河流渗滤系统对地表污水的净化作用综述

河流渗滤系统可充分利用水环境的净化功能,提高污水处理效率,避免地下水遭受污染.河流渗滤对地表污水的净化是一种自然过程,它作为天然的过滤器及生物地球化学反应器,可以除去河水中多种污染物,包括天然有机物、合成有机物、无机物、颗粒物、细菌及病原体等.文章分析了影响河流渗滤系统自净作用的影响因素,包括河流沉积物的组成、河流渗滤系统的结构、季节等.最后提出了今后研究河流渗滤系统的方向.     

土壤-含水层侧渗系统在净化河水中的应用——以郑州市索须河工程为例

由于降水较少以及地下水超采,北方地区大部分河流基流匮乏,河水主要来自未经深度处理的城市生活污水和工业废水,河水水质难以达标.在这些地区,利用河流漫滩土壤和含水层的天然净化能力,建立近自然土壤-含水层侧渗系统是净化河水的有效途径之一.在介绍侧渗系统净化机理及适用条件的基础上,通过室内试验和野外示范工程研究索须河土壤-含水层对河水中氨氮的去除效果.室内试验表明该处土壤及浅部含水层对氨氮的去除主要通过稀释、吸附和微生物等作用;通过对示范工程典型剖面上的监测井观测表明该系统对氨氮的去除效果良好,受降水补给的土壤和含水层使得河水中的氨氮硝化为亚硝酸盐和硝酸盐.硝酸盐在地下水中很难被去除,只有少部分通过反硝化作用转化成N2.土壤-含水层侧渗系统行之有效,可应用于类似索须河的北方河流.     

河床含水系统对单环芳烃净化特征室内模拟

为了模拟长期排污河流中单环芳烃在地表水-地下水系统迁移转化规律以及不同含水介质和水动力条件对单环芳烃的净化特征, 室内土柱实验采用3种有代表性的天然砂土为研究对象, 以生活污水模拟纳污河流, 实验历时5个月.单环芳烃的自然净化作用主要发生在河床底下0.4m内, 垂直向下单环芳烃各组分浓度呈由高到低的分布特征; 粗砂对苯、甲苯和单环芳烃总量(TBETX) 总净化率分别为32.06%、21.39%和27.13%;中砂1分别为76.26%、81.40%、87.99%;中砂2分别为68.94%、74.41%、81.69%, 这表明, 河流污染初期河床底含水介质完全饱水, 含水介质颗粒尺寸越大, 对单环芳烃的净化率就越低, 单环芳烃容易迁移进入地下水中; 随着时间的延长, 河床底部淤泥层不断增加, 砂层中的水流处于非饱和状态, 淤泥层和含水介质系统对单环芳烃的净化能力较饱水流时大, 单环芳烃不容易迁移进入地下水.      

反硝化条件下河岸渗滤过程中苯胺的降解

通过河岸渗滤作用(riverbankfiltration, RBF) 诱发河水的补给, 增大地下水的允许开采量可以满足更多居民生活饮用水需求.受人类活动的影响, 河流等地表水体遭受苯胺污染, 可能通过RBF进入地下水, 以致饮用该地下水存在健康风险.为研究反硝化条件下, 苯胺在RBF中的转化, 采集渭河河床沉积物及沿岸地下水含水层的含水介质, 装置土柱, 进行土柱动态模拟实验.经过153 d的实验研究发现, 利用苯胺对RBF中土著反硝化微生物进行驯化, 大约经过37d菌种完全适应.具有该菌种的RBF系统, 对苯胺具有巨大降解能力, 在NO3——N约为23.0 mg/L的条件下, RBF系统可使40、80甚至400 mg/L浓度的苯胺100%降解, 矿化率分别达97.99%、91.39%与75.30%.反硝化条件下, 苯胺在RBF中的降解仅有少部分经过脱氨作用, 绝大部分与腐殖质以共价键形式形成耦合物, 该耦合物更易为微生物降解, 且降解过程中不产生对研究环境微生物有毒的中间产物, 可实现反硝化条件下RBF中苯胺的连续降解.      

汉江下游河流渗滤系统原生劣质地下水分布特征及影响因素研究

江汉平原原生劣质地下水问题日趋严重,地下水中砷、亚铁、锰、铵态氮含量严重超标,对居民生产生活和饮用水安全造成了不利影响,但相关研究仍较为薄弱。以汉江下游典型河流渗滤系统为研究对象,对研究区内距离汉江5 km及主要支流2 km范围内的地下水样品的水化学成分及原生劣质组分进行测试分析,旨在查明江汉下游河流渗滤系统原生劣质地下水的分布特征,并探讨其主要影响因素。结果显示:平面上,地下水原生劣质组分呈高度空间异质性,相邻的采样点浓度可能相差很大,极大值点多出现在河流拐弯处;垂向上,地下水中As、Fe²⁺、Mn、NH₄-N高值多出现在20 m左右的深度;强烈的还原环境、中性pH值和富含有机质是该层地下水富集原生劣质组分的主要原因;河流渗滤通过改变地下水的氧化还原条件、酸碱条件和有机质含量影响河流渗滤系统原生劣质地下水的分布。     

生活垃圾填埋场渗滤液对潜层地下水污染的实验模拟分析——以北京北天堂垃圾填埋场为例

通过对北京市西郊南部北天堂垃圾填埋场渗滤污染组分在含水介质中运移的室内模拟实验分析，揭示了有机污染物等污染组分在含水介质中的运移转化规律，即有机污染物等污染组分在微生物的作用下得到降解；通过阻滞因子和水化学迁移率的计算，得出该含水介质对污染组分的阻滞能力较好。可用水化学迁移率粗略预测不同污染质锋面达到指定地点的时间，为垃圾填埋场地底部防渗层的设计和渗滤液对地下水污染程度的预报提供依据。     

对人工快速渗滤污水处理系统的几点认识

通过对人工快速渗滤污水处理系统(CRI)的试验研究,笔者对该系统的特征、归属、设计依据及原则以及系统对各污染组分去除等一些问题提出几点认识,目的在于说明研究和设计类似系统时需要注意几个问题.同时,在此基础上为确定下一步研究工作提供一些思路.     

乌鲁木齐河水质特征分析

应用综合评价法与分类评价法,对乌鲁木齐河的水质进行研究,分析探讨影响河水质量的各类污染物与污染源,切实帮助乌鲁木齐不断改善河水质量,有效应对各种污染。研究得出乌鲁木齐不同断面水质与规定的水域功能相一致。上游与下游断面的河水都能达到有关标准,下游断面污染程度不大。河流综合污染指数、有机类污染指数、营养盐类污染指数随着河流向下流动而逐步增加,化学需氧量与石油类等有机类污染物成为主要污染源。对乌鲁木齐河水质量造成严重影响的因素包括上游地区的工业活动、中下游地区生活污水、农业生产排放的污水等。     

蒿坪河流域石煤矿区河流铝的白色污染及其成因分析

矿山酸性水及其伴生的重金属污染是含黄铁矿矿山最主要、综合治理难度最大的污染问题。为了查明蒿坪河流域废弃石煤矿开采河流铝的白色污染及成因问题，2021年以来进行了卫星遥感解译、无固定翼无人机航测、样品采集与分析、主要河流断面水质动态监测等工作。结果表明：(1)研究区河流普遍存在铝的白色污染，其形成可见3种模式：两条沟道不同酸碱度的河水混合后形成白水带；河道河水自然跌水后在河床形成白色污染物；河水自然演化形成酸性水、酸性磺水与酸性白水。(2)河水铝离子污染普遍且超标严重，216件河水中Al离子平均含量为8.6mg/l，样品超标率65.8%,19条河流断面3次河水中Al离子的平均超标率90.48%。(3)河流中铝来自于石煤矿及其围岩中酸性溶解作用长石的结果，废渣堆底部流水是河流铝的主要污染源。(4)河水中铝离子与pH具有显著的负相关关系，河水酸度愈大，河水中铝离子含量愈高；河水中白色无定形胶凝状物形成后，河水中铝离子含量显著降低。河水pH的升高，是河流白色污染物形成的主要因素。河水中铝的白色污染物具有无定形特点，化学组分复杂，是硫酸根、氢氧根及铝构成的复杂化合物。铝的白色无定形胶凝状物具有吸...     

脱节型河流与地下水相互作用研究进展

河流与地下水的脱节现象广泛存在于干旱及半干旱地区,二者间的相互作用已成为目前的研究热点。在简要分析河流与地下水关系的基础上,综述了河流与含水层之间由饱和连接,经过渡脱节,演化为完全脱节系统的物理过程及机理和脱节系统形成的必要条件。总结分析了最大渗漏量法、临界地下水位法、水位波动法等河流与地下水关系判别方法以及优缺点。讨论了非稳定演化过程中河水的入渗规律以及介质时空非均质性对脱节系统的影响。分析认为目前脱节形成机理仍不完全明晰;简便有效的判别方法还需进一步研究;介质时空非均质性对河水渗漏的影响是未来研究的重要方向。     

Experiment simulation study on removal mechanism of BTEX in using river filtration system

River filtration system is a natural purification process to remove the pollutants in river water and make use of surface water. In this study, a series of experiments were set up with soil column test and static adsorption experiments to simulate the environmental behaviors of BTEX in the river filtration system. It was found that the environmental behaviors of BTEX in the river filtration system included adsorption and microbial degradation. Among the four components of BTEX used in the experiments, the removal rate of xylene was the highest, ethyl-benzene was second, toluene was third, and that of benzene was the lowest. The stability of the structure of benzene was the major contributor for the relatively lower degradation efficiency, and the low removal rate of toluene was due to the impact of adsorption on degradation. By comparison of the results of soil column test and static adsorption experiments, it was found that the soil–water partition coefficient K _d of each component of BTEX was higher, the degradation ratio was lower. Compared with the previous study, the results of this experiment showed that when the initial concentration of the each component of BTEX reached 80 mg/L, the mixed pollution of BTEX could be removed by the river filtration system efficiently, and the average removal rate could be over 65 %. As a natural purification, river filtration system could efficiently remove the BTEX mixed pollution in a quite high concentration and protect the ground water from being contaminated. However, its purification efficiency was limited in a certain time range and concentration. It was shown in the later stage of the leaching experiment that the exudation concentration of BTEX increased, at the same time both the concentrations of the two electron acceptors increased to about the initial concentration and kept stable state until the end of the experiment, which revealed that due to accumulation of the concentration of BTEX in the soil column, the microbial activity was inhibited and then the denitrification and sulfate reduction terminated. When the adsorption saturation was achieved and microbial activity was inhibited, BTEX contamination would penetrate through the unsaturated zone and threaten the security of the ground water.     

Soil-Column Test on Aniline Degradation in Riverbank Filtration under Denitrification Conditions

INTRODUCTION Riverbankfiltration(RBF)isaprocessbywhich surfacewaterissubjectedtogroundpassagebeforebe ingcollectedandusedasadrinkingwatersource(His cockandGrischek,2002;Rayetal.,2002;Doussanet al.,1997).Duringinfiltrationandtravelthroughthe riverbedandaquifersediments,surfacewaterissubjec tedtoacombinationofphysical,chemical,andbiologi calprocessesthatcansignificantlyimprovetherawwa terquality(HiscockandGrischek,2002).Thus,RBF hasbeenusedasapretreatedmethodtoimprovedrink ingwate…     

土壤含水层处理系统对再生水入渗过程中"三氮"去除的柱试验模拟

土壤含水层处理系统(soil aquifer treatment,SAT)是一种重要的人工回灌地下水方式。以再生水为回灌水源时,水中含有的“三氮”可能会对回灌区地下水造成污染风险。研究各种因素对在SAT中去除再生水中“三氮”的影响具有重要意义。本研究中,通过高200 cm、内径50 cm土柱试验,研究了SAT系统中粒径、干湿比(落干期与淹水期的比值)、在系统表层增加生物炭及渗透流速对实际再生水“三氮”去除效果的影响。结果表明,在干湿比1∶1条件下,实际河道细砂和中细砂柱底部出水中NH₄-N平均去除率分别为73%和66%,去除机理主要为吸附和硝化作用,NO₂-N基本被去除。系统中硝化作用导致NO₃-N浓度升高,出水中NO₃-N浓度平均增长了3.0%4.1%。在深度115 cm以上, 中细砂柱内比细砂柱内的硝化作用更强,这导致了更高的NH₄-N去除率和更低的NO₃-N去除率。延长落干期后(干湿比3∶1),系统具有了更强的复氧能力,促进了硝化作用,使得NH₄-N的平均去除率提高了20%,而NO₃-N的降低了3%4%,增加了NO₃-N污染风险。在中细砂层添加5%重量生物炭后,吸附性能增强,使其对NH₄-N平均去除率增加了20%32%,但对NO₃-N影响不明显。渗透流速与NH₄-N的去除和NO₃-N的增加均呈负相关。综合分析可得出,影响SAT系统去除“三氮”的最主要因素是干湿比和渗透流速,在回补水源中NH₄-N浓度较高时,可考虑在SAT系统表层添加生物炭以增强其去除效果。     

城市垃圾卫生填埋场粘性土衬垫的截污容量及其研究意义

圾卫生填埋法的关键技术之一是防渗垫层的铺,国内外对防治在垫层的要求是“防渗”,所设计的防渗垫层所用材料种类多、价格贵、铺设复杂、成本高。若把垫层铺设的指导思想改为“截污”,可充分利用对垃圾具有净化或隔能力的场地粘笥土地和低垫层铺设民本。“截污容量”是基于这种思想提出出来的、用一博征粘性土的截污能力的物理参量,其科学和实用意义、试验测试及计算方法将在本文得到探讨。     

Denitrification of nitrate-contaminated groundwater using biodegradable snack ware as carbon source under low-temperature condition

A considerable increase in nitrate concentration in groundwater has been observed in many countries. This research focuses on nitrate removal using biodegradable snack ware (BSW) as both carbon source and biofilm support for denitrifiers. The denitrification efficiency of a laboratory-scale denitrification reactor packed with BSW was examined in a low-temperature condition. The nitrate removal efficiency supported by BSW decreased to approximately 40% at 12°C from nearly 100% at 25°C with 50?mg/L of nitrate-nitrogen in the influent and 2?h of hydraulic retention time (HRT). The complete nitrate removal was obtained when nitrate-nitrogen concentration was no more than 15?mg/L at 2?h of HRT and at 12°C. If the initial concentration of nitrate-nitrogen was 50?mg/L, 5?h of HRT was needed for the complete nitrate removal. Nitrite concentration in the treated water decreased evidently as HRT was increased from 2 to 5?h, or as nitrate-nitrogen concentration in the influent decreased to 15?mg/L from 50?mg/L. It was observed that varying HRT and nitrate concentration in the influent had no noticeable effect on dissolved organic carbon content in the effluent under the experimental conditions. This study indicated that the complete nitrate removal could be achieved readily even at 12°C using BSW as carbon source by changing HRT or the initial concentration of nitrate in the influent, which has some useful implications in environmental engineering practice.     

Nitrate removal from groundwater using solid-phase denitrification process without inoculating with external microorganisms

Denitrification of groundwater was studied using a laboratory-scale reactor packed with biodegradable snack ware served as both carbon source and biofilm support for microorganisms. The complete removal of 50 mg/L of nitrate-nitrogen was achieved in a 23-day-old reactor with 2.1 h of hydraulic retention time without inoculating with any external microorganisms, which indicates that indigenous microorganisms in groundwater proliferate readily and result in stable biofilm formation onto biodegradable snack ware. Accumulation of nitrite and nitrate residue was detected when hydraulic retention time was lower than 2.1 h. The breakthrough of nitrate-nitrogen up to over 10 mg/L in the effluent water was observed with nitrate removal efficiency reducing to about 75 % when hydraulic retention time was lowered to 1.4 h. The highest rate of denitrification was observed with 1.5 h of hydraulic retention time. Dissolved organic carbon concentration in the effluent water ranged between 10 and 20 mg/L during the stable operation of the reactor, and nitrite-nitrogen concentration was never higher than 0.09 mg/L. Considering its relatively low price and high denitrification rate, biodegradable snack ware can become a good alternative for denitrification process.     

斥水性土壤水分入渗试验和模型

为研究斥水性土壤水分入渗规律,并探寻适用于斥水性土壤水分入渗的数学模型,以妫水河流域亲水性和斥水性土壤为研究对象,开展室内一维垂直土柱入渗试验;分别采用Kostiakov分段函数、Fourier级数、一阶Gaussian函数以及Gaussian分段函数对斥水性土壤入渗率进行拟合。试验结果表明:亲水性土壤入渗率随时间呈单调减小变化趋势,斥水性土壤入渗一段时间后累积入渗量会出现翘尾现象,入渗率为先增大后减小的单峰曲线。模型图形分析表明: Kostiakov分段函数入渗率在拐点处同时存在一个极大值和极小值,Fourier级数存在多个波峰,一阶Gaussian函数不能反映入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象,因而均难以真实反映斥水性水分入渗过程。忽略水分开始快速入渗过程,Gaussian分段函数模型不仅能够反映入渗率在拐点前的单调增以及拐点后的单调减过程,同时也能够体现入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象。     

去除地下水芳香烃污染物:实验室含水层土柱研究

芳香烃污染地下水以其污染普遍、危害巨大、去除困难及治理费用昂贵而倍受各国环境学者及水文地质学者的关注。以苯及甲苯作为标示污染物,利用室内饱水含水层土柱,通过对污染带的模拟实验发现,苯和甲苯在反硝化条件下产生生物降解,二者的去除率分别大于７７％和８８％;反硝化条件下,苯和甲苯显示出降解性差异,甲苯更易于降解;硫酸还原作用可能是苯和甲苯被去除的另一机理,但实验结果显示,ＮＯ－３高时,对硫酸还原菌的生长具有抑制作用。     

含砾石土壤降雨入渗过程模拟

在室内模拟降雨试验的基础上,利用多重相互作用连续体(MINC)组件,对含砾石土壤降雨入渗过程进行了数值模拟,以期深入理解含砾石土壤中的水土过程.研究结果表明,土壤中砾石的存在能够导致土壤水分饱和度增加,使得土壤总入渗量以及降雨入渗深度降低.含砾石土壤中存在一个陡的湿润锋面,在湿润锋面上土壤水分饱和度急剧下降.MINC组件可以很好地模拟含砾石土壤降雨入渗过程,其对含砾石土壤湿润锋和土壤含水率变化的模拟值与实测值吻合较好.降雨期间土壤水分饱和度沿土壤剖面的变化可用来解释含砾石土壤降雨入渗深度降低的原因.