新型缓释碳源的制备及其性能

为了提高淀粉/聚乙烯醇(PVA)缓释碳源的反硝化速率,并有效控制碳源的释放速率,采用添加醋酸酯淀粉、疏水性乳化剂(SPAN80)以及二次包裹、表层交联等方法,制备了新型缓释碳源,通过释碳和脱氮实验考察了缓释碳源的最佳材料配比、脱氮效率以及碳源的释放规律。结果表明:缓释碳源中淀粉比例越高,反硝化效率越高,但释碳速率过快,容易造成出水COD偏高;当淀粉含量为58.2%时,能够获得适宜的脱氮效率和释碳速率,其反硝化滤柱的硝态氮去除率达100%,平均反硝化速率和出水COD分别为11.67 mg/(L·h)和27.65 mg/L,碳源释放与利用基本达到平衡。制备的新型缓释碳源其脱氮效率高、使用周期长、碳源释放得到有效控制,具有良好的工程应用前景。     

碳氮比对低温投加介体生物反硝化脱氮的影响

污水的生物脱氮效果受低温抑制,投加氧化还原介体有利于反硝化过程。采用规格相同的序批式反应器,使用人工配制硝酸盐废水和经过驯化的活性污泥,考察了不同碳源浓度(碳氮比)对低温(10℃)投加氧化还原介体1, 2-萘醌-4-磺酸(NQS)污水生物反硝化脱氮过程的影响。结果表明:当碳源浓度(以COD计)为150～400mg·L~(-1) (碳氮比为1.8～4.7)时,脱氮效率随碳氮比的升高而升高;当碳源浓度为400～550 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7～6.5)时,脱氮效率随着碳氮比的升高而降低;当碳源浓度为400 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7)左右时效果最好,总氮去除率最高为64.7%。对于脱氮速率,介体强化脱氮速率随着碳氮比的升高而升高。同时,探讨了投加介体污水生物反硝化脱氮的机理,发现投加介体降低了体系的氧化还原电位(ORP),有利于反硝化脱氮反应的进行。     

湿地植物作为低C?N比生活污水反硝化碳源的研究

以风车草、香根草、再力花、芦荻、美人蕉5种湿地植物作为低C/N比生活污水的反硝化碳源材料。静态碳源释放实验中,5种湿地植物释碳能力为风车草再力花芦荻香根草美人蕉,风车草COD释放量最高,可达(129.2±6.2)mg/(g·L),其TN、TP的释放量相对较低。静态反硝化脱氮实验中,风车草和再力花脱氮效果最好,反硝化出水中硝态氮质量浓度均降低至3mg/L左右,硝态氮去除率均达88%左右,出水COD均在100mg/L左右,COD去除率均达到84%左右。在低C/N比生活污水反硝化脱氮中试实验中,以风车草为反硝化碳源,出水中TN、COD去除率可分别达到73%、75%左右,说明风车草是一种良好的低C/N比生活污水深度处理的反硝化碳源材料。     

某污水处理厂A2/O工艺冬季生物反硝化过程的影响因素研究

针对污水处理厂冬季反硝化脱氮效率不佳的问题,以常州市某污水处理厂A~2/O工艺为研究对象,模拟探讨了不同外加碳源、碳源投加量、溶解氧(DO)和硝态氮浓度对生物处理系统反硝化脱氮能力的影响。结果表明,外加有机碳源对系统的反硝化效能有明显的强化效果。3种外加有机碳源(乙酸、乙醇和乙酸钠)中,乙酸为最佳碳源。当乙酸投加量为40mg/L时,系统反硝化脱氮效率最高,比反硝化速率可达1.964mg/(g·h),反硝化碳耗最少,为7.14 mg/mg。DO与比反硝化速率成反比,DO≤0.20mg/L时,反硝化能力最强。硝态氮初始质量浓度为20mg/L左右时,反硝化能力最强。在实际工程应用中,可以通过提高硝化效果或直接调整回流比实现反硝化脱氮最优条件,将有助于提高系统的冬季脱氮效果。     

壳类生物质释碳性能研究

以核桃壳、夏威夷果壳、杏仁壳、花生壳、开心果壳和板栗壳6种壳类生物质作为反硝化碳源的备选材料,通过静态碳释放实验测定其释碳量和反硝化实验测定其对硝酸盐氮的去除效率,旨在优选出适于推广的反硝化固体碳源。结果表明,花生壳和板栗壳释碳量最高,但因质地疏松而持续力不足,导致脱氮效果差;开心果壳释碳速率缓慢但持续力强,可作为缓效碳源;核桃壳和夏威夷果壳释碳量较高,且结构稳定,释碳过程满足二级动力学方程,适合作为反硝化固体碳源。实验初步优选出核桃壳和夏威夷果壳可作为经济有效的具有支撑作用的固体碳源。     

植物作为反硝化碳源

研究得到一种新型的筛选反硝化碳源的方法:可以通过比较材料浸出液的C/N值,筛选出有效的反硝化碳源;对芦苇秸秆、梧桐黄叶、梧桐绿叶、橘树叶、玉米秸秆和玉米芯6种材料浸出液的C/N值进行了研究,其中当以叶片作为反硝化固相碳源时,应该选取新鲜叶片作为研究对象。橘树叶和玉米芯均属于良好的反硝化碳源。以驯化后的河泥作为反硝化污泥,可以利用橘树叶或者玉米芯作为反硝化固相碳源,进行持续脱氮除磷反应,其中橘树叶脱氮效果强于玉米芯,而玉米芯除磷能力强于橘树叶。扫描电镜实验表明,橘树叶和玉米芯均适合作为生物膜载体。     

不同碳源添加量对垂直流人工湿地污水处理效果的影响

以垂直流人工湿地小试系统为研究对象,采用碱处理过的千屈菜(Lythrum salicaria)作为反硝化碳源补充材料,探讨了不同碳源添加量对系统COD及氮、磷去除效果的影响。结果表明,一定剂量经过碱处理的千屈菜材料可以为人工湿地系统脱氮提供反硝化所需要的碳源,而且具有缓效持续释放的特点。添加此碳源材料可明显提高系统的脱氮效率,最高可提升30.85%,但随着C/N比的增加,硝态氮去除率逐渐降低,C/N比为3、5、8时分别为91.20%、87.72%和84.19%。添加碳源量达到C/N比为3时系统能够发生最大程度反硝化,此时不仅人工湿地系统脱氮效果得到提高,同时人工湿地除磷能力也有所增强。碱处理过的千屈菜材料在本系统中的最适宜添加量为5 g,即100 g/m2(C/N=3),远低于在进水中为满足反硝化所需调控的C/N比(5～8),可以节约外加碳源成本。     

以聚乙烯醇为骨架材料的固相碳源反硝化脱氮试验研究

针对反硝化过程中液态碳源投加量难以控制的问题,研发了一种缓释固相碳源。对比了不同骨架材料、乳化剂及组分配比对固相碳源脱氮性能的影响,优化固相碳源制备条件,并分析其释碳规律。结果表明,以聚乙烯醇(PVA)为骨架材料,失水山梨糖醇脂肪酸酯(SPAN80)为乳化剂,PVA∶淀粉质量比为1∶1时制得的固相碳源释碳效果和脱氮效果更优,对于硝态氮为25～30mg/L模拟污水,其硝态氮去除率可以达到95%以上,出水COD保持在80mg/L左右。在连续流试验中,系统可在3d内迅速实现稳定反硝化脱氮,高效脱氮时间可维持在40d左右,在实际工程应用中,可以通过调节水力停留时间、反应器流态等参数,提高固相碳源的使用寿命。     

玉米秸秆碳源释放特征及反硝化效果

通过静态和动态实验研究了玉米秸秆的碳源释放规律,并考察其浸出液作为反硝化碳源对高、中、低硝酸盐氮的去除效果。实验结果表明,玉米秸秆可有效地释放碳源物质,静态实验中,固液比为1∶30时单位质量碳源释放的COD最多达254 mg/g,释放速率最快为13.37 mg/(g·d);动态实验中,秸秆长度为3 cm、水力停留时间(HRT)为48 h时,单位质量碳源释放的COD最多达826.26 mg/g,COD的速率最快为26.65 mg/(g·d)。反硝化过程中p H变化不明显,在7.0~8.0范围之间浮动。以玉米秸秆浸出液为反硝化碳源对中、低浓度的硝酸盐氮具有较好的去除效果,去除率保持在80%以上,甚至高达94%,但对高浓度的硝酸盐氮去除率仅在60%~80%之间。研究表明,玉米秸秆有较强的持续供碳能力,是一种经济合适的碳源材料,采用玉米秸秆浸出液作为去除地下水中硝酸盐氮的生物反硝化碳源是可行的。     

好氧反硝化菌TAD1的同步硝化反硝化性能

研究发现嗜热螯台球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1具有同步硝化反硝化性能,可将水中的氨氮去除。重点考察50℃下,碳氮比、碳源、初始pH值、DO浓度等因素对菌株TAD1同步硝化反硝化脱氮性能的影响规律及菌株TAD1的耐氨能力,最后用Minitab软件进行综合优化。结果表明,菌株TAD1在高浓度氨氮(500～3 000 mg/L)下仍具有很高的脱氮能力,pH值和碳源用量是影响TAD1同步硝化反硝化最显著的因素,综合优化后总氮最大去除率达到了70%,证实利用菌株TAD1的同步硝化反硝化性能具有潜在的废水脱氮应用前景。     

固态碳源去除地下水硝酸盐的模拟实验

选取了5种研究较少的固体材料,棉花、丝瓜络、甘蔗渣、可降解餐盒、木屑作为去除地下水硝酸盐的外加碳源。在锥形瓶中进行反硝化对比实验,研究了不同固态碳源下NO3--N、NO2--N、NH4+-N及pH的变化情况,分析了NO3--N及总氮的去除率。研究结果表明,反硝化过程中pH呈升高趋势,在6.9～8.5范围内浮动。可降解餐盒和丝瓜络相对于其他的固态碳源来说,对NO3--N和总氮有较高的去除率,但丝瓜络的总氮去除率明显低于可降解餐盒。可降解餐盒的硝酸盐去除率达到98.28%,总氮去除率达到93.48%。可降解餐盒能够有效地去除地下水硝酸盐,达到以废治废的效果,是经济有效的最佳固态碳源。     

Application of plant carbon source for denitrification by constructed wetland and bioreactor: review of recent development

Water quality standard for nitrate becomes more and more strict, and the plant carbon source is widely used for denitrification by constructed wetland (CW) and bioreactor. However, the nitrate removal efficiency by different types of plant carbon source are not evaluated comprehensively. Denitrification performance of different plant carbon sources, and the influence of dosing method and pretreatment are thoroughly reviewed in this paper, which aims to investigate the accurate utilization of plant carbon source for nitrogen (as nitrate) removal. It is concluded that plant carbon source addition for all types of CWs and bioreactors can improve the nitrate removal efficiency to some extent, and the dosing method of plant carbon source for denitrification should be further studied and optimized in the future. The popular carbon sources for CW and bioreactor denitrification enhancement are woodchip, chopped macrophytes, crop plants, macrophytes litters, etc. The recommended optimum C:N ratios for CW and bioreactor are 4.0:5.0 and 1.8:3.0, respectively. The physical and biological pretreatments are selected to supply organic carbon for long-term denitrification.     

不同水生植物去除水体氮磷的效果

为研究水生植物对污染河流的脱氮除磷效果,实验采用人工配置污水,对大薸、凤眼莲、慈菇、菖蒲、香蒲和水葱这6种水生植物去除氮磷的效果进行了实验研究。结果表明,所选植物都能较好地吸收水中的营养物质,对氨氮(NH4-N)和硝态氮(NO3-N)的去除率分别为93.71%～97.32%和76.69%～92.47%,对总磷(TP)的去除率为76.69%～92.47%,其中菖蒲对NH4-N的去除效果最好,慈菇对NO3-N的去除率最高,香蒲对TP的去除率最高。6种水生植物的氮、磷吸收贡献率分别占水质氮、磷去除率的11.71%～54.57%和17.61%～64.56%。不同种类水生植物对不同污染物的去除能力存在较大差异,因此,在实际应用时可针对污染物的种类来选择水生植物,也可考虑对水生植物之间进行搭配组合用以修复污染水体。     

碳源对含盐废水短程硝化反硝化的影响

分别采用醋酸钠、甘油、乙醇和葡萄糖作为外加碳源,研究不同碳源对含盐废水短程硝化反硝化的影响.结果表明:(1)利用醋酸钠作为碳源,逐步增加NaCl盐度可以实现短程硝化反硝化,TN平均去除率高于95％.当NaCl盐度为14.2 g/L时,采用醋酸钠、甘油、乙醇和葡萄糖作为碳源时,NO2- -N的累积率分别为98.7％、86...     

内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺脱氮除磷性能研究

针对传统Pasveer氧化沟内缺氧段碳源难以被反硝化菌充分利用的问题,采用内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺,并进行中试规模实验研究,考察了不同内回流比条件下系统的脱氮除磷效果。研究结果表明,在内回流比为200%的情况下,系统的脱氮除磷效果最好,出水TN和TP的浓度分别降至12.7 mg/L和0.34 mg/L,去除率分别达到61.9%和89.2%。内置缺氧区的设置一方面能使有限的碳源充分用于反硝化,另一方面,促使了反硝化吸磷现象的发生,这使得系统在进水碳源较低的情况下仍能够获得上佳的脱氮除磷效果。但是,过高的内回流比会导致好氧区亚硝酸盐的积累,这对生物除磷是不利的。     

电化学法去除水中的硝酸根

以钛基氧化物涂层材料（Ti／SnO2-Sb2O5-IrO2）为阳极，碳纳米管修饰的石墨（GE—CNT）为阴极构建电化学系统进行硝酸根（NO3-）去除研究，考察了阴极材料、阴极电位和pH值对电化学法去除水中NO[的影响，同时检测了铵离子（NH4＋）和亚硝酸根（NO2-）的生成量。结果表明，利用碳纳米管修饰的石墨阴极可获得较好的硝态氮去除效果；随着阴极电位负移，NO3-去除率随之升高；酸性条件下NO3-去除率最高，NH；生成量也更多。对于由NO3-转化产生的NH4＋，在氯离子存在条件下再次进行电化学处理120min，其去除率可达97．1％。     

以剩余污泥水解酸化液为外加碳源的污水生物脱氮

为解决低碳氮比污水生物脱氮过程反硝化碳源不足的问题，利用剩余污泥水解酸化液为外加碳源，通过具有曝气段与非曝气段的一体化曝气生物滤池（BAF），研究低碳氮比污水生物脱氮的性能与工艺条件。实验结果表明，预处理后的水解酸化液VFAs为3134．9～5251．4mg／L、ThODVFAs／COD为59．87％～91．85％，适合作为生物脱氮的外加碳源；水解酸化液的投配量、进水TN浓度对系统生物脱氮效果的影响较大，气水比、曝气段与非曝气段比例对系统的硝化和反硝化性能有重要的影响；在温度为25±1℃，水解酸化液COD平均为7555．1mg／L，进水TN、NH4-N和COD分别平均为43．88mg／L、39．04mg／L和56．8mg／L，碳源与污水投配的流量比为1：75的条件下，当BAF水力停留时间（HRT）为8h、曝气段与非曝气段比例为3：3、气水比为10：1、回流比为2：1时，NH4-N和TN的去除率分别超过98％和75％，出水COD平均为28．6mg／L。研究指出，剩余污泥水解酸化液经过预处理后可用作低碳氮比污水生物脱氮的外加碳源，有效地提高了反硝化效果，并不会造成二次污染，同时又可以实现剩余污泥的减量化和资源化。     

为置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺脱氮除磷性能研究

针对传统Pasveer氧化沟内缺氧段碳源难以被反硝化菌充分利用的问题，采用内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺，并进行中试规模实验研究，考察了不同内回流比条件下系统的脱氮除磷效果。研究结果表明，在内回流比为200％的情况下，系统的脱氮除磷效果最好，出水TN和TP的浓度分别降至12．7mg／L和0．34mg／L，去除率分别达到61．9％和89．2％。内置缺氧区的设置一方面能使有限的碳源充分用于反硝化，另一方面，促使了反硝化吸磷现象的发生，这使得系统在进水碳源较低的情况下仍能够获得上佳的脱氮除磷效果。但是，过高的内回流比会导致好氧区亚硝酸盐的积累，这对生物除磷是不利的。     

Impact of carbon source on nitrous oxide emission from anoxic/oxic biological nitrogen removal process and identification of its emission sources

Wastewater treatment is an important source of nitrous oxide (N₂O), which is a strong greenhouse gas and dominate ozone-depleting substance. The purpose of this study was to evaluate the effect of carbon source on N₂O emission from anoxic/oxic biological nitrogen removal process. The mechanisms of N₂O emission were also studied. Long-term experiments were operated to evaluate the effect of three different carbon sources (i.e., glucose, sodium acetate, and soluble starch) on N₂O emission characteristics. And batch experiments, in the presence or absence of specific inhibitors, were carried out to identify the sources of N₂O emission. The ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and denitrifiers community compositions under different circumstances were also analyzed based on which the underlying mechanisms of N₂O emission were elucidated. The conversion ratios of N₂O in reactors with glucose, sodium acetate, and soluble starch were 5.3 %, 8.8 %, and 2.8 %, respectively. The primary process responsible for N₂O emission was nitrifier denitrification by Nitrosomonas-like AOB, while denitrification by heterotrophic denitrifiers acted as the sink. Reactor with sodium acetate showed the highest N₂O emission, together with the highest nitrogen and phosphate removal ratios. Carbon source has a significant impact on N₂O emission quantity and relatively minor effect on its production mechanism.