可降解聚合物PCL、PBS在低有机污染水中固相反硝化脱氮效果比较

为了解决低有机污染高氮素水中由于低碳氮比而造成的后续脱氮问题,通过设反应填充床,外加固相碳源,对比了2种可降解聚合物PBS和PCL的反硝化效果。结果表明,(1)在进水TN质量浓度维持在14.33～18.31 mg.L-1,HRT为15.6 min时,PBS填充床平均TN去除率为94.93%,高于PCL填充床。(2)PBS填充床平均反硝化速率为13.55 mg.L-1.h-1(以N计),高于PCL填充床的9.07 mg.L-1.h-(1以N计)。(3)PBS填充床NO3-N、NO2-N、NH3-N的出水质量浓度分别维持在0.37～0.87、0～0.20、0.01～0.07 mg.L-1,优于PCL填充床。(4)PBS和PCL颗粒表面附着的微生物以杆菌为主,伴有少量的弧菌。该研究为日后新型固相碳源的开发提供了科学依据。     

微曝气生物滤池-固相碳源反硝化生物滤池强化脱氮处理新运粮河水的示范工程研究

滇池是中国富营养化状态最为严重的湖泊,而入湖河流氮磷元素的输入是其主要原因。河流水质的低C/N特征是限制氮素去除的关键因素,采用固相反硝化技术能够为反硝化过程提供持续的碳源,因而能够强化受污染河流的脱氮效果。以滇池的重点控制入湖河流-新运粮河为研究对象,设计了微曝气生物滤池(Biological aerating filter,BAF)-固相碳源反硝化(Solid-phase denitrification,SPD)组合工艺,在河道旁路展开示范工程研究。组合工艺设计规模为800 m3·d-1,BAF(气水比为3∶1~5∶1)和SPD生物滤池的最大表面水力负荷分别为4.2和1.4 m3·m-2·h-1,其中SPD生物滤池采用新型固相碳源共混可生物降解聚合物与惰性载体共混作为生物膜载体。工艺研究结果表明,在BAF气水比为3∶1~5∶1、HRT为0.5~1 h和SPD滤池HRT为0.5~1 h的运行工况下,BAF对NH4+-N的平均硝化率达到了91.27%,SPD滤池的平均反硝化率93.60%,工艺出水NH4+-N、NO3--N和NO2--N平均浓度分别为0.68、0.70和0.02 mg·L-1。示范工程对各项污染物的去除效果良好,对TN、TP和CODCr的去除率分别达到84.93%、50.15%和31.39%;工艺出水TN、TP和CODCr平均浓度分别为1.75、0.20和22.96 mg·L-1,主要水质指标均达到了地表水V类水质标准。采用新型固相碳源填充的反硝化生物滤池强化了工艺针对低C/N水质特征污染水体的脱氮效果,组合工艺对滇池氮素输入控制具有重要的意义。     

改良多介质土壤层系统对污染河水的脱氮效果

针对多介质土壤层系统（MSL）反硝化不足导致总氮去除效果不明显的问题,采用非水溶性可生物降解多聚物PBS固相碳源,优化MSL系统空间结构（下部空间结构由砖砌改为层铺）,研究改良MSL系统对污染河水的脱氮效果。结果表明,与木屑作碳源的MSL系统相比,PBS颗粒碳源反硝化效果更好,对TN的去除率达64．3％,提高20．6百分点;优化MSL系统下部空间后,TN去除率由43．7％提高至71．7％,且运行期间系统未出现堵塞情况。添加PBS颗粒碳源和优化系统空间结构,对COD、NH3-N和TP去除效果影响不大。     

不同进水有机物浓度下移动床生物膜反应器(SBMBBR)脱氮除磷特性

考察了不同进水有机物浓度下厌氧/好氧序批式移动床生物膜反应器（SBMBBR）污染物去除特性,实验结果表明,SBMBBR能够实现低碳源污水中氮和磷的同步去除,在进水TN和TP浓度分别为116.7 mg.L-1和11.5 mg.L-1、COD浓度为456 mg.L-1的条件下,TN和TP去除率分别达到94.3%和92.2%以上.反应器除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程实现的,脱氮主要是基于好氧段发生的同时硝化反硝化（SND）作用而完成.由于生物膜内部存在的DO扩散梯度,在好氧阶段混合液DO浓度不断提高的条件下反应器内具有良好SND反应的发生.进水COD浓度由149 mg.L-1提高至456 mg.L-1的过程中,反应器硝化效果不变,反硝化和除磷效果改善.反应器在好氧阶段pH值基本维持在7.0—7.1之间,为各类菌群的生长创造了条件.碱度变化较pH值更能反映硝化和反硝化反应发生的程度.反应器中微生物相丰富,生物膜以丝状菌为骨架,其上附着大量的球状菌和杆状菌,而悬浮活性污泥中丝状菌较少,形成了由细菌、真菌到原生动物和后生动物的复杂的生态体系,为系统取得稳定的污水处理效果提供了有效的保证.     

螯台球菌TAD1在高温曝气生物滤池中的异养硝化-反硝化性能

初步实验证实螯台球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1在高温下具有异养硝化-反硝化的能力,为验证其可应用性,采用曝气生物滤池工艺,研究了TAD1在温度为50℃的异养硝化-反硝化性能.结果表明,TAD1在曝气生物滤池中可同时进行好氧反硝化和异养硝化.当分别以硝氮、氨氮及硝氮和氨氮为氮源时,12 h的氮去除率均达到100%,氮的去除能力分别为12.67 mg.L-.1h-1、3.62 mg.L-.1h-1及16.53 mg.L-.1h-1.虽然在脱氮过程中,亚硝盐在6 h迅速积累到76 mg.L-1(硝氮为氮源)和52.6 mg.L-1(硝氮和氨氮为氮源),但在随后的几个小时内又快速降低至0(检测限之外).因而,TAD1具有应用于高温生物脱氮工艺的能力和优势.     

高硝氮酒厂废水生物反硝化体系的构建及细菌群落特征

白酒生产过程中伴随高氮废水的产生,其中包含氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)和亚硝氮(NO_2~--N),企业基于现有的曝气等工艺可以去除NH_4~+-N,但却难以有效去除NO_2~--N和NO_2~--N,导致总氮(TN)含量无法达到新标准(TN 20 mg/L),因此高效去除废水中的NO_3~--N和NO_2~--N成为当下的研究热点.采用上流式厌氧污泥床(up-flow anaerobic sludge blanket,UASB)生物反应器驯养活性污泥,形成稳定的微生物群系;筛选得到最佳碳源,构建了生物厌氧反硝化脱氮体系,并通过三代全长16S rRNA测序分析了体系的细菌群落结构.结果显示,在甲醇、乙酸钠、丁二酸钠、葡萄糖、酒厂原水、柠檬酸钠和MicroC多种碳源中,MicroC效果最佳,在处理高硝氮废水(NO_3~--N=531 mg/L)时,添加量为C/N=1.0,出水的NO_3~--N含量小于1 mg/L,NO_3~--N去除率达98%,COD去除率超过90%.该体系中,反硝化前期斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)和硫杆菌(Thioclava sp.)是优势种,还原大量的NO_3~--N,而细菌多样性较低;反硝化后期微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)变成优势种,还原残留的NO_3~--N.本研究表明以MicroC为碳源的厌氧反硝化体系可实现酒厂高硝氮废水低成本且高效率的脱氮处理,物种Pseudomonas stutzeri发挥主要的反硝化作用,结果对反硝化工程有重要的指导意义.(图8表3参30)     

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）。     

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     

地下水有氧反硝化的固态有机碳源选择研究

目前生物反硝化多采用液态有机碳源,如甲醇、乙醇等,而对富含有机碳的固态有机碳源研究较少.选取4种农业废弃物:麦杆、稻草、木屑、稻壳作为反硝化细菌的碳源,以菜园土和白蚁侵蚀过的木条为接种物的有氧条件下,研究了含100 mg·L-1 NO3-废水的氮去除情况.研究结果表明充填麦杆和稻草的反应具有较好的反硝化效果,且最终无NO2-的积累;反应过程中无NH4 的产生;pH值随反硝化进行而略有升高,随反硝化结束而趋于定值.因此,麦杆和稻草可作为进一步反应的固态有机碳源.     

植物净化床对双龙湖水体有机污染物的去除效果分析

通过对双龙湖A、B两座植物净化床2004年6月至2005年5月间的进出水监测数据进行分析,确定植物净化床对水体有机污染物去除效果的年际变化。结果表明,A、B两座植物净化床对CODMn、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)均有很好的去除效果,对CODMn的平均去除率为71.41%和72.58%,出水水质平均为2.47和2.36mg·L-1;TP的平均去除率为83.01%和84.70%,出水水质平均为0.033和0.037mg·L-1;NH3-N的平均去除率为89.28%和90.30%,出水水质平均为0.125和0.141mg·L-1;TN的平均去除率为60.90%和65.48%,出水水质平均为1.204和1.268mg·L-1。对硝态氮(NO3-N)的去除效果较差,平均去除率为6.91%和32.47%,出水水质平均为0.407和0.637mg·L-1。分析CODMn、TP、NH3-N、TN和NO3-N去除效果的季节变化发现,各指标的去除效果和季节变化有一定关系。最后,作者对植物净化床的运行控制提出了相关建议。     

串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水的试验研究

对串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水进行了为期5个月的现场试验研究。结果表明：通过该工艺,污水中的COD、氨氮、总氮和总磷等污染物均得到了有效去除,在进水COD、氨氮、总氮和总磷平均质量浓度为73.19、25.08、48.55、0.55 mg·L-1时,平均去除率依次为65.6%、71.6%、58.7%、86.9%。COD、氨氮和总磷的去除主要发生在第一级生态滤池的进水0～40 cm阶段,而总氮浓度基本呈均匀下降趋势。串联式生态滤池对各污染指标较好的去除效果也证明了其是一种适合农村分散式污水处理、解决农村污水肆意排放的新途径。     

竹炭固定床-聚氨酯流化床一体化反应器处理生活污水

为解决剩余污泥问题,研制了产泥率少的片状竹炭固定床-聚氨酯切块流化床一体化反应器,在保证流化床高浓度微生物的同时,维持竹炭固定床的好氧,兼性厌氧,以实现污泥的原位分解.试验采用南京林业大学紫湖溪生活污水,COD为140—170 mg·L-1,TP为1—2 mg·L-1,TN为35—45 mg·L-1,氨氮25—30 mg·L-1,SS为35—40 mg·L-1.反应器在第30 d启动成功.稳定的运行结果显示,水力停留时间为10 h时,反应器对有机物的去除效果较好,出水中COD、TN、TP、氨氮的浓度分别为19 mg·L-1、7 mg·L-1、0.47 mg·L-1、4.5 mg·L-1,去除率达到87%、76%、72%、84%,出水中各指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级B排放标准.经竹炭固定床处理的出水SS浓度很低,长期维持在14 mg·L-1左右,二沉池出水中的SS平均浓度为12.7 mg·L-1,整个反应器对二沉池依赖性较小.     

生物法-人工湿地组合工艺对小城镇混合污水氮素去除效果研究

在华南热带亚热带地区,利用生物法-人工湿地组合工艺（A/BCO-CW）处理小城镇片区混合污水。全年运行结果表明,A/BCO-人工湿地组合系统对TN和NH4-N具有好的处理效果,年均去除率分别为57.57%、87.73%,平均去除负荷量达到3.85和3.26g·m-2·d-1。A/BCO预处理系统在停留时间为3～6h条件下,对NH4-N去除效率达57.38%,好氧段充分曝气,有利于硝化过程的进行,有效地解决人工湿地因溶解氧不足造成的硝化过程受限制情况,减少了后续湿地所需面积的25%。在0.30～0.59m·d-1水力负荷率下,垂直流-表面流-水平潜流人工湿地组合系统对TN和NH4-N平均去除负荷达到了2.56、0.90g·m-2·d-1;TN、NH4-N去除速率常数为39.8和41.62m·yr-1,这些数值均处于文献中k值范围的高量程内。在进水NH4-N变动范围为6.27～18.8mg·L-1时,出水水质均能稳定达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》的IV类水1.5mg·L-1的标准。通过探讨A/BCO-CW组合工艺用于混合污水处理效率,实现了A/BCO和CW二者间在处理氮素过程中的优势互补。     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

不同施肥水平下菜地径流氮磷流失特征

研究施肥对菜地径流氮、磷流失的影响,对控制水体富营养化有重要意义。采用田间小区监测的方法,研究常规施肥、减量施肥1和减量施肥2等三种施肥水平对菜地径流氮磷流失的影响。结果表明,（1）不同施肥水平的径流氮、磷流失浓度均较高,径流TN、NH4＋-N、NO3--N的平均流失质量浓度分别在20.5~34、2.2~2.4、6.3~9.5 mg L-1之间,径流TP、DP的平均流失质量浓度分别在7.7~11.1、2.1~2.4 mg L-1之间,菜地土壤径流氮、磷流失风险较大。（2）减量施肥可明显降低径流TN和NO3--N的流失浓度,与当地常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别降低径流TN流失浓度的40%、32%和NO3--N流失浓度的23%、35%,而减量施肥对径流TP、DP的流失浓度影响不大。（3）不同施肥水平的径流TN、NO3--N流失负荷分别在5.8~7.6、1.6~2.3 kg hm-2之间,与常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别减少TN、NO3--N流失负荷的24%、19%和11%、29%。不同施肥水平的径流TP、DP流失负荷分别在1.7~2.9、2.5~2.7 kg hm-2之间,减量施肥并不能减少径流TP、DP的流失负荷。     

序批式膜反应器处理高氨氮渗滤液同步硝化反硝化特性

应用序批式生物膜反应器(SBBR)处理实际垃圾渗滤液,在DO浓度分别为0.45mg.l-1和1.19mg.l-1条件下,研究了系统的有机物,氨氮和总氮去除特性以及游离氨(FA),DO对系统同步硝化反硝化(SND)类型的影响.250d试验研究表明:SBRR系统能够稳定高效地同步去除渗滤液内高浓度有机物和高浓度氨氮.在初始COD浓度为122—2385 mg.l-1的情况下,出水COD浓度为23—929 mg.l-1,有机物最大去除速率25.6 kgCOD.m-2载体.d-1.在初始NH4+-N浓度为40—396.5 mg.l-1的情况下,出水NH4+-N浓度为0—41.2 mg.l-1,最大硝化速率2.87 kgN.m-2载体.d-1.SBBR系统内发生了明显的同步硝化反硝化(SND)现象,TN平均去除率分别为73.8%(DO=0.45 mg.l-1)和30%(DO=1.19 mg.l-1)左右.当FA浓度在1.5—11.6 mg.l-1范围内时,系统中共存硝酸型SND和亚硝酸性SND.当FA从18.6 mg.l-1增加到56 mg.l-1,系统中形成稳定的亚硝酸SND.因此,FA是影响系统SND类型的主要因素,DO可促进亚硝酸性SND向硝酸型SND转化.     

不同氮、磷质量浓度下四尾栅藻的生长研究

在不同氮（N）、磷（P）初始质量浓度的培养液中对四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）进行培养。利用Monod方程分别计算四尾栅藻对总氮、总磷的半饱和常数（Ks）。结果表明：当氮质量浓度大于4.0 mg.L-1,磷质量浓度大于0.20 mg.L-1时能满足四尾栅藻的正常生长。四尾栅藻最适生长的氮质量浓度范围为16.0-32.0 mg.L-1,磷质量浓度范围为2.0-5.40 mg.L-1。以磷为限制底物时的半饱和常数KsP远远小于以氮为限制底物时的半饱和常数KsN（KsN〉KsP）,说明四尾栅藻对磷的亲和性高于氮。与四尾栅藻最大现存量（X）呈高度线性相关时的总氮质量浓度范围为0.50-32.0 mg.L-1,总磷质量浓度范围为0.02-1.0 mg.L-1。四尾栅藻特定增长率（μ）连续增加的总氮质量浓度范围为0.50-4.0 mg.L-1,总磷质量浓度范围为0.02-0.20 mg.L-1。     

不同水力负荷下凤眼莲去除氮、磷效果比较

采用人工模拟方法,研究了不同水力负荷(0.14、0.20、0.33和1.00m3.m-2.d-1)对凤眼莲去除富营养化水体氮、磷效果的影响,试验期间进水TN、NH4+-N、NO3-N、TP平均质量浓度分别为4.85、1.33、2.92和0.50mg.L-1。结果表明,凤眼莲净化系统对富营养化水体具有较好的去除效果,低水力负荷(0.14、0.20m3.m-2.d-1)下,出水TN、NH4+-N和TP均达到了GB3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准;当水力负荷提高到1.00m3.m-2.d-1后,出水TN、NH4+-N、NO3-N和TP质量浓度明显上升。4种水力负荷下,凤眼莲净化系统对TN和TP去除率分别为84.95%和80.65%、73.87%和73.04%、51.60%和64.05%、30.77%和47.79%,即随水力负荷的提高而降低;相应的TN、TP去除负荷分别为0.58和0.06、0.72和0.07、0.83和0.11、1.47和0.23g.m-2.d-1,即随水力负荷的提高而增加。综合考虑净化效果和污水处理能力,本试验条件下凤眼莲系统的水力负荷宜控制在0.33m3.m-2.d-1。