处理含油地表水体的潜流湿地填料筛选及其性能评价

采用包括填料表面微观特征、元素构成、吸附性能、微生物附着生长性、经济性等因素的填料性能评价方法,对处理含油地表水的潜流湿地填料进行评价与筛选.静态吸附试验表明,各种填料对磷的吸附能力为炉渣＞陶粒＞沸石＞砾石＞砖块＞卵石,对石油类的吸附能力为炉渣＞陶粒＞砖块＞沸石＞砾石＞卵石;动态吸附试验表明,各种填料床对石油类的去除效果为炉渣床＞砾石床＞湖泊底泥床;放置在污染水体中的填料表面微生物总数和烃降解菌数量为砖块＞沸石＞砾石,陶粒和炉渣＞卵石.根据上述评价结果,选择总体性能较好的砾石、炉渣、砖块和沸石作为潜流湿地现场试验系统的填料.     

铁碳微电解及沸石组合人工湿地的废水处理效果

铁碳微电解填料和沸石由于对废水中污染物具有良好的处理效果,因而被作为基质逐渐运用于人工湿地中.本研究构建了铁碳微电解填料+砾石（湿地A）、铁碳微电解填料+沸石（湿地B）、沸石（湿地C）以及砾石（湿地D）为基质的4组人工湿地,并利用间歇曝气对湿地系统进行增氧,探究不同填料对人工湿地废水处理效果的影响.结果表明,与湿地D相比,铁碳微电解填料显著提高了湿地出水的溶解氧含量（DO）（P<0.05）和pH（P<0.05）;4组人工湿地对有机物的去除率均达到95%以上,且各组间不存在显著性差异（P>0.05）;对TN而言,湿地A、B和C的平均去除率分别比湿地D提高了7.94%（P<0.05）、9.29%（P<0.05）和3.63%（P<0.05）,铁碳微电解填料和沸石对提升人工湿地TN去除效果的贡献率分别为73.55%和26.45%;各组湿地对NH₄⁺的平均去除率为67.93%~76.90%,与湿地D相比,其它3组湿地均明显改善了NH₄⁺的去除效果（P<0.05）;铁碳微电解填料对湿地NO₃^-的去除效果极佳,去除率高达99%以上,显著高于不添加铁碳微电解的人工湿地系统（P<0.05）.综合对碳氮污染物的处理效果来看,湿地B在间歇曝气的条件下对人工湿地中污染物去除效率最高.     

水质净化生物滤池工艺的微生物群落特征及运行效果研究

为探讨水质净化生物滤池(生物强化滤池和生物活性炭滤池)工艺的微生物群落特征和运行效果,采用Biolog和PCR-SSCP (单链构象多态性)技术分析生物滤池中的微生物群落代谢功能与结构,测定生物滤池进出水NH⁺₄-N、NO^-₂-N、高锰酸盐指数、UV₂₅₄和BDOC等指标,考察其净水效果. 结果表明,原水经过生物滤池后,出水微生物群落代谢活性显著降低,说明生物滤池截留了原水中的活性微生物. 工艺运行6个月后,2个生物强化滤池中微生物群落代谢特征相似,其碳源利用率分别为73.4%和75.5%. 2个生物活性炭滤池中微生物群落代谢特征存在明显差异,颗粒活性炭生物滤池微生物群落碳源利用率79.6%高于柱状活性炭生物滤池的53.8%(p>＜0.01). PCR-SSCP分析表明各生物滤池微生物群落呈多样性,优势菌群基本一致. 研究还发现,生物强化滤池中的填料对微生物群落结构和代谢功能的影响较小,2种生物强化滤池净水能力无统计学差异(p>＞0.05);而生物活性炭滤池的颗粒活性炭填料有利于微生物群落生长繁殖,微生物群落有较强的代谢活性,其滤池对NH⁺₄-N、高锰酸盐指数、BDOC的去除效果优于柱状活性炭生物滤池(p>＜0.05);这也提示生物滤池运行效果与滤池中微生物群落代谢能力有关.     

生物膜填料比表面积对移动床生物膜反应器中非甾体抗炎药去除的影响

非甾体抗炎药（Nonsteroidal anti-inflammatory pharmaceuticals,NSAIDs）是污水中高频检出的新兴污染物.污水处理厂对其去除效果不佳,出水中的NSAIDs会对水生生态系统造成潜在不利影响.移动床生物膜反应器（Moving bed biofilm reactors,MBBRs）是一种去除污水中新兴污染物极有潜力的生物处理技术.MBBRs中填料的比表面积对NSAIDs去除影响较大.本研究选用3组不同比表面积的填料（S填料：460 m²·m^-3,M填料：800 m²·m^-3,L填料：1200 m²·m^-3）,采用实验室规模的MBBRs运行150 d去除环境浓度（50 μg·L^-1）的NSAIDs—双氯芬酸（Diclofenac,DCF）、萘普生（Naproxen,NPX）和布洛芬（Ibuprofen,IBP）,考察了填料比表面积对MBBRs中NSAIDs去除的影响及其潜在的影响机制.结果表明,填料的比表面积对NPX、IBP的去除具有显著影响（p<0.05）,对DCF去除效果影响不明显.S、L填料有利于提高生物膜的活性（ATP浓度和脱氢酶活性）,而ATP浓度和脱氢酶活性与NPX和IBP的去除呈正相关.门水平上的变形菌门及属水平上的Steroidobacter、Acinetobacter的相对丰度随比表面积增加而提高,且变形菌门及Steroidobacter、Acinetobacter的相对分度与NPX、IBP去除规律一致.本研究揭示了MBBRs中填料比表面积通过影响微生物活性及群落结构从而影响NSAIDs去除的潜在机制,为MBBRs对新兴污染物的去除提供了参考.     

缓释碳源生态基质对低碳氮比河水脱氮效果研究

通过缓释碳源生态基质颗粒脱氮效果实验,比较了缓释碳源生态基质颗粒填料柱与普通砾石填料柱对各种形态氮的去除效果.结果发现,装填生态基质颗粒的实验组出水NO_2~--N、NO_3~--N和TN去除率分别为90.60%、90.32%和63.66%,明显高于对照组-16.39%、-1.51%和25.06%的去除率,说明缓释碳源生态基质可显著增强反硝化作用强度,提高TN去除率.高通量分析结果表明,生态基质组相对丰度超过1%的菌属数量高于对照组,其中,反硝化菌属相对丰度达到30%以上,生态基质释放的纤维素碳源有利于异养反硝化微生物的生长繁殖,使反应器内的微生物群落结构发生显著改变,提高了脱氮效率.     

碳源对生物阴极降解对硝基苯酚效能及生物阴极群落结构分析

研究不同碳源类型对双室生物电化学反应器（biocathode bioelectrochemical system,BES）生物阴极（biocathode）降解对硝基苯酚（p-nitrophenol,PNP）效能的影响.以碳酸氢钠和葡萄糖作为碳源,研究不同碳源类型下BES反应器效能和生物阴极的微生物群落结构.BES反应器效能和PNP去除率受到碳源类型的影响,以葡萄糖作为碳源时PNP去除率比碳酸氢钠为碳源的去除率在12 h和24 h分别提高了约3倍和1倍.R_NaHCO3和R_Glucose的PNP去除速率常数随碳源转换分别从（0.022±0.002）h^-1和（0.059±0.009）h^-1减小到（0.018±0.001）h^-1和（0.042±0.002）h^-1,PNP去除率分别下降了36%和6.9%.R_NaHCO3和R_Glucose的PNP降解速率常数在外加电压由0.5 V转换为0 V时分别下降到（0.004±0.00061）h^-1和（0.007±0.0006）h^-1,再次转换为0.5 V时PNP降解速率常数升高到（0.022±0.002）h^-1和（0.062±0.004）h^-1.454-焦磷酸测序结果表明碳源类型导致阴极微生物群落结构的显著差异.以碳酸氢钠为碳源的生物阴极富集Proteobacteria,而以葡萄糖为碳源的生物阴极Firmicutes和Bacteroidetes成为优势菌门.     

投加聚合铝铁对A2O系统脱氮除磷效能的影响及机制

为研究A²O污水处理系统聚合铝铁投加对污水中TP的强化去除及对其他污染物的协同去除,通过小试试验对比研究了聚合铝铁分别在A²O系统曝气池前端和末端投加时各污染物的去除特征. 结果表明,与前端投加相比,聚合铝铁在曝气池末端的投加能够显著提升系统对污水中TP和NH₄⁺-N的去除率,但聚合铝铁末端投加时系统出水中ρ(NO₃--N)高于前端投加. 结果表明,聚合铝铁投加量〔以ρ(Al)计〕为4 mg/L时去除效果最好,此时系统对CODCr、TN、NH₄⁺-N、TP的去除率分别为93.3%、64.6%、83.6%和97.6%,出水中ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(NH₄⁺-N) 和ρ(TP)分别为19.8、15.3、6.1和0.2 mg/L. 另外,在10 ℃下运行时,聚合铝铁对生活污水中TP及NH₄⁺-N的去除更为有效.     

ZnOOH/O3催化臭氧化体系去除水中痕量对氯硝基苯

以实验室制备的羟基化锌（ZnOOH）为催化剂,考察了其催化臭氧化去除水中痕量对氯硝基苯（ppCNB能力.本实验条件下,蒸馏水中反应20　min时,催化臭氧化比单独臭氧化对pCNB的去除率提高了51 .3个百分点;催化过程遵循自由基反应机理,催化剂表面结合的羟基基团有利于催化反应;pCNB的去除效果随催化剂投量的增加而更佳,催化剂重复使用3次后,催化效果基本没有变化,水中的重碳酸盐以及缓冲溶液中的磷酸盐可以明显降低催化活性,中性条件下,催化作用最佳.     

不同外碳源对尾水极限脱氮性能及微生物群落结构的影响

投加外碳源是污水厂尾水深度脱氮的重要手段.为充分对比多种碳源在极限脱氮条件下的性能及经济性,以及碳源对微生物种群结构的影响,选取甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸钠这4种单碳源,并采用反应速率较高的乙酸钠和乙醇与价格便宜的葡萄糖配制成4种复合碳源进行研究.结果表明,所有系统均能满足出水ρ（NO_x^--N）≤1.0mg·L^-1的要求.单碳源系统,乙醇反应速率最快,投加量最省,费用最低.复合碳源系统,乙酸钠/葡萄糖（1：1）在COD/ρ（N）为6时,与乙酸钠/葡萄糖（1：3）、乙醇/葡萄糖（1：1）和乙醇/葡萄糖（1：3）在COD/ρ（N）为9、10和10时的效果相当,且乙酸钠/葡萄糖（1：1）系统反应速率最快且经济性最好.Illumina MiSeq高通量测序显示,经70 d左右的运行,微生物群落结构发生根本性变化.在与葡萄糖相关的系统,常规脱氮系统不常见的菌门Candidatus Saccharibacteria,丰度从种泥的1.16%提高到47.37%;相应地,在属水平Saccharibacteria_genera_incertae_sedis成为绝对优势菌种.研究结果可为污水厂尾水极限脱氮的碳源选择提供更全面的对比,也为碳源在微生物菌群驯化方面的作用提供更多参考和借鉴.     

互花米草入侵对河口湿地土壤真菌群落结构及多样性影响

河口湿地是遭受互花米草入侵的主要区域,为了探究互花米草入侵对河口湿地土壤真菌的影响,以秋茄湿地、芦苇湿地,白骨壤湿地3种典型的湿地为研究对象,借助高通量测序技术对其土壤真菌丰富度及多样性进行分析.结果表明：①白骨壤湿地受到入侵后,土壤盐度、含水量、容重均发生了显著的变化（p<0.05）;②子囊菌门（Ascomycota）相对丰度在互花米草入侵红树林湿地和芦苇湿地后变化均较大,秋茄湿地土壤组织胞浆菌属（Histoplasma）相对丰度降低;芦苇湿地土壤假丝酵母菌属（Pseudeurotium）相对丰度有所增加;③互花米草入侵白骨壤湿地后,土壤真菌多样性升高;互花米草入侵秋茄和芦苇湿地后,土壤真菌多样性降低;④互花米草入侵白骨壤湿地和芦苇湿地后土壤真菌群落结构差异最大;⑤环境因子能够影响湿地土壤中真菌的相对丰度,Talaromyces的相对丰度与土壤盐度呈显著正相关（p<0.01）,Penicillium的相对丰度与土壤含水量呈显著正相关（p<0.01）,Pseudeurotium、Toxicocladosporium与土壤pH呈显著负相关（p<0.01）.本研究可为治理互花米草过程中微生物多样性的保育提供重要的数据支撑.     

An innovative wood-chip-framework substrate used as slow-release carbon source to treat high-strength nitrogen wastewater

Removal of nitrogen in wastewater before discharge into receiving water courses is an important consideration in treatment systems. However, nitrogen removal efficiency is usually limited due to the low carbon/nitrogen (C/N) ratio. A common solution is to add external carbon sources, but amount of liquid is difficult to determine. Therefore, a combined wood-chip-framework substrate (with wood, slag and gravel) as a slow-release carbon source was constructed in baffled subsurface-flow constructed wetlands to overcome the problem. Results show that the removal rate of ammonia nitrogen (NH₄⁺-N), total nitrogen (TN) and chemical oxygen demand (COD) could reach 37.5%–85%, 57.4%–86%, 32.4%–78%, respectively, indicating the combined substrate could diffuse sufficient oxygen for the nitrification process (slag and gravel zone) and provide carbon source for denitrification process (wood-chip zone). The nitrification and denitrification were determined according to the location of slag/gravel and wood-chip, respectively. Nitrogen removal was efficient at the steady phase before a shock loading using slag-wood-gravel combined substrate because of nitrification–denitrification process, while nitrogen removal was efficient under a shock loading with wood-slag-gravel combined substrate because of ANAMMOX process. This study provides a new idea for wetland treatment of high-strength nitrogen wastewater.     

人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究

通过对表面流和潜流人工湿地中不同填料层的微生物硝化和反硝化强度进行对比研究,探讨了人工湿地脱氮过程中硝化反硝化作用的变化,从微生物角度分析了人工湿地脱氮效果的差别.研究结果表明,人工湿地系统可以同时进行硝化和反硝化作用.表面流湿地硝化强度高于潜流湿地,2个系统中的硝化强度具有较明显的分层现象,上层硝化强度高于下层.2个系统中沿程硝化强度呈递减趋势,硝化强度反映氨氮去除率的大小,表面流湿地氨氮的去除率高于芦苇潜流湿地30%～40%.反硝化强度比较结果表明,潜流湿地上层土壤填料的反硝化强度最高,砾石填料反硝化强度最低,表面流湿地反硝化强度居中,2个系统反硝化强度上下分层不明显,沿程基本保持不变.     

北方地区受污染河湖水体潜流湿地净化技术研究与工程应用

结合实验研究和工程应用实践,在湿地填料选择、水力负荷变化、植物特性、结构优化、越冬运行等方面,对我国北方地区潜流人工湿地设计、建设、运行管理中的关键技术问题开展了系统、深入研究.结果表明:石灰石、粗砂等脱氮除磷综合效果较好,且取材方便、价格便宜,应是人工湿地主选填料,钢渣、褐铁矿除磷效果良好、沸石的氨氮吸附能力强,可作为辅助材料;湿地植物对水质净化贡献约为5%～15%,其地上部分的生物量移除贡献不足5%,湿地植物对系统水力负荷维持、冬季保温、生态景观等还具有较大贡献;以植物保温为主,结合冰下取水、水位管理等可实现北方地区潜流湿地冬季正常运行;优化提出了竖向复合流湿地结构,具有节约用地、硝化-反硝化作用效果显著、抗淤堵等特点.研究成果已在工程实践中得到成功应用,对人工湿地在我国北方地区的推广应用具有重要借鉴意义.     

人工湿地净化工业区含菲污染降雨径流的效果研究

根据东莞市同沙水库集水区工业区降雨径流的水质特征,采用水平潜流式人工湿地对工业区降雨径流进行模拟净化研究,分析径流主要污染物于湿地床体内的空间变化规律.本研究主要考察了湿地系统中COD、NH4+-N、TN、TP及菲的空间分布特征,以及湿地系统上层多酚氧化酶(PPO)、硝酸盐还原酶(NR)酶活性的变化规律;同时监测湿地系统DO、pH、ORP及水温这4项理化指标,并分析它们对系统中污染物去除效能及酶活性的影响.结果表明,DO、pH、ORP及水温均表现为横向降低趋势,COD、TP及菲的吸附去除在床体前端1/4处已基本完成;纵向,上层DO、ORP均显著高于底层,水平潜流系统总体处于缺氧、厌氧状态,上层COD、TP、TN、NH4+-N及菲去除率分别为底层的1.17～1.36、2.04～2.11、1.40～1.92、1.37～2.30、1.07～1.36倍,净化效能的差异纵向强于横向.NR活性与NO3--N浓度显著正相关,横向上NR、PPO活性差异不明显.     

潜流-垂直流改进型人工湿地处理河道水的研究

针对微污染河道水C/N比不足和磷浓度低的问题,将传统人工湿地改进后用于处理。改进后的人工湿地包含潜流段和垂直流段,潜流段填充沸石和腐木,其中腐木作为补充碳源,垂直流段填充水泥砖块,并种植美人蕉。试验结果表明:改进型人工湿地脱氮除磷效果良好,氮的去除主要发生在潜流段,氨氮和总氮的去除率达到90%以上,填充的补充碳源不会恶化水质;磷的去除主要发生在垂直流段,水泥砖块具有良好的去除低浓度磷的性能,但其寿命不长,需要及时的更换;美人蕉对湿地脱氮影响非常小。     

蔷薇湖净水型人工湿地运行效果分析

通过对蔷薇湖净水型人工湿地运行监测,分析了湿地在2017年3月-2018年10月的运行情况。结果表明:蔷薇湖净水型人工湿地运行总体情况良好,COD_Mn、NH₃-N、TN、TP出水稳定达标,出水达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水标准,实现了对饮用水水源的有效净化。四季运行中,TN平均去除率均在60%以上,温度变化尚未影响去除效果。蔷薇湖净水型人工湿地中动/植物和微生物的协同作用,使得TN去除率稳定达标。     

潜流构造湿地去除农田排水中氮的研究

对潜流构造湿地处理农业面源污水的脱氮效果进行了中试研究.研究证明潜流湿地氮去除效率和水力停留时间呈正相关关系,芦苇床的脱氮效果明显好于茭草床和空白床,名义水力停留时间大于5d时,芦苇、茭草潜流湿地脱氮效率可以达到60%以上.氮的去除满足一级推流反应动力学关系,空白床、芦苇床和茭草床的一级反应动力学常数K分别为0.14、0.26和0.20d^-.微生物的反硝化是人工湿地脱氮的主要途径,植物吸收总氮量仅占入水量的15%左右.     

人工湿地中磷的行为及其去除方法研究

人工湿地中磷是通过基质、微生物和植物的共同作用去除的，其中基质对磷的吸附和沉淀是人工湿地除磷的主要方面。构筑两个以碎石和细砂为填料的人工湿地模拟单元，一个种上芦苇，另一个不种任何植物，研究湿地对磷的处理效果。前期试验表明，种芦苇的湿地总磷去除率可以迭到92％，其中，总磷的67．35％在湿地上部就得以去除，有相当一部分磷是由湿地中植物、微生物和基质的协同作用加速去除的。最后对人工湿地除磷存在的主要问题及对策进行了探讨。     

以建筑废砖为填料的人工湿地对农村生活污水的净化效果

采用建筑废砖为填料构建垂直流人工湿地,以常规碎石床湿地为对照,研究了建筑废砖人工湿地对农村生活污水的净化效果。结果表明:生活污水经废砖湿地系统处理后,出水比较稳定。废砖湿地系统对TP、TN和NH+4-N的去除效果显著高于常规碎石床湿地系统,其去除率分别可达到91%、66%和78%。废砖湿地系统与常规碎石床湿地对COD的去除率均较高,去除率可达90%左右。废砖湿地系统出水水质可满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物的排放标准》一级B及以上限值。