CAST工艺常规模式下脱氮性能研究

研究了有效容积为21.6 L的循环式活性污泥法反应器在常规模式下,处理模拟废水时,有机污染物和氮污染物的去除情况,并分析了反应器脱氮过程中的限制性因素。结果表明,在反应器的运行周期为4 h(进水曝气2 h,沉淀和排水各1 h)好氧区DO2 mg/L,污泥浓度MLSS稳定在4 000 mg/L时,污泥回流比为20%,COD和氨氮的去除率可达90%。对一个典型周期进行监测分析,氨氮去除彻底,出水主要是硝态氮,总氮去除率约为69%。静态试验测得氨氮氧化速率为8.0 mg NH4+-N/(g MLSS.h),硝态氮生成速率为3.3 mg NO3--N/(g MLSS.h)。从实验结果可以分析出,在上面运行条件下CAST工艺脱氮限制性因素是回流比和污泥龄。     

无植物潜流人工湿地基质床污染物去除性能研究

采用单一基质页岩和页岩、陶粒组合基质进行无植物潜流人工湿地基质床的水质净化实验,比较不同基质设置对COD、TN、NH+-N、TP、溶解性总磷(TDP)和溶解性正磷酸盐(SRP)去除效果的影响.结果表明,在相同进水水质,水力负荷为480mm/d的运行条件下,以单一页岩为基质的无植物潜流人工湿地基质床的COD、TN、NH4+-N、TP、TDP、SRP去除效果均略优于填充页岩和陶粒组合基质的基质床.总体来看,基质对湿地系统中各污染物去除的贡献均不是非常显著,并且不能保证长期稳定的运行效果.沿程去除结果表明,无植物潜流人工湿地基质床对COD、NH+-N、TP的去除主要发生在进水后沿程的0～90 cm距离内.水力负荷和基质设置均可能影响基质床的污染物去除效果,以基质选择为目的的批量吸附实验结果不能完全反映基质床的全面去污性能.     

不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观水的净化效果

研究了两套不同基质复合垂直流人工湿地小试装置在不同季节对富营养化景观水的净化效果,分析了温度变化对污染物去除效果的影响,考察了微生物的硝化强度和反硝化强度以及基质理化性质对植物生长状况的影响,并探讨了氮、磷的去除途径.结果表明:不同基质复合垂直流人工湿地随季节变化对浊度、COD和磷的去除效果差异不明显;温度降低对脱氮效果影响显著,对磷的去除影响不大.沸石-页岩湿地硝化强度和反硝化强度优于砾石湿地.采用沸石作为基质可以提高系统对氮的去除效率,促进湿地植物的生长.对氮、磷去除途径的分析表明:微生物的硝化反硝化作用以及基质对磷的吸附沉淀作用是复合垂直流人工湿地去除氮、磷的主要途径;植物吸收分别占湿地TN、TP去除量的16%和35%左右,也是个重要途径.     

曝气对潜流人工湿地污染物沿程降解规律的影响

通过构建曝气及未曝气潜流人工湿地小试实验系统,研究曝气对人工湿地床体中污染物沿程变化规律的影响。实验结果表明,曝气对污染物沿程降解规律的影响与污染物种类有关,在净化COD和氨氮时,曝气人工湿地污染物主要以水平推流式降解为主,未曝气系统床体中则出现分层现象,深度为40 cm以上的床体区域中污染物以水平推流式降解为主,40 cm以下区域则以垂直梯度降解方式为主。对于磷来说,两对比系统均以水平推流降解方式为主,但不同深度上的降解速率有所差异,曝气系统30~50 cm的床体中间层降解速率较快,而未曝气系统50 cm以下的床体底层降解速率较快。将对比系统总体净化效果进一步比较发现,对于COD的去除来说,温度的影响大些,而对于氨氮和TP的去除来说,曝气的影响则更为显著。     

2种曝气生物滤池的启动比较分析

分别采用陶粒和沸石作为曝气生物滤池的填料,在相同运行参数下进行曝气生物滤池启动对比研究,分析挂膜过程中COD、NH4+-N和浊度的去除效果。试验结果表明,在平均气温为30℃的条件下,2种曝气生物滤池都能很快完成启动挂膜,陶粒曝气生物滤池所需时间为12d,沸石曝气生物滤池所需时间为15d;陶粒曝气生物滤池具有更好的COD去除效果,沸石曝气生物滤池具有更好的NH4+-N去除效果;2个滤池对浊度都能够达到95%左右的去除率。     

好氧矿化垃圾反应床处理渗滤液的曝气频率研究

为研究曝气频率对好氧矿化垃圾反应床处理渗滤液的影响,设置曝气频率分别为全曝气、1∶1、1∶2、1∶3以及自然通风的5组实验,在相同的进水条件下对出水水质进行监测。结果表明,当反应到达稳定时,曝气频率为1∶1时,出水水量明显少于其他曝气频率,除全曝气外,曝气频率越高出水水量越少;曝气频率为1∶3时,出水COD最终稳定在510mg/L,去除率达到94%,高于其他曝气频率;曝气频率为1∶3时,对氮素的去除效果最好,出水氨氮、亚硝态氮及硝态氮的质量浓度分别稳定在12.53、1.25、11.00mg/L。     

城市内河沉积物硝态氮释放行为的模拟研究

沉积物营养盐的释放已引起相关学者的极大兴趣,对沉积物中硝态氮的释放行为研究还鲜有关注。通过室内模拟研究,考察不同pH、温度、扰动、曝气和光照条件下硝态氮的释放行为。研究结果表明,中性条件下,沉积物硝态氮释放速率最快;温度对硝态氮的释放起着明显的促进作用,随着温度的增加,硝化菌活性增强,硝态氮释放速率明显加快。同时,扰动、曝气和光照对硝态氮的释放也起着一定的促进作用。     

核桃壳-陶粒填料曝气生物滤池去除氨氮的研究

对核桃壳-陶粒填料曝气生物滤池(BAF)的挂膜启动和处理效果进行了研究,同时考察不同的水力负荷、气水比、填料层高度对污染物去除效果的影响。结果表明:微生物在核桃壳-陶粒填料上成功挂膜仅需21d,运行稳定后核桃壳-陶粒填料BAF的COD、氨氮去除率分别稳定在92.0%、88.3%左右;在水力负荷为0.06~0.08m3/(m2·h)、气水比为9∶1(体积比)的条件下,核桃壳-陶粒填料BAF处理效果较好且较稳定,氨氮和COD去除率可达70%以上;填料层0~15cm段为核桃壳-陶粒填料BAF去除COD的高效段,15~30cm段为去除氨氮的高效段。     

不同曝气参数下间歇增氧垂直流人工湿地脱氮的分层效应

以新型间歇增氧垂直流人工湿地(IA-VFCW)为研究对象,揭示了不同工况对人工湿地污染物去除的分层效应及去除效果的影响.结果 表明:不同曝气参数对细砾石层、煤渣层污染物去除的影响较小;对曝气区、湿地植物区污染物去除的影响较大.当进水NH4-N质量浓度为25 mg·L-1、COD为200 mg·L-1时,细砾石层、煤渣层对NH4+-N和TN平均去除率分别为10.8％、9.3％和13.3％、11.6％,两区域中均无NO2-N、NO3-N的积累;细砾石层对COD去除的贡献较大,COD平均去除率为67.2％.曝气区对NH4-N、TN去除贡献较大,NH4-N、TN的最大去除率分别达到69.3％、40.9％,COD平均去除率为25.4％.在低曝停比下,曝气量的增加将提高IA-VFCW对TN的去除性能;在高曝停比下,曝气量的增加会降低IA-VFCW对TN的去除效果,且会造成NO--N积累.在曝气量2 m3·h-1、曝停比1/3、曝停周期6h工况下IA-VFCW具有较好的污染物去除效果,NH4+-N去除率为94.9％、TN去除率为77.0％、COD去除率为90.0％.IA-VFCW脱氮性能明显优于传统垂直流人工湿地.     

游离和聚乙烯醇包埋门多萨假单胞菌好氧反硝化脱氮的研究

以从采自温州西片污水处理厂的活性污泥样品中分离的好氧反硝化门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20为受试对象,以聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钙-活性炭包埋固定化,研究游离和固定化细胞在人工硝态氮污水中好氧反硝化去除硝态氮的条件,以及它们对人工氨氮、硝态氮和亚硝态氮污水的氨氮、硝态氮和亚硝态氮的去除能力。结果表明:(1)游离细胞和固定化细胞去除硝态氮的适宜条件是相似的,适宜碳源为丁二酸钠、乙酸钠和柠檬酸钠,适宜碳源和KNO3质量比为10∶1,适宜温度、转速和pH分别为20~35℃、100~200r/min和6.0~9.5;(2)在适宜条件下,游离细胞和固定化细胞对人工氨氮污水氨氮的去除速率分别为8.79、1.67mg/(L·h),对人工硝态氮污水硝态氮的去除速率分别为8.17、4.54mg/(L·h),对人工亚硝态氮污水亚硝态氮的去除速率分别为16.42、7.67mg/(L·h);(3)在人工硝态氮污水中连续5批次的去硝态氮试验表明,PVA-海藻酸钙-活性炭固定化细胞是稳定的。说明门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20以及PVA-海藻酸钙-活性炭包埋制备的固定化细胞具有应用于实际废水脱氮的潜力。     

活性炭海绵动态膜生物反应器处理生活污水的研究

采用序批式活性炭海绵基材动态膜生物反应器处理模拟生活污水。在反应周期为6 h,好氧、厌氧时间比为2∶1,处理水量为18 L的条件下,讨论反应器及动态膜分别对COD、TN、NH3-N、TP的去除效果,并分析反应器中氮的去除机理。结果表明:活性炭海绵基材动态膜生物反应器对COD、TN、NH3-N和TP平均去除率分别为97.99%、84.24%、95.52%和78.94%,动态膜对COD、TN、NH3-N和TP平均去除率为8.96%4、.75%、1.30%和7.54%;好氧结束时,反应器中的氮主要以硝态氮形式存在,浓度稳定在16 mg/L左右,出水中的硝态氮和亚硝态氮平均含量相近,分别为4.10 mg/L和3.69 mg/L;滤饼层对浊度有很好的去除效果,稳定运行时出水浊度可降至2 NTU以下。     

“生态沟渠+人工湿地”系统处理农田退水中噻虫嗪

研究了不同水力停留时间(HRT)和农药污染负荷(PPL)下,"生态沟渠+水平流人工湿地"和"生态沟渠+垂直流人工湿地"系统对农田退水中常规污染物和噻虫嗪的去除效果。结果表明,"生态沟渠+垂直流人工湿地"系统对COD、NH+4-N、NO-3-N、TN、TP及噻虫嗪的去除率均优于"生态沟渠+水平流人工湿地"系统,分别为76%、97%、92%、95%、88%和40%(HRT=2 d),其中噻虫嗪在沟渠段的去除率为17%,在垂直流人工湿地段的去除率为23%。延长HRT、降低PPL均有利于噻虫嗪在组合系统中的去除。对垂直流人工湿地各基质层出水噻虫嗪浓度检测结果表明,运行前期,噻虫嗪在空心砖层去除率最高(8%),主要是由于空心砖对于噻虫嗪的吸附优于沸石和钢渣,随着系统运行,土壤+细沸石层和粗沸石层的去除效率增加,植物吸收与微生物降解作用逐渐占据主导地位。微生物群落结构分析结果显示,生态沟渠段β-变形菌纲和厌氧绳菌纲丰度分别为11%和10%。垂直流人工湿地自上而下芽孢杆菌逐渐增多成为优势菌,β-变形菌和厌氧绳菌逐渐减少。厌氧、好氧交替环境有利于常规污染物和噻虫嗪的去除。     

外加植物碳源对人工湿地处理海水循环水养殖尾水脱氮性能的影响

针对人工湿地处理海水循环水养殖尾水因碳源不足引起硝态氮去除效果不佳的问题,通过静态释放实验,比较了玉米秸秆、玉米芯以及芒草在海水中的静态释放特性,探究了酸处理和碱处理对玉米芯释放规律的影响,并采用垂直潜流人工湿地系统研究添加玉米芯和玉米芯浸出液对湿地处理海水循环水养殖尾水脱氮效果的影响。结果表明,3种植物碳源都有可观的COD释放量,玉米芯氮素磷素释放量都较小,更适合作为外加碳源;酸处理和碱处理都能提高植物碳源的碳溶出速率,但碱处理的释放速率更稳定,更适合作为预处理方式;添加玉米芯和玉米芯浸出液湿地对硝态氮的去除率分别提高至90.63%和88.56%,表明添加植物碳源能显著提高海水人工湿地的脱氮效果,并证明以植物碳源浸出液替代植物碳源的有效性与可行性。     

实时控制序批式膜生物反应器处理养猪废水的短程硝化

采用实时控制序批式膜生物反应器(sequencing batch membrane bioreactor,SMBR)工艺处理某种猪场的养殖粪尿污水,通过pH实时曲线上的"氨谷点"对曝气时间进行实时控制实现短程硝化。小试反应器10个月的连续运行结果表明,利用曝气时间实时控制实现了稳定的亚硝态氮累积。短程硝化启动后,SMBR对COD和TN的平均去除率分别达到95.5%和92.4%,亚硝态氮积累率可维持在85%以上。高通量测序与OTU分类的结果表明,实时控制下SMBR内NOB逐渐被淘洗,而AOB得到了富集。从反应器启动初期到获得稳定短程硝化(反应器运行200 d),AOB丰度提高了55倍,而对应的NOB丰度降低了2倍。此外,AOB的绝对数量与DO呈显著负相关(r=-0.846,0.01p0.05),而与出水NH+4-N浓度呈显著正相关(r=0.45,0.01p0.05),表明较低的DO及NH+4-N的积累有利于AOB的富集。因此,利用曝气时间实时控制实现短程硝化是一种面向群落结构优化的控制方法,有利于短程硝化系统长期稳定的运行,具有实际应用价值和工程意义。     

农户庭院型人工湿地对农村生活污水的净化效果

为了探讨人工湿地在农村生活污水处理应用中的可行性,通过在广东省珠海市上洲村建立农户型水平潜流和垂直流人工湿地系统各一套,比较2种人工湿地对农村生活污水净化效果的差异。在运行稳定阶段,2套系统处理出水中COD、BOD5、TP、NH4+-N和TN的平均浓度均达到了城镇污水处理厂排放标准(GB18918-2002)一级A标准。2套系统对农村生活污水的各污染物都具有很好的去除效果。其中,垂直流湿地对COD、BOD5、TP、TN和NH4+-N平均去除率分别为96.10%、96.01%、85.32%、91.18%和82.44%;水平潜流湿地则分别为93.29%、94.41%、86.52%、85.95%和77.46%。统计分析结果表明,垂直流湿地对NH4+-N的去除率高于水平潜流湿地,且其差异达到显著水平;水平潜流湿地对TP的去除率高于垂直流湿地,但其差异未达到显著水平。     

人工湿地中基质与植物对污染物去除效率的影响

针对太湖五里湖富营养化水体，采用中试规模的人工湿地现场实验开展了不同基质、不同植物的污染物去除效果研究。基质采用炉渣和沸石2种，在一个湿地池种植单一植物茭白，另一个湿地池种植鸢尾＋菖蒲混合植物，同时构建了无植物的对照组湿地。研究表明：（1）在运行初期，沸石和炉渣2种基质对TN、TP的去除率差异为12.5%和12.6%，吸附饱和后，2种基质对TN和TP的去除率差异缩小为3.2%和6.1%，从长期运行来看，炉渣和沸石2种基质在人工湿地中的去除效率差异将减小；（2）茭白单一植物湿地对污染物的去除率与鸢尾＋菖蒲混合植物湿地对污染物的去除率两者之间差异不大；（3）人工湿地种植植物后对TN、TP的去除率比无植物状态时分别高出13.6%和19.5%，植物在人工湿地中对污染物的去除发挥了重要作用；（4）在本试验条件下，茭白吸收所去除的氮数量为湿地氮总去除量的8.95%，茭白吸收去除磷的数量为湿地磷总去除量的20.16%，在人工湿地中，茭白吸收对磷的去除效率比对氮的去除效率高。     

预曝气+垂直潜流人工湿地处理农村生活污水工程应用

传统无动力垂直潜流人工湿地,由于内部溶解氧的不足,存在除污能力下降、填料堵塞等问题。本研究采用预曝气的人工增氧方式,设计预曝气+垂直潜流人工湿地模式,以厌氧池+微曝气生物接触池+两级复合垂直流人工湿地的组合工艺,建设晋城市巴公镇农村生活污水治理项目中试端和应用示范端,探讨了实际工程应用对农村生活污水的治理效果,以及预曝气对复合垂直流人工湿地的影响。结果表明,经过8个月的运行,应用示范端出水中TN、NH₄⁺-N和COD值均满足设计出水水质要求,平均去除率分别为88.3%、93.7%和77.4%,且抗冲击能力较强、不易受冬季低温影响;对TP的去除效果较不稳定,对比中试端对TP的平均去除率94.3%,应用示范端对TP的平均去除率仅为17%;预曝气的人工增氧方式,使得系统中一级复合垂直流人工湿地对污水中TN、NH₄⁺-N、TP和COD的平均去除率分别提高了14.9%、6.8%、4.6%和10.1%。     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性.曝气生物滤池进水氨氮为52 mg/L左右、COD为100 mg/L左右和回流比为200%时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0.05 mg/L、COD小于25 mg/L、亚硝态氮为4.7 mg/L和硝态氮为7.1 mg/L,COD去除率达75%,氨氮去除率达99.9%,总氮去除率达78%;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的.研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理.     

膜曝气生物反应器对受污染地表水的处理效果

以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为膜曝气生物反应器(MABR)的膜载体,探讨了MABR对模拟地表水的处理效果及其主要控制条件。采用序批式处理方式,重点考察了不同曝气强度(0.5、1和1.5 L·min~(-1))、不同压力(0.01、0.015和0.02 MPa)以及不同膜面积(0.3、0.5和0.6 m2)等受试条件下,MABR对TOC、总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮等主要污染物的处理效果。结果表明:在受试范围内相同膜面积下压力越大,氨氮、总氮处理效果越好。不同压力对TOC的去除率影响不大,TOC去除率均在85%左右。压力对硝态氮含量影响效果显著,0.01 MPa下同时硝化反硝化作用最好。曝气强度为1 L·min~(-1)MABR处理效果优于0.5和1.5 L·min~(-1)曝气强度,而膜面气流流速为6.7 cm·s~(-1)时MABR处理效果最佳。     

垂直流人工湿地启动期基质酶的时空变化

为了解垂直流人工湿地系统中基质酶在去污效果中的作用及其随基质深度和运行时间的变化规律,设置3个垂直流人工湿地系统:种植皇竹草的A系统,种植象草的B系统,以及不种植物的C系统。分别监测3个系统不同基质深度与不同运行时间条件下脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、转化酶和纤维素酶的变化规律,以及这几种酶与TN、TP、COD、NH+4-N和NO-3-N污染物之间的相关性。实验结果表明,上述5种酶都表现出随着基质深度增加而减少的趋势,且上层0~30cm处的基质酶活性极显著高于中层和底层的酶活性,此外,种植能源植物的A、B系统基质酶活性都高于不种植物C系统,说明湿地中污染物的去除主要集中在上层基质,种植能源植物能够有效促进微生物的活性,增加胞外酶的分泌,提高人工湿地对污染物的去除效果,可为优化人工湿地除污效果以及湿地植物的选择提供理论依据。