生活污水典型有机污染物与ASMs模型水质特性参数相关性研究

研究了生活污水中典型有机污染物糖类、蛋白质、油脂以及直链烷基苯磺酸钠（LAS）对生活污水中COD的贡献率,采用硝酸盐利用速率法（NUR）测定了活性污泥数学模型（ASMs）中的有机水质特性参数,分析了单一糖类、蛋白质、油脂、LAS对有机水质特性参数的影响,并给出了生活污水中这4种有机污染物与ASMs有机水质特性参数S_S、X_S、S_I、X_I的相关关系.结果表明,反硝化条件下异养菌产率系数为0.683;蛋白质、糖类、油脂和LAS分别占COD的24%～35%、 17%～35%、 5.78%～10.56%和 3.77%～7.23%,是污水中COD的主要化学组成成分;该污水中的快速生物降解物质占总COD的22%～29%,慢速可生物降解物质占29%～38%;生活污水中糖类、蛋白质、油脂、LAS这4种典型有机物的浓度与ASMs的水质特性参数S_S、X_S、S_I、X_I的相关性较好,相关系数>0.9.     

电解Fenton法处理生活垃圾焚烧厂渗滤液的动力学研究

采用三元电极,对垃圾焚烧厂渗滤液的生化-混凝出水进行了电解Fenton法处理COD反应动力学研究.结果表明:电解Fenton反应的COD降解曲线符合拟三级反应动力学,t时间的COD出水浓度可表示为:c_t=(2kt+c₀^-2)^-0.5.通过对不同工艺条件下电解Fenton法对渗滤液的COD降解曲线的统计分析,得出以电流密度、pH值、进水COD浓度为影响因子的k值经验模型.并将动力学模拟的COD出水值与实际运行的测量值进行比较,认为该模型可以较好地模拟电解Fenton法进行垃圾焚烧厂渗滤液后续处理的效果.     

MBR污水处理工艺中活性污泥动力学参数测定

缺乏可靠的污泥动力学设计参数是膜-生物反应器（membrane bioreactor,MBR）工艺在实际应用中遇到的主要问题之一.以某座处理城市污水的实际规模MBR工程的好氧活性污泥为对象,采用耗氧速率表征方法,测定计算得到以下动力学参数值：异养菌产率系数Y_H＝0.693、自养菌产率系数Y_A＝0.263、异养菌衰减系数K_dH＝0.108 d^-1、自养菌衰减系数K_dA＝0.089 d^-1、COD最大比去除速率v_mS＝1.94 mg·(mg·d)^-1、COD去除半饱和常数K_S＝34.6 mg·L^-1、氨氮最大比去除速率v_mN＝0.18 mg·(mg·d)^-1、氨氮去除半饱和常数K_N＝1.06 mg·L^-1.以上结果与传统活性污泥法工艺（CAS）中污泥的文献报道值相比,Y_H和K_dH较高,而v_mS和v_mN较低.MBR的高污泥浓度条件可能是导致上述差异出现的主要原因.     

林可霉素生产废水的厌氧生物处理工艺

采用单相中温升流式厌氧污泥床(UASB)反应器厌氧生物工艺处理含有有毒难降解有机物的林可霉素生产废水.当进水COD 8000～14000 mg/L,HRT约10h时,COD容积负荷可达20～35kg/(m³·d),COD去除率为50%～55%.适时调整并维持较高的表面水力负荷[0.2～0.4 m³/(m²·h)]、较高的进水有机基质浓度(COD为2000～3000mg/L)和污泥COD负荷[0.2～0.5 kg/(kg·d)],并适当延长启动驯化时间可培养出沉降性好、污泥活性较高的颗粒污泥.废水厌氧生物降解动力学符合Monod方程,动力学常数V_max=1.3 d^-1,K_s=8133mg/L.废水中不可生物降解物质占总COD的比例约为30%,这是废水COD去除率偏低的重要因素.     

基于厌氧氨氧化的城镇生活污水深度脱氮工艺研究

随着城镇生活污水排放标准的日益严格,现有城市污水处理厂普遍面临提标改造的挑战,较多污水处理厂采用三级脱氮工艺降低出水中氮素含量.本研究以磁混凝预处理后的生活污水为研究对象,采用厌氧氨氧化工艺作为三级脱氮工艺,构建含有生物膜和絮体污泥的UASB反应器,处理A/O（二级生化单元）出水,研究串联、分流进水以及回流等条件下系统的脱氮及有机物去除性能,并通过微生物群落分析揭示各阶段的菌群结构变化.结果表明,当UASB串联A/O时,系统出水氨氮、TN和COD分别为1.21、10.02和30.00 mg·L^-1.当进水分流比为15%时,提升了UASB的脱氮速率（从0.04升高至0.06 kg·m^-3·d^-1）,UASB分别贡献了系统TN、NH₄⁺-N和COD去除总量的23.4%、20%和20.7%,当系统出水回流到A区时,能进一步降低出水污染物浓度,NH₄⁺-N仅为1 mg·L^-1,TN为12.03 mg·L^-1.微生物群落结构分析结果表明,在A/O反应器内Proteobacteria为主要菌门,UASB内Planctomycetes门实现富集,生物膜中Planctomycetes丰度为1.93%~8.39%,厌氧氨氧化细菌（以Candidatus Kuenenia为代表）在生物膜和污泥絮体中丰度分别为0.77%~2.19%和0.01%~1.49%.本研究结果表明,基于厌氧氨氧化的三级脱氮工艺能够实现生活污水的深度脱氮,在不增加曝气与碳源投加成本的同时高效去除氨氮、总氮,可为城市生活污水处理厂改造升级提供技术支撑.     

厌氧膜生物反应器耦联部分亚硝化/厌氧氨氧化用于污水处理研究

本研究构建了厌氧膜生物反应器（AnMBR）-部分亚硝化/厌氧氨氧化（PN/Anammox）污水处理工艺,以探究AnMBR-PN/A工艺处理效果最佳的水力停留时间（HRT）.AnMBR将厌氧生物处理与膜分离技术相结合实现有机物去除,AnMBR出水NH₄⁺-N通过PN部分转化为NO₂^--N,最终通过NO₂^--N氧化剩余NH₄⁺-N去除.实验结果表明：在HRT=11.2 h时,AnMBR-PN/A工艺化学需氧量（COD）去除率稳定在97%以上,COD转化为CH₄效率超过77.5%,总氮（TN）去除率为78%,出水COD和TN浓度分别低于14和11 mg·L^-1.AnMBR段COD去除率达到95%,平均甲烷产率为0.39 L·L^-1·d^-1.PN段实现了NO₂^--N的高效积累,其出水中NO₂^-/NH₄⁺为0.91±0.11.Anammox段出水中的NO₂^--N、NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度分别低于1.0、4.9和5.1 mg·L^-1.高通量测序结果表明PN段氨氧化菌主要为Nitrosomonas,丰度为7.09%,Anammox段主要微生物为Candidatus Brocadia,丰度高达21.01%.本研究构建的AnMBR-PN/A工艺实现了污水处理过程的高效能源回收和深度自养脱氮,研究成果为工程应用提供了理论支撑.     

不同水力负荷渗滤液对植物土壤系统的影响

以稳定产甲烷阶段垃圾层循环回灌处理后的渗滤液、轻壤土和百慕大草(Cynodon dactylon)为实验材料,比较了不同水力负荷渗滤液对植物-土壤系统的生态影响.结果表明,2.77～12.00 mm·d^-1渗滤液灌溉组土壤的几种关键酶活性、呼吸作用强度、土壤微生物量、微生物商,叶绿素含量均较对照组高,丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)、脯氨酸(Pro)含量较低;在渗滤液灌溉组间,6.46～10.15 mm·d^-1渗滤液灌溉下百慕大草Pro含量下降显著,叶绿素含量明显提高,过氧化物酶(POD)活性、MDA和H₂O₂含量较低,土壤酶活性显著提高、呼吸作用强度、微生物量和微生物商较大;而当渗滤液水力负荷过低(2.77～4.16 mm·d^-1)或过高(12.00 mm·d^-1)时百慕大草胁迫会加重、土壤生物活性下降.表明适量渗滤液灌溉可减缓环境对百慕大草的胁迫,提高土壤的生物活性,表现出对植物-土壤系统的生态正效应,其原因可能与不同水力负荷渗滤液灌溉改变了土壤的水分和理化性质.研究说明,通过控制渗滤液原液水力负荷,可望获得渗滤液灌溉对植物-土壤系统最佳的生态效应.     

溴化十四烷基吡啶对膨润土吸附萘的增强效应及机理

研究了溴化十四烷基吡啶(MPB)对膨润土吸附萘的增强效应、机理及影响因素,试图为有机膨润土在污染环境修复中的应用提供新的技术路线.结果表明,MPB能显著增强膨润土对萘的吸附作用,增强效应及机理与MPB浓度有关.当MPB平衡浓度(X)在0～1/10CMC之间,MPB几乎全部被膨润土吸附,对萘产生分配作用,其表观分配系数(K_d^*)随MPB加入量的增大而急剧增大;当X在1/10CMC～ICMC之间,由于表面活性剂的吸附作用及其单体的增溶作用,K_d^*值则缓慢减小;当X大于1CMC,由于增加的表面活性剂主要起胶束增溶作用,K_d^*值则急剧减小.引入了标化表观分配系数(K_oc^*)探讨萘在表面活性剂-膨润土-水体系中的吸附机理,其倒数(1/K_oc^*)与X呈线性关系;由线性斜率和截距可求得K_oc、K_mn、K_mc参数.     

酸化污泥膨润土颗粒对染料活性翠蓝的脱色研究

以污泥和膨润土为原料,硫酸为酸化剂制备了酸化污泥膨润土颗粒.对制得的样品进行了比表面积和SEM等表征,并用于染料活性翠蓝的脱色.考察了pH值、投加量、反应时间和反应温度的影响,并进行了方程的拟合,计算了热力学参数(ΔH⁰、ΔS⁰、ΔG)和吸附活化能E_a.结果表明,酸化污泥膨润土颗粒对活性翠蓝的吸附量随温度和初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学更适于伪二级动力学方程所述规律,吸附速率大小为313　K>303　K>293　K;吸附活化能较低,为5.52 kJ·mol^-1,说明吸附过程以物理吸附为主.同时ΔH⁰>TΔS⁰和ΔG>0表明整个吸附过程活化焓的影响大于活化熵,且属于非自发反应.     

添加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响

采用向ANOXIC-OXIC（A/O）工艺出水中添加城市污水的方法,在中试规模上研究了外加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响.结果表明,直接处理A/O工艺出水时（工况Ⅰ）,湿地进水COD/TN仅为1.00,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.48,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为1.82、1.59、0.14 g·(m²·d)^-1.A/O工艺出水中添加少量城市污水后（工况Ⅱ）,湿地进水COD/TN为3.55,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.44,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为19.03、5.42、0.29 g·(m²·d)^-1.工况Ⅱ的TN和TP面积负荷去除率分别比工况Ⅰ提高了3.4倍和2.1倍.HRT、水温、(NO^-₂+NO^-₃)/TN和COD/TN对湿地脱氮除磷效能有显著影响,在HRT为0.5～1.0d, COD、TN和TP的面积负荷率分别为3.8～38.7、5.07～13.08、0.57～1.92 g·(m²·d)^-1时, TN面积负荷去除率随HRT增加而指数下降,随水温和(NO^-₂+NO^-₃)/TN的升高而线性增加,随COD/TN的增加呈幂函数增加.TP面积负荷去除率随COD/TN的增加呈幂函数增加.     

基于活性污泥模型的污水COD组分划分方案研究

活性污泥数学模型(ASM)在污水处理厂的成功应用与进水组分的正确划分密切相关.从标准化和定量化的角度利用3个批式试验开发了COD组分划分方案及Matlab计算程序.该方案在上海2个污水处理厂的测定结果表明,曲阳污水厂进水COD中含有8.1%±1.6%的易生物降解组分SS、6.3%±2.2%的溶解性惰性组分SI、45.5%±3.5%的慢速生物降解组分XS、31.1%±2.1%的颗粒性惰性组分XI和9.0%±1.1%的异养菌组分XH.而白龙港污水厂进水COD中含有11.1%±2.2%的SS、9.9%±2.0%的SI、38.9%±10.7%的XS、23.3%±9.8%的XI和16.9%±1.8%的XH.与曲阳污水厂相比,白龙港污水厂进水COD中XS和XI含量偏低,而XH/COD值则明显偏高,表明长距离管道输送会显著影响COD组分浓度.     

ABS树脂废水有机物反硝化潜势及降解特性

为优化ABS树脂废水的生物脱氮工艺,测定了废水的反硝化潜势,分析了废水反硝化阶段有机物的降解特性. 结果表明,ABS树脂废水的反硝化碳源充足,并且含有易降解有机物和慢速降解有机物等具有不同反硝化速率的有机物. 在废水ρ(SCOD)(SCOD为溶解性化学需氧量)为755.4~1 043.3 mg/L,ρ(TN)为86.1~111.1 mg/L的情况下,总反硝化潜势为95.4~144.6 mg/L (以NO₃--N计),其中易降解有机物的反硝化速率为3.4~4.6 mg/(g·h) (以NO₃--N计),反硝化潜势为33.2~49.7 mg/L;2类慢速降解有机物的反硝化速率分别为2.2~3.2和0.4~0.9 mg/(g·h),反硝化潜势之和为62.2~94.9 mg/L. 反硝化过程中,废水SCOD的去除率为48.9%~62.8%,ON(有机氮)去除率为81.5%~95.7%. 腈类物质得到明显降解,并生成大量NH₄+-N,是反硝化碳源的重要组成部分. 三维荧光光谱表明,废水中的芳香族有机物苯环结构在反硝化条件下未得到有效降解,但在好氧条件下得到快速降解.      

聚合铝基复合絮凝剂用于城市纳污河道废水处理

以城市纳污河道废水为处理对象,聚合氯化铝-二甲基二烯丙基氯化铵（PAC-PDMDAAC,代号JYF-1）复合絮凝剂为处理药剂,在室内模拟化学强化一级处理（CEPT）现场工艺,进行了烧杯絮凝实验,主要考察废水中颗粒物、有机物和氮磷的去除效果,以及pH和表面负荷率（SOR）对絮凝效果的影响,分析了投药前后废水中颗粒物粒径分布和电荷特性的变化,讨论了JYF-1药剂的作用机理及其在CEPT工艺中的应用. 结果表明,聚合铝基复合絮凝剂JYF-1比传统的PAC拥有更好的絮凝效果,对pH和SOR的适应能力更强. JYF-1对非溶解性污染物的去除要好于溶解性污染物的去除,8 mg·L^-1的JYF-1对COD和溶解性COD（SCOD）的去除率分别为76.72%和64.31%,处理后出水的可生化性大幅提高,BOD/COD从处理前的0.23增加到处理后的0.53. JYF-1具有良好的除磷效果和一定的脱氮效果,当JYF-1投量为12 mg·L^-1时,溶解性总磷（STP）的去除率可达到90%以上,总磷（TP）的去除率可达到80%左右,总氮（TN）去除率为20%左右. 将JYF-1应用于CEPT工艺,可以无需改变现有的设备和工艺,以更少的投药量获得更好的出水水质,产生更少的污泥,是值得推广应用的高效低价絮凝剂.     

城市污水处理厂缺氧池短程反硝化现象及影响因素研究

调研了北方某城市污水处理厂缺氧池亚硝态氮积累的现象.该污水处理厂采用传统厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺,在缺氧池中存在稳定的短程反硝化过程,且缺氧池中亚硝态氮积累率最高可达88.4%.16S rRNA高通量测序分析表明Saccharibacteria_genera_incertae_sedis和Thauera可能是导致该厂缺氧池亚硝态氮积累的主要菌种,而短程反硝化现象出现的主要原因可能为外加碳源乙酸钠和系统较高的pH值.取活性污泥在COD/NO₃^--N为2~5条件下进行反硝化批次试验,结果表明硝态氮的还原速率均高于亚硝态氮的还原速率,且最大硝态氮到亚硝态氮的转换率均在50%左右.但碳源充足时,积累的NO₂^-会在NO₃^-被还原完后继续发生还原反应,从而导致最终亚硝态氮积累效果变差.本研究,以乙酸钠为碳源,COD/NO₃^--N为3可使反硝化过程获得最高亚硝态氮积累.因此,控制合适COD/NO₃^--N或缺氧反应时间是短程反硝化工艺运行的关键控制参数.本研究可为实际污水处理厂构建短程反硝化并进一步耦合厌氧氨氧化技术提供参考.     

UV/TiO2/H2O2体系对制药废水二级出水的处理特性研究

以某制药企业的二级出水为研究对象,对比了UV/TiO₂、UV/H₂O₂、UV/TiO₂/H₂O₂ 3种高级氧化工艺的处理效果,利用自主设计的一体化光催化装置进行了连续动态试验,并通过凝胶渗透色谱（GPC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、三维荧光光谱（EEM）、斑马鱼急性毒性试验等方法研究了处理前后有机物特性和生物毒性的变化.结果表明,与UV/TiO₂和UV/H₂O₂体系相比,UV/TiO₂/H₂O₂光芬顿体系对有机物的去除效果更好,当TiO₂投加量为1 g·L^-1,H₂O₂投加量为100 mg·L^-1时,处理效果达到最佳.一体化光催化装置能够利用UV/TiO₂/H₂O₂光芬顿技术快速高效地降解二级出水中的有机污染物,反应30 min时COD去除率达到50%以上.经UV/TiO₂/H₂O₂深度处理后,废水中的大分子有机物分解转换为小分子,有机物中的不饱和结构明显减少,腐殖质等溶解性有机物基本降解完全.毒性试验结果表明,该二级出水的生物毒性经深度处理后显著降低,对斑马鱼胚胎不存在致畸致死效应.     

污水处理厂消毒技术对抗生素抗性菌的强化去除

基于消毒技术对污水处理厂出水中总异养菌(total heterotrophic bacteria,HPC)及5种抗生素抗性菌(antibiotic resistant bacteria,ARB):氨苄霉素抗性菌(AMP)、红霉素抗性菌(ERY)、四环素抗性菌(TET)、卡那霉素抗性菌(KAN)、环丙沙星抗性菌(CIP)的去除情况研究,分析消毒技术对ARB的强化去除效果.结果表明,实际污水处理厂的紫外消毒对ARB去除率仅为18.2%~40.9%,且AMP含量最高;另外,消毒技术对ERY有选择性去除效果,对其他4种ARB无明显选择性去除效果(P0.05);最后结合次氯酸钠、臭氧、紫外消毒处理对COD、NH_4~+-N的去除效果,确定强化去除ARB的消毒方式中臭氧,次氯酸钠和紫外的最佳浓度和剂量依次为5.0 mg·L~(-1)、25.0 mg·L~(-1)和45.0 m J·cm~(-2),ARB去除率依次为45.5%~74.5%、66.1%~85.5%、68.6%~85.5%,另外次氯酸钠耦合紫外消毒强化去除ARB的效果更佳.     

基于呼吸计量法的异养菌动力学参数优化估计

利用双水解模型对活性污泥数学模型(ASM)进行改进,并通过呼吸计量试验和非线性最优化算法建立了异养菌动力学参数的优化估计方案.该方案在上海2个污水处理厂的测定结果表明,经优化求解后,ASM改进模型能够准确模拟批式试验的耗氧速率曲线.26℃下,曲阳厂和白龙港厂活性污泥的异养菌衰减系数分别为0.58,0.55d-1,异养菌最大比增长速率常数(均约为4d-1)和半饱和常数(2.00,2.36mg/L)较为接近.白龙港厂进水中慢速可生物降解有机物的水解速率明显高于曲阳厂,这是由于长距离管道输送显著降低水解组分的粒径所致.     

Ce-Mn/Al2O3-H2O2催化氧化皮革废水的研究

以浸渍法制备了Ce-Mn/Al_2O_3催化剂,研究该催化剂在H_2O_2非均相类Fenton体系中对皮革废水污染物的催化降解性能.在单因素试验的基础上,以COD去除率为响应值,采用Box-Behnken响应曲面法考察了催化剂投加量、H_2O_2投加量、初始pH、反应时间等4个因素之间的单独作用及交互作用,实验数据用Design-Expert 8.0.6软件进行处理,得到二次响应曲面模型.结果表明,4个独立变量对响应值的影响顺序如下:初始pHH_2O_2投加量催化剂投加量反应时间,数学模型拟合度高(R_(adj)~2=0.9349),利用该模型预测的最大COD去除率为78.86%,最佳反应条件为:催化剂投加量56.63 g·L~(-1),H_2O_2投加量315.15 mg·L~(-1),初始pH3.51,反应时间2 h,经实验验证COD去除率为80.94%,与模型预测值偏差2.08%.