湿地植物根际微生物处理生活污水模型的长期研究

在冬季和春季分别做了为期2个月的长期实验。研究了人为增加湿地植物根际微生物对生活污水中COD的降解效果,以及温度的影响,细菌数量的变化,湿地基质的堵塞状况。连续运行的结果表明,随着时间的增加,空白模型和实验模型上层土壤中的细菌数量呈上升趋势,同时处理率稳步提高。表明废水中COD的去除与湿地系统中成长的微生物数量有关。在温度大于10℃时,温度与模型处理率没有相关性。空白模型出现不同程度的积水现象,而实验模型运行正常,土壤渗透率测定中,空白模型土样的渗水时间比试验模型长28%,均说明实验模型中人为添加的菌对湿地的堵塞具有明显的缓解作用。     

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。     

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。     

人工湿地中指示和病原微生物分布与衰减研究

采用多管发酵法和倾注平板法研究总大肠菌群(Total col-ifotms,TC)、粪大肠菌群(Fecal coliforms,FC)、粪链球菌(Fecal strepto-cocci,FS)、大肠杆菌(Escherichia coli,EC)、产气荚膜梭菌(Clostridiumperfringens,CP)和沙门氏菌(Salmonella spp.,SM)6种指示微生物和病原微生物在人工湿地中的分布、去除及衰减情况.结果表明,人工湿地对粪大肠菌群、人肠杆菌和总大肠菌群的去除效果最好,去除率分别为90.0%、84.6%和83.0%;对沙门氏菌和产气荚膜梭菌的去除效果较差,去除率分别为51.9%和35.7%;出水中粪链球菌的数量高于进水.基质中指示微生物和病原微生物数量比单元水中多2～4个数量级.指示微生物和病原微生物在污水中的衰减速率明显高于基质中,产气荚膜梭菌在污水和基质中的衰减速率最低,分别为0.053lgd-1和0.038 lgd-1.研究表明人工湿地对指示微生物的去除效果并不能完全反映对病原微生物的去除情况,结果可为人工湿地的环境卫生安全评价提供依据.     

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%。     

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。     

人工湿地型微生物燃料电池研究进展述评

湿地型微生物燃料电池(Constructed Wetland-Microbial Fuel Cell,CW-MFC)由人工湿地和微生物燃料电池耦合而成,因其具有丰富的微生物种群和较强的电极催化活性,在水质净化和生物产电领域有着良好的应用前景。从CWMFC反应器结构、电极材料及电极布置、填充材料、湿地植物、微生物和运行参数等几个方面对其研究和应用现状进行述评。总体上,大多数CW-MFC系统的产电效果并不理想,普遍净能量回收率小于0.050(kW·h)/kg COD,但在污染物处理去除方面效果显著,COD去除率基本可以达到80%以上。目前,上流式的垂直流运行模式是最合理且常用的运行模式,颗粒状的石墨或者活性炭与金属集电器的组合则是理想的电极材料,较小电极间距、多电极和扩大阴极的电极布置可有效提高系统产电性能,脱水明矾污泥是最具有研究价值的填料。此外,湿地植物会明显提高CW-MFC产电性能,其影响因素包括根际微生物活性、根际分泌物、根际沉积物、径向泌氧、光合作用;湿地植物和电系统还会促进微生物种群增长从而提高系统性能。CW-MFC中的污染物负荷、HRT(大多为3 d)、运行温度(20~40℃)和pH值(7~9)也是提高系统性能的关键因素。总结了未来CW-MFC所面临的挑战及研究方向,包括如何提高产电效率补充能源消耗、新兴污染物的降解及降解机理的研究,以及与其他工艺的联合应用。     

基于水力优化的模块化人工湿地除污性能评价

针对模块化人工湿地导流板设置无相关规范参考的问题,将数值模拟与小试研究相结合,系统评价了导流板设置方式对单元湿地模块内部水流状态与除污性能的影响。结果表明,通过在系统内部合理设置导流板可有效改善单元湿地模块的水力性能。沿水流方向分别在距湿地模块前段1/3处的下部和2/3处的上部设置高为280mm和290 mm导流板后,模块内部的水力效率达到最优,对应的λ增至0.935 6。按照优化结果设置导流板后,人工湿地模块对生活污水中COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为83.57%、74.49%、50.03%和59.69%,明显高于不设导流板的模块(COD 76.37%、NH3-N 66.66%、TN 36.39%和TP 43.74%),各项指标在净化出水中的残留量分别为33.05 mg/L、2.34 mg/L、9.06 mg/L和1.67 mg/L,满足GB 18918—2016《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。     

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.     

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。     

DEHP降解菌对反硝化滤池启动和性能的影响

为研究DEHP降解菌对反硝化生物滤池启动和性能的影响,采用两座上向流反硝化生物滤池进行对比试验。两座反硝化生物滤池进水均投加120μg/L的DEHP,一座反硝化生物滤池(1~#滤池)按照1∶1000(V菌液∶V进水)仅在挂膜阶段投加DEHP降解菌菌液,另一座反硝化生物滤池(0~#滤池)不投加DEHP降解菌菌液作为空白对照。对比试验期间对反硝化生物滤池在1.5 m/h的滤速下运行,通过29 d的对比试验,结果发现,DEHP降解菌使反硝化生物滤池的挂膜时间由15 d变为9 d,加快了40%,稳定阶段0~#滤池和1~#滤池的COD去除率分别为90.45%和95.55%,硝氮去除率分别为69.35%和76.19%,DEHP降解菌提升了滤池对COD和硝氮的去除能力,但对出水亚氮的浓度无明显影响,出水亚氮浓度几乎为0。反硝化生物滤池对DEHP的去除也有明显的效果,0~#滤池和1~#滤池在稳定阶段的DEHP去除率分别为74.77%和86.66%,DEHP降解菌也提升了反硝化生物滤池对DEHP的去除率。另外,在反硝化滤池内部,COD、硝氮、DEHP的去除主要集中在进水端0~0.4 m内。0~#滤池的亚氮积累率随滤池的增高而降低,但1~#滤池的亚氮积累率随滤层高度的增加呈现先升高后降低的趋势。     

Estimating rate constants of contaminant removal in constructed wetlands treating winery effluent: A comparison of three different methods

In this paper we investigated the use of three different methods for determining the rate constants for degradation of winery effluent within a sub-surface flow constructed wetland (CW). These methods comprised of using a dispersed plug flow (the Peclet) equation; a tanks-in-series (TIS) equation; and analysing the residence time distribution (RTD) directly. The last of these is described by the convolution integral (CI). We demonstrated self-similarity of the RTDs, which meant that the system's hydraulics were similar throughout the CW. We therefore extrapolated the RTD data to develop a more complete understanding of the hydraulic properties of the CW and examine how they affected the kinetics of degradation. We found that whilst both the Peclet and the TIS equation were able to predict concentration within the CW, this required the optimisation of more than one variable at the same time rendering a result that was more of a modelling exercise than a useful design tool. The CI method could be applied to predict system parameters effectively. We used it to measure rate constants of removal for both ethanol and potassium (key species for tracking the degradation/treatment of the effluent). Acetic acid, however, did not degrade implying that the CW operated aerobically. The concentration of sodium increased very slightly, indicating that it is not bioremediated/removed and that there are some minor evapotranspirative effects. The rate constant found for the biodegradation of COD was found to have significantly more uncertainty associated with it than the measurement of the rate of degradation individual components and we therefore posit that it is better to describe the processes of degradation by tracking individual components rather than lumped parameters.     

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。     

光合细菌对味精废水处理效果的影响研究

在改进型SBR(MSBR)反应器中利用光合细菌处理味精废水.研究光合细菌的两种代谢方式对味精废水COD的去除率影响和从味精废水生物处理反应器活性污泥和生物膜中富集分离光合细菌,结合光合细菌的细胞结构特点和代谢方式讨论其对活性污泥絮凝性能的影响.研究结果表明:黑暗系统中,处理味精废水活性污泥絮凝性能较光照系统中的活性污泥絮凝性能相对有较大的提高;黑暗条件下,光合细菌被强制进行有氧呼吸代谢方式,这样可以提高味精废水生物处理构筑物的有机物降解速率,出水COD优于光照好氧条件下的,出水比较清亮,有机物的去除率也有所提高.     

Effect of cycle time on biodegradation of azo dye in sequencing batch reactor

The effects of cycle time on the biodegradation of the azo dye remazol brilliant violet 5R (RBV-5R) were investigated in an anaerobic–aerobic sequencing batch reactor (SBR). System performance was determined by monitoring chemical oxygen demand (COD), color, anaerobic enzyme (azo reductase) and aerobic enzyme (catechol 2,3-dioxygenase), and aromatic amine concentration. SBR was operated in three different total cycle times (48 h, 24 h and 12 h), fed with a synthetic textile wastewater. In this study, the anaerobic period of SBR was found to allow the reductive decolorization of azo dye and the aerobic period was found to be effective on further COD removal after the anaerobic period. The percentage reductions in color by the anaerobic stage of the SBR were at 72%, 89% and 86% for the 24-h, 12-h and 6-h cycle times, respectively. Total COD removal efficiencies were over 75% for all operational conditions and about 70% of the COD removal was achieved in the first 3 h of anaerobic stages. During the decolorization of RBV-5R, two sulfonated aromatic amines (benzene-based and naphthalene-based) were formed and detected by HPLC. Aerobic phases of SBR with total cycle times of 48 h, 24 h and 12 h were able to remove benzene-based aromatic amines with removal efficiency of 64%, 92% and 89%, respectively. The results indicated that the best SBR performance in terms of color removal and aromatic amine degradation was achieved from total cycle time of 24 h.     

污泥干化芦苇床中芦苇内生菌群多样性研究

以污泥干化芦苇床中芦苇内生菌的多样性作为主要研究对象,结合16S rDNA高通量测序技术与PCR-DGGE技术,对污泥干化芦苇床和天然湿地中污泥菌群及芦苇内生菌群多样性进行了比较分析。结果表明,污泥干化芦苇床芦苇内生菌的细菌类群包含了20门、30纲、73目、152科、467属、1 167种细菌。其中变形菌门(65.6%)和拟杆菌门(25.5%)占绝对优势,γ-变形菌纲是丰度最高的纲,占总数的43.4%;排前20位的优势菌种相对百分比之和为46.5%,分属于所对应的18个属、12科、10目、6纲、3门。DGGE分析表明,污泥干化芦苇床中的污泥和芦苇内生菌优势菌群的种类与天然湿地相比差异显著;同时由于污泥的影响,芦苇内生菌群种类也发生了较为明显的变化。     

ORP调控印染废水水解过程的相关因素分析

采用水解处理印染废水时,为了研究得出高效运行的ORP综合调控措施及水解反应器的调控运行参数,进行了ORP与水解处理环境条件pH、碱度和COD的相关研究。试验结果表明,ORP与pH或碱度相关性良好;ORP随COD的降解过程,其变化曲线存在一个稳定的ORP最小值点,代表COD大部分被降解,其变化曲线随后缓慢上升至平台,此时COD已是难降解物质。此外,进水COD越大,相应的ORP最小值点出现越晚。