复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究

以天然矿物质沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构建复合基质生态床，表面种植景观植物，采用下向流-上向流运行方式修复北方景观水体。分别进行静态实验及不同循环速率下的动态实验，考察对水体污染物去除过程。结果表明，2种运行方式下对水体NH⁺₄-N去除率都在85%以上，其中以1 h为循环周期的运行方式去除率达97%，较静态提高12.8%；TN去除率最高为84%；TP去除不稳定，过程缓慢。煤渣层对NH⁺₄-N的去除效果差，硝化作用不彻底与反硝化作用的加强使下层出水NH⁺₄-N 、NO^-₂-N及NO^-₃-N浓度均高于上层。提高循环速率有利于对氮的去除。     

Start-up of sequencing batch reactor with <Emphasis Type="Italic">Thiosphaera pantotropha</Emphasis> for treatment of high-strength nitrogenous wastewater and sludge characterization

Biological treatment of high-strength nitrogenous wastewater is challenging due to low growth rate of autotrophic nitrifiers. This study reports bioaugmentation of Thiosphaera pantotropha capable of simultaneously performing heterotrophic nitrification and aerobic denitrification (SND) in sequencing batch reactors (SBRs). SBRs fed with 1:1 organic-nitrogen (N) and NH₄ ⁺-N were started up with activated sludge and T. pantotropha by gradual increase in N concentration. Sludge bulking problems initially observed could be overcome through improved aeration and mixing and change in carbon source. N removal decreased with increase in initial nitrogen concentration, and only 50–60 % removal could be achieved at the highest N concentration of 1000 mg L^?1 at 12-h cycle time. SND accounted for 28 % nitrogen loss. Reducing the settling time to 5–10 min and addition of divalent metal ions gradually improved the settling characteristics of sludge. Sludge aggregates of 0.05–0.2 mm diameter, much smaller than typical aerobic granules, were formed and progressive increase in settling velocity, specific gravity, Ca²⁺, Mg²⁺, protein, and polysaccharides was observed over time. Granulation facilitated total nitrogen (TN) removal at a constant rate over the entire 12-h cycle and thus increased TN removal up to 70 %. Concentrations of NO₂ ^?-N and NO₃ ^?-N were consistently low indicating effective denitrification. Nitrogen removal was possibly limited by urea hydrolysis/nitrification. Presence of T. pantotropha in the SBRs was confirmed through biochemical tests and 16S rDNA analysis.     

用微电极测定曝气量对SBR系统中硝化作用的影响

为了研究曝气量对硝化作用的影响,实验采用3个相同的SBR装置,分别在曝气量为4、10和16 L/h的条件下处理人工污水,并采用自制的溶解氧、NO3-、NH4+和pH微电极测定了活性污泥絮体内部微元环境中相应基质的浓度。结果表明,曝气量为4 L/h时,活性污泥絮体内存在厌氧微区,NO3--N浓度减小了,发生了反硝化作用;而曝气量为10 L/h和16 L/h时,活性污泥絮体内发生的都是硝化反应,且NH4+-N浓度的减小量、NO3--N浓度的增大量都随着曝气量的增大而增大,pH随着曝气量的增大而减小。     

改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水

提出了一种改进型波形潜流人工湿地(improved wavy subsurface flow constructed wetland,IW-SFCW)并研究了该湿地系统在5个水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(2、3、4、6和8 d)下对猪场废水的处理效果。结果表明,该湿地系统对猪场废水中各污染物有较好的去除效果。在水力停留时间为4 d,进水COD、TN、NH4+-N和TP浓度分别为511、120、110和10 mg/L左右时,该湿地系统对COD、TN、NH4+-N和TP的去除率分别为86.0%、54.4%、70.1%和91.6%。此外,该湿地系统对废水中COD、TP的去除效率随水力停留时间的延长逐渐提高,在HRT=8 d时去除效果最好,去除率分别达到92.7%和96.8%;但对TN、NH4+-N的去除率却随水力停留时间的延长出现先上升后下降的趋势,在HRT=4 d时去除率最高,分别为54.4%和70.1%。     

MBBR-SA工艺处理模拟大豆深加工废水厌氧出水及污泥减量化

针对大豆深加工高浓度有机废水厌氧出水的特点,采用移动床生物膜反应器-沉淀池-厌氧池(MBBR-SA)工艺进行处理,重点考察了其COD去除、脱氮以及污泥减量化的性能。处理前厌氧出水水质参数为COD 1 350～1 851 mg/L、TN 45～73 mg/L和TP 35～55 mg/L。结果表明,经过70 d的运行,在最佳水力停留时间(HRT)1.68 d与最佳回流比0.75条件下,出水平均COD、TN和NH4+-N浓度分别为91.5、12.4和11.4 mg/L,分别达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》二级标准、二级标准和一级B标准,其平均去除率分别为96.0%、87.4%和88.3%;该工艺未排放剩余污泥,其表观污泥产率为0.13,比MBBR降低了43.5%,具有明显的污泥减量化特性。     

Ammonium,Nitrate and Nitrite Nitrogen and Nitrate Reductase Enzyme Activity in Groundnut (Arachis hypogaea L.) Fields After Diazinon,Imidacloprid and Lindane Treatments

Impacts of diazinon (O,O-diethyl O-2-isopropyl-6-methylpyrimidin-4-yl phosphorothioate), imidacloprid [1-(6-chloro-3-pyridylmethyl)-N-nitroimidazolidin-2-ylideneamine] and lindane (1,2,3,4,5.6-hexachlorocyclohexane) treatments on ammonium, nitrate, and nitrite nitrogen and nitrate reductase enzyme activities were determined in groundnut (Arachis hypogaea L.) field for three consecutive years (1997 to 1999). Diazinon was applied for both seed- and soil-treatments but imidacloprid and lindane were used for seed treatments only at recommended rates. Diazinon residues persisted for 60 days in both the cases. Average half-lives (t_1/2) of diazinon were found 29.3 and 34.8 days respectively in seed and soil treatments. In diazinon seed treatment, NH₄ ⁺, NO₃ ^?, and NO₂ ^? nitrogen and nitrate reductase activity were not affected. Whereas, diazinon soil treatment indicated significant increase in NH₄ ⁺-N in a 1-day sample, which continued until 90 days. Some declines in NO₃ ^?N were found from 15 to 60 days. Along with this decline, significant increases in NO₂ ^?N and nitrate reductase activity were found between 1 and 30 days. Imidacloprid and lindane persisted for 90 and 120 days with average half-lives (t_1/2) of 40.9 and 53.3 days, respectively. Within 90 days, imidacloprid residues lost by 73.17% to 82.49% while such losses for lindane residues were found 78.19% to 79.86 % within 120 days. In imidacloprid seed-treated field, stimulation of NO₃ ^?N and the decline in NH₄ ⁺NO₂ ^?-N and nitrate reductase enzyme activity were observed between 15 to 90 days. However, lindane seed treatment indicated significant increases in NH₄ ⁺-N, NO₂ ^?-N and nitrate reductase activity and some adverse effects on NO₃ ^?N between 15 and 90 days.     

改良型A2/O-MBR工艺的反硝化除磷性能研究简

重点考察了一种改良型膜生物反应器（A²/O-MBR）的脱氮除磷性能。该工艺主要特点在于对膜池硝化回流液进行了固液分离，并将上清液和浓缩污泥分别回流至缺氧池和厌氧池，这种改进提高了系统对氮、磷的同步去除效率。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）为12 h，污泥龄（SRT）为30 d，混合液回流比为200%的运行条件下，进水COD、NH₄⁺-N、TN和TP平均浓度分别为（225±38）、（24.8±3.9）、（26.7±2.9）和（2.90±0.53）mg/L时，增加膜池硝化回流液固液分离装置前后，系统对COD和NH₄⁺-N的去除都维持在较高水平，而系统对TN和TP的去除效果显著提高，出水TN和TP平均浓度分别由（14.9±3.3）mg/L和（1.95±0.72）mg/L下降到（9.4± 1.9）mg/L和（0.91±0.38）mg/L，表明增加膜池硝化回流液固液分离装置显著改善了A²/O-MBR系统的脱氮除磷效果。反硝化除磷活性实验结果进一步表明，改进后系统中反硝化除磷活性占总除磷活性的比例由51.5%上升至61.7%，说明增加膜池硝化回流液固液分离装置强化了系统的反硝化除磷性能。     

容积负荷对ANAMMOX生物滤池脱氮效能的影响及其基质动力学

采用2套启动成功的上向流厌氧氨氧化（ANAMMOX）生物滤柱，通过调节进水NaNO₂和（NH₄）₂SO₄ 的浓度负荷及水力负荷，改变进水容积负荷，探讨容积负荷对ANAMMOX生物滤柱脱氮效能的影响及其动力学模型。结果表明，滤速恒定条件下，通过提高进水基质浓度来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合Monod-Haldane基质抑制模型。进水NH₄⁺-N与NO₂^--N浓度分别低于100 mg/L和133 mg/L时，反应器脱氮效果不受明显影响，TN容积去除负荷可达4.21 kg/（m³·d），TN去除率可达80%以上。进水基质浓度恒定条件下，通过提高滤速来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合零级动力学方程。不受基质浓度抑制的条件下，滤速为3.0 m/h、进水容积负荷为8.82 kg/（m³·d）时，反应器总氮容积负荷去除量可达7.15 kg/（m³·d），总氮去除率可达81.1%。     

Fenton氧化-序批式膜生物反应器耦合处理干法腈纶废水

采用Fenton氧化-序批式膜生物反应器(SBMBR)组合工艺处理干法腈纶废水。结果表明,在废水初始pH值为3.0,H2O2投加量为90.0 mmol/L,Fe2+投加量为20.0 mmol/L,反应时间为2.0 h的条件下,Fenton氧化预处理对腈纶生产废水的COD去除率达到47.0%以上,COD由1 091 mg/L降至560 mg/L,废水的BOD5/COD由0.32升至0.69,废水的可生化性得到显著提高。Fenton处理出水与丙烯腈废水等比例混合后,采用SBMBR进行生化处理,在水力停留时间为24 h,90 min缺氧/150 min好氧交替运行的条件下,COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为71.7%、97.2%和47.4%,碳源不足是限制TN去除效果的主要影响因素。在无外加碳源的条件下,组合工艺处理后出水COD和NH4+-N浓度分别为117 mg/L和1.7 mg/L,出水水质可以稳定达到国家一级排放标准(GB8978-1996)。     

溅水充氧生物滤池处理农村污水的研究

开发了一种处理农村污水的低能耗地埋式一体化溅水充氧生物滤池装置,通过拔风和溅水复合充氧技术实现了大幅度节能条件下的好氧生物处理.考察了在不同水力负荷及COD、NH4 -N容积负荷条件下本装置的处理效果,结果表明,在水力负荷小于10 m3/(m2·d)、COD及NH4 -N容积负荷分别小于0.3 kg COD/(m3·d)和0.08 kg NH4 -N/(m3·d)的条件下,可以取得较高的去除效果和良好的出水水质,COD、NH4 -N和TN的平均出水浓度分别为58.94 mg/L、2.78 mg/L和8.23 mg/L,平均去除率分别为51.7%、86.4%和70.6%.     

倒置A~2/O-MBR(平板膜)处理城市污水的中试研究

针对城市生活污水,研究了两点进水倒置A2/O-MBR(平板膜)系统(以下简称系统)对COD、NH+4-N、TN、TP、出水SS影响。结果表明,该系统对COD、NH+4-N具有较高的去除率,出水符合GB18918-2002中一级A标准;当混合液回流比为200%时,系统出水TN浓度小于15 mg/L;正常排泥后,系统对TP的去除率达83%左右;平板膜破损会导致出水SS、COD会受到影响。膜对COD、TP、SS有直接截留作用,由于系统出水几乎没有固体损失,可以精确控制污泥龄,有利于世代周期较长的硝化菌和反硝化菌生长;系统中的污泥浓度可以提高至15 000 mg/L,此时,即使进水量提高0.5倍,出水水质仍保持良好。     

SBR单级自养脱氮系统氮素转化途径

利用氮素计量关系和批式实验研究了SBR系统中基于短程硝化的单级自养脱氮特性和脱氮途径。结果表明,SBR系统获得良好脱氮效果,TN最高去除负荷和去除速率分别达0.49 kg N/(m3.d)和0.20 kg N/(kg VSS.d);系统中82%的氨氮转化成气体脱除,10%的氨氮转化成硝酸盐氮。批式实验结果表明,SBR系统中的污泥同时具有厌氧氨氧化、亚硝酸盐氧化和自养反硝化活性,三者的反应速率分别为0.12 kg NH4+-N/(kg VSS.d)、0.04 kg NO2--N/(kg VSS.d)和0.03 kg NO2--N/(kg VSS.d)。综上,SBR系统中氮的脱除是短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化共同作用的结果,产生的硝酸盐是厌氧氨氧化和硝化作用所致。     

ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验.在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮.氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH 4-N)、亚硝氮(NO-2-N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3·d)和0.063 kg/(m3·d)和0.126 kg/(m3·d)提升到了0.239 kg/(m3·d)、0.315 kg/(m3·d)和0.554 kg/(m3·d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间.     

A Novel Design for Anaerobic Chemical Oxygen Demand and Nitrogen Removal from Leachate in a Semiaerobic Landfill

Abstract

The removal capacity of carbon and nitrogen from an artificial leachate was evaluated by using laboratory-scale columns, and a design was proposed to remove nitrogen more efficiently from a semiaerobic landfill. Five columns (i.e., two artificial municipal waste columns under anaerobic and semiaerobic conditions, an artificial construction waste column under semiaerobic conditions, and two crushed stone columns under anaerobic and semiaerobic conditions) were used. The influent load rates of organics [g chemical oxygen demand (COD)/m³ ·day], NH₄ ⁺, NO₃ ^?, and aeration conditions for the columns were varied, and the removal capacities of the columns for COD, NH₄ ⁺-N, and NO₃ ^?-N were measured.

Among the packed column materials, crushed stone was shown to be most effective in removing COD, NH₄ ⁺-N, and NO₃ ^?-N from artificial leachate. Average removal rates of crushed column under the semiaerobic condition (column D) for COD and NH₄ ⁺-N were estimated at about 150 g COD/m³·day and 20 g COD/m³ ·day, while those of crushed column under anaerobic condition (column E) for COD and NO₃ ^?-N at about 400 and 150 g COD/m³ ·day, respectively. It also was found that denitrification and nitrification reactions in column D occurred at the same time, and the ratio of denitrification to nitrification was estimated to be about 80%. Therefore, an anaerobic structure, which could be attached to the bottom of a main pipe in a semiaerobic landfill, is suggested to remove nitrogen and organic substances more effectively.     

高速泳动床对村镇微污染水体的预处理效果

利用高速泳动床反应器作为预处理装置处理村镇微污染水体,出水进入组合人工湿地。结果表明,实验阶段高速泳动床在HRT为1.2 h时,尽管泳动床进水各污染物浓度较低,但反应器对COD、TN和TP仍具有较明显(P<0.05)的去除效果,平均去除率分别为11.3%、14.6%和25.8%。高速泳动床反应器对氨氮去除效果尤为明显,去除率达到46.9%。此外,高速泳动床反应器内硝化作用较强,出水中硝态氮含量平均增加率为45.5%,弥补了后续人工湿地硝化作用不强、除氨氮效果不佳的缺点。     

利用悬浮填料附着生物膜同步去除碳氮磷

采用移动床生物膜反应器（MBBR）处理配制模拟废水，实验结果表明，水力停留时间为6h、悬浮填料填充率为40％时，在不同C／N／P比率条件下，MBBR对COD、NH4＋-N和TN去除性能好且稳定，平均去除率分别达到90％、94．8％和62．39％以上，而TP的去除率受C／N／P值影响较大，当C／N／P的比值为100／10／1．8时，平均去除率达到58．03％。一定的溶解氧（DO）质量浓度能保证反应器中COD、NH4-N高效稳定的去除，同时是TN和TP同时去除的重要影响因素，在MBBR中最佳DO值约为3mg／L。由于附着在悬浮填料生物膜内部存在厌氧、缺氧微环境条件，在反应器中存在少量的反硝化聚磷菌。     

连续流反应器污水硝化过程中的N2O释放

污水生物脱氮硝化阶段是温室气体一氧化二氮(N2O)的重要释放源。采用连续流反应器在2种进水氨氮(NH4-N,低氮反应器60 mg/L和高氮反应器180 mg/L)浓度条件下驯化硝化菌,并研究了不同初始NH4-N浓度和不同初始亚硝酸盐(NO2-N)浓度条件下所驯化硝化菌释放N2O的特征。结果表明在反应器运行过程中2个反应器释放N2O较少,均小于去除NH4-N浓度的0.01%;N2O的释放均随着初始NH4-N浓度或初始NO2-N浓度的升高而增加;不同初始NH4-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在0.51%~1.40%之间,高氮反应器驯化硝化菌在0.29%~1.27%之间;不同初始NO2-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在1.38%~3.78%之间,高氮反应器驯化硝化菌在1.16-5.81%之间。     

吸附-预沉淀MBR工艺处理生活污水及膜污染控制效果

膜污染是限制膜生物反应器（MBR）广泛应用的主要因素之一。针对MBR处理生活污水过程中存在的硝化效果不稳定与膜污染问题，提出了一种新型的MBR系统：通过吸附-预沉淀实现进水中碳氮的分离和单独处理，不仅提高了污染物去除效果，且能够有效控制膜污染。研究结果表明，吸附-预沉淀可以去除进水中约89.7%的有机物，系统出水COD、NH₄⁺-N平均浓度为24 mg/L、0.78 mg/L，去除率分别为95.9%和98.1%。MBR中碳氮比的降低和硝化细菌比例的增加大大降低了MBR内MLSS、EPS和SMP含量，平均浓度分别为5 185 mg/L、41 mg/g MLSS和2.62 mg/g MLSS。在膜通量为4 L/（m²·h）条件下，TMP可稳定保持在20 kPa左右。通过吸附-预沉淀过程可有效控制MBR中的膜污染。     

SBR-BAF工艺处理效能的试验研究

根据生物除磷和脱氮的机理,污水的脱氮除磷存在基质竞争和泥龄等方面的矛盾。为了分析和解决这个问题，设计开发了一种新的污水生物处理工艺——SBR-BAF复合工艺,并以模拟城市生活污水为处理对象对该工艺的处理效能进行了考察。试验结果表明，系统对COD（不计BAF加入的外碳源）、TP、NH⁺₄-N和TN的平均去除率分别为96%、98%、93%和84%，出水中COD、TP、NH⁺₄-N和TN的平均浓度分别为20、0.23、3.24和7.68 mg/L，各项水质指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002 ) 规定的一级标准中的A标准。     

分段进水SBR短程生物脱氮过程中N2O产生及控制

利用SBR,控制曝气量为60 L/h,利用在线pH曲线控制曝气时间,成功实现了短程生物脱氮过程,并考察了不同进水方式下SBR运行性能及N2O产量。结果表明,分段进水能够有效降低短程生物脱氮过程中外加碳源投加量。在原水进水碳氮比较低时,采用递增进水量的进水方式,能够有效降低生物脱氮过程中NO-2积累量,从而降低系统N2O产量。1次进水、2次等量进水和2次递增进水方式下,生物脱氮过程中N2O产量分别为11.1、8.86和5.04 mg/L。硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分氨氧化菌(AOB)在限氧条件下以NH+4-N作为电子供体,NO-2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。