铁碳微电解及沸石组合人工湿地的废水处理效果

铁碳微电解填料和沸石由于对废水中污染物具有良好的处理效果,因而被作为基质逐渐运用于人工湿地中.本研究构建了铁碳微电解填料+砾石（湿地A）、铁碳微电解填料+沸石（湿地B）、沸石（湿地C）以及砾石（湿地D）为基质的4组人工湿地,并利用间歇曝气对湿地系统进行增氧,探究不同填料对人工湿地废水处理效果的影响.结果表明,与湿地D相比,铁碳微电解填料显著提高了湿地出水的溶解氧含量（DO）（P<0.05）和pH（P<0.05）;4组人工湿地对有机物的去除率均达到95%以上,且各组间不存在显著性差异（P>0.05）;对TN而言,湿地A、B和C的平均去除率分别比湿地D提高了7.94%（P<0.05）、9.29%（P<0.05）和3.63%（P<0.05）,铁碳微电解填料和沸石对提升人工湿地TN去除效果的贡献率分别为73.55%和26.45%;各组湿地对NH₄⁺的平均去除率为67.93%~76.90%,与湿地D相比,其它3组湿地均明显改善了NH₄⁺的去除效果（P<0.05）;铁碳微电解填料对湿地NO₃^-的去除效果极佳,去除率高达99%以上,显著高于不添加铁碳微电解的人工湿地系统（P<0.05）.综合对碳氮污染物的处理效果来看,湿地B在间歇曝气的条件下对人工湿地中污染物去除效率最高.     

生物沸石床污水脱氮效果及机理

研究了生物沸石床对模拟村镇生活污水中各形态氮及COD等污染物的去除效果结果表明,生物沸石床对NH₃^--N去除效果明显且稳定,去除率大于95%,对NO₃^--N的去除则受水力停留时间的影响较大从机理分析,生物沸石对NH₃-N的去除主要依靠化学吸附、离子交换以及生物硝化的协同作用,而对NO₃^--N的去除主要依赖反硝化作用.生物沸石的硝化作用明显,并受溶解氧浓度限制,沸石床中部沸石硝化强度只有表层沸石的1/2;其反硝化能力则随实验条件中C/N的不同而变化明显,当COD/TN=5时,反硝化作用最强,在时间变化规律上,前6h反硝化速率最大.     

沸石强化生化装置脱氮功能的效果及机理初探

针对石化工业废水开展沸石强化脱氮处理试验研究,通过比较沸石浓度25 mg/L与空白,以及沸石浓度25 mg/L与50 mg/L 2阶段脱氮效果,探讨了沸石促进脱氮功能的机理.结果表明,曝气池中投加沸石可明显提高氨氮和总氮的去除率,硝化细菌总数和硝化功能也得到增强.与空白对照组相比, 沸石浓度25 mg/L的试验组稳定运行后,氨氮去除率提高约10%～13%,总氮去除率约提高13%,出水中NO^-₃-N含量约提高100%,氨氮与总氮之比下降6%,内源硝化耗氧呼吸速率可提高138%,硝化细菌总数是空白对照组2.2倍.沸石浓度提高到50 mg/L后,试验组的脱氮效果略有增加,但效果不明显.通过对试验结果的关联分析,认为沸石提高系统脱氮能力的原因一方面是因为沸石对NH⁺₄及硝态氮的交换吸附,另一方面NH⁺₄离子富集于沸石表面及内部、沸石颗粒独特的好氧-缺氧微环境,以及沸石离解出CO^2-₃ 或HCO^-₃增加碱度等条件,促进了硝化细菌和反硝化细菌的生长,从而提高了系统脱氮能力.     

低温下表面流人工湿地中氨氮型富营养化水体净化研究

以氨氮为主要氮组分的富营养化水体为研究对象,采用批量培养方式对比研究了6.8～7.2℃水温下浮水植物系统(2种水葫芦Eichhornia crassipes、浮萍Lemna minor)、泡沫板系统(无生命覆盖物系统)及空白系统(无覆盖物系统)的脱氮效果,并探讨了6.4～11.2℃水温下不同起始COD浓度(27～105 mg/L)对各污染物去除的影响.结果表明,溶解氧(DO)是影响NH₄⁺-N去除的关键因子之一,好氧时期各系统NH₄⁺-N去除率占整个时期NH₄⁺-N去除率的61%～88%.3种植物系统中NH₄⁺-N的去除率(45%～56%)普遍高于泡沫板系统(38%)与空白系统(38%),而TN和COD去除效果差异则与植物类型有关;随着水体中起始COD浓度的升高,系统中DO逐渐由好氧状态降至0,该结果对NO₃^--N去除率影响最大(去除率由67%上升至95%),而对其它水质指标(COD,TN,NH₄⁺-N)的影响相对较小.     

FCR多级接触氧化系统处理乳品工业废水的研究

为提高乳品工业废水生物处理的去污脱氮能力,以新型螺旋状纤维填料作为载体,采用多级氧化槽内不同种类微生物形成的食物链系统（food chain reactor）,详细考察了不同水力停留时间COD、TN、NH^＋₄-N、TP等的去除率及其去除机理,并对污泥减量化效果进行了初步探讨.结果表明,当进水COD为842～1 843 　mg/L、TN为36.3～92.2 　mg/L、NH^＋₄-N为30.1～52.1 　mg/L,HRT=6　h时,系统COD的平均去除率达到93.3%;TN和NH⁺₄-N的去除效果显著,其平均去除率分别达到73.3%和80.7%,出水COD、TN、NH⁺₄-N平均值分别为79.4　mg/L、9.6 　mg/L、6.1　mg/L,均低于《污水综合排放标准》（GB 8978-2002）的一级标准.该系统不仅具有较高的去污脱氮效果,而且产生的剩余污泥量极少,其污泥产率的平均值为7.7%.该系统运行费用低,操作管理方便,长期运行稳定,可应用于城市污水、中高浓度有机废水（如餐厅污水、食品工业废水）等的处理.     

优势菌群在复合生态床修复景观水体中的强化能力研究

以沸石和煤渣为主要基质构建复合生态床修复景观水体,并筛选驯化优势菌群对修复进行生物强化,以原始土著生物群强化和无生物强化为对比.结果表明,随停留时间延长,土著生物强化与优势菌群强化对NH⁺₄-N、 TN和TP的去除率增加.自然基质系统对NH⁺₄-N去除率最高,其次是优势菌群强化系统;优势菌群对TN的去除率最高,且随停留时间延长有明显提高;原始土著生物强化系统对TP去除率最高.NO^-₂-N延程浓度在自然基质系统中始终最低,优势菌群强化过程中低于土著生物;优势菌群强化延程TN浓度一直减小;原始土著生物强化延程对TP的去除始终强于优势菌群,强于自然基质.优势菌群中大量氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的存在,使基质中硝化作用进行迅速而且彻底,减少了中间产物的积累,促进了不同形态氮的生物去除.优势菌群长时间在系统内保持较高活性,强化对含氮污染物的硝化去除.聚磷菌提高系统对P的去除,多种生物群的协同作用使系统除磷能力进一步增强.     

官厅水库入库水生物接触A/O工艺低温试验研究

试验表明,生物接触A/O工艺可以在低温下稳定运行,对官厅水库入库水中NH₄⁺-N有较好的去除效果,对COD、TN均有一定的去除效果.当温度大幅下降时,在温度下降初期NH₄⁺-N去除率明显下降,但经过一段时间后,NH₄⁺-N去除率逐渐回升,并稳定在较高的去除率水平.在本试验条件下,0～5℃时,进水N₄⁺-N为10mg/L左右,NH₄⁺-N去除率最终稳定在95%以上,出水NH₄⁺-N稳定＜0.5mg/L.另外,温度变化对COD去除效果的影响不明显.镜检结果表明,在0～5℃条件下生物膜中的微生物仍具有较好的活性.     

SBR双颗粒污泥系统脱氮除磷性能研究

以模拟废水为研究对象,对SBR双颗粒污泥系统的脱氮除磷性能进行了考察.试验结果表明,A₂N双颗粒污泥系统能使硝化菌和聚磷菌分别在各自最佳的环境中生长,有利于系统脱氮除磷的稳定和高效运行,可控制性也得到了提高.在COD为300 mg·L^-1条件下,系统对COD的平均去除率达到78.8%,大部分COD被聚磷菌用来合成PHA;当溶解氧控制在3.55~4.90 mg·L^-1和5.60~6.60 mg·L^-1之间时,硝化SBR对氨氮的去除率分别为87.0%和94.5%.除磷SBR仅设置缺氧段时,磷去除率为72%;增设后曝气段后,磷去除率增至85%.NO_x^--N(NO₂^--N+ NO₃^--N)的去除主要发生在缺氧段,在反硝化除磷时作为电子受体被去除,平均去除率为90.6%.     

新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide，HDTMA）和稀土溶液氯化镧（LaCl₃）对人造沸石进行改性，以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明，HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面，且在pH为7的条件下，改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明，改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上；氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升；准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程，准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程；吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换，对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外，通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.     

单级自养脱氮工艺氨氮去除途径研究

以SBBR单级自养脱氮系统的污泥为对象,采用不同的人工模拟废水为反应器进水,通过批式试验的方式研究了单级自养脱氮系统内的中间产物及氮素平衡情况,并探讨了氨氮的去除途径.结果表明,以仅含氨氮的人工模拟废水为进水,在未投加有机碳源的条件下,系统内62％的氨氮被转化为NO^-₂、NO^-₃、NH₂ＯH、N₂Ｈ₄、NO、NO₂、N₂Ｏ和N₂等一系列氮化合物,其中N₂占90.07％.单级自养脱氮系统内的氨氮是由多种途径去除的.4.5％的氨氮是在吹脱等物化作用下去除的,不超过3.73％的氨氮是通过传统的硝化反硝化途径去除的,53.77％的氨氮是由自养脱氮途径去除的,自养脱氮反应起主要的脱氮作用,且自养脱氮反应可以通过2条代谢途径来实现.但在足够NO₂存在并且缺氧的条件下,单级自养脱氮系统内的出水氨氮浓度与空白反应器相当,NH⁺₄并没有被亚硝化单胞菌以NO₂为电子受体氧化为NO^-₂和N₂等化合物而得以去除,可能是因为系统内不存在该类型的亚硝化功能菌.     

透水铺装类型对径流重金属去除效能的影响机制

研究了不同类型透水铺装系统对径流重金属的去除效能和机制。在实验室搭建了3种典型透水铺装系统（陶瓷透水砖、透水沥青和透水混凝土）,研究了其对5种常见径流重金属（Cu、Zn、Cd、Mn、Ni）的去除效能和机制,并分析了不同降雨重现期（2,3,5年）对透水铺装系统去除径流重金属的影响。结果表明:3种透水铺装系统对5种径流重金属都有较好去除效果,其中陶瓷透水砖的去除效果最好,且去除效果最稳定。比较而言,陶瓷透水砖与透水沥青能够在短时间内降低重金属的浓度,透水混凝土达到吸附点位的速度较慢并有一定波动,特别是在不同降雨重现期下波动更加明显。在不同重现期下,各设施表现出不同性能,影响程度为2年＞5年＞3年,即整体在重现期为3年的降雨条件下有着较为优异且较为稳定的去除性能,而过大或过小的流量都会使透水铺装去除重金属的性能有所降低。     

垂直流人工湿地不同填料长期运行效果研究

在高水力负荷(2400~3400mm/d)条件下,以沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、砾石、钢渣和生物陶粒为填料,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验(历时25个月).结果表明,随着系统的运行,各填料对COD的去除能力均有不同程度提高.沸石对污水中氮素的处理能力保持在较高的水平,对TN和NH4+-N的平均去除率分别高达82.03%和91.32%.钢渣对TP和可溶性反应磷(SRP)的平均去除率分别高达89.61%和96.77%,且净化效果稳定;无烟煤第2阶段对磷素的净化能力低于钢渣,之后与钢渣无显著性差异.在垂直流人工湿地中,针对水质特性选择长期高效的填料,如沸石、无烟煤和生物陶粒,在高水力负荷条件下可获得更好的处理效果.     

污泥比例强化CANON系统抵御快速降温效能及机理

探究了3种不同颗粒及絮状污泥比例（高颗粒系统10：1~30：1;等量系统1：1~1：1.5;高絮状系统1：10~1：30）的单级自养脱氮系统（CANON）抵御快速降温的效能和机制.结果表明,CANON系统在30℃稳定运行后快速降温至10℃时,各系统的总氮去除负荷（NRR）均大幅下降,但等量系统的NRR始终高于其他系统.各系统的功能菌活性均与温度呈现出正相关关系,AAOB活性的下降幅度大于AOB和NOB的幅度,但等量系统中AAOB活性的下降幅度小于其他系统;快速降温不影响颗粒与絮状污泥功能菌的空间异质性和活性分布情况,但等量系统的空间异质性最为显著,能够较好的发挥颗粒和絮状污泥各自的作用,抵御快速降温的能力优于其他系统.     

不同Fe(III)对活性污泥异化铁还原及除磷影响研究

以SBBR反应器活性污泥作为铁还原菌菌种来源,采用兼性厌氧/严格厌氧恒温培养试验,投加不同Fe(III)考察各条件下的异化铁还原能力,同时比较对磷的去除效果.结果表明:2种条件下Fe(III)还原能力具有较好的一致性,依次为:Fe(OH)3>氧化铁皮>青矿>红矿,其中严格厌氧条件下较好.同时,除磷效果与其呈正相关,富集培养至7d, Fe(OH)3及氧化铁皮体系出水磷浓度均达到2mg/L以下,之后继续降低,最终达到0.5mg/L以下.结合异化铁还原除磷机理,可以证明,不同Fe(III)表面吸附作用对TP的去除贡献较小,其主要作用为铁还原菌驱动下的化学沉淀去除.     

不同深度复合垂直流人工湿地脱氮性能比较

设计构建了4套分段式复合垂直流人工湿地(IVCW)柱状模拟系统(总程分别为145,185 cm),针对低C/N型人工污水，研究基质层高、添加活性生物质及进水中氮素组成对该系统脱氮效果的影响。结果表明：当水力停留时间为1 d时，4套系统对总氮(TN)去除率均在30%以上，半程基质层设置为95 cm,不添加活性生物质的HI组对TN去除率最高，达到42%;对NH₃-N、NO^-₃-N的平均去除率分别为20%～48%、21%～66%,而NO^-₂-N在各系统中均发生了不同程度的积累。随着进水中NO^-₃-N占比负荷的增加(从1/7到6/7),其NO^-₃-N去除率整体呈下降趋势，仅HI组去除率变化较其他组更稳定。但IVCW系统加深后，添加活性生物质反而会降低其TN去除效果。IVCW系统第1段，即下行流上层单元对脱氮贡献最大，高达80%以上；不同处理间强化脱氮效果差异虽不显著，但系统后段其脱氮途径间存在一定差...     

两种典型PPCPs在潜流人工湿地中的季节性去除效果及降解产物

药物及个人护理品（PPCPs）在地表水中的污染问题已引起了广泛关注,人工湿地（constructed wetlands,CWs）在PPCPs去除中具有突出优势,然而关于不同类型PPCPs在CWs去除中的相互作用研究得还较少.本研究选取两种常用且相对分子质量接近的典型PPCPs——广谱抗菌剂三氯生（TCS）和非甾体抗炎药物双氯芬酸（DCF）作为目标污染物,分析其在潜流人工湿地中的去除行为,并探讨不同季节和不同进水条件（TCS、DCF单独投加和二者复合投加）对两种污染物去除效果的影响.人工湿地系统的主要参数如下：上行流式潜流人工湿地,水力负荷为0.20 m·d^-1,水力停留时间为3 d,进水方式采用连续流进水.PPCPs初始进水浓度为TCS 80 μg·L^-1和DCF 25 μg·L^-1.结果表明,TCS和DCF在夏季平均去除率（分别为91.72%和85.86%）均显著高于冬季（分别为52.88%和32.47%）.独立样本t检验证实,不同进水条件（TCS、DCF两者单独投加和二者复合投加）下,TCS和DCF的去除效果无显著差异.同时,TCS和DCF的降解产物在不同进水系统中没有差异,其中TCS在不同系统中均未检测到代表性降解产物,DCF在不同系统中主要降解产物均为3,5-二氯苯甲酸和间二氯苯,两种典型PPCPs在微量（μg·L^-1）层级上无显著拮抗、竞争等相互作用.     

不同生态工程及其组合系统除藻效率的比较研究

比较了不同水力负荷条件下,由水平流碎石床湿地、下行流湿地、上行流湿地、好氧塘和兼性塘等不同生态工程单元组合而成的5组8套小型处理系统对藻类的去除效率及其变化趋势,并根据适宜水力负荷下各系统除藻效率的季节变化研究了各种组合形式对藻类的去除效果.结果表明:当水力负荷为0.8m³/(m²·d)时,各处理单元对藻类生物量的去除效率均达到最高;好氧塘+下行流湿地系统和水平流碎石床系统均表现出较强的抗水力冲击负荷能力;各生态工程组合系统的除藻效率在夏季最高,对藻类的去除率均超过94%;冬季最低,藻类去除率变动范围为34%～90%.不同类型生态工程的组合方式决定了系统的除藻效率,下行流-上行流湿地的组合对藻类去除效果优于其它组合,季节变化对其运行效果影响不大;水平流碎石床湿地系统对藻类去除效果略逊于其它组合且受季节影响较大.     

分流两段式土壤渗滤系统脱氮效果及机理研究

为解决传统土壤渗滤系统占地面积过大的问题,采用多级土壤渗滤系统和地下渗滤系统组合的新型两段式污水处理工艺,研究了在高水力负荷0.3m/d条件下分流比对其脱氮效果的影响,并通过实时定量PCR技术对不同层级的脱氮功能基因数量进行检测,进一步探究该系统中微生物脱氮机理.水质监测结果表明,分流措施可以显著提高两段式土壤渗滤系统在高负荷下的脱氮能力,当分流比为1：2时系统污染物去除能力最佳,对化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN）的平均去除率分别达到91.16%、96.91%、72.11%和72.27%.脱氮功能基因丰度分析结果表明,多级土壤渗滤系统中的硝化及厌氧氨氧化和地下渗滤系统中的硝化反硝化的耦合作用是该工艺微生物脱氮的主要途径.     

Performance of hybrid constructed wetland systems for treating septic tank effluent

The integrated wetland systems were constructed by combining horizontal-flow and vertical-flow bed, and their purification efficiencies for septic tank effluent were detected when the hydraulic retention time （HRT） was 1 d, 3 d, 5 d under different seasons. The results showed that the removal efficiencies of the organics, phosphorus were steady in the hybrid systems, but the removal efficiency of total nitrogen was not steady due to high total nitrogen concentration in the septic tank effluent. The average removal rates of COD （chemical oxygen demand） were 89%, 87%, 83%, and 86% in summer, autumn, winter and spring, respectively, and it was up to 88%, 85%, 73%, and 74% for BOD5 （5 d biochemical oxygen demand） removal rate in four seasons. The average removal rates of TP （total phosphorous） could reach up to 97%, 98%, 95%, 98% in four seasons, but the removal rate of TN （total nitrogen） was very low. The results of this study also indicated that the capability of purification was the worst in winter. Cultivating with plants could improve the treated effluent quality fTom the hybrid systems. The results of the operation of the horizontal-flow and vertical-flow cells （hybrid systems） showed that the removal efficiencies of the organics, TP and TN in horizontal-flow and vertical-flow cells were improved significantly with the extension of HRT under the same season. The removal rate of 3 d HRT was obviously higher than that of 1 d HRT, and the removal rate of 5 d HRT was better than that of 3 d HRT, but the removal efficiency was not very obvious with the increment of HRT. Therefore, 3 d HRT might be recommended in the actual operation of the hybrid systems for economic and technical reasons.     

板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究

采用营养液分层喷淋、pH分别在线控制(pH 2.5、 4.5、 6.5)的板式生物滴滤塔(plate type-biotrickling filter, PTBTF)净化H₂S废气,考察PTBTF于挂膜启动及稳定运行阶段对H₂S的降解性能.结果表明,PTBTF系统在14 d内即完成挂膜,对浓度为188.6mg·m^-3的H₂S去除率达到100%;在进口浓度100～1000mg·m^-3、空床停留时间(EBRT)28～4 s的条件下,H₂S的去除率可达到99%以上;当H₂S去除率≥90%时, PTBTF系统的最大去除负荷随EBRT(3.3～6 s)的增加而增大,EBRT 6 s的最大去除负荷达到1019.0g·(m³·h)^-1;上、中、下3层填料对H₂S的去除负荷随进口H₂S负荷的波动呈显著变化;通过荧光染色观察填料上的细胞数,发现在挂膜阶段微生物数量增长明显,第125 d上层、中层和下层填料上的菌落数(以干填料计)分别达到了1.29×10⁷、 5.47×10⁸和1.07×10⁹个·g^-1;采用扫描电镜观察填料表面的生物膜,可见上填料层和下填料层的优势菌分别为杆菌和丝状菌;利用变性梯度凝胶电泳初步揭示了系统运行过程中生物群落的演替规律;通过对产物的分析,确定该PTBTF系统降解H₂S后主要产生SO^2-₄和单质硫.