外置植物碳源型人工湿地系统反硝化脱氮效果及N2O释放

人工湿地系统在处理低碳氮比污水时,通过外加碳源来提高系统的脱氮效率。碳源是反硝化过程中重要的影响因素,对N_2O释放必然也产生影响。采用芦苇(Phragmites australis)和二球悬铃木(Platanus acerifolia)树叶为碳源的外置碳源型的人工湿地系统,以葡萄糖作为对比碳源,研究有机碳源对脱氮效果及N_2O释放量的影响。结果表明,芦苇和悬铃木树叶作为碳源,在植物分解稳定后,脱氮效果稳定,TN平均去除率分别为90.3%和92.5%,比空白组高出15%左右;单批次试验中,芦苇组和树叶组N_2O平均释放量分别为40.91μg/(m~2·h)和34.16μg/(m~2·h),略高于葡萄糖组的6.20μg/(m~2·h),但显著小于空白组的127.45μg/(m~2·h),累积释放量与TN去除量的比值小于0.1%且显著小于空白组;芦苇和树叶组基质微生物的反硝化作用强度及PLFAs总量均显著高于空白组,细菌PLFAs占PLFAs总量的比例均接近50%,而真菌PLFAs仅大于7%,细菌为优势种群。因此,向处理低C/N污水的人工湿地系统补充适宜的植物碳源材料,可以有效提高脱氮效率并降低N_2O释放。     

缓释碳源生态基质对高氨氮废水脱氮研究

使用缓释碳源生态基质颗粒开展了高氨氮废水脱氮效果实验,比较了装填缓释碳源生态基质的反应器与装填普通砾石填料的反应器对高氨氮废水中各种形态氮的去除效果。生态基质组出水NH3-N和TN去除率分别为49. 08%和58. 32%,明显高于砾石组38. 69%和28. 67%的去除率,硝态氮和亚硝态氮浓度也明显低于砾石组,说明缓释碳源生态基质可显著增强反硝化作用强度。高通量分析结果表明,生态基质组的物种丰富度高于砾石组,其中反硝化菌属相对丰度达到30%以上,生态基质释放的碳源有利于异养反硝化微生物的生长繁殖,使反应器内的微生物群落结构发生显著改变,提高了脱氮效率。     

一种改良双污泥颗粒系统强化低碳氮比污水脱氮除磷的新工艺

以合成废水为研究对象,在序批式反应器中比较了改良双污泥系统与传统工艺在生物脱氮除磷性能、微生物种群、单位周期内营养盐和内聚物变化,并探究了可能存在的机理。结果表明,改良双污泥系统能够提高生物脱氮除磷效率,总氮和溶解性磷酸盐的去除率分别为94.6%和96.5%。荧光原位杂交实验表明改良双污泥系统中富集更多的聚磷微生物。单位周期研究显示改良双污泥系统中内聚物聚羟基烷酸酯(PHA)的最大积累量为8.5 mmol/g,高于传统工艺对照组。改良双污泥系统能够最大程度利用污水中有限的碳源以用于生物脱氮除磷。     

强化低温域人工湿地脱氮除磷进展研究

人工湿地作为一种污水处理系统受气温影响较大。针对冬季氮磷去除率的不足,分析低温对人工湿地脱氮除磷的影响,初步讨论了强化低温域人工湿地脱氮除磷的措施,对今后的研究方向进行了展望。     

六种基质的李氏禾湿地系统对Cr(Ⅵ)净化效果的差异

为了筛选对Cr(Ⅵ)净化效果好的湿地基质,通过小试实验,研究了以水稻土、红土、沙子、泥炭、硅藻土、粉煤灰为基质的李氏禾(Leersia hexandra Swartz)湿地系统对Cr(Ⅵ)的净化效果,并比较了6种基质的湿地系统中pH、Eh、有机质含量、微生物数量和李氏禾生物量的差异,结果表明,以泥炭和水稻土为基质的湿地系统的Cr(Ⅵ)净化效果显著好于其他基质的湿地系统,并且这2种基质湿地系统中李氏禾的生物量显著高于其他4种基质的湿地系统(p0.05)。当Cr(Ⅵ)进水质量浓度为5 mg/L时,泥炭、水稻土人工湿地对Cr(Ⅵ)的平均去除率可达到99.94%和99.54%。6种基质的pH有较大差异,但总体而言,p H较高的硅藻土和粉煤灰不利于Cr(Ⅵ)的还原去除。     

饮用水反硝化脱氮方法研究

为去除饮用水中的硝酸盐氮(NO3ˉ-N)，采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器和固定化微生物进行异养反硝化；自制固定化反硝化菌涂层电极和生物电化学脱氮装置，并用于自养反硝化。试验结果表明。若以甲醇为碳源。当碳氮比(C／N)≥1．o时，室温下经UASB处理4h，NO3ˉ-N去除率为97．7％；若以乙酸为碳源。当C／N≥1．0时，30C下经固定化微生物处理6h，N03ˉ-N去除率为98．6％；在无外加碳源的条件下处理东湖现场水样，30C下经60h后。N03ˉ-N去除率达93．5％。生物电化学脱氮装置可迅速建立自养反硝化菌所需的厌氧环境，水样在室温下经72h处理，脱氮率达96．3％。     

反硝化细菌强化潜流湿地的污水处理厂尾水脱氮试验

为了揭示反硝化菌强化潜流湿地的污水处理厂尾水脱氮效果及机理,以砾石、红砖碎块、钢渣、陶粒、土壤为湿地填料,茭白、梭鱼草、黑麦草、红叶石楠为湿地植物,构建了两套湿地系统,其中一套投加菌剂,另一套作为对照组,使用双总体t检验方法分析了投加反硝化细菌B8(Pseudomonas putida)菌液于水平潜流湿地系统的操作与生物强化湿地脱氮程度之间的相互关系。结果表明,将反硝化菌(B8)菌液连续14 d投加于水平潜流湿地后,在强化潜流湿地运行的58 d内,其NH_4~+-N、NO_2~--N和TN平均去除率分别为65.3%、94.2%和71.5%;而未投菌的潜流湿地的NH_4~+-N、NO_2~--N和TN平均去除率分别为28.2%、74.7%和43.1%,加入菌剂使潜流湿地氮素去除能力大幅提高。双总体t检验方法分析表明,在停止投菌运行的41 d内,接种B8细菌的湿地系统的总氮去除率显著高于未投菌的湿地系统(p0.05);但在停止投菌运行的58 d内,投菌湿地和未投菌湿地脱氮效果的差异不显著(p0.05),因此确定B8强化水平潜流湿地系统的投菌周期为58 d。     

包埋异养硝化好氧反硝化菌株qy37脱氮效果的碳源选择

为解决有机碳不足抑制反硝化反应造成的脱氮效率低下的问题,在异养硝化好氧反硝化菌株qy37固定化过程中分别加入乳糖、柠檬酸钠、可溶性淀粉、蔗糖、葡萄糖作为碳源研究其脱氮效果.试验结果显示,脱氮效果从大到小为可溶性淀粉、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸钠、乳糖;其中可溶性淀粉作为碳源的脱氮效果最佳,脱氮率能达到85％.加入适量的可溶性淀粉可以很好的改善海藻酸钠、PVA小球的机械强度,减少PVA小球吸附成团,吸水溶胀现象.分别加入质量浓度为3 g/L、5 g/L、8 g/L、10 g/L的可溶性淀粉,确定菌株qy37菌最适碳源的质量浓度为8 g/L.对碳源的包埋方式即将碳源和异养硝化好氧反硝化菌分开包埋和一起包埋进行对比.试验结果显示,将碳源和异养硝化好氧反硝化菌株qy37一起包埋的小球脱氮效果较好,最终脱氮率达到92％以上.同时发现碳源材料固定化后具有缓释性能,随着反硝化过程中有机质的消耗,可以不断向水体释放有机质.     

P-SBR工艺侧流释磷效果恶化探究

将侧流释磷技术应用到低碳源污水生物处理中,能有效缓解或者消除生物除磷与脱氮之间的竞争与矛盾,维持系统的稳定.但在本系统研究中发现当外碳源(HAc)质量浓度超过350mg/L时(以COD计),出现强化释磷恶化甚至系统崩溃的现象.对各种可能因素进行分析,得出在释磷一运行周期内加入过量碳源,聚磷菌体内的糖原耗尽,释磷停止;长期加入过量碳源,聚磷菌淘汰,系统崩溃.     

植物根际对人工湿地系统中微生物的影响

通过测定美人蕉、花叶水葱和风车草3种不同植物根际及其周围基质微生物的蛋白质、多糖以及CO_2的释放,开展了根际对微生物影响的试验。结果表明:在植物种植的4个月内微生物生长繁殖的活性会随着时间的延长呈增长趋势;根据3种植物的系统微生物呼吸强度强弱,发现系统微生物的总活性为:花叶水葱美人蕉风车草;对比3种植物的根际与其周围基质微生物蛋白质和多糖的含量,表明湿地中植物的根际对微生物胞外聚合物具有一定促进作用。     

人工湿地植物和填料的作用与选择

人工湿地中的植物不但直接摄取利用污水中的营养物质,吸收富集污水中的重金属等有害物质,而且为根区的微生物输送氧并提供栖息地,加强和维持湿地系统的稳定性.填料是人工湿地的基质与载体,它支撑着人工湿地动植物与微生物的生命过程,填料对污染物的成功截留不仅为后续植物吸收创造良好条件,而且是出水水质的重要保证.因此不同类型植物的搭配栽种和不同性质的填料搭配使用是人工湿地必需考虑的重要因素.     

污水处理厂碳源回收潜力与活性初沉系统构建及应用

针对城市污水处理厂初沉池中颗粒态物质沉降导致碳源流失、严重制约脱氮除磷效率的问题,对初沉池中流失碳源情况进行了分析。结果表明,初沉池对污水中SS、TCOD的去除率分别为56.7%±7.73%、43.71%±5.42%,该部分颗粒物质的沉降是碳源流失的主要因素。为探明污水中碳源的回收潜力,对颗粒态物质的生物降解性进行了检测。结果表明,污水中易生物降解有机物质量浓度较低,仅占进水COD的13.1%,而慢速生物降解有机物占51.4%。由此可知,加速慢速生物降解有机物向易生物降解有机物的转化可充分挖掘碳源的回收潜力。因此,构建了一种新型活性初沉池系统,组合搅拌淘洗和污泥发酵工艺,并应用于西安市第四污水处理厂。结果表明,初沉池出水中SCOD和VFA质量浓度分别提升了25%~35%、55%~65%,显著增强了脱氮除磷效果。     

分段进水SBR工艺脱氮除磷实验研究

某污水厂采用SBR工艺处理城市生活污水,SBR工艺难以稳定地实现生物脱氮除磷的问题,其系统硝化作用和反硝化作用对进水碳源的利用顺序导致出水TN和TP不能达到GB18918—2002的一级A排放标准。采用分段进水的方法以提高脱氮除磷的效果,研究不同进水流量分配比(λ)对脱氮除磷的影响。结果表明,当进水流量比λ为5∶3时出水TN的效果最好,且各项指标都能达到排放标准。     

玉米芯为碳源实现酸性矿山废水生物处理

引入了一种新的碳源——玉米芯，对SRB法处理酸性矿山废水进行了更加深入的探索，分析了各种参数条件对s暖一还原效果的影响，确定了常温下这种碳源所需要的最适宜工况条件，探讨了硫酸盐矿山废水的水质资源化问题，并对山西矿山废水的生物治理进行了可行性实验验证。实验证明，玉米芯为碳源时，矿山废水中SO^2-4的出水值可达221．1mg／L，金属离子的浓度也都达到了生活饮用水的质量标准，所以玉米芯可作为酸性矿山废水资源化生物处理的合适有效碳源。     

同步化学除磷对污水处理系统及A2/O单元的影响研究

为解决城市污水处理厂脱氮除磷过程中有机碳源不足及磷资源的有效回收问题,在A~2/O反应器中抽取厌氧释磷上清液实施同步侧流化学除磷,研究了3个不同侧流比(20%、25%和30%)对生物处理系统及潜在磷回收情况的影响。结果表明,在实施3种不同程度的侧流化学除磷下,对系统氨氮去除效果的影响较小;当侧流比为20%~25%时,系统脱氮除磷能力均有所提高,同时可实现28.50%~29.48%的磷回收;当侧流比增加到30%时,系统发生污泥膨胀并恶化。随侧流比增加,厌氧释磷量逐渐降低,系统微生物胞内合成PHA质量比逐渐减小,糖原质量比逐渐增加,系统SVI与污泥含磷率的变化趋势相反。同步侧流化学除磷导致系统微生物种群结构发生较大变化,与反硝化除磷相关的Dechloromonas菌属丰度由侧流前的1.96%增至7.95%,这有助于系统脱氮除磷效果的提高。在30%侧流比下,污泥中丝硫菌属的细菌占到4.32%,这是引起污泥丝状膨胀的主要原因。侧流比不宜过大,否则会失去高效磷回收优势,要实现可持续磷酸盐回收,最佳侧流比应控制在20%。     

有机碳源对低碳氮比生活污水好氧脱氮的影响

利用间歇式生物膜反应器研究了有机碳源对低碳氮比(COD/TN在3左右)实际生活污水好氧脱氮的影响.处理实际生活污水的实验结果表明,在好氧条件下总氮平均去除率为80%.投加葡萄糖进行5个碳氮比的对比实验,随着COD/TN的升高,好氧总氮去除率由67%(COD/TN=1.63)逐渐上升至93.6%(COD/TN=8.43);但是当COD/TN超过8.43后,总氮去除率提高的并不明显(当COD/TN为8.89时,总氮去除率为96.8%).最后进行了不含有机碳源的实验,其好氧总氮平均去除率为24%.综合分析表明,同时硝化反硝化和好氧脱氨共同导致了SBBR处理低碳氮比生活污水的好氧脱氮.此外,在所有实验过程中,好氧脱氮终点在DO和pH的变化曲线上有相应的跃升点.利用该特征点可以实时控制好氧脱氮的反应时间,并有利于实现短程好氧脱氮.     

人工湿地中指示和病原微生物分布与衰减研究

采用多管发酵法和倾注平板法研究总大肠菌群(Total col-ifotms,TC)、粪大肠菌群(Fecal coliforms,FC)、粪链球菌(Fecal strepto-cocci,FS)、大肠杆菌(Escherichia coli,EC)、产气荚膜梭菌(Clostridiumperfringens,CP)和沙门氏菌(Salmonella spp.,SM)6种指示微生物和病原微生物在人工湿地中的分布、去除及衰减情况.结果表明,人工湿地对粪大肠菌群、人肠杆菌和总大肠菌群的去除效果最好,去除率分别为90.0%、84.6%和83.0%;对沙门氏菌和产气荚膜梭菌的去除效果较差,去除率分别为51.9%和35.7%;出水中粪链球菌的数量高于进水.基质中指示微生物和病原微生物数量比单元水中多2～4个数量级.指示微生物和病原微生物在污水中的衰减速率明显高于基质中,产气荚膜梭菌在污水和基质中的衰减速率最低,分别为0.053lgd-1和0.038 lgd-1.研究表明人工湿地对指示微生物的去除效果并不能完全反映对病原微生物的去除情况,结果可为人工湿地的环境卫生安全评价提供依据.     

湿地植物根际微生物处理生活污水模型的长期研究

在冬季和春季分别做了为期2个月的长期实验。研究了人为增加湿地植物根际微生物对生活污水中COD的降解效果,以及温度的影响,细菌数量的变化,湿地基质的堵塞状况。连续运行的结果表明,随着时间的增加,空白模型和实验模型上层土壤中的细菌数量呈上升趋势,同时处理率稳步提高。表明废水中COD的去除与湿地系统中成长的微生物数量有关。在温度大于10℃时,温度与模型处理率没有相关性。空白模型出现不同程度的积水现象,而实验模型运行正常,土壤渗透率测定中,空白模型土样的渗水时间比试验模型长28%,均说明实验模型中人为添加的菌对湿地的堵塞具有明显的缓解作用。     

多级垂直流人工湿地处理北方村镇生活污水的研究

以北方村镇生活污水为研究对象,采用多级垂直流人工湿地进行试验研究,在稳定运行条件下,采用水力停留时间1.5d对系统运行一年,考察了COD、NH_3-N、TN、TP的去除效果。结果表明,湿地系统对COD的去除率大约在87.3%~96.1%范围内,出水COD的浓度保持在7.36~22.96mg/L范围之内,另外,相对于夏季而言,冬季湿地的各格室对COD的平均去除率偏低;出水NH_3-N的浓度均值保持在5.87~24.16mg/L之间,其TN浓度均值保持在4.13~23.13mg/L之间,多级垂直流人工湿地系统在硝化方面效果突出,全面改善了湿地的脱氮水平;系统对TP的平均去除率在87.4%~94.3%之间。     

序批式深床人工湿地冬季处理效能

针对连续流人工湿地脱氮效果差、占地面积大、冬季效能低的问题,以提高人工湿地冬季低温运行效能、减小人工湿地占地面积为目标,在前期序批式深床人工湿地研究基础上,重点考察其冬季低温条件下的处理效能。结果表明,温度对序批式深床人工湿地效能影响显著,8~10℃下城镇污水进水COD、NH_4~+-N和TN质量浓度为261mg/L、60 mg/L和70 mg/L时,各自平均去除率分别为72.6%、36.7%和40.2%,较20~25℃时分别下降9.8%、15.4%和10.6%;水温8-10℃时,2级序批式深床人工湿地系统COD、NH_4~+-N和TN去除率分别为95.1%、74.7%和78.7%,较单级系统的72.0%、38.9%和41.1%分别提高了23.1%、35.8%和37.6%。