k-C*模型的人工湿地模拟研究

采用自由表面流人工湿地,对广东省中山市某小区对应段的河涌进行生态修复改造。基于k-C*模型的计算结果表明,在对现有河涌的面积的利用下,TP和NH4+-N的去除效果受到限制。采用多因素正交实验对模型的计算结果进行实验验证和分析,研究了4种植物、4种基质,分别在2、4、6和8 d水力停留时间(HRT)下对TP和NH4+-N的去除效果,得到影响TP和NH4+-N去除效果的因素主次顺序分别为基质→植物→HRT和基质→HRT→植物;各因素的最佳水平条件分别为:风车草、颗粒活性炭、4 d(HRT)。在最佳水平条件下进行实验,结果表明,TP和NH4+-N的浓度均可达到出水排放标准浓度指标。k-C*模型的计算值总是比实验值偏高,但两者之间的误差在一个数量级范围内。     

改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水

提出了一种改进型波形潜流人工湿地(improved wavy subsurface flow constructed wetland,IW-SFCW)并研究了该湿地系统在5个水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(2、3、4、6和8 d)下对猪场废水的处理效果。结果表明,该湿地系统对猪场废水中各污染物有较好的去除效果。在水力停留时间为4 d,进水COD、TN、NH4+-N和TP浓度分别为511、120、110和10 mg/L左右时,该湿地系统对COD、TN、NH4+-N和TP的去除率分别为86.0%、54.4%、70.1%和91.6%。此外,该湿地系统对废水中COD、TP的去除效率随水力停留时间的延长逐渐提高,在HRT=8 d时去除效果最好,去除率分别达到92.7%和96.8%;但对TN、NH4+-N的去除率却随水力停留时间的延长出现先上升后下降的趋势,在HRT=4 d时去除率最高,分别为54.4%和70.1%。     

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.     

不同因素对人工湿地基质脱氮除磷效果的影响

在人工配制的污水中投入一定量的基质,不同条件下振荡培养,评价沸石、炉渣和陶瓷滤料3种基质在不同因素影响下对氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)的吸附能力。结果表明,不同吸附时间时,沸石对NH4+-N的吸附效果最好,陶瓷滤料对TP的吸附效果最好;进水浓度对沸石吸附NH4+-N的影响较大,其吸附量随进水浓度的增大而增大,进水浓度对炉渣和陶瓷滤料吸附NH4+-N及炉渣吸附TP影响不大;3种基质对NH4+-N和TP的吸附量均是随吸附剂量的增加而降低,要达到较好的去污效果,应根据实验结果考虑基质投入量;pH值对沸石吸附NH4+-N影响显著,pH值6～7范围内吸附效果最好,pH值8～12的碱性条件有利于基质对TP的吸附。     

UASB反应器中厌氧氨氧化菌的影响因素研究

在UASB反应器中接种实验室已经驯化好的厌氧氨氧化颗粒污泥，对其进行厌氧氨氧化菌活性提高和影响因素的实验研究。研究表明厌氧氨氧化菌对NH4＋-N和N02--N的适宜浓度负荷均为200mg／L，适宜水力停留时间HRT、温度、pH和进水基质比（N02--N／NH4＋-N）分别为2h、30～35℃、7．5～8．5和0．95～1．2，NH4＋-N、NO2--N和TN的平均去除率分别为97．1％、98．3％和92．7％。     

青萍生长特征及其对受污染河水的修复效果

以浮萍优势品种青萍（Lemna minor）为研究对象,开展受污染河水修复。分析了青萍在不同营养盐浓度条件下的生长特征,探讨了青萍对受污染河水的修复效果。在表面积为0.0095 m2的限制空间条件下,青萍在1、2和5 mg总氮（TN）/L营养液中的生长特征都能较好地服从Logistic生长模型,受制约的临界鲜重（FW）分别为1.20、1.36和1.36 g;青萍对受污染河水中氮磷污染物具有较好的去除效果,氨氮（NH＋4-N）的平均去除率、平均去除量和平均去除速率分别为56.87%、1.22 mg/d和0.0466 mg/（g FW·h）,正磷酸盐（PO3-4-P）的平均去除率、平均去除量和平均去除速率分别为66.95%、0.25 mg/d和0.0088 mg/（g FW·h）。根据相关性分析,进水NH＋4-N和PO3-4-P浓度与其对应去除量之间极显著相关;青萍FW与NH＋4-N去除速率之间显著负相关,但与PO3-4-P去除速率之间不存在显著相关性;NH＋4-N进水浓度与去除速率相关性不显著,但PO3-4-P进水浓度与去除速率显著正相关。     

低温条件下生态槽深度处理农村生活污水的日变化特性

针对农村生活污水处理设施出水水质偏高污染环境的现状,构建了以水生植物为主体的生态槽深度处理农村生活污水,研究了低温条件下生态槽深度处理生活污水过程中DO、pH、COD、NH4+-N、TP等指标的日变化特性。结果表明,生活污水COD为37.67～60.23 mg/L、NH4+-N为13.66～16.76 mg/L、TP为1.32～1.78 mg/L、水温为9～11℃,HRT为5 d时,生态槽出水COD、NH4+-N和TP平均为21.07 mg/L、0.99 mg/L和0.19 mg/L,均可达《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)之Ⅳ类水标准。各级生态槽内DO浓度夜间低于昼间。夜间植物对NH4+-N和TP具有较强的吸收作用,平均去除率分别达94.83%和89.87%;而TN去除效果稍差,平均去除率为59.9%。     

人工湿地净化造纸废水尾水及优势植物筛选

通过象草、灯芯草、水葱、风车草4种植物人工湿地系统对造纸废水的处理,探讨了湿地系统对COD、NH+4-N和TP的去除能力,考察了湿地植物的净化作用与效果。结果表明,植物的引入能显著提高湿地系统对造纸废水的处理效果;植物人工湿地系统中COD、NH+4-N和TP去除率均随水力停留时间的延长而增加;4种植物人工湿地系统对COD去除效果均较好,其中水葱湿地系统最佳,COD去除率可达98%以上;水葱和灯芯草湿地系统对NH+4-N和TP的去除效果较好,其去除率分别可达85%和80%以上。综合比较4种植物的综合净化能力,水葱和风车草最好,灯芯草次之,象草最差,水葱和风车草是人工湿地处理造纸废水的适宜选择。     

植物配置对表层流湿地净化效果的影响研究

以郑州市贾鲁河河水为处理对象,研究了不同植物配置表层流湿地的水质净化效果及影响因素。研究表明,单纯挺水植物湿地对TN、TP、NH4+-N和COD的平均去除率分别为28%、58%、49%和26%;采用沉水植物+浮叶植物+挺水植物组合的湿地对TN、TP、NH4+-N和COD的平均去除率分别为37%、64%、63%和32%,在对NH4+-N和TN的处理效果上表现出明显的优势,DO含量变化是导致处理效果差异的主要原因。研究结果表明,在湿地植物配置上,可从氮循环的角度,通过合理搭配湿地植物,强化硝化反硝化作用,以提高对氮素的去除效果。     

循环水养殖系统水质变化特征的中试研究

采用循环水养殖系统进行虹鳟、鲟鱼和鲢鱼的阶梯养殖中试研究,在不更换新鲜水的情况下,系统连续运行30天,分析其中COD、NH4+-N和TP的变化特征。结果表明,在相同养殖密度情况下,养殖虹鳟鱼使循环水COD、NH4+-N和TP浓度分别增加26.6%、45.7%和37.4%,养殖鲟鱼使COD、NH4+-N和TP浓度分别增加16.0%、21.6%和14.4%,生化池对COD、NH4+-N和TP的去除率分别为39.8%、50.0%和1.9%。系统还加入了鲢鱼养殖单元和配置水生植物的沉淀池,增加了系统对污染物的去除效果。实验自第21天起向沉淀池投加壳聚糖,使循环水浊度降低了46.6%,色度降低了38.0%。经过30 d的连续运行,除TP指标外,COD和NH4+-N浓度仍满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中地表水Ⅲ类功能区用水标准。     

容积负荷对厌氧氨氧化反应器运行影响的研究

采用1套有效容积为3 L的厌氧复合床作为厌氧氨氧化反应器,用提高进水基质浓度和缩短反应器水力停留时间2种方式提高反应器的容积负荷,进而研究反应器最佳的进水浓度和水力停留时间。结果表明,在HRT为24 h的条件下,反应器最佳进水浓度NH4+-N与NO2--N在110 mg/L左右;通过调节HRT发现,当HRT大于8 h时,NH4+-N与NO2--N的去除率都在80%以上。     

MBBR处理猪场废水厌氧消化液的研究

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理猪场废水厌氧消化液,考察了水力停留时间(HRT),进水COD和NH3-N浓度对反应器处理效果的影响.结果表明,在温度为20～30℃,填料填充比为50%,进水COD和NH3-N浓度分别为1016 mg/L和496 mg/L条件下,当HRT为12.5 h时,COD和NH3-N去除率可分别达到62%和77%,猪场废水厌氧消化液中可生物降解性有机物基本得到去除,当HRT增至23.8 h时,COD和NH3-N去除率分别为64%和86%,出水COD和NH3-N浓度分别为368 mg/L和70 ms/L,均达到了<畜禽养殖业污染物排放标准>(GB18596-2001)的要求.     

无污泥持留序批式预处理反应器渗滤液预处理的正交试验研究

以黑石子垃圾填埋场渗滤液强化预处理-生物接触氧化为依托,针对其处理效果的局限性,研究无污泥持留序批式预处理(WSIP)反应器正交试验,旨在优化运行参数,提高低温期间渗滤液处理效果.实验表明,COD、NH 4-N、TN去除率较高,出水可生化性较好;优化碳氮质量比,为后续好氧微生物降解创造条件;曝气时间、HRT、进水磷浓度、序批周期对NH 4-N、TN去除效果影响显著;低温期间,获得较好出水水质的最佳运行参数为曝气时间9h、HRT4d、进水磷质量浓度50mg/L、序批周期6h.     

人工湿地植物泌氧与污染物降解耗氧关系研究

实验采用静态水培方法研究了香蒲(Typha orientalis)、芦苇(Phragmites australis)和水葱(Scirpus validus)3种常见湿地水生植物潜在泌氧能力、去污效果,并对水生植物泌氧量与污染物降解耗氧量进行了计算分析,从而阐明湿地植物泌氧与污染物降解耗氧之间的关系。结果表明,3种植物泌氧能力由大到小依次为:芦苇香蒲水葱,其中,芦苇比放氧速率、面积泌氧率均最高,分别为3.36 mg O2/(g.d)和4.35 g O2/(m2.d)。植物对湿地系统中污染物的去除有重要影响,各植物系统COD去除速率在3.46~3.77 g/(m2.d)之间;NH4+-N去除速率在0.07~0.13 g/(m2.d);TN去除速率在0.25~0.27 g/(m2.d);TP去除速率均为0.09 g/(m2.d);均好于无植物空白系统。计算表明,各植物体系泌氧量在0.48~0.55 g O2/d之间;各植物体系COD、NH4+-N耗氧量在0.41~0.46 g O2/d之间;植物净泌氧量在0.02~0.12 g O2/d之间。植物泌氧量与COD、NH4+-N耗氧量呈显著正相关关系。若应用人工湿地处理城镇生活污水,各植物体系COD最大去除负荷在3.81~4.35 g/(m2.d)之间,NH4+-N最大去除负荷在0.83~0.95 g/(m2.d)之间,最大水力负荷在1.65~1.89 cm/d之间。     

新型阶梯式人工湿地处理生活污水的研究

采用一种新型阶梯式人工湿地处理生活污水,考察了该工艺对COD、BOD5、NH3-N、全氮(TN)和全磷(TP)的去除效果,实验结果表明,当水力负荷约为0.44 m3/(m2.d),水力停留时间为3 d时,湿地对COD、BOD5、NH3-N、全氮(TN)和全磷(TP)的去除效果较好,平均去除率分别达到90.6%、87.9%、66.7%、63.4%和92.6%,出水COD约为14.1～30.8 mg/L,BOD5约为8.2～13.1 mg/L,NH3-N约为9.9～19.6 mg/L,TN约为17.3～28.7 mg/L,TP小于1.2 mg/L,出水水质优于农田灌溉水质标准(GB5084-2005)。植物种植长状况、温度变化及进水污染物浓度等因素对湿地处理效率有较大影响,总体上来讲,温度大于24℃、植物种植密度越大、进水污染物浓度越低处理效果越好。     

不同SRT条件下曝气池临界DO的比较研究

为了优化污水处理厂中不同SRT条件下曝气池DO值,对不同DO条件下COD和NH+4-N去除规律进行了研究和探讨,得到了出水刚好满足一级A排放标准的最小DO浓度,并将该DO值定义为曝气池的临界DO值。实验结果表明,活性污泥系统具有较强的COD去除能力,不同SRT在不同DO条件下的COD平均去除率均在85%以上,说明COD的去除效果基本不受DO浓度的影响;而DO浓度对NH+4-N的去除效果有较大的影响,随着SRT的增大,NH+4-N的去除效果逐渐变好,低DO浓度对NH+4-N去除的负面效应也逐渐减弱。以出水NH+4-N达到一级A排放标准为目标,SRT为10、17.5、25和35 d时的临界DO值分别为1.5、0.8和0.3 mg·L-1。最终通过拟合,得到了临界DO值与SRT关系的经验公式。     

PCL-SND系统的脱氮效果

以处理水产养殖水体中的含氮化合物为目的,采用气提反应器,建立以聚己内酯(polycaprolactone,PCL)为碳源和生物膜载体的同时硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification,SND)系统(PCL-SND),研究其启动过程及脱氮效果以及水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对PCL-SND系统脱氮效果的影响。结果表明,在PCL填充率为10%,HRT为24 h,进水氨氮(NH+4-N)浓度为10 mg/L,硝态氮(NO-3-N)浓度为50 mg/L的条件下,系统运行45 d达到稳定状态,NH+4-N和TN的去除率分别为(76.55±0.98)%和(56.85±2.21)%。HRT对PCL-SND系统脱氮效果的研究表明,一定范围内,TN去除率随着HRT的减小而下降,出水NO-3-N浓度随着HRT的减小而升高,当HRT8 h,NH+4-N去除率基本稳定(85%~89%),HRT为24 h时,脱氮效果最好,TN和NH+4-N去除率分别为(68.56±1.64)%和(87.75±2.78)%,出水NO-3-N浓度(15.72±1.46)mg/L。p H和总碱度均随HRT的减小而下降,生物量却随HRT的减小而增大。     

新型人工快速渗滤系统处理村镇污水工艺参数优化

在巢湖双桥河建立了中试规模的人工快速渗滤系统(CRI),系统经过一个月左右启动期后挂膜成功。通过考察不同湿干比条件下CODMn、TP、TN和NH3-N的去除效果,确定系统湿干比为1 d∶2 d,水力负荷周期为3 d。TP、TN和NH3-N在1.0 m/d的水力负荷条件下能够达到最佳的处理效果,特别是TN;而CODMn在1.3 m/d取得最佳的去除效果。综合考虑脱氮除磷和有机污染物的去除,选取水力负荷为1.0 m/d可得到最佳的出水水质。综合4种污染物的去除特点,特别考虑到对TN去除的需要,同时兼顾工程成本,填料厚度确定为1.2～1.5 m之间为最佳。选取生物陶粒、钢渣、活性炭和天然沸石为渗滤介质,研究结果表明,从去除有机污染物和TP角度考虑,选取活性炭和钢渣可达到较好的去除效果,其中钢渣对TP去除效果更佳;而活性炭具有其他4种填料不可替代的脱氮效果。以上工艺组合形式的确定将为巢湖流域CRI系统的推广提供科学依据和数据支持。     

固定化斜生栅藻净化畜禽废水中氨氮和磷的影响因素

为探讨Cu2+、p H和流速对固定化斜生栅藻去除畜禽废水中NH+4-N、TP效果的影响,在实验室条件下模拟实际污水处理过程,并采用正交实验方案对结果进行分析。结果表明低质量浓度Cu2+(0~0.05 mg/L)改善藻的净化效果,高质量浓度Cu2+(0.50~5.00 mg/L)抑制藻的净化效果;在p H较高的条件下(p H=9),固定化斜生栅藻的净化效果明显提高;流速对结果没有明显影响。通过正交实验,得出固定化斜生栅藻去除畜禽废水中NH+4-N、TP的优化条件如下:Cu2+质量浓度为0.05 mg/L,p H为9,流速为0.3 m/s。此时NH+4-N去除率为96.11%,TP去除率为97.53%。     

包埋水华鱼腥藻和活性炭对污水中氮磷的净化

采用聚乙烯醇-海藻酸钠（PVA—SA）凝胶包埋水华鱼腥藻与活性炭混合物，对比水华鱼腥藻在包埋、吸附以及悬浮状态下对高浓度模拟废水中氨氮的去除效果，实验结果表明，水华鱼腥藻在包埋状态下对氨氮有更好的去除效果。通过正交实验研究SA、粉末活性炭（PAC）、水华鱼腥藻之间不同质量比的包埋混合物对去除污水中NH4＋-N、TP以及处理后废水中微囊藻毒素（MC）残留量的影响，结果表明，当PVA量为8％时，SA、PAC和藻含量分别在0．5％、0．5％和0．2％为NH4＋-N、TP的最佳去除组合，同时处理后污水中MC的含量也低于联合国标准1Iμg／L，避免了二次污染的同时为产毒素藻类的利用创造了条件。