低温条件下BAF+SPD组合工艺对滇池入湖河水的脱氮效果

为缓解湖泊富营养化问题，需进一步降低入湖河流氮的含量。针对滇池流域新运粮河的低C/N水质特征，研究了冬季低温条件下的微曝气生物滤池（BAF）及固相反硝化（SPD）组合异位脱氮工艺。结果表明，BAF+SPD组合工艺启动挂膜阶段，约3周后，NH₄⁺-N的去除率达80%以上，而反硝化细菌增殖相对缓慢，约5周后，NO₃^--N的去除率达80%以上；稳定运行的低温阶段，除降雨时间外，NH₄⁺-N平均去除率达80%，出水NH₄⁺-N浓度<1 mg/L；NO₃^--N平均去除率达到85%以上，出水NO₃^--N浓度<1 mg/L；TN平均去除率达80%以上，出水TN浓度<2 mg/L，主要水质指标达到国家地表水Ⅴ类标准。     

UASB反应器厌氧氨氧化菌的脱氮特性研究

研究UASB厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器运行情况，采用普通城市污水厂活性污泥接种，人工合成废水，pH值在7.4～7.8之间，温度控制在(32±1)℃。在反应器稳定运行270～450 d之间的180 d中，对NH⁺₄-N和NO^-₂-N去除率均达到99.9％以上，总氮去除率保持在90％以上，NO^-₃-N产生量在20～30 mg/L之间波动。研究表明,UASB厌氧氨氧化反应器处理废水效果明显，对NH⁺₄-N、NO^-₂-N和TN去除率高，NO^-₂-N和NH⁺₄-N比值可以指示厌氧氨氧化反应器性能的演变。UASB反应器稳定运行阶段容积负荷的影响较小，ANAMMOX菌对合成废水适应性强，反应器抗冲击能力较强，受冲击后恢复迅速。出水pH值稳定在8.5附近，pH值变化情况可作为反应器运行状况的指示。关键词硝化厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床生物脱氮     

人工湿地基质对 NH+4-N 吸附性能简

为研究建筑废物红砖和工业废物煤渣用作人工湿地脱氮基质的可行性，分别通过静态吸附实验和动态NH₄⁺-N去除效果实验进行考察。结果表明，红砖和煤渣对NH₄⁺-N最大静态吸附量分别为0.2533 mg/g和0.0533 mg/g，其吸附等温曲线均符合Freundlich型吸附方程，吸附常数分别为0.0419和0.0091；红砖煤渣组合对污水中NH₄⁺-N平均动态脱除率达到41.18%，高于红砖的37.63%和煤渣的30.92%。     

污水生物生态处理工艺中的脱氮机理研究

通过水解池-美人蕉湿地、水解/接触氧化池-菖蒲湿地现场实验装置考察了生物-生态工艺深度净化分散生活污水的效果。结果表明,水解池-美人蕉湿地尽管湿地停留时间达到7 d，出水NH⁺₄-N仍难以达到一级A（GB18918-2002）标准；而增加接触氧化池后，湿地停留时间仅2 d，组合工艺出水水质远优于一级A出水要求。美人蕉湿地脱氮的主要途径是湿地微生物的硝化/反硝化，植物吸收约占28%。对经接触氧化处理，NH⁺₄-N、NO^-₃-N浓度均较高的进水，菖蒲湿地可在C/N小于2时高效脱氮。菖蒲湿地对TN的去除占组合工艺TN去除量的79%，其中植物吸收仅占湿地除氮总量的8%。湿地介质的厌氧氨氧化活性试验表明，菖蒲湿地介质表面的微生物在无有机碳源存在的条件下，可使培养液中的NH⁺₄-N与NO^-₃-N、NO^-₂-N短期内发生同步脱氮，厌氧氨氧化可能是菖蒲湿地在进水低碳源条件下脱氮的主要原因。     

花叶芦竹水平潜流人工湿地脱氮性能研究

采用花叶芦竹水平潜流人工湿地处理生活污水，对其脱氮性能进行研究。结果表明：在HRT＝5 d，对TOC，NH⁺₄-N，NO^-₂-N，NO^-₃-N和TN的去除效果分别达到92％、93％、84％、51％和88％，相应空白湿地的去除率分别为91％、85％、-232％、-203％和66％。大部分TOC在湿地的前端被去除。花叶芦竹可以直接吸收氮素，向湿地输送氧气，通过根系分泌物提供碳源。因此，花叶芦竹人工湿地具有很好的硝化反硝化能力，实现了良好的脱氮性能。     

黄菖蒲和狭叶香蒲根系对氮磷的吸收动力学

采用改进的常规耗竭法，研究了黄菖蒲（Iris pseudacorus L.）和狭叶香蒲（Typha angustifolia L.）根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的吸收特征及差异。结果表明，这2种植物根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的吸收动力学特征均可采用Michaelis-Menten方程描述。2种植物根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的亲和力（Km）和最大吸收速率（Vmax）有显著差异。吸收H₂PO₄^-时，黄菖蒲根系具有较高的Vmax值和较低的Km值，说明黄菖蒲具有嗜磷特性，并能够适应广范围浓度的H₂PO₄^-环境，适宜用于污染水体磷的去除；吸收NO₃^-时，狭叶香蒲根系具有较高的Vmax值和较低的Km值，表明狭叶香蒲可用于广范围浓度NO₃^-污染的水体修复；吸收NH₄⁺时，黄菖蒲根系具有较低的Vmax值和Km值，而狭叶香蒲根系具有较高的Vmax值和Km值，说明黄菖蒲适宜用于NH₄⁺污染较轻水体的修复，而在NH₄⁺污染较重水体中宜选用狭叶香蒲作为先锋植物。     

水平潜流人工湿地系统处理微污染原水的研究

采用水平潜流人工湿地系统处理微污染原水，同时考察了水力停留时间、温度、水力负荷以及植物的生长状况等对人工湿地系统处理效果的影响。结果表明，水平潜流人工湿地系统对微污染原水有较好的处理效果，COD、TP、TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N和NO^-₂-N的平均去除率分别为51.55%、49.90%、51.74%、 47.36%、52.67%和63.23%。按照国家地表水环境质量标准（GB3838-2002），经过湿地处理后，出水COD平均值达到Ⅰ类；出水TP平均值达到Ⅱ类；出水TN平均值基本接近Ⅳ类；出水NH⁺₄-N平均值达到Ⅱ类。另外，研究表明, 本系统在水力停留时间为3 d时,水力负荷为0.2 m/d处理效果最好，温度的变化与污染物的去除率呈正相关关系，植物生长旺盛程度直接影响着整个系统的处理效果。     

4种固定化藻类对污水中氮的净化能力研究

取培养至对数末期的藻，采用海藻酸钙凝胶包埋固定，对人工污水进行静态模拟净化试验，研究了蛋白核小球藻、鱼腥藻、双对栅藻和突变衣藻4种藻在固定和悬浮状态下，对污水中的氨氮和硝酸氮的净化效率以及藻类的生长特性。结果表明：固定化藻细胞比悬浮态藻细胞具有生长更趋于稳定、藻类的活性保持时间更长的优势。4种藻类中，小球藻和鱼腥藻在污水中的生长状况更好，较适宜采用海藻酸钙凝胶包埋固定化技术。实验第5 d时，固定化小球藻、鱼腥藻、双对栅藻和衣藻对NH₃-N去除率分别为91.9%、84.8%、68.3%和51.2%；对NO^-₃-N的去除率分别为85.1%、100%、96.9%和65.9%。固定化小球藻对NH₃-N的去除效果最好，而固定化鱼腥藻对NO^-₃-N的去除效果最好。因此，小球藻和鱼腥藻更适用于去除污水中的氮，具有很好的应用前景。     

利用城市生态河道深度净化污水处理厂出水的工程技术研究

提出了城市生态河道工程构建的技术方法，并研究了示范工程对城市污水处理厂出水的深度净化规律。实验结果表明，在保证生态景观功能的前提下，将生态河道技术工艺用于污水处理厂出水的深度净化，能够高效、稳定地去除氮磷等营养物，河道出水可以满足城市景观水体补充水源的水质要求，出水TP、PO^3-₄、TN、NH₃-N和NO₃-N平均值分别达到0.263、0.116、2.570、0.752和2.438 mg/L，去除率分别达到85.4%、92.8%、60.8%、39.7%和77.2%。     

盐度变化对SBR中硝化作用的动态影响研究

针对含氨氮废水，研究了逐步提高盐度（以氯离子浓度计）驯化活性污泥过程、淡水活性污泥受到一定盐度冲击过程以及经过30 000 mg Cl/L驯化后的活性污泥在盐度波动时对SBR反应器中亚硝化和硝酸化过程的影响。研究结果表明:在逐步提高盐度驯化的过程中，NH⁺₄-N的降解速率在盐度提高为15 000 mg Cl/L时先降低后升高，当盐度为25 000 mg Cl/L时，反应周期末有大量的NO^-₂-N累积，当盐度高达30 000 mg Cl/L时， NH⁺₄N的降解速率仍然维持在一定水平，这说明硝酸化过程比亚硝化过程更容易受到高盐度的抑制。而在冲击实验中，当淡水活性污泥受到20 000 mg Cl/L盐度冲击时，即使经过长时间的驯化后亚硝化过程仍然受到较大的抑制，且反应周期末有大量NO^-₂-N累积，当受到30 000 mg Cl/L盐度冲击时硝化作用几乎完全被抑制。经过30 000 mg Cl/L驯化后的活性污泥的硝化作用对盐度波动具有较强的适应性。     

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。     

Simultaneous nitrification and denitrification by Pseudomonas sp. Y-5 in a high nitrogen environment

Pseudomonas sp. Y-5, a strain with simultaneous nitrification and denitrification (SND) capacity, was isolated from the Wuhan Municipal Sewage Treatment Plant. This strain could rapidly remove high concentrations of inorganic nitrogen. Specifically, Pseudomonas sp. Y-5 removed 103 mg/L of NH₄⁺-N in 24 h without nitrate or nitrite accumulation when NH₄⁺-N was its sole nitrogen source. The NH₄⁺-N removal efficiency (RE) was 97.26%, and the average removal rate (RR) was 4.30 mg/L/h. Strain Y-5 also removed NO₃^?-N and NO₂^?-N even in aerobic conditions, with average RRs of 4.39 and 4.23 mg/L/h, respectively, and REs of up to 99.34% and 95.81% within 24 h. When cultured in SND medium (SNDM-1), strain Y-5 achieved an NH₄⁺-N RE of up to 97.80% and a total nitrogen (TN) RE of 93.01%, whereas NO₃^?-N was fully depleted in 48 h. Interestingly, high nitrite concentrations did not inhibit the nitrification capacity of Y-5 when grown in SNDM-2, the RE of NH₄⁺-N and TN reached 96.29% and 94.26%, respectively, and nitrite was consumed completely. Strain Y-5 also adapted well to high concentrations of ammonia (~401.68 mg NH₄⁺-N/L) or organic nitrogen (~315.12 mg TN/L). Our results suggested that Pseudomonas sp. Y-5 achieved efficient simultaneous nitrification and denitrification, thus demonstrating its potential applicability in the treatment of nitrogen-polluted wastewater.

     

SBR单级自养脱氮系统氮素转化途径

利用氮素计量关系和批式实验研究了SBR系统中基于短程硝化的单级自养脱氮特性和脱氮途径。结果表明,SBR系统获得良好脱氮效果,TN最高去除负荷和去除速率分别达0.49 kg N/(m3.d)和0.20 kg N/(kg VSS.d);系统中82%的氨氮转化成气体脱除,10%的氨氮转化成硝酸盐氮。批式实验结果表明,SBR系统中的污泥同时具有厌氧氨氧化、亚硝酸盐氧化和自养反硝化活性,三者的反应速率分别为0.12 kg NH4+-N/(kg VSS.d)、0.04 kg NO2--N/(kg VSS.d)和0.03 kg NO2--N/(kg VSS.d)。综上,SBR系统中氮的脱除是短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化共同作用的结果,产生的硝酸盐是厌氧氨氧化和硝化作用所致。     

ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验.在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮.氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH 4-N)、亚硝氮(NO-2-N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3·d)和0.063 kg/(m3·d)和0.126 kg/(m3·d)提升到了0.239 kg/(m3·d)、0.315 kg/(m3·d)和0.554 kg/(m3·d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间.     

生物填料-沉水植物联用在河道水强化处理中的应用研究

采用新型亲水性和疏水性材料作为生物填料,研究了生物填料-沉水植物联用技术在静态和原位水体中对武进港红旗河的水强化处理性能。静态实验选用2种生物填料考察其水处理特性,筛选出性能较好的填料进行了原位实验,沉水植物选取原位常见的狐尾藻、金鱼藻和伊乐藻。通过原位实验进一步考察了所选生物填料性能及生物填料-沉水植物联用对河道水的处理效果。结果表明,原位实验处理效果优于静态实验,原位实验中各测定指标的总平均去除率分别为:氨氮69.07%,亚硝氮70.28%,硝态氮47.58%,总氮53.28%,正磷酸盐84.88%,总磷83.50%。填料平均挂膜速率为453.01 nmol/(g.d)。     

基于SIMULINK的硝化反应动力学模型的仿真

利用MATLAB/SIMULINK对序批式生物膜反应器内的氨氧化细菌与亚硝酸盐氧化菌的生化反应进行仿真预测。模型的验证结果表明,适当的选择模型中的溶解氧浓度、碱度以及温度3种参数,SIMULINK仿真动力学模型能够比较准确地对氨氧化细菌与亚硝酸氧化细菌处理生活污水的过程进行仿真和预测.NH4+-N、NO2--N和NO3--N 3种基质仿真值的绝对平均误差最大为15.88,最小为1.13;NH4+-N、NO2--N和NO3--N的Nash.Suttcliffe模拟效率系数分别为99.36%、98.64%和99.25%;此外,还对SIMULINK仿真动力学模型中的溶解氧浓度、碱度以及温度进行了灵敏度分析,结果表明,温度的灵敏度最大、溶解氧次之、碱度灵敏度相对最小。     

分段进水SBR短程生物脱氮过程中N2O产生及控制

利用SBR,控制曝气量为60 L/h,利用在线pH曲线控制曝气时间,成功实现了短程生物脱氮过程,并考察了不同进水方式下SBR运行性能及N2O产量。结果表明,分段进水能够有效降低短程生物脱氮过程中外加碳源投加量。在原水进水碳氮比较低时,采用递增进水量的进水方式,能够有效降低生物脱氮过程中NO-2积累量,从而降低系统N2O产量。1次进水、2次等量进水和2次递增进水方式下,生物脱氮过程中N2O产量分别为11.1、8.86和5.04 mg/L。硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分氨氧化菌(AOB)在限氧条件下以NH+4-N作为电子供体,NO-2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。     

土壤渗滤介质系统去除雨水径流污染物

利用昆明当地的土壤在室内填装一个土柱渗滤系统，使用配水浓度模拟昆明市区雨水径流污染物浓度，进行去除雨水径流污染物的实验研究，考察系统对COD、TN、NH4＋、NO3^-、NO2^-和TP的去除效果。实验结果表明，该土壤渗滤系统对COD平均去除率为82．04％，对TN的平均去除率为22．64％，对NH；平均去除率为94．26％，但是对NO3^-、NO2^-去除效果较差，对TP平均去除率为96．95％；另外，系统长期运行导致下渗速度降低，出水效果反而变好。     

A Novel Design for Anaerobic Chemical Oxygen Demand and Nitrogen Removal from Leachate in a Semiaerobic Landfill

Abstract

The removal capacity of carbon and nitrogen from an artificial leachate was evaluated by using laboratory-scale columns, and a design was proposed to remove nitrogen more efficiently from a semiaerobic landfill. Five columns (i.e., two artificial municipal waste columns under anaerobic and semiaerobic conditions, an artificial construction waste column under semiaerobic conditions, and two crushed stone columns under anaerobic and semiaerobic conditions) were used. The influent load rates of organics [g chemical oxygen demand (COD)/m³ ·day], NH₄ ⁺, NO₃ ^?, and aeration conditions for the columns were varied, and the removal capacities of the columns for COD, NH₄ ⁺-N, and NO₃ ^?-N were measured.

Among the packed column materials, crushed stone was shown to be most effective in removing COD, NH₄ ⁺-N, and NO₃ ^?-N from artificial leachate. Average removal rates of crushed column under the semiaerobic condition (column D) for COD and NH₄ ⁺-N were estimated at about 150 g COD/m³·day and 20 g COD/m³ ·day, while those of crushed column under anaerobic condition (column E) for COD and NO₃ ^?-N at about 400 and 150 g COD/m³ ·day, respectively. It also was found that denitrification and nitrification reactions in column D occurred at the same time, and the ratio of denitrification to nitrification was estimated to be about 80%. Therefore, an anaerobic structure, which could be attached to the bottom of a main pipe in a semiaerobic landfill, is suggested to remove nitrogen and organic substances more effectively.