多级垂直流人工湿地处理北方村镇生活污水的研究

以北方村镇生活污水为研究对象,采用多级垂直流人工湿地进行试验研究,在稳定运行条件下,采用水力停留时间1.5d对系统运行一年,考察了COD、NH_3-N、TN、TP的去除效果。结果表明,湿地系统对COD的去除率大约在87.3%~96.1%范围内,出水COD的浓度保持在7.36~22.96mg/L范围之内,另外,相对于夏季而言,冬季湿地的各格室对COD的平均去除率偏低;出水NH_3-N的浓度均值保持在5.87~24.16mg/L之间,其TN浓度均值保持在4.13~23.13mg/L之间,多级垂直流人工湿地系统在硝化方面效果突出,全面改善了湿地的脱氮水平;系统对TP的平均去除率在87.4%~94.3%之间。     

下行流人工湿地处理生活污水的研究

用下行流人工湿地处理生活污水,分析了系统对CODCr、TP、TN的处理效果,并将有无植物2种系统对污染物的去除效果进行对比.研究结果表明,下行流人工湿地对有机物、氮、磷都有很高的去除率;进水中TN和TP的浓度变化对出水中氮磷含量影响不大,系统对氮磷有一定的抗冲击能力;植物在污染物去除过程中起了重要的作用.     

人工湿地对二级出水中NH3-N、TP去除效果

在水力停留时间为1～7 d的条件下,研究石菖蒲、美人蕉、水芋、杜鹃、一叶兰和袖珍椰子等6种植物湿地系统在表面流情况下对二级出水中NH3-N、TP的去除效果.结果显示,6种植物湿地系统对二级出水中NH3-N、TP的去除效果存在差异,但随着水力停留时间的加长,各系统的总体变化趋势较为接近.分析认为,植物的吸收不是污水中N、P去除的主要原因,但植物的环境适应性对NH3-N的去除有一定影响.在中水回用的设计中,湿地植物的选择可以从美学角度出发,选择具有较强环境适应性的湿地或水生植物,以增加湿地系统的景观效果;同时在以二级出水为原水的表面流人工湿地设计中,水力停留时间不宜大于4 d.     

不同植物人工湿地对生活污水净化效果试验研究

将象草(Pennisetum purpureum)和美人蕉(Canna india)应用于表面流人工湿地处理系统,探讨了该系统在不同温度下对生活污水中总氮和总磷的净化效果。结果表明,象草和美人蕉人工湿地系统净化生活污水的效果良好,TN的平均去除率分别为76.77%和66.49%,TP分别为82.99%和87.99%,COD分别为58.38%和49.49%;2种植物湿地系统对污水的处理效果与温度无显著相关性,净化效率随环境温度的上升而增加并趋于稳定。     

潜流人工湿地处理微污水效能研究

构建4种潜流人工湿地处理微污染水,结果表明:出水各污染物均达到《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准要求;芦竹湿地对污染物平均去除率相对较高;芦竹湿地启动阶段和稳定阶段对污染物去除存在显著性差异,美人蕉湿地和空白湿地对污染物去除率差异性不显著;填料种类对人工湿地中磷的去除率影响较大,不同填料不会影响启动时间。启动阶段和稳定阶段COD、TN、TP进水负荷和出水浓度都呈正相关关系,但是对COD启动阶段复相关系数小于稳定阶段复相关系数,对TP却相反,对TN两个阶段复相关系数变化不大。     

不同配置人工湿地对分散性生活污水的处理效能研究

为研究不同植物及组合(美人蕉+黄菖蒲、花叶芦竹、黄菖蒲、旱伞草)与不同填料(陶粒、沸石、改性沸石、改性钢渣)对系统处理分散性生活污水效能的影响,建立了8种不同配置的潜流式人工湿地中试系统。结果表明,各湿地对COD均具有较好的去除效果(去除率大于70%)。旱伞草、黄菖蒲+美人蕉、黄菖蒲和花叶芦竹四植物系统对TN的去除率均呈先降低后上升的趋势,最终平均去除率分别为57.8%、51.1%、50.4%和45.5%。改性沸石、沸石、陶粒和改性钢渣填料系统对TN平均去除率分别为96.4%、83.7%、34.6%和26.6%。各植物系统对TP的去除效果差异不显著,其中旱伞草系统TP平均去除负荷最大(0.63 g/(d·m2))。各填料对TP的去除效果从大到小依次为改性钢渣、改性沸石、陶粒、沸石,改性钢渣和改性沸石对TP的去除能力显著高于陶粒和沸石,平均去除率达86.3%和78.8%。研究表明,分别采用旱伞草和改性沸石为湿地植物和填料具有较好的应用前景。     

冶金尾矿用于垂直流模拟柱处理生活污水的研究

选取1#钢渣与铁尾矿组合、2#粉煤灰与铁尾矿组合2种填充方式填充成基质柱,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验,测定其对生活污水中TP、TN及COD的去除效率.实验结果显示,2个模拟柱对TP的去除效果都比较明显,最高去除率均能达到90％以上.2个模拟柱除氮效果均不太理想.1#柱对COD的去除效果良好且最稳定,2#柱处理效果略差.水力停留时间为5d时,2个模拟柱对污染物的去除效果基本达到稳定.3周内,随着实验周期的延长,模拟柱系统逐渐稳定.     

人工湿地脱氮技术研究

对2个不同人工湿地系统进行研究,结果表明:石菖蒲人工湿地和白鹤芋人工湿地对氨氮都有较好的去除效果,其去除率保持在90%左右,而对TN的去除率则较差,只有32%-63%左右.C/N比值是影响人工湿地去除氮的主要因素,实验以7:1-8:1为最佳值;水力负荷是影响人工湿地除氮效果的另外1个关键因素,实验在0.15-0.20 m3/(m2.d)之间时获得较好的处理效果.     

植物塘-人工湿地复合系统基质与植物筛选及农田退水处理研究

通过等温吸附试验研究4组不同组合基质对水中氨氮和磷素的吸附效果,考察模拟农田退水中植物的生长状况及对化学需氧量(COD)、氨氮(Ammonia)和总磷(TP)去除率,并从6种水生植物中选取适宜的栽种植物,进而构建植物塘-人工湿地复合系统,以处理模拟农田退水.结果 表明,由Langmuir方程得到组合基质对氨氮的最大吸附量从大到小依次为M3、M1、M4、M2,对磷素的最大吸附量从大到小依次为M1、M3、M4、M2.选择M1为植物塘的最佳填充基质,M3为人工湿地的最佳填充基质.模拟农田退水中挺水植物和沉水植物生长状况迥异,4种挺水植物对氨氮和TP的去除效果差异显著,其中氨氮的去除率从大到小依次为菖蒲、千屈菜、泽泻、香蒲,TP的去除率从大到小依次为泽泻、千屈菜、菖蒲、香蒲;2种沉水植物中狐尾藻对COD、氨氮和TP的去除率均显著高于金鱼藻.选择狐尾藻为植物塘的栽种植物,“菖蒲+泽泻+千屈菜”为人工湿地的栽种植物.植物塘-人工湿地复合系统对COD去除率为96.05％～ 98.06％,氨氮去除率为98.07％～98.88％,TP去除率为95.14％～96.68％,去除效果均良好.     

ZnCo-LDHs改性人工湿地沸石基质对城市污水的净化效果

选取常用的垂直流人工湿地沸石基质,采用金属离子物质的量比(Zn~(2+)∶Co~(3+))为2∶1在碱性环境下共沉淀生成ZnCo-LDHs,并覆膜于沸石基质表面,分析了改性前后基质的物化特性;构建模拟垂直流人工湿地基质试验柱,对改性前后2种沸石基质对城市污水的净化效果进行了研究。结果表明:Zn Co-LDHs覆膜改性沸石基质的方法是可行的;ZnCo-LDHs覆膜于基质表面,改变了原始沸石基质的物理化学特性,促进了基质对污染物的物理拦截和物化吸附作用;ZnCo-LDHs改性基质对城市污水中CODCr、氨氮、TP的净化效果均有所提高,其平均去除率分别达到了76%、63%和88%。     

湿地植物芦苇根系分泌物的三维荧光光谱表征分析

针对湿地植物芦苇根系分泌物特性不明确的问题,于北京建筑大学大兴校区人工湖实地采集湿地植物芦苇,在实验室水培后采用三维荧光光谱技术考察了芦苇根系分泌溶解性有机物组成随时间的变化规律。结果表明:芦苇根系可分泌溶解性有机物,使根系周围水体有机碳含量增加;芦苇根系分泌物主要为含芳环结构类色氨酸蛋白物质;随时间延长,三维荧光光谱图出现代表微生物代谢物的荧光峰,推测根系周围出现微生物活动,微生物利用根系分泌物生长繁殖,并将类蛋白物质转化为类腐殖酸物质,产生代谢物,使根际周围溶解性有机物组成发生改变。     

反硝化细菌强化潜流湿地的污水处理厂尾水脱氮试验

为了揭示反硝化菌强化潜流湿地的污水处理厂尾水脱氮效果及机理,以砾石、红砖碎块、钢渣、陶粒、土壤为湿地填料,茭白、梭鱼草、黑麦草、红叶石楠为湿地植物,构建了两套湿地系统,其中一套投加菌剂,另一套作为对照组,使用双总体t检验方法分析了投加反硝化细菌B8(Pseudomonas putida)菌液于水平潜流湿地系统的操作与生物强化湿地脱氮程度之间的相互关系。结果表明,将反硝化菌(B8)菌液连续14 d投加于水平潜流湿地后,在强化潜流湿地运行的58 d内,其NH_4~+-N、NO_2~--N和TN平均去除率分别为65.3%、94.2%和71.5%;而未投菌的潜流湿地的NH_4~+-N、NO_2~--N和TN平均去除率分别为28.2%、74.7%和43.1%,加入菌剂使潜流湿地氮素去除能力大幅提高。双总体t检验方法分析表明,在停止投菌运行的41 d内,接种B8细菌的湿地系统的总氮去除率显著高于未投菌的湿地系统(p0.05);但在停止投菌运行的58 d内,投菌湿地和未投菌湿地脱氮效果的差异不显著(p0.05),因此确定B8强化水平潜流湿地系统的投菌周期为58 d。     

外置植物碳源型人工湿地系统反硝化脱氮效果及N2O释放

人工湿地系统在处理低碳氮比污水时,通过外加碳源来提高系统的脱氮效率。碳源是反硝化过程中重要的影响因素,对N_2O释放必然也产生影响。采用芦苇(Phragmites australis)和二球悬铃木(Platanus acerifolia)树叶为碳源的外置碳源型的人工湿地系统,以葡萄糖作为对比碳源,研究有机碳源对脱氮效果及N_2O释放量的影响。结果表明,芦苇和悬铃木树叶作为碳源,在植物分解稳定后,脱氮效果稳定,TN平均去除率分别为90.3%和92.5%,比空白组高出15%左右;单批次试验中,芦苇组和树叶组N_2O平均释放量分别为40.91μg/(m~2·h)和34.16μg/(m~2·h),略高于葡萄糖组的6.20μg/(m~2·h),但显著小于空白组的127.45μg/(m~2·h),累积释放量与TN去除量的比值小于0.1%且显著小于空白组;芦苇和树叶组基质微生物的反硝化作用强度及PLFAs总量均显著高于空白组,细菌PLFAs占PLFAs总量的比例均接近50%,而真菌PLFAs仅大于7%,细菌为优势种群。因此,向处理低C/N污水的人工湿地系统补充适宜的植物碳源材料,可以有效提高脱氮效率并降低N_2O释放。     

天津芦苇湿地影响碳储量关键参数的模拟优化

采用室内模拟试验的方法,研究了水位、氮沉降、电导率等单因素对土壤呼吸的影响,以及三因素对土壤碳储量交互影响的响应面优化,并得到了土壤碳储量最大的最优方案。结果表明:对于单因素试验而言,过高或过低的水位及氮沉降梯度均会对土壤呼吸造成不利影响,而电导率的增加对土壤呼吸呈显著抑制作用,当水位、氮沉降、电导率分别为-9 cm、20 g/m2、0.3 d S/m时,土壤90 d累积呼吸总量最大,分别为84.95μmol/(m2·s)、92.88μmol/(m2·s)和85.70μmol/(m2·s);响应面优化分析中,北大港芦苇湿地碳储量的最优方案为水位-5.49 cm,电导率3.52 ds/m,氮沉降13.40 g/m2,在此条件下预测的理论碳储量最大值为8.62 g/kg。该优化方案可为天津滨海湿地资源的合理开发利用及湿地保育政策的制定等提供参考。     

关于总磷和总氮工作曲线的改进建议

试验表明,总磷和总氮的工作曲线可以不经消解而直接显色,与国标方法比较无显著性差异,并以标准样品加以验证.建议省略工作曲线的消解步骤,在日常分析中,完全可以以磷酸盐磷和硝酸盐氮的标准曲线替代总磷和总氮的工作曲线,以达到降低工作强度,提高监测效率的目的.     

序批式深床人工湿地冬季处理效能

针对连续流人工湿地脱氮效果差、占地面积大、冬季效能低的问题,以提高人工湿地冬季低温运行效能、减小人工湿地占地面积为目标,在前期序批式深床人工湿地研究基础上,重点考察其冬季低温条件下的处理效能。结果表明,温度对序批式深床人工湿地效能影响显著,8~10℃下城镇污水进水COD、NH_4~+-N和TN质量浓度为261mg/L、60 mg/L和70 mg/L时,各自平均去除率分别为72.6%、36.7%和40.2%,较20~25℃时分别下降9.8%、15.4%和10.6%;水温8-10℃时,2级序批式深床人工湿地系统COD、NH_4~+-N和TN去除率分别为95.1%、74.7%和78.7%,较单级系统的72.0%、38.9%和41.1%分别提高了23.1%、35.8%和37.6%。     

曝气量及亚硝酸盐浓度对SBBR单级自养脱氮系统性能的影响

为了提高单级自养脱氮工艺的脱氮性能及稳定性,采用SBBR反应器,通过连续试验及间歇试验研究了曝气量对单级自养脱氮系统脱氮效率及脱氮负荷的影响,分析了反应器内不同曝气条件下氨氮降解特征、亚硝酸盐质量浓度与氨氮降解速率的关系,并探讨了污泥的亚硝酸盐氧化活性与SBBR反应器稳定性的关系。连续试验结果表明,曝气量从48 L/h提高到88 L/h,总氮平均去除率由72.46%增长至93.00%,总氮平均去除负荷由0.29 kg N/(m3·d)提高至0.57kg N/(m3·d)。间歇试验结果表明:氨氮降解速率随曝气量增加而提高,出水氨氮及总氮质量浓度随曝气量增加而降低;同时曝气期DO质量浓度随曝气量增加而有所升高;在整个SBBR周期内未出现亚硝酸盐积累的现象,亚硝酸氮质量浓度一直较低(低于2.00mg/L),向反应器中添加亚硝酸盐可以促进氨氮的降解;随曝气量增加,由于污泥的亚硝酸盐氧化活性较低,硝化作用产生的硝酸盐并未大幅增长,系统表现出了较好的稳定性;氨氮未完全降解时,反应器内DO质量浓度曲线缓慢下降或基本保持不变,当氨氮完全被去除时,系统不再耗氧,DO质量浓度迅速升高,曲线出现拐点,DO拐点对单级自养脱氮控制有重要参考价值。     

不同组成木质陶瓷对去除城市生活污水二级出水中有机物及氮磷的研究

以小麦秸秆、凹凸棒石、针铁矿为原料,以酚醛树脂为黏结剂,通过复合、热压、烧结等工艺过程制备出不同成分的木质陶瓷,并利用该系列木质陶瓷对城市二级出水中的有机物及氮磷进行吸附实验研究。结果表明,900℃下的木质陶瓷[m(麦秸)∶m(凹凸棒石)∶m(针铁矿)=1∶1∶1]COD及NH_3-N的吸附效果最佳,2 h可达吸附平衡,投加量为8 g/L时COD去除率达66.48%,投加量为6 g/L时氨氮去除率为69.72%,且酸性条件不利于COD的吸附,NH_3-N的最佳吸附p H范围是2~11。800℃下的木质陶瓷[(麦秸)∶m(凹凸棒石)∶m(针铁矿)=1∶2∶0]P的吸附效果最佳,15 min可达吸附平衡,投加量为6 g/L时总P去除率可达99.69%,p H值、转速、温度对吸附磷影响不大。     

生物反应器中投加含硅聚铁混凝剂的协同作用研究

比较了将含硅聚铁混凝剂分别投加到反应器和出水中两种工艺对COD和磷的去除效果.结果表明: 混凝剂投加量在40 mg/L以下时,前者出水中的磷低于后者,此时将混凝剂投加到反应器中具有生物协同作用,30 mg/L时协同作用最明显; 当混凝剂的投加量增加到50 mg/L时两种工艺出水中的磷没有明显差别,不再具有生物协同作用; 混凝剂投加量为10～50 mg/L时,两种工艺的出水COD差别不大,没有协同作用.将混凝剂直接投加到反应器中可省去混凝、沉淀所需的设备及构筑物,从而节约投资.因此为提高对TP和COD的去除效果,可直接将混凝剂投加到生物反应器中.     

倒置A~2/O法处理混合污水去氮除碳研究

采用倒置A2/O法同时处理城市污水与渗滤液去氮除碳。结果表明,当渗滤液混入量较低时,对城市污水碳源基本不构成影响;水力停留时间是最显著影响因子;理论最佳工况是:水力停留时间为9 h,溶解氧质量浓度为2 mg/L,外回流比为0.8,内回流比为2。此时,COD、NH3-N和TN浓度均可稳定地达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,平均去除率分别为77.4%、97.2%和62.4%。