人工湿地处理剩余污泥工艺

通过8个月的人工湿地模拟实验,研究了3组工艺的人工湿地对剩余污泥渗滤液的净化效果,以及对积存污泥的稳定化效果,同时还通过湿地植物体内重金属的分布特征来研究植物对重金属富集的差异性.Ⅰ单元种植芦苇,基质反级配;Ⅱ单元种植芦苇,基质正级配;Ⅲ单元种植美人蕉,基质正级配.实验结果表明,在每个7 d的周期内随着停留时间的增长污泥含水率和挥发性固体呈下降趋势,3组污泥脱水后平均含水率为55.06%,挥发性固体去除率达55.7%;不同类型的植物对积存污泥的矿化程度不同,芦苇要优于美人蕉;3个单元渗滤液出水的p H值变化趋势大致相同,无明显差异;渗滤液出水的有机质含量均较进泥低,种植美人蕉单元去除效果最好;根据数据分析,3个单元中都发生了氨化、硝化和反硝化作用,Ⅲ单元总氮去除率最高70.21%,Ⅱ单元和Ⅰ单元分别为67.34%和66.67%.芦苇和美人蕉植物体对Ni的吸收量分别为4.62 mg·kg~(-1)、5.28 mg·kg~(-1),Cu分别为25.38 mg·kg~(-1)、25.12 mg·kg~(-1),Cr分别为7.87 mg·kg~(-1)、7.19 mg·kg~(-1),Pb分别为5.03 mg·kg~(-1)、5.87 mg·kg~(-1),Zn分别为151.12 mg·kg~(-1)、141.30 mg·kg~(-1),不同湿地植物在人工湿地中吸收积累重金属的量存在差异性.系统表层未出现雍水现象,处理后污泥的胞外聚合物(EPS)含量较低,蛋白质平均为1.03 mg·g~(-1)、1.10 mg·g~(-1)、1.16 mg·g~(-1),多糖平均为0.42 mg·g~(-1)、0.36 mg·g~(-1)、0.42 mg·g~(-1).结果说明垂直流人工湿地系统对剩余污泥有较好的脱水和稳定化效果.     

垂向移动式生态床与生态浮床对低污染水净化效果的比较

采用垂向移动式生态床与生态浮床两种生态处理技术对太湖入湖河流低污染水进行了处理试验.结果表明,垂向移动式生态床对COD、NH3-N、NO3-N、TN和TP的去除率分别为38.6%、59.2%、89.6%、51.5%和78.6%,生态浮床对上述物质的去除率分别为40.7%、47.9%、85.1%、54.2%和62.5%.垂向移动式生态床技术对NH3-N、NO3-N和TP的去除率高于生态浮床技术,但后者对COD和TN的去除效果略优于前者.     

COD对颗粒污泥厌氧氨氧化反应性能的影响

研究了COD对颗粒污泥厌氧氨氧化反应的影响,并对颗粒污泥的厌氧氨氧化脱氮性能进行了分析.厌氧颗粒污泥取自实验室长期运行的EGSB生物脱氮反应器,实验用水为人工配水,以葡萄糖为有机碳源;主要考察了COD对NH4 -N、NO2--N、NO3--N和TN去除的影响.结果表明:当进水不含COD时,反应器对NH4 -N、NO2--N和NO3--N和TN的去除率分别为12.5%、29.1%、16.1%和16.3%;当COD浓度分别为200mg/L、350mg/L和550mg/L时,反应器对NH4 -N的去除率分别为14.2%、14.2%和23.7%,对NO2--N的去除率均接近100%,对NO3--N的去除率分别为94.5%、86.6%和84.2%,对TN的去除率分别为50.7%、46.9%和50.4%,COD去除率分别为85%、66%和60%.分析发现,在反应初期,氨氮的去除主要通过厌氧氨氧化过程实现,随着反应的进行,反硝化菌活性逐渐提高,传统的反硝化过程占优势.同时还观察到,在反应初期COD对氨氮去除的抑制作用非常明显.图2参21     

城市污泥植物处理系统与污泥中转处理场建设

目前城市污水处理厂污泥处理利用的主要障碍是污泥中过多的水分和重金属,增加运输、处理成本,造成二次污染问题.文章首先回顾了城市污泥的主要处理处置方法及其特点;接着介绍了污泥农用的作用和限制;主要阐述了用污泥干化床同时种植重金属超富集植物、低累积作物或钾高累积植物,通过植物提取降低城市污泥重金属含量,同时生产植物产品,并使污泥干化和稳定化的城市污泥特种植物处理系统;最后,针对一种处理方法难以消化一个大城市全部污泥的现状,提出城市污泥中转处理场的设想,把植物处理系统、堆肥、太阳能干燥、有机肥和复合肥生产、建材制造等多项技术集成,建立城市污泥专用处理和集散基地,解决日益增多的城市污泥的处置问题.其成本应低于目前采用的填埋、焚烧、制砖等处理方法,具有显著的社会、经济和环境效益.     

不同植物人工湿地对污水的净化效果

通过对栽种芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha latifolia)和菖蒲(Acorus calamus)3种植物的潜流人工湿地进行试验研究,分析3种植物对污水的净化效果,及在不同水力停留时间下的变化规律.试验结果表明,在最佳运行条件下,COD、TN、TP的去除率分别在50%、75%和65%以上;3种植物对比可以看出,香蒲的净化效果明显好于芦苇和菖蒲,香蒲对COD、TN、TP的去除率分别达到67.2%、89.7%、88.9%.     

污泥臭氧化减量技术的影响因子

采用臭氧作为剩余污泥的细胞裂解剂,并与生物接触氧化工艺相结合进行污泥减量的实验研究,臭氧化后的污泥上清液回流入曝气池与污水合并处理。结果表明:在臭氧投量为0.05kgO3/kgMLSS,臭氧化污泥量为进水量的5%条件下,生物接触氧化系统对SCOD和NH4-N的平均去除率分别为87.06%和84.80%,出水水质同对比实验相当;同时获得了0.054(gMLSS/去除1gSCOD)的剩余污泥产率,与对比实验相比降低了78.4%。     

阴极pH控制对电动去除电镀污泥重金属的影响

采用电动修复装置,选用电镀污泥作为试验材料,试验设计了3个不同pH值的阴极缓冲液处理,施加直流电压32 V,运行7 d,研究了不同pH值阴极缓冲液对电镀污泥电动修复过程的影响.结果表明,阴极缓冲液pH值的变化,影响了电动过程中电流大小,pH较低时,电流较大;pH较高时,电流较小.电动修复后,各处理电镀污泥重金属的电动修复效果不同,其中,pH值控制为3时,Ni、Cu、Zn和Cr的去除率分别达到70%、59%、30%和29%,而Pb的去除率在pH值控制为5时去除率达46%.各处理截面重金属浓度较实验前都有不同程度的降低,其中Cu、Pb和Ni在不同污泥截面分布较均匀,而Cr和Zn在各截面分布波动较大.电动修复对各种形态的重金属都有不同程度的去除,对可交换态和铁锰氧化物态的去除效果较差,对碳酸盐结合态和残渣态有明显去除,有机硫化物态去除效果一般.     

菰和菖蒲在污水中的生长特性及其净化效果比较

通过漂浮栽植菰(Zizania latifolia)和菖蒲(Acoruscalamus),研究了它们在低、中、高3种浓度污水中的生长特性及其对这3种浓度污水的净化效果.结果表明,菰和菖蒲均在中浓度污水中生长最好.菰在中浓度污水中的生物量显著高于低浓度和高浓度中;菖蒲在中浓度污水中的生物量略高于低浓度和高浓度中,但差异不显著.菰对中浓度污水中TN、NH3-N、TP和CODCr的去除率分别为97.4%、95.3%、98.5%和71.4%,对高浓度污水中TN、NH3-N、TP和CODCr的去除率分别为96.4%、97.7%、88.2%和76.1%,净化效果均显著高于低浓度中.菰可作为中、高浓度污水的净化植物.菖蒲净化中浓度污水的效果最好,对TN、NH3-N、TP和CODCr的去除率分别为97.5%、94.1%、98.5%和72.7%;对高浓度污水中的NH3-N和CODCr去除效果也较好,去除率分别为97.8%和86.7%,但对TN和TP的去除率分别为89.5%和70.9%,显著低于对低浓度和中浓度污水中TN和TP的去除率.图1表4参13     

风车草对生活污水的净化效果及其在人工湿地的应用

研究了风车划（Cyerus alternifolius）的生长特性和对生活污水的净化效果。风车草全年保持生长，即使在冬天仍能维持一定的生长速率。风车草在生活污水中培养10d后，污水中TN、TP、COD和BOD的去除率分别达到91％、92％、70％和73％，其中风车草对N、P的吸收量分别占净化量的55％和53％。种植风车草的潜流型人工湿地对TN、TP、COD和BOD的去除率分别为64％、47％、74％和74％，与不种植物的人工湿地相比，TN、TP、COD和BOD的去除率分别提高了28％、19％、14％和13％。图2表3参12     

接种污泥源对厌氧氨氧化启动效能的影响

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)菌生长缓慢是影响其实际应用的主要问题之一,选取合适的接种污泥十分重要.本研究采用好氧污泥、厌氧颗粒污泥和厌氧消化污泥3种接种污泥,分别经过61、70和85 d的运行均实现了厌氧氨氧化过程,氨氮去除率分别为82%、92%和91%,总氮去除率达76%、82%和80%.分别接种3种污泥源的厌氧序批式反应器(ASBR)R1、R2、1t3出水pH值最终稳定在8.4、8.5、8.5.好氧污泥呈絮状,但沉降性比接种前好,厌氧颗粒污泥解体后最终形成粒径集中在0.5～1.0 mm的污泥,厌氧消化污泥则呈沙化状态,有细小颗粒出现.根据厌氧氨氧化细胞产率系数及NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量之间的计量学关系,估算出厌氧氨氧化菌产率系数(以1 mol NH4+产生的CH2O0.5N0.15量计)分别为0.080、0.105和0.114 mol·mol-1,说明反应器内厌氧氨氧化菌有不同程度的衰减.总体而言,厌氧颗粒污泥是富集厌氧氨氧化菌的最适污泥源.     

主养草鱼(Ctenopharyngodon idellus)池塘3种混养模式下氮含量的比较

对主养草鱼(Ctenopharyngodon idellus)池塘3种混养模式(模式Ⅰ,草鱼、鲢、鳙、鲫分别为250、35、40、15尾;模式Ⅱ,草鱼、鲢、鳙、匙吻鲟、鲫分别为250、35、20、20、15尾;模式Ⅲ,草鱼、鲢、鲫分别为250、35、15尾)水体和底泥中氮含量进行比较分析。结果表明,模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水体TN含量均值分别为1.251、1.001和1.228 mg.L-1,NH4+-N含量均值分别为0.391、0.345和0.319 mg.L-1,NO3--N含量由高到低为模式Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,NO2--N含量由高到低为模式Ⅱ、Ⅰ和Ⅲ。模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ底泥TN含量均值分别为0.793、0.910和0.963 mg.g-1,NH4+-N含量均值分别为0.005、0.006和0.004 mg.g-1。模式Ⅱ水体TN含量显著低于模式Ⅰ和Ⅲ(P<0.05),底泥中氮营养盐的转化也优于其他2种模式,可见模式Ⅱ最有利于水体中氮营养盐的转化和利用。     

厌氧条件下剩余污泥中磷及相关指标的释放和变化规律

污水处理过程中产生的剩余污泥富含大量的氮磷元素,从剩余污泥中回收磷是解决磷资源日益缺乏的一种有效途径。探寻出剩余污泥中磷的释放规律是实现剩余污泥中磷回收的首要前提。因此,以实际污水处理厂污泥为研究对象,建立污泥停留时间为5d的中试模型系统。通过系统分析5d停留时间的厌氧条件下污泥中污泥浓度、上清液总磷和氨氮浓度的变化情况,为后续的污泥磷回收提供支撑条件。研究结果表明,在中试系统污泥停留时间5d的厌氧条件下,剩余污泥微生物衰亡自溶或被分解,胞内物质释放,从而使固态物质转化为液态,污泥中磷及相关的氮等物质得到了较大的释放,污泥上清液总磷和氨氮质量浓度可分别达到100和40 mg·L^-1以上。所释放出的氮磷浓度足以满足鸟粪石回收氮磷方法所需的最低经济性要求,为污泥进行厌氧消化后采用鸟粪石的方法回收释放的氮磷提供了重要的基础依据。研究中还发现5d停留时间下, SS和VSS都有不同程度的降低,二者分别减少8.34%和10.14%以上,其中VSS的减少量占SS减少量的65%左右。同时,进入厌氧反应系统的初始污泥浓度对于氮磷的释放有着较大的影响,反应系统的SS在6300~7200 mg·L^-1的条件下,磷和氮的单位质量污泥释放量达到最佳,分别达到单位干污泥0.015和0.006 mg·mg^-1。研究结果为剩余污泥中回收氮磷提供了重要的依据。     

中国东部浅水湖泊沉积物总氮总磷基准阈值研究

受人类活动的影响,东部浅水湖泊沉积物中总氮、总磷负荷很高,当外来污染源得到控制时,底泥中的营养盐会逐渐释放出来,对湖泊水质与生态系统影响很大。为合理削减湖泊内源污染,控制沉积物中营养盐向上覆水体释放,研究制定东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值,分别测定了100个湖泊的896个表层沉积物样品和8个典型湖泊11个柱芯的沉积物总氮（TN）、总磷（TP）含量,分析了沉积物TN、TP浓度剖面分布特征。通过频度分布法对100个湖泊沉积物总氮总磷的污染状况进行评价,通过背景值比较法确定了8个典型湖泊沉积物的TN、TP背景值。结果表明,100个湖泊的表层沉积物TN浓度范围在479.70~5 573.65 mg·kg-1,TP浓度范围在248.44~1000.33 mg·kg-1,不同湖泊表层沉积物中TN、TP值差异较大。8个典型湖泊沉积物总氮、总磷含量整体上表现出随着深度增加而下降变化趋势,在深层沉积物中含量保持稳定。所调查8个湖泊TN均值为1443.83 mg·kg-1,变化范围为247.45~3719.46 mg·kg-1,各湖泊中TN均值表现为：沱湖〉焦岗湖〉花园湖〉七里湖〉北民湖〉大通湖〉城东湖〉瓦埠湖;TP均值为519.62 mg·kg-1,变化范围为225.41~1944.89 mg·kg-1,各湖泊中TP均值表现为：北民湖〉大通湖〉七里湖〉焦岗湖〉沱湖〉瓦埠湖〉城东湖〉花园湖。不同湖泊沉积物总氮、总磷背景值差异很大。通过对100个湖泊表层沉积物TN、TP的频度分析发现,沉积物营养盐含量上25%点位对应的TP质量浓度398.51mg·kg-1,TN质量浓度为1106.24 mg·kg-1,沉积物营养盐含量下25%点位对应的TP质量浓度664.58 mg·kg-1,TN质量浓度为2916.66 mg·kg-1。通过互相之间的比较分析,推荐采用背景值比较法确定的各湖泊沉积物总氮、总磷背景值均值与频度分步法25%点位对应的总氮值和40%点位对应的总磷值作为东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值。因此,?     

Relationships between loading rates and nitrogen removal effectiveness in subsurface flow constructed wetlands

Nitrogen removal of wetlands under 40 different inflow loadings were studied in the field during 15 months. The removal efficiency of four different sets of beds, namely the reed bed, the Zizania caduciflor bed, the mixing planting bed, and the control bed were studied. The outflow loading and total nitrogen (TN) removal rate of these beds under different inflow loadings and pollution loadings were investigated. The inflow loadings of 4 subsurface flow systems (SFS) ranged from 400 to 8000 mg·(m²·d)^?1, while outflow loadings were less than 7000 mg·(m²·d)^?1. The results showed that the inflow and outflow loading of TN removal rate in SFS presented an obvious linear relationship. The optical inflow loading to run the system was between 2000 to 4000 mg·(m²·d)^?1. Average removal rate was between 1062 and 2007 mg·(m²·d)^?1. SFS with plant had a better removal rate than the control. TN removal rates of the reed and Zizania caduciflora bed were 63% and 27% higher than the control bed, respectively. The results regarding the TN absorption of plants indicated that the absorption amount was very limited, less than 5% of the total removal. It proved that plants clearly increase TN removal rates by improving the water flow, and increasing the biomass, as well as activities of microorganisms around the roots. The research provided a perspective for understanding the TN removal mechanism and design for SFS.     

不同pH值条件下悬浮载体SBR反应器处理污染河水的试验

研究了不同pH值条件下悬浮载体SBR反应器处理污染河水的脱氮性能和微生物活性。结果表明,初始pH为7.0时,悬浮载体SBR反应器处理污染河水的脱氮性能最好,NH4^＋-N和TN去除率分别为100%和36.6%。在初始pH 7.0时,悬浮相和附着相污泥亚硝化活性均达到最高,分别为6.81 mgNH4＋/（gMLVSS.h）和5.42 mgNH4^＋/（gMLVSS.h） 悬浮相污泥在pH 9.0时硝化性能最好,达到2.31 mgNO2^-/（gMLVSS.h）,而附着相污泥在pH 8.0时硝化性能达到最佳状态,为1.03 mgNO2^-/（gMLVSS.h） 在pH 8.0时,悬浮相和附着相污泥反硝化活性最强,分别到达13.98mg NO3^-/（gMLVSS.h）和12.72 mgNO3^-/（gMLVSS.h）。     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

氨氮废水的厌氧氨氧化生物脱氮研究

利用从厌氧污泥中筛选和驯化的厌氧氨氧化（Anammox）菌直接启动UASB反应器,通过缩短水力停留时间（HRT）提高系统运行负荷,探讨水力停留时间对模拟废水脱氮性能的影响。结果表明,（1）富含Anammox菌的颗粒污泥能够快速启动反应器（只需14d）。（2）连续91d的HRT测试期间,系统具有良好的脱氮性能,且随着HRT的缩短,系统的脱氮效率具有波动上升的特点。NH4＋-N、NO2--N和TN（总氮）的平均去除率超过70.0%。（3）系统总氮容积负荷（TNLR）和总氮去除负荷（TNRR）最大值（以N计）分别为2.04kg·m-3·d-1和1.56kg·m-3·d-1。（4）系统能够比较好的遵循Anammox生物脱氮的理论途径：NH4＋-N、NO2--N的去除速率与NO3--N的生成速率的比例为1？1.15？0.22,与其相应理论值（1？1.32？0.26）非常接近。     

Practical consideration for design and optimization of the step feed process

Based on the anoxic/oxic (A/O) step feed process, a modified University of Cape Town (UCT) step feed process was developed by adding an anaerobic zone and adjusting sludge return pipeline. Performance evaluation of these two types of processes was investigated by optimizing operational parameters, such as the anaerobic/anoxic/oxic volumes, internal recycle ratios, and sludge retention times, for removal of chemical oxygen demanding (COD), nitrogen, and phosphorus. Results showed high removal efficiencies of COD of (85.0±1.7)%, ammonium of (99.7±0.2)%, total nitrogen (TN) of (85.5±1.7)%, phosphorus of (95.1±3.3)%, as well as excellent sludge settleability with average sludge volume index of (83.7±9.5) L·mg^-1 in the modified UCT process. Moreover, (61.5±6.0)% of influent COD was efficiently involved in denitrification or phosphorus release process. As much as 35.3% of TN was eliminated through simultaneous nitrification and denitrification process in aerobic zones. In addition, the presence of denitrifying phosphorus accumulating organisms (DNPAOs), accounting for approximately 39.2% of PAOs, was also greatly beneficial to the nitrogen and phosphorus removal. Consequently, the modified UCT step feed process was more attractive for the wastewater treatment plant, because it had extremely competitive advantages such as higher nutrient removal efficiencies, lower energy and dosages consumption, excellent settling sludge and operational assurance.     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.     

盐碱土壤基质人工湿地对低浓度氮磷废水的净化效果

采用实验室模拟研究了以盐碱土壤为基质的不同湿地植物人工湿地系统以及对水中低质量浓度氮和磷的去除效率。实验表明，芦苇系统、香蒲系统、车钱草系统和无植物系统均对水中低质量浓度的N具有净化效果。3种植物系统相比，香蒲系统的净化效果较其他二者较佳，芦苇系统与车钱草的净化效果相当；同时实验也表明4种湿地系统对低质量浓度的P不具有净化效果，随着水力停留时间的增加，系统中的P质量浓度反而会有所增加。