蚯蚓生态滤池对农村生活污水的深度净化效果

本实验利用多级蚯蚓生态滤池对农村生活污水进行处理研究,分别考察了不同季节蚯蚓生态滤池对COD、TN、NH4+-N和TP的去除效果,同时利用PCR-DGGE技术对不同季节的微生物群落进行初步分析。结果表明,夏季COD、TN、NH4+-N和TP的平均去除率分别达到86.05%、89.02%、98.48%和99.1%;出水浓度17.86、4.96、0.605和0.047 mg/L。冬季COD、TN、NH4+-N和TP的平均去除率分别达到83.29%、93.26%、96.96%和92.7%;出水浓度22.68、2.63、1.02和0.37 mg/L。不同季节出水水质均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A类标准。蚯蚓生态滤池内的微生物多样性冬季的要比夏季的丰富,且冬季滤池内微生物种类从上至下逐渐增加,符合污染物去除效率的变化。     

基于生物炭填料的蚯蚓生态滤池净化养殖污水的效果分析

采用蚯蚓生态滤池作为污水处理装置,探讨生物炭、秸秆、蛭石和海绵等材料经过不同组合后作为填料对蚯蚓生态滤池去除养殖污水中污染物的影响。结果表明:蚯蚓生态滤池中,生物炭和蛭石等体积混合作为填料最有利于去除养殖污水中的硝态氮和COD;生物炭和秸秆等体积混合作为填料最有利于去除氨氮和TN;生物炭和海绵等体积混合作为填料最有利于去除磷酸盐和TP。因此,生物炭与蛭石、秸秆、海绵混合作为蚯蚓生态滤池填料可能有利于净化养殖污水。     

BP神经网络对蚯蚓滤池处理COD的模拟预测

基于蚯蚓滤池处理去除污染物的非线性特点,利用BP神经网络建立了蚯蚓滤池处理COD的基本模型结构。同时对实验数据进行了验证和预测,通过权值贡献率分析确定了各种输入因素对COD出水浓度的影响。结果表明:COD的出水模型预测值与实际值平均误差较小,模型稳定,预测效果好。输入神经元为4,隐含神经元为8,输出神经元为1,学习速率为0.1,动量为0.1,训练次数为10 000的BP神经网络模型,预测的COD出水值最接近真实值。COD进水浓度对COD出水影响最大,符合理论研究结果。BP神经网络模型建立的成功为后续生活污水智能化控制的研究提供了相应的理论基础。     

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.     

不同填料组合的曝气生物滤池前置反硝化工艺特性的比较研究

研究了2组不同填料组合的前置反硝化曝气生物滤池(BAF)脱氮工艺:陶粒-沸石工艺(C-Z BAF)和沸石-陶粒工艺(Z-C BAF),比较二者在不同的水力停留时间(HRT)、气水比和回流比条件下的工艺特性。当进水COD、氨氮和TN容积负荷分别为0.72～5.97、0.09～0.60和0.11～0.78 kg/(m3.d)时,C-Z BAF和Z-C BAF的最佳HRT、气水比和回流比分别为1.5 h、5∶1、1∶1和1.5 h、5∶1、2∶1,相应COD、氨氮和TN的平均去除率分别为94.7%、99.0%、62.2%和93.2%、99.5%、70.1%。单因素方差分析结果表明,HRT对2组工艺的各种污染物的去除率均有显著影响;回流比对Z-C BAF的TN去除率存在显著的影响,而对C-Z BAF的TN去除率几乎没有影响。污染物沿程分布分析结果表明,两组工艺的COD去除主要发生在缺氧滤池以及好氧滤池0～0.3 m的填料区;硝化作用主要发生在好氧滤池的0～0.6 m填料区,Z-C BAF工艺的硝化速率高于C-Z BAF工艺。Z-C BAF工艺存在明显的同步硝化反硝化作用,且Z-C BAF工艺的脱氮性能优于C-Z BAF工艺。     

生物滞留系统植物筛选与综合评价

为科学筛选出生物滞留系统中能有效去除多种污染物的最佳植物,选取10种重庆市本土植物构建雨水生物滞留系统,以控制山地城市道路雨水径流污染;并采用反向传播动态神经网络(BP-DNN)技术构建了基于多目标污染物的综合评价模型,对所有生物滞留系统进行应用评价。结果表明:植物可有效去除有机物和营养物等多种污染物,但存在差异性;植被种类对COD的去除影响显著,其中,风车草去除效能最佳,而千屈菜最差;植物的栽种可有效提高系统对NH_4~+-N的去除率,但差异性并不显著,同时,部分植物能在一定程度上提高系统对NO_3~--N的去除,但不稳定;植物的栽种能有效提高系统的除氮性能,选用风车草时系统除氮性能最佳,TN去除率可达64.30%～86.82%,而植物的栽种对TSS和TP的去除无显著影响。在综合评价的10种植物中,风车草和美人蕉为生物滞留系统的最佳植物。     

生态滤池处理城市污水小试研究

生态滤池(MEEF)是利用由微生物和蚯蚓为代表的微型动物共同组成的人工生态系统,对城镇污水中的污染物进行降解处理的新型污水处理技术。采用单层滤池和复合床滤池进行实验,在相同的实验条件下,对生态滤池和无蚯蚓滤池的运行效果进行了比较。运行初期,生态滤池的出水水质稍优于无蚯蚓滤池,特别是悬浮物浓度低;运行半月后,无蚯蚓滤池表面积泥,出现厌氧情况,出水水质变差,而生态滤池至少正常运行1个月。复合床生态滤池连续进水运行,水力负荷达到2.0m3/m2·d,COD去除率达80%以上,出水SS浓度<5mg/L。结果表明,蚯蚓在维持滤池的正常运行起着重要作用。最后介绍了生态滤池中各种生物的作用及生态滤池的工作原理。     

滤布滤池强化处理城市二级出水中试研究

采用滤布滤池对南方某城市污水处理厂二级出水进行强化处理中试研究，以达到中水回用的目的。实验选用氯化铁(FeCl₃)、聚合氯化铝铁（PAFC）和聚合氯化铝（PAC）作为强化滤布滤池除磷效果的混凝剂。当不投加混凝剂时，滤布滤池对TP和COD的平均去除率为28.76%和8%，其中TP的去除效果受进水水质影响较大；当投加氯化铁、聚合氯化铝铁与聚合氯化铝强化滤布滤池时，滤布滤池对TP的平均去除率分别为63.58%、60.13%和66.94%，TP去除效果受进水水质影响较小；对SS的平均去除率分别为70.7%、64.3%和49.1%；对COD平均去除率分别为17.7%、26.3%和27.7%。滤布滤池对TN和NH₃-N去除效果不稳定。     

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。     

曝气生物滤池与地下渗滤系统工艺脱氮除磷

以生活污水为研究对象,考査了曝气生物滤池和地下渗滤系统组合工艺脱氮除磷的性能。工艺运行过程中,曝气生物滤池只考虑COD和氨氮的去除把总氮和总磷的去除分离到地下渗滤系统中。实验结果表明,曝气生物滤池和地下渗滤系统组合工艺有良好的脱氮除磷能力。滤速为0.6 m·h~(-1),气水比为5:1,反冲洗周期为7d时,曝气生物滤池达到最佳运行状态,对C0D、氨氮、TN、TP的去除率分别达到85.3%、83.5%、30%、56%。为了提高TN、TP的去除率,地下渗滤系统采用间歇的方式运行个周期连续进水12 h,放空12 h进水为曝气生物滤池出水,水力负荷为5 cm·h~(-1),对COD、氨氮、TN、TP的去除率分别达到41.3%,62.8%、81.3%,82%。     

Effect of C/N ratios on the performance of earthworm eco-filter for treatment of synthetics domestic sewage

Purpose

The performances of filter systems that use earthworms and plants, combined with earthworm eco-filter (EE) systems in treating synthetic domestic sewage (SDS) with different C/N ratios, were investigated for a 9-month period.

Methods

The effects of the combination of filters, earthworms, plants, as well as the combination of earthworms and plants on SDS nutrient removal efficiency were separately investigated to select the optimum system for treating SDS. The results of the current study could be used to determine how treatment performance responds to different C/N ratios and to explain and predict the performance of an operating EE system.

Results

EE systems with earthworms and plants (EP groups) consistently performed better than the other types of systems (CK, E, and P; that is, without earthworms and without plants, with earthworms and without plants, and without earthworms and with plants, respectively) under all C/N ratios. The highest removal efficiencies of chemical oxygen demand, total nitrogen, total phosphorus, and total organic carbon were achieved under C/N ratios of 6:1, 6:1, 6:1, and 9:1, respectively. The optimum nutrient removal efficiency was achieved at C/N?=?6, and the contribution order for nutrient removal was EP > P > E > CK.

Conclusions

Influent C/N ratios, the time of year, and the synergetic effects of earthworm behavior and microorganisms significantly affected nutrient removal efficiencies. Considering the removal of all nutrients, EE systems with plants and earthworms achieved optimum removal effects in July when the influent C/N ratio was controlled at 6. Appropriate control of carbon and nitrogen source concentrations permitted the achievement of optimal nutrient removal effects.     

碳氮比对人工湿地污水处理效果的影响

采用表面流人工湿地系统静态小试装置,考察了低、中、高3组不同进水COD/N(2,5,10)对系统中氮、磷及COD去除效果的影响。结果表明:进水C/N的变化对COD的去除率影响不大,平均去除率达到94.6%。TN的去除率随着COD/N的增大而逐渐升高,在C/N=5时达到63.8%,继续提高COD/N,TN的去除率变化不大。NH4+-N去除率随着COD/N的增加而降低。随着碳源的增加,释磷菌能够从进水中获得充足的碳源,从而可以比较充分地释磷,因此,磷的去除率随COD/N的增加而提高。     

COD浓度和进水流量比对一体化工艺脱氮除碳的影响

保持进水总流量不变，以一定流量比同时从缺氧区和厌氧区进水，探讨了不同进水流量比(R=Q_厌/Q_缺)和进水COD浓度对中心岛式一体化OCO工艺脱氮除碳的影响。研究结果表明，进水COD浓度和进水流量比Rs对COD的去除效果影响不大，出水COD浓度一直稳定在50 mg/L以下，去除率在92%以上；进水COD浓度和进水流量比Rs共同决定着系统TN的去除效果，进水COD浓度为100 mg/L、200 mg/L时，TN去除率随着进水流量比Rs的减小呈增加的趋势；当进水COD浓度为 300 mg/L时，TN去除率随着进水流量比Rs的减小呈先升高后降低的趋势，在进水流量比Rs为3∶1时TN去除率最高，达到87%。     

一体化A/O工艺碳氮比对脱氮除碳的影响

依据好氧硝化和缺氧反硝化生物脱氮除碳工艺原理，设计了一体化生物膜法A/O反应器，并将其应用于生活污水处理，取得了理想的处理效果。实验结果表明，水力停留时间HRT＝12 h，COD进水浓度处于150～500 mg/L范围内，COD的去除率均在90%以上，且出水均在40 mg/L以下；当C/N比为8.5以下时，NH₃-N去除率高于90%，其出水浓度小于5 mg/L；当C/N比为7.5左右时，具有较高的总氮脱除效果，TN去除率可达到70%。     

一体化A/O移动床生物膜反应器中DO、TN分布及脱氮效果研究

采用一体化A/O移动床生物膜法工艺，以模拟生活污水研究了该工艺的除碳脱氮效果，并对一体化移动床生物膜反应器的好氧区和缺氧区各纵向断面的COD、DO、NH₃-N、TN、NO^-₃-N和NO^-₂-N进行了检测，通过对缺氧区各断面的DO和TN浓度分布情况，分析了脱氮的产生过程。试验结果表明: 在水力停留时间HRT＝12 h，好氧区DO保持5 mg/L左右，COD进水浓度处于250～400 mg/L时，COD的去除率均在90%以上，且出水COD均在40 mg/L以下；TN进水浓度为20～50 mg/L时，NH₃-N去除率高于90%，其出水浓度可达到5 mg/L以下，脱氮效率也较高，TN去除率可达到65%～85%。COD和NH₃-N的浓度分布状况表明该一体化A/O移动床生物膜反应器的流态趋于全混式。     

厌氧流化床微生物燃料电池同步除碳脱氮产电性能影响因素

研究了厌氧流化床微生物燃料电池(AFB-MFC)除碳脱氮产电性能的影响因素。结果表明:(1)AFB-MFC对NH4+-N的去除不起作用。电压下降主要是由于进水有机基质浓度下降造成。(2)不添加NO3--N时,在满足AFB-MFC脱氮所需的电子供体条件下增加进水COD/TN有利于AFB-MFC产电。(3)3种无机氮共存下,AFB-MFC在进水有机碳与无机氮质量比(C/N)不低于1.37时,对COD、NO2--N和NO3--N具有理想的去除效果。AFB-MFB在一定进水C/N范围内(1.37～2.50),能得到稳定的输出电压及功率密度。(4)固定进水C/N时,AFB-MFC在高碳氮负荷下仍能得到较理想的NO2--N、NO3--N、COD去除效果,AFB-MFC对NH4+-N去除效果不明显;增加碳氮负荷,AFB-MFC输出电压及功率密度没有明显的改变。(5)有机基质浓度不变下,AFB-MFC中充足的电子供体可保证较高的NO3--N、COD去除率。AFB-MFC输出电压及功率密度随着时间延长而先增加至稳定值后下降。     

管式反应器处理生活污水的效能

研发了一种基于射流曝气的管式反应设备,考察了负荷和DO对反应器处理效能的影响。实验结果表明,在温度为15℃、DO 6.0 mg/L、有机负荷为1.0 kg COD/(m3.d)、氮负荷为0.30 kg TN/(m3.d)、HRT为8 h的条件下,管式反应器可使生活污水的COD、NH4+-N及TN分别从335 mg/L、105 mg/L及110 mg/L降至43 mg/L、14 mg/L及18 mg/L,去除率分别为87%、86%和83%。DO对反应器脱氮效能影响显著,DO为6 mg/L时,能构建出同步硝化反硝化系统,NH4+-N和TN的去除率分别为96.6%和86.7%。     

改进型A~2/O工艺处理城市生活污水的脱氮除磷效能研究

在分析传统A2/O工艺缺陷的基础上,提出了一种改进型A2/O工艺。为了防止回流污泥中的硝酸盐进入厌氧区,在传统A2/O工艺的厌氧区后面增加一个体积较小的缺氧选择池,回流污泥进入缺氧选择池,并进行反硝化消耗回流污泥中的硝酸盐;同时,在缺氧区通过反硝化除磷实现"一碳两用"。结果表明,改进型A2/O工艺有较好的脱氮除磷效果,在COD为298mg/L、TN为55mg/L左右、TP为7mg/L左右时,系统对COD、TN、TP的平均去除率分别为88.44%、77%、95%。     

Full-scale experience for nitrogen removal from piggery waste.

The nitrogen-removal performances of three full-scale piggery wastewater treatment plants, with different organic and nitrogen loads, at the capacity ranges of 95 to 130 m3/d, were compared in this study. Plants 1 and 2 can be characterized as the modification of anoxic-aerobic operating systems, while an anaerobic and anoxic-aerobic system was used in plant 3. The influent piggery wastewater concentration for plant 1 was relatively lower, but with higher organic and nitrogen loads, resulting in higher chemical oxygen demand (COD) and ammonium-nitrogen in effluent. Plant 2 was operated with strong piggery wastewater, resulting in a higher operating temperature. The high temperature could inhibit the nitrifying activity in plant 2. Although plant 3 was operated with a higher influent total COD-to-total Kjeldahl nitrogen ratio (TCOD:TKN), an additional external carbon source was required to polish the final effluent to remove nitrogen. Influent COD in plant 3 was used in the anaerobic-anoxic reactor for both methane (CH4) production and denitrification. Based on various mass balances, including caloric, COD, and alkalinity, the key elements for the successful nitrogen removal from the piggery waste were reactor temperature (less than 35degrees C), influent TCOD:TKN (greater than 6), and alkalinity-to-TKN ratio (greater than 3).     

C/N对Carrousel 2000氧化沟同步脱氮除磷的影响研究

就C/N对Carrousel 2000氧化沟同步脱氮除磷的影响进行了研究。结果表明，进水C/N值在5～13之间时，进水C/N不影响氧化沟系统对NH₃-N的去除效果。出水NH₃-N浓度＜1 mg/L，平均去除率达到97.40%。当C/N低于11时，TN、TP的去除率随C/N的升高而快速大幅提高，分别从5时的26.47%和14.99%升至11时的93.48%和97.03%。当C/N＞11时，氧化沟TN去除率达到93.48%，TP去除率接近100%，氧化沟具有了良好的同步脱氮除磷的效果，出水水质满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002一级A标准)要求。TP去除率与TN去除率相关系数R₂＝0.985。