污水生物生态处理工艺中的脱氮机理研究

通过水解池-美人蕉湿地、水解/接触氧化池-菖蒲湿地现场实验装置考察了生物-生态工艺深度净化分散生活污水的效果。结果表明,水解池-美人蕉湿地尽管湿地停留时间达到7 d，出水NH⁺₄-N仍难以达到一级A（GB18918-2002）标准；而增加接触氧化池后，湿地停留时间仅2 d，组合工艺出水水质远优于一级A出水要求。美人蕉湿地脱氮的主要途径是湿地微生物的硝化/反硝化，植物吸收约占28%。对经接触氧化处理，NH⁺₄-N、NO^-₃-N浓度均较高的进水，菖蒲湿地可在C/N小于2时高效脱氮。菖蒲湿地对TN的去除占组合工艺TN去除量的79%，其中植物吸收仅占湿地除氮总量的8%。湿地介质的厌氧氨氧化活性试验表明，菖蒲湿地介质表面的微生物在无有机碳源存在的条件下，可使培养液中的NH⁺₄-N与NO^-₃-N、NO^-₂-N短期内发生同步脱氮，厌氧氨氧化可能是菖蒲湿地在进水低碳源条件下脱氮的主要原因。     

黄菖蒲和狭叶香蒲根系对氮磷的吸收动力学

采用改进的常规耗竭法，研究了黄菖蒲（Iris pseudacorus L.）和狭叶香蒲（Typha angustifolia L.）根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的吸收特征及差异。结果表明，这2种植物根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的吸收动力学特征均可采用Michaelis-Menten方程描述。2种植物根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的亲和力（Km）和最大吸收速率（Vmax）有显著差异。吸收H₂PO₄^-时，黄菖蒲根系具有较高的Vmax值和较低的Km值，说明黄菖蒲具有嗜磷特性，并能够适应广范围浓度的H₂PO₄^-环境，适宜用于污染水体磷的去除；吸收NO₃^-时，狭叶香蒲根系具有较高的Vmax值和较低的Km值，表明狭叶香蒲可用于广范围浓度NO₃^-污染的水体修复；吸收NH₄⁺时，黄菖蒲根系具有较低的Vmax值和Km值，而狭叶香蒲根系具有较高的Vmax值和Km值，说明黄菖蒲适宜用于NH₄⁺污染较轻水体的修复，而在NH₄⁺污染较重水体中宜选用狭叶香蒲作为先锋植物。     

容积负荷对ANAMMOX生物滤池脱氮效能的影响及其基质动力学

采用2套启动成功的上向流厌氧氨氧化（ANAMMOX）生物滤柱，通过调节进水NaNO₂和（NH₄）₂SO₄ 的浓度负荷及水力负荷，改变进水容积负荷，探讨容积负荷对ANAMMOX生物滤柱脱氮效能的影响及其动力学模型。结果表明，滤速恒定条件下，通过提高进水基质浓度来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合Monod-Haldane基质抑制模型。进水NH₄⁺-N与NO₂^--N浓度分别低于100 mg/L和133 mg/L时，反应器脱氮效果不受明显影响，TN容积去除负荷可达4.21 kg/（m³·d），TN去除率可达80%以上。进水基质浓度恒定条件下，通过提高滤速来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合零级动力学方程。不受基质浓度抑制的条件下，滤速为3.0 m/h、进水容积负荷为8.82 kg/（m³·d）时，反应器总氮容积负荷去除量可达7.15 kg/（m³·d），总氮去除率可达81.1%。     

NO2对颗粒污泥甲烷化动力学特性的影响

采用间歇试验方法，以乙酸和乙酸盐混合物为基质，对取自EGSB反应器具有厌氧甲烷化反硝化与厌氧氨氧化活性的颗粒污泥的甲烷化动力学以及NO₂影响进行研究。无NO₂时，最大比基质降解速率为0.158 mg COD/mg VSS·h，半饱和常数为464 mg COD/L，甲烷的产率系数为0.254 mL CH₄/mg COD。添加微量NO₂对甲烷化有抑制作用，抑制程度随着微量NO₂浓度的增高而增大，在NO₂浓度为30.36 mg/m³、50.6 mg/m³、101.2 mg/m³、202.4 mg/m³和303.6 mg/m³条件下，甲烷化抑制程度分别为7.40％、11.87％、27.56％、39.75％和43.24％，外推得NO₂的甲烷化半抑制浓度IC₅₀值为383.8 mg/m³。NO₂气氛下甲烷化动力学可用反竞争性抑制动力学进行描述，最大比基质降解速率为0.148 mg COD/mg VSS·h，半饱和常数为396 mg COD/L，NO₂抑制系数为250 mg/m³。     

中试螺旋式自循环厌氧反应器处理安乃近制药废水的稳定性能简

以制药废水实验了50 m³螺旋式厌氧反应器（SPAC反应器）的稳定性。采用Augmented Dickey-Fuller（ADF）单位根检验表明，螺旋式反应器具有良好的启动和运行稳定性。负荷冲击实验显示，SPAC反应器具有较好的耐浓度冲击能力和耐水力冲击能力，所能耐受的最大浓度冲击强度大于60 000 （mg·h）/L（进水浓度提升2倍），所能耐受的最大水力冲击强度为300（m³·h）/d（进水流量提升50%）。SPAC反应器还具备受扰恢复能力。在反应液pH低于5.74，出水浓度、COD去除率和容积COD去除速率（VRR）分别为3 500 mg/L、22.30%和2.52 kg/（m³·d）的工况下，经过30 d恢复，出水浓度、COD去除率和VRR的恢复程度达到80%~90%。     

焦化废水深度处理试验研究

采用BC法＋复合过滤技术工艺对焦化废水生化出水进行深度处理试验。结果表明，在SE混凝剂投药量为30 mg/L、BC池停留时间为1.5 h、复合过滤器水力负荷为2.4 m³/（m²·h）的条件下，当深度处理进水水质为COD＝196.1 mg/L、色度＝120倍、NH₃-N＝35.1 mg/L时，其去除率分别为74.7%、86.7%和69.7%，出水可达回用水要求。     

不同挂膜方式生物滴滤塔处理含H2S恶臭气体简

采用菌剂挂膜，活性污泥挂膜和自然挂膜3种不同方式形成生物滴滤塔，考察挂膜方式对生物滴滤塔去除H₂S恶臭气体的影响。结果表明，当进气H₂S浓度为5 mg/m³时，菌剂挂膜、活性污泥挂膜、自然挂膜形成的生物滴滤塔出气H₂S浓度分别为15.7~17.4、11.6~14.8和15.0~15.9 μg/m³；塔内压降分别为3~4 mm水柱、6 mm水柱和4~5 mm水柱；喷淋后滤出液中硫酸根的浓度分别为14、22和17 mg/L，硫的转化率分别为45%、60%和50%。当进气H₂S浓度增大至7 mg/m³时，3个塔经过7 d的调整后，均能达到稳定状态，稳定后3个塔中出气H₂S浓度和压降基本没变，喷淋后滤出液中硫酸根浓度依次增大至25、31和30 mg/L左右。采用活性污泥挂膜形成的生物滴滤塔处理H₂S的能力比菌剂挂膜和自然挂膜的高。     

微量NO2对厌氧氨氧化甲烷化反硝化耦合影响的动力学分析

采用批试验方法，研究微量NO₂对颗粒污泥厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合的影响。基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO₂强化函数，估计了强化函数中的最大强化系数（30.55）、NO₂半饱和常数（1.96 mg/L）、NO₂抑制常数（0.0082 mg/L）和基础速率系数（0.0314）。微量NO₂对甲烷化和反硝化动力学可用反竞争性抑制动力学方程进行描述。甲烷化的最大比乙酸盐去除速率为0.15 mg COD/（mg VSS·h），乙酸盐半饱和常数为395 mg COD/L，NO₂抑制系数为0.623 mg/L。反硝化的亚硝酸盐氮最大去除速率0.00685 h^-1，亚硝酸盐氮半饱和常数 0.214 mg/L，NO₂抑制系数为22.4 mg/L。试验中大部分的NOx气体物质出现损失。     

厌氧氨氧化无纺滤布生物膜反应器的运行

氧气是厌氧氨氧化菌的抑制因素,通过无纺滤布生物膜系统内部形成适合厌氧氨氧化菌的厌氧环境,运行62 d,实现0.617 kg N/(m³·d)氮容积去除负荷,稳定运行阶段氨氮和亚硝氮的去除率分别为97.9％和98.7％；98 mg N/L NO^-₂-N经24 h接触产生完全抑制,通过将进水亚硝氮浓度降至20～40 mg N/L,运行31 d,成功恢复厌氧氨氧化活性,试验末期氮容积去除负荷为0.641 kg N/(m³·d)。     

阴极负载不同催化剂对天然水体中沉积物微生物燃料电池运行特性的影响

考察了阴极负载Co₃O₄和MnOOH对天然水体中沉积物微生物燃料电池（SMFC）产电性能和SMFC对沉积物中有机质去除率的影响。实验结果表明，SMFC阴极负载Co₃O₄和MnOOH后，体系的输出电压由483 mV增大到549 mV和534 mV；相应体系的内阻由206 Ω显著降低到99 Ω和128 Ω，最大功率密度（Pmax）由3.3 mW/m²增大到9.1 mW/m²和6.6 mW/m²。此外，SMFC体系的电流密度与沉积物中烧失量（LOI）、易氧化有机质（ROOM）去除率呈线性关系，并且阴极负载Co₃O₄和MnOOH可以促进阳极沉积物中有机质的去除。     

不同湿地植物凋落物对汞铊矿废弃物浸出酸性废水中重金属的吸附研究

研究了不同湿地植物(稻草(Oryza sativa L.)、风车草(Cyperus involucratus Rottb.)、芦竹(Arundo donax L.)、美人蕉(Canna indica L.)、水葱(Scirpus validus Vahl.)、香蒲(Typha orientalis C.Presl)和鸢...     

不同植物的表面流人工湿地系统对污染物的去除效果

通过对4种不同植物的表面流人工湿地系统处理新沂河河水的中试研究表明,在CODMn和NH 4-N进水浓度相同条件下,香蒲湿地系统出水CODMn平均浓度最低,仅为13.44 mg/L;美人蕉湿地系统出水NH 4-N平均浓度最低,仅为1.75 mg/L;香蒲和美人蕉湿地系统对CODMn的平均去除率都达到40%以上,而千屈菜和水葱湿地系统都低于30%;美人蕉、香蒲和千屈菜湿地系统对NH 4-N的平均去除率都达到65%以上,而水葱系统则低于60%.综合比较,香蒲和美人蕉湿地系统的净化能力较强.4种植物中水葱耐淹能力最强,完全淹水22 d以上依然生长良好;千屈菜耐淹能力最弱,完全淹水7 d后就开始枯萎,17 d后地上、地下部分全部死亡.     

元素硫颗粒粒径对污泥重金属生物沥滤的影响

以城市污水处理厂剩余污泥作为处理介质,土著嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,A.thiooxi-dans)为主要沥滤微生物,采用序批式生物沥滤装置,就投加150~725μm的不同粒径元素硫对沥滤的酸化效果、硫酸根产率和重金属去除效果的影响进行了研究。结果表明,在元素硫投配量为3 g/L,曝气强度为1.0 L/(min.L)的条件下,元素硫粒径在165~215μm范围减小时能显著改善污泥酸化速度、提高酸化程度和硫酸根产率。底物元素硫的最佳粒径为165μm,此时沥滤体系pH下降速率为0.85个pH单位/d,硫酸根的产率为454.9 mg/(L.d),沥滤6 d后污泥中高浓度重金属Cu、Zn、Cd的去除率达到70.3%、81.2%、87.8%.     

有机负荷对厌氧流化床反应器处理模拟味精废水的影响

在中温(35±1℃)条件下,以新型橡胶颗粒为载体的厌氧流化床(AFB)反应器处理模拟味精废水为研究体系,考察有机负荷(OLR)由2.08 kg/(m3.d)提高到19.20 kg/(m3.d)期间,污染物去除率、胞外聚合物(EPS)含量及其在生物膜和混合液中的分布、生物膜中MLVSS含量及脱氢酶活性等的变化情况。结果表明,随有机负荷增加,污染物去除稳定,COD去除率维持在80%左右;EPS在生物膜中的量大于在混合液中的量,并以蛋白质为主要成分,但其总量呈递减趋势;当有机负荷为19.20 kg/(m3.d)时,生物膜中MLVSS含量约为23.1 mg/g载体,脱氢酶活性则为22.6 mg/(L.h);载体生物膜的生物相以独缩虫属、聚缩虫属、累枝虫属和钟虫等为主。     

组合型生态浮床对水体修复及植物氮磷吸收能力研究

在天鹅湖水体中构建以水生植物和陆生喜水植物为实验植物,浮法控制器、水循环增氧系统和造浪-输送系统相集合的组合型生态浮床。在中试研究中,研究了其对天鹅湖上覆水和沉积物中营养物质的修复动态。结果表明,经过4个多月的组合型生态浮床生态修复,天鹅湖上覆水中TN、NH4+-N和TP的去除率分别达到61.92%、63.09%和80.0%,沉积物中TN和NH4+-N含量的去除率分别达到23.79%和37.04%,TP含量升高了43.71%;组合型生态浮床的5种浮床植物的氮磷累积量差异显著,再力花和美人蕉对氮磷的吸收速率显著高于菖蒲、薄荷和水稻,再力花和美人蕉对氮的吸收速率达到12.19 g/(m2.d)和7.90 g/(m2.d),对磷吸收分别达到0.81 g/(m2.d)和0.99 g/(m2.d)。美人蕉和再力花对氮磷的吸收量均是茎叶>根系,其中美人蕉茎叶氮、磷吸收量分别为根系的2.73倍和1.93倍,再力花分别为1.83倍和1.19倍,通过浮床系统植物水上部分的收割可以去除水体中的氮磷。     

管式反应器处理生活污水的效能

研发了一种基于射流曝气的管式反应设备,考察了负荷和DO对反应器处理效能的影响。实验结果表明,在温度为15℃、DO 6.0 mg/L、有机负荷为1.0 kg COD/(m3.d)、氮负荷为0.30 kg TN/(m3.d)、HRT为8 h的条件下,管式反应器可使生活污水的COD、NH4+-N及TN分别从335 mg/L、105 mg/L及110 mg/L降至43 mg/L、14 mg/L及18 mg/L,去除率分别为87%、86%和83%。DO对反应器脱氮效能影响显著,DO为6 mg/L时,能构建出同步硝化反硝化系统,NH4+-N和TN的去除率分别为96.6%和86.7%。     

EGSB反应器处理城市生活垃圾沥滤液

采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器对城市生活垃圾焚烧厂产生的垃圾沥滤液进行处理。实验结果表明:中温条件下,当COD浓度为55 000 mg/L左右,有机容积负荷(OLR)为22.8 kg COD/(m3.d)时,EGSB对垃圾沥滤液具有较好的的处理效果,COD去除率可达94.2%。当进水COD为72 000 mg/L左右时,为保证反应器的稳定运行,OLR应降低至18.2 kg COD/(m3.d),此时COD去除率可以达到88%左右,出水COD平均为9 103 mg/L。垃圾沥滤液和EGSB处理出水均以小分子量有机物为主,其中<4 kDa的有机物分别占76.5%和74.4%。EGSB对整个分子量区间的溶解性有机物都有较好的处理效果,其中对大分子有机物的处理效率相对更高。     

分段进水多级生物膜反应器脱氮效能影响因素研究

采用分段进水多级生物膜反应器处理高氮低碳小城镇污水,考察负荷、溶解氧和温度对反应器脱氮效能的影响。实验结果表明:负荷、溶解氧和温度对反应器脱氮效能有显著影响。在水温为20～25℃,DO为5 mg/L,负荷为1 kgCOD/(m3.d),挂膜密度为30%,第1、3、6级分段进水,流量分配比为2∶2∶1的条件下,在反应器中可成功构建出高效同时硝化反硝化系统,出水COD、NH4+-N和TN浓度分别为33 mg/L、2.6 mg/L和29.4 mg/L,去除率分别为90.1%、96.0%和63.9%。当水温≤15℃时,硝化速率受温度的影响显著。     

养殖污水生物处理的新型流态化技术原理及其应用案例

以COD、NH4+-N、SS值高以及臭味大的水质特征的养殖污水作为研究对象,针对一般处理模式中的生物反应器存在污泥相停留时间短、耐负荷冲击能力低、除碳与脱氮不能协调以及投资运行费用大等问题,自行研制了具有强化传质与混合功能的射流循环厌氧与气升循环好氧流态化反应器,实现了A/O2的组合生物强化工艺,再辅以预处理与后处理工艺,实践了规模为216 m3/d的工程设计与运行,通过连续6个月的运行数据来评价所提出工艺的工程效果。在A、O1与O2的运行负荷(kg COD/(m3.d))分别为6、6及0.5的近似条件下,当进水COD、BOD5、NH 4+-N和SS浓度分别为11 000～13 000、5 500～6 500、560～640和7 000～9 000 mg/L时,处理后出水浓度分别可降低至56.8～59.2、4.7～4.9、8.6～9.5和37.0～39.4 mg/L,各项指标均达到《广东省水污染物排放限值》(DB4426-2001)第2时段的一级排放标准限值要求,取得了明显的工程实效,表明所开发的技术有推广应用的价值。     

混合硫酸盐还原菌代谢过程的影响因素

采用间歇实验,研究不同初始pH、Fe2+投加量、COD/SO24-及NO3-/SO24-比值等因素对SRB还原硫酸盐效果与速率的影响。实验结果表明:中性条件下(pH=7),硫酸盐的去除效果最佳,去除率达到84.66%,还原速率为15.07 mg/(L.h),在初始pH为4～9的范围内,体系具有较好的缓冲能力;当COD/SO24-比值为3时,反应209 h,硫酸盐去除率为85.33%,还原速率为8.16 mg/(L.h),随着反应的进行,体系的pH趋于中性;当溶液中有亚铁离子存在,且浓度为0～200 mg/L时可促进硫酸盐还原菌的生长,提高其对硫酸盐的去除率;NO3-对硫酸盐的还原有明显的抑制作用。