Pseudomonas flava WD-3对人工湿地污染物的去除及Monod模型模拟

为确保寒冷地区冬季人工湿地的污水处理效果,采用从南四湖人工湿地中分离筛选出的耐低温菌Pseudomonas flava WD-3为研究对象,研究其在冬季不同梯度接种量(菌悬液的浓度为4.575×108个·m L-1)和水力停留时间时在复合垂直流人工湿地中连续3个月内的污水处理效果,采用简化的Monod动力学模型对该菌在人工湿地中对污染物的去除进行模拟并验证,并讨论了该菌的投加量和水力停留时间与污染物去除的关系.结果表明,Pseudomonas flava WD-3对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且其对污水中COD、NH3-N、TP的去除率分别介于:85.82%~87.00%、73.91%~84.18%和82.04%~85.38%,平均去除效率分别为未投加该菌的1.49、1.46、1.76倍,最佳水力停留时间为7d.简化的Monod模型对Pseudomonas flava WD-3在冬季对人工湿地中污染物去除的预测较为准确,同时,该菌的投加量和水力停留时间均与去除率呈正相关的一级反应关系.     

复合人工湿地系统对生活污水的净化效果

将垂直流人工湿地与水平流人工湿地组成复合人工湿地系统,研究了此复合系统对化粪池出水的净化效果。结果表明,当水平流人工湿地的水力停留时间为3d天时,复合系统对COD、BOD5、TP的去除率分别达到73％、66％、87％,并通过垂直流湿地的硝化作用及水平流湿地的反硝化作用,复合系统对TN的去除率达到40％以上。     

石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地净化河水的研究

利用石灰石和黄铁矿-石灰石水平潜流人工湿地处理受到污染的河水,了解它们对河水中污染物,尤其是对氮和磷的去除效果,并分析这些矿物的作用,考察了水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响.结果表明,污染物去除效果的最佳停留时间出现在3 d左右,COD、TN和TP的平均去除率分别达到51%、70%和95%.在相同进水水质和水力负荷运行条件下,石灰石和黄铁矿-石灰石这2种人工湿地对COD的平均去除率分别为53.93%和51.66%,对NH4+-N的平均去除率分别为82.13%和77.43%,对TN的平均去除率分别为66%和72.06%,对TP的平均去除率分别为50.9%和97.35%.2种人工湿地对COD的去除效果差距不大,黄铁矿-石灰石人工湿地的脱氮除磷效果优于石灰石湿地,对磷有较好的去除效果,不受温度影响且净化效果稳定,适宜长期稳定运行.     

垂直流人工湿地处理不同碳氮比稠油废水研究

研究了水力停留时间对垂直流人工湿地处理不同碳氮比稠油废水的影响,考察了垂直流人工湿地处理高盐、含烃难降解有机废水的性能。结果表明:在适宜的水力停留时间和COD/TN/TP比的情况下,间歇运行的垂直流人工湿地的净化能力与COD/NH3-N相关,在COD/NH3-N为20和13.4的情况下,垂直流人工湿地具有很好的碳氮磷去除能力;当COD/NH3-N为40或6.7的情况下,垂直流人工湿地的净化能力受到抑制。     

3种类型人工湿地处理富营养化水体中试比较研究

针对五里湖富营养化水体,在同等条件下开展了3种类型人工湿地处理效果的比较研究,试验采用现场中试规模,水力负荷为0.8 m³/(m²·d).结果表明,垂直流、潜流和表面流3种人工湿地对氨氮的平均去除率分别为33.2%、27.4%和14.1%;对总氮的平均去除率分别为52.3%、50.1%和19.2%;对总磷的平均去除率分别为58.8%、57.9%和26.3%;对锰酸盐指数的平均去除率分别为37.2%、38.3%和14.8%;对叶绿素a的平均去除率分别为86.9%、96.1%和55.3%.可见,垂直流人工湿地对氨氮、总氮和总磷的去除效果最好,潜流人工湿地对高锰酸盐指数和叶绿素a的去除效果最好,但垂直流和潜流人工湿地之间的差异较小,表面流人工湿地对各污染物的去除效果均远低于前两者.从出水水质稳定性来看,垂直流人工湿地出水水质最稳定,潜流次之,表面流最差.     

垂直流湿地去除低C/N比尾水中氮磷的实验研究

构建了2个平行的不同基质的垂直流湿地,研究了2种湿地对低C/N比尾水处理效果、特性和机理。结果表明:水力停留时间为4 h,复合基质湿地对TN和TP去除率分别达到79.6%~94.69%和80.6%~95.1%,而单一陶粒基质湿地对TN和TP去除率分别32.88%~72.04%和34.5%~52.1%,复合基质湿地出水NO_2~--N浓度明显低于陶粒基质湿地。此外,复合基质湿地中的美人蕉的生长量和指示性微生物种群数量也明显优于单一基质湿地。说明复合基质湿地适合处理低C/N比尾水。     

铁碳填料和硫铁矿填料强化两段式人工湿地处理农村生活污水

以强化用于农村污水处理的两段式人工湿地对氮、磷去除能力为目的,搭建了前段为砾石填料,后段分别投加部分铁碳填料和硫铁矿填料的两段式水平流人工湿地系统,以模拟农村生活污水为处理对象,在水力停留时间为3 d,曝气量为0. 2 L/min的条件下,研究填料在去除污染物中的作用及其机理。结果表明:3种人工湿地中,对模拟农村生活污水处理效果最好的是铁碳人工湿地,中后段处理效果强于其他2种人工湿地,出水TN、TP、NH_4~+-N和COD平均质量浓度分别为2. 75,2. 65,1. 90,20. 33 mg/L。硫铁矿人工湿地处理效果与砾石人工湿地差别不大,铁碳人工湿地在中性条件通过微电解除氮时,未产生中间产物NH_4~+-N与NO_2~--N。     

高水力负荷下人工湿地处理污水厂尾水的研究

为了减少人工湿地的占地面积,采用水平潜流人工湿地在高水力负荷下对污水厂一级A出水进行处理。实验结果表明,随着高水力负荷的降低,湿地系统对污染物的平均去除率逐渐增加,但对污染物的平均去除量却在水力负荷最高时达到最大值。其中在水力负荷为0. 5 m~3/m~2·d时,湿地系统对BOD5、氨氮、总氮和总磷的平均去除率达到最大,分别为74. 6%、52. 2%、51. 1%、53. 3%;在水力负荷为1. 2 m~3/m~2·d时,湿地系统对BOD5、总氮和总磷的平均去除量达到最大,分别为2. 3 g/d、0. 6 g/d、0. 08 g/d。通过分析得出在高水力负荷人工湿地中水力停留时间是污染物去除效果的限制因素。     

2种人工湿地污水净化效果及其耐污染负荷冲击能力研究

依托建立在新沂河河漫滩的人工湿地中试工程开展现场试验,研究分析2种人工湿地对污染河水的净化效果及耐污染负荷冲击能力.结果表明:在相同的进水浓度条件下,垂直流人工湿地对CODMn的净化效果明显优于潜流,平均去除率高出13.7%,而两者对NH+4-N的净化效果没有明显差异,且都保持较高水平,平均去除率均高于80%;潜流和垂直流人工湿地自身构造不同引起的水流运行方式及截留、过滤作用的差异对有机污染物的去除影响较大,而对NH+4-N的净化效果影响较小;进水污染负荷变化对人工湿地污染物去除效率影响显著,垂直流人工湿地耐CODMn污染负荷冲击能力明显强于潜流,而对NH+4-N污染负荷变化,两者都表现出了较强的耐受能力,差异不明显.     

1990—2015年人工湿地在我国污水治理中的应用分析

1990—2015年我国791个人工湿地主要处理城镇和农村的生活污水、河水及尾水,水平潜流湿地占比最高,数量区域分布为华东>华南>西南>华北>华中>东北>西北,省市分布以浙江省、广东省、山东省为主。人工湿地设计水力负荷大小依次为:垂直流>水平流>表流湿地,复合流介于水平流与垂直流之间。水力负荷、水力停留时间及污染物的去除率因湿地类型、区域、污水类型差异较大。吨水投资费用,以养殖废水最高,城镇生活污水与农村生活污水次之。吨水运行费用比较大小依次为:水平流>表流湿地>垂直流>复合流,处理不同污水类型的人工湿地运营费用为0.09~2.36元/t。吨水占地面积比较大小依次为:表流湿地>复合流>水平流与垂直流。处理不同类型污水的人工湿地土地利用面积为1.48~53.99 m~2/t。     

NO3--N负荷对树皮填料人工湿地早期反硝化及释碳速率的影响

为了将污水厂尾水作为再生水进行利用,常常需要对尾水进行深度脱氮,针对尾水的水质特征,在深度脱氮时常常需投加碳源.试验采用树皮作为填料,兼作脱氮的缓释碳源,进行树皮填料人工湿地深度脱氮模型试验,研究进水NO_3~--N负荷对反硝化和树皮释放碳源的影响.结果表明,树皮填料人工湿地可稳定脱氮;反硝化速率遵循Monod关系式,随进水NO_3~--N负荷增大而递增,饱和常数KS=19.10 mg·L~(-1);硝氮去除率随进水NO_3~--N负荷增大而减小;在树皮填料人工湿地运行早期,树皮释碳总量、树皮释碳速率随进水NO_3~--N负荷增大而递增,与进水NO_3~--N均呈线性正相关;树皮静态释碳速率为0.2 mg·(g·d)-1,与腐朽木等中空松散的植物碳源相比,碳源缓释性能较好,释碳周期较长,是良好的缓释碳源.     

基质比对ABR厌氧氨氧化工艺脱氮性能的影响

为解决厌氧氨氧化底物去除不彻底导致总氮去除偏低的问题,通过控制不同的进水基质比,对厌氧折流板反应器(ABR)的厌氧氨氧化脱氮性能进行了研究.结果表明,ABR厌氧氨氧化系统最佳进水N_2~O--N/NH+4-N为1.34,此时NH+4-N和N_2~O--N的去除率同时达到99.99%左右,总氮去除率达到峰值为87%,当进水N_2~O--N/NH+4-N从1逐渐降低至0.49和从1.34逐渐提高至1.62时,反应器对NH+4-N和N_2~O--N的绝对去除量较为稳定,NH+4-N或N_2~O--N过量对ABR厌氧氨氧化系统没有产生明显抑制;此外,不同基质比条件下,NH+4-N和N_2~O--N的去除基本在第1隔室完成,基质比变化对ABR各隔室的脱氮效果没有产生显著影响,ABR厌氧氨氧化系统对基质浓度的变化具有较好的稳定性.     

硫碳比对芦苇碳源-硫耦合表面流湿地脱氮的影响

针对农田退水中NO₃--N占比高、碳氮比低的问题,提出PS-SFW（Phragmites australis and sulfur combined surface flow constructed wetland,芦苇碳源-硫耦合表面流人工湿地）,对其强化农田退水脱氮的可行性进行了研究,并与SFW₀（无芦苇碳源-硫填充的常规表面流湿地）进行对比,重点研究了HRT（水力停留时间）为3、2、4 d条件下S/C（质量比,分别为0.32、0.56）对PS-SFW脱氮效能的影响.结果表明,HRT为3 d（第29~40天）时,PS-SFW_0.32（S/C比为0.32）、PS-SFW_0.56（S/C比为0.56）和SFW₀的w（NO₃--N）分别为55.9%±11.0%、66.0%±10.0%和7.0%±3.0%,w（TN）分别为36.9%±1.0%、40.3%±3.0%和4.5%±2.0%,PS-SFW_0.56对TN和NO₃--N去除效能高于PS-SFW_0.32,远高于SFW₀;HRT为4 d时（第41~81天）及HRT为3 d（第130~149天）时,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56、SFW₀的w（NO₃--N）为66.3%±5.0%、90.5%±4.0%、14.4±4.0%和53.4%±3.0%、62.9%±10.0%、48.5%±5.0%,w（TN）为55.5%±5.0%、75.4%±5.0%、14.4%±3.0%和48.8%±2.0%、57.5%±6.0%、44.1%±5.0%,PS-SFW_0.56对NO₃--N和TN的去除效能均优于PS-SFW_0.32,并且优于SFW₀.HRT为2 d（第82~129天）时,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56、SFW₀的w（NO₃--N）为47.7%±7.0%、46.6%±6.0%和26.8%±4.0%,w（TN）为37%±6.0%、36.6%±6.0%和24.0%±3.0%,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56对氮的去除效能接近,但仍优于SFW₀.研究显示,PS-SFW运行条件应优选S/C为0.56、HRT为4 d.      

补充碳源提取液对人工湿地脱氮作用的影响

为了提高人工湿地的脱氮效率,在不同条件下分别对美人蕉、香蒲及稻杆进行稀硫酸水解,以获得相应碳源提取液.正交实验表明,稀硫酸浓度的提高和水解时间的增加都会导致碳源释碳能力的提高,稻杆在5%稀硫酸溶液中水解30 min以上,释碳能力最高.通过观察,前2 d是系统脱氮反应高峰时段.对以NH₄⁺-N和NO₃^--N为氮源的脱氮过程,随C/N比升高,NO₃^--N和TN去除率增长明显;而NH₄⁺-N受溶解氧制约,去除有限;随C/N比升高,碳源对系统溶解氧的竞争会进一步抑制硝化反应的彻底进行.而对以NO₃^--N为氮源的反硝化过程,补充碳源对TN和NO₃^--N的去除有明显作用;TN去除率由54%提高到95%,NO₃^--N去除率由48%提高到96%;中间产物NO₂^--N的积累与NO₃^--N去除率有关;当NO₃^--N去除率较高时,NO₂^--N无积累.此外,基质反硝化强度也随C/N比升高呈上升趋势,湿地填料细沙层的反硝化强度略高于碎石层.     

Pseudomonas flava WD-3在人工湿地污水净化中的应用研究

为了研究Pseudomonas flava WD-3在复合垂直流人工湿地中对污水的处理效果,将其按照不同梯度接种量(菌悬液浓度为4.575×108个·mL-1)投加到复合垂直流人工湿地中,研究其对污水中氨氮、CODCr、NO-2-N、NO-3-N、总磷的去除效果,确定该菌株的最佳投加量,建立降解动力学模型.结果表明,该菌株对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且对污水中NH+4-N、COD、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TP的去除效果分别为未投加该菌的1.49、1.48、1.45、1.41、1.83倍,且去除性能稳定.低温菌Pseudomonas flava WD-3对污水中各污染物的降解过程符合一级反应动力学模型.     

厌氧膜生物反应器耦联部分亚硝化/厌氧氨氧化用于污水处理研究

本研究构建了厌氧膜生物反应器（AnMBR）-部分亚硝化/厌氧氨氧化（PN/Anammox）污水处理工艺,以探究AnMBR-PN/A工艺处理效果最佳的水力停留时间（HRT）.AnMBR将厌氧生物处理与膜分离技术相结合实现有机物去除,AnMBR出水NH₄⁺-N通过PN部分转化为NO₂^--N,最终通过NO₂^--N氧化剩余NH₄⁺-N去除.实验结果表明：在HRT=11.2 h时,AnMBR-PN/A工艺化学需氧量（COD）去除率稳定在97%以上,COD转化为CH₄效率超过77.5%,总氮（TN）去除率为78%,出水COD和TN浓度分别低于14和11 mg·L^-1.AnMBR段COD去除率达到95%,平均甲烷产率为0.39 L·L^-1·d^-1.PN段实现了NO₂^--N的高效积累,其出水中NO₂^-/NH₄⁺为0.91±0.11.Anammox段出水中的NO₂^--N、NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度分别低于1.0、4.9和5.1 mg·L^-1.高通量测序结果表明PN段氨氧化菌主要为Nitrosomonas,丰度为7.09%,Anammox段主要微生物为Candidatus Brocadia,丰度高达21.01%.本研究构建的AnMBR-PN/A工艺实现了污水处理过程的高效能源回收和深度自养脱氮,研究成果为工程应用提供了理论支撑.     

辽河保护区七星湿地水质评估及模型模拟

支流已经成为辽河干流的重要污染源,在支流河口建设大型人工湿地可以阻控支流污染物.为揭示辽河保护区七星湿地的净污效果,在对七星湿地水质、水量进行监测的基础上,采用内梅罗污染指数法对其有机物和营养物状况进行评价,并计算污染物在湿地中的去除量,最后利用归趋模型对污染物变化情况进行模拟.结果表明:内梅罗污染指数在支流河入口处较高,万泉河污染最严重;支流水体在经过湿地净化后,水体污染程度有所下降.植物生长期内(5—10月)七星湿地对COD去除总量为26.83 t,削减率为35.3%;对氨氮的去除总量为2.63 t,削减率为37.9%;对总磷的去除总量为0.40 t,削减率为52.9%.衰减方程模型对于COD、TP及不同形态氮拟合效果一般;多元参数回归模型及Monod机制模型较好地模拟了湿地Cout(NH+4-N)和Cout(NO-3-N)的变化.对Monod机制模型参数进行计算可得:kNH+4=24.987 L·m-2·d-1,kmax,NO-2=77.696 mg·m-2·d-1,KS,NO-2=0.114 mg·L-1.相关模型参数可用于湿地氨氮与硝氮浓度的预测.因此,多元参数回归模型及Monod机制模型可应用于类似湿地Cout(NH+4-N)和Cout(NO-3-N)变化的模拟及预测.     

海洋菌株y3的分离鉴定及其异养硝化-好氧反硝化特性

从胶州湾海底沉积物中筛选出1株高效的海洋异养硝化-好氧反硝化细菌y3,经形态学观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列分析,确定该菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).对其在实际含氮海水中的脱氮实验结果表明,菌株y3的最佳碳源为柠檬酸三钠,最适p H为7.0,最适C/N为13;菌株均能以NH4Cl、Na NO_2和KNO_3为唯一氮源进行反应,20 h后其去除率分别为98.69%、78.38%和72.95%,在硝化过程中几乎没有亚硝酸盐和硝酸盐的积累.以不同比例混合两种氮源反应20 h,当NO~-_3-N∶NO~-_2-N分别为2∶1、1∶1和1∶2时,脱氮率分别为99.56%、99.75%和99.41%;当NH~+_4-N∶NO~-_3-N分别为2∶1、1∶1、1∶2时,脱氮率均为100%;当NH~+_4-N∶NO~-_2-N分别为2∶1、1∶1、1∶2时,脱氮率分别为90.43%、92.79%和99.96%,多高于单一氮源的情况.该菌株具有较好的高盐废水脱氮处理效能.     

多介质土壤滤层系统(MSL)与潜流式人工湿地技术处理海水养殖废水的效能比较

为探索经济可行的海水养殖废水处理技术,选取南美白对虾海水养殖废水,对比研究了多介质土壤滤层(multi-soillayer,MSL)系统和4种不同植物配置潜流式人工湿地(大米草型、芦苇型、香蒲型和无植物型)在400 L·(m2·d)-1水力负荷下的废水处理效果.结果表明,MSL对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的平均去除率分别为80.38%±2.14%、68.14%±3.51%、40.79%±3.10%、42.68%±2.90%和54.19%±5.15%,均高于其他4种不同植物配置的潜流式人工湿地的处理效果.4种人工湿地系统对各污染物的去除率从高到低依次为:大米草型>芦苇型>香蒲型>无植物型.     

好氧/厌氧潜流湿地结构工艺优化

前期研究表明在人工潜流湿地(SFCWs)中设置好氧段和厌氧段可显著提高SFCWs对COD、NH4+-N的去除率.然而曝气产生的富氧环境不利于NO3--N和NO2--N的去除,一定程度上抑制了反硝化反应的进行.反硝化程度较低是实验中仍需进一步解决的问题.本研究在前期研究的基础上,对好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地结构及工艺进行了改进优化,采用多点进水的措施来强化反硝化过程,并设计相应的区段去除该部分污染物.结果表明,水力负荷约为0.06m3.(m2.d)-1时,进一步优化结构和比例的好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧曝气多点进水湿地对COD、NH4+-N和TN的去除率可达到91.6%、100%和87.7%.在补充进水之后的区段,COD/N迅速升高到10以上,做到了补充碳源的同时最大限度地利用湿地去除污染物.改良后的湿地达到了净化工艺优化的目的,为提高人工湿地总氮去除效率提供了理论依据及应用基础.