小.2005年厦门海岸带各污染源产生的氮污染负荷大小比较结果为:生活污染源>农业非点源>工业污染源>旅游业污染源>城市非点源,磷污染负荷则为:农业非点源>生活污染源>工业污染源>旅游业污染源>城市非点源.     

The coupled dynamics of human socio-economic choice and lake water system: the interaction of two sources of nonlinearity

We study a mathematical model for the coupled dynamics of human socio-economic choice and lake water system. In the model, many players choose one of the two options: a cooperative and costly option with low phosphorus discharge, and an economical option with high phosphorus discharge. The choice is affected by an economic cost, a social concern about water pollution, and a conformist tendency. The pollution level in the lake is determined by total phosphorus discharge by the players, the sedimentation and the outflow of phosphorus, and the recycling of phosphorus from the sediment. The model has two sources of nonlinearity: the cooperation level tends to be bistable due to conformist tendency of people (social hysteresis) and pollution level tends to be bistable because phosphorus recycling occurs faster in more eutrophic lakes (ecological hysteresis). The combination of these two sources may cause multiple stable equilibria or oscillations with a long periodicity. Small economic cost and strong social concern about pollution level can decrease the pollution level, but may not be very effective in enhancing the cooperation level. In contrast, strong conformist tendency produces a stable state with a high cooperation level and a low pollution level. We discuss implications of these results to the water quality management.     

武汉市造纸行业资源代谢分析

资源代谢问题是造成产业系统生态环境影响的主要原因.在分析武汉市造纸行业资源代谢的基础上从资源输入-资源使用-环境胁迫-系统循环共生4个方面构建武汉市造纸行业资源代谢分析指标体系.运用模糊综合评判法和问题树模型对2007年武汉市造纸业的原材料、水、能源等资源的代谢与全国造纸行业平均水平进行了比较分析.结果表明:(1)武汉市造纸业资源代谢水平总体上评价等级为优,但某些指标与全国平均水平比还略有差距;(2)从资源输入角度分析,原材料输入生态效率及水资源输入生态效率等级为优,能源输入生态效率等级为良;(3)从资源使用角度分析,单位产品的原材料消耗及单位产品的水资源消耗等级为优,单位产品的能源消耗等级为良;(4)从环境胁迫角度分析,单位污染物工业总产值及单位产品污染物排放等级均为优,污染物达标排放率等级为良;(5)从系统循环共生分析,企业清洁生产达标率等级为良,资源持续利用及污染物治理等级为优,而中水回用率等级为差.通过代谢分析可得,武汉市造纸行业能源输入生态效率、单位产品能源消耗与全国平均水平比还有一定距离,整个行业中企业清洁生产比例还具有提升的空间;中水回用方面较弱,需要特别加强.     

江苏省太湖流域产业结构的水环境污染效应

通过研究太湖流域(江苏部分)的产业结构污染负荷和水环境的空间分布特点,得出了产业结构污染负荷的水环境空间响应状况.根据小流域划分技术,得出该区域水环境质量空间分布特点:劣于Ⅴ类水质的区域占32％,Ⅴ类水质的占30％,仅有27％的区域水质低于Ⅳ类.另一方面,对应水环境质量空间分布研究,构建了综合反映产业结构水环境污染负荷的经济社会指标体系,分析了流域农田污染因子和工业污染因子的空间分布特点.通过主成分分析,提取了水环境污染因素的四个主成分,分别为土地利用强度、三次产业结构、农业面源和工业点源.基于主成分载荷,解析了四个水环境污染因素的贡献率.在产业结构方面,研究得出工业化仍是区域水环境污染最大影响因素,但区域水环境恶化是各种因素共同交织的结果.又对工业点源污染和农业面源污染等级进行分区,对各区的空间分布特点做了详细的分析.研究了流域水环境综合污染的空间分布和市县区域分解特点,发现县级市比市区在产业发展上对水环境影响更大,主要是由于县级市工业发展相对较为粗放,水环境监管的区域差异性.为控制流域产业结构的水环境污染,综合提出了在流域内整合产业结构调整和产业优化布局,调整重污染工业结构和控制农业面源污染的对策,及相应的产业结构污染负荷区域差别化削减的建议.     

Losses of Total Phosphorus from Watersheds Influenced by Various Human Activity

In territories without settlements, major livestock production or industry, and from territories devoted to row-crop agriculture (diffuse pollution sources), the annual mean concentrations of total phosphorus compounds in waterways were found to be 17 to 43 μg · 1⁻¹ P. Where there are point or hybrid pollution sources in watersheds, the annual average concentrations vary from 56 to 410 μg · 1⁻¹ P. It was found that annual average total phosphorus concentration values obtained from three-week sampling intervals can be used to show the presence of diffuse, hybrid and point pollution sources. The main sources of the high and permanent total phosphorus concentrations were densely populated areas, industrial works, agriculture, inadequately managed farms and disposal sites for solid and liquid wastes.     

周丛藻类及其在水质净化中的应用

周丛藻类广泛存在于自然界水体中,具有生物量大、生态功能强、水质响应灵敏等特征.周丛藻类通过吸收代谢利用、吸附和络合等过程去除水体污染物质,用于水质净化,具有耐污能力强,N、P去除效果好,藻类细胞回收利用价值高等优点,推广应用前景广阔.近年开发的藻丛刷系统、周丛藻类 生物膜系统和周丛藻类水产养殖系统等已经成功用于畜禽水产养殖废水、生活污水处理.而周丛藻类的生存规律、对污染物浓度的生理响应机理和污染物质吸收利用的分子生物学机制仍有待进一步研究.     

广东大中型供水水库的磷污染与富营养化分析

2000年丰水期和枯水期对广东大中型水库的磷污染和富营养化现状进行了调查。结果表明,在调查的20个大中型供水水库中,一半以上的水库受到磷污染,磷污染已成为水库富营养化的重要原因。水库的总磷浓度与水库的营养状态基本一致。水库普遍存在磷限制现象,且枯水期的磷限制现象更为严重。在低温和磷限制条件下,硅藻比绿藻更加有优势。     

Microalgae and wastewater treatment

Organic and inorganic substances which were released into the environment as a result of domestic, agricultural and industrial water activities lead to organic and inorganic pollution. The normal primary and secondary treatment processes of these wastewaters have been introduced in a growing number of places, in order to eliminate the easily settled materials and to oxidize the organic material present in wastewater. The final result is a clear, apparently clean effluent which is discharged into natural water bodies. This secondary effluent is, however, loaded with inorganic nitrogen and phosphorus and causes eutrophication and more long-term problems because of refractory organics and heavy metals that are discharged. Microalgae culture offers an interesting step for wastewater treatments, because they provide a tertiary biotreatment coupled with the production of potentially valuable biomass, which can be used for several purposes. Microalgae cultures offer an elegant solution to tertiary and quandary treatments due to the ability of microalgae to use inorganic nitrogen and phosphorus for their growth. And also, for their capacity to remove heavy metals, as well as some toxic organic compounds, therefore, it does not lead to secondary pollution. In the current review we will highlight on the role of micro-algae in the treatment of wastewater.