复合介质人工浮岛对缓流水体N、P修复研究

针对目前人工浮岛技术对氮磷去除效率低的现状,提出了一种层状复合介质人工浮岛原位水体净化技术,通过试验对其受水力停留时间、气水比及温度的影响进行了研究。试验结果表明,该人工浮岛技术对于缓流地表水体N、P去除效果较好,且优于传统人工浮岛装置。随着水力停留时间的增加,其去除率增大,通过试验进一步确定其适宜气水比为10:1,此时系统对氮磷的去除率比未曝气时增加1倍。在此运行条件下,水温高于13℃及水力停留时间为2.5d时,人工浮岛系统对水体中氨氮、硝酸盐氮、总氮和总磷的平均去除率分别为87.6%、63.8%、82%和83.5%;当水温低于13℃时去除率显著降低,此时延长HRT至7d时,系统对总氮和总磷仍有较高的净化效果,去除率分别为70.1%和69.2%。     

人工湿地构型对水产养殖废水含氮污染物和抗生素去除影响

利用水平潜流人工湿地和下行-上行复合垂直流人工湿地净化水产养殖废水,研究水流方式、水力停留时间对水产养殖废水中含氮污染物、抗生素等典型污染物净化效果的影响.结果表明,复合垂直流人工湿地对含氮污染物具有较好的去除效果,对TN、NH_4~+-N的去除率在水力停留时间为3 d时可分别达到58%、80%.采用BIOLOG微平板技术和高通量测序对两个人工湿地入流端基质微生物群落的分析发现,复合垂直流人工湿地因其内部结构有利于水流流向及溶解氧条件使得微生物活性和多样性均较高,Nitrospira属分布较多是氨氮去除效果较好的主要原因.水力停留时间对NO_3~--N、NO_2~--N的去除有较大影响,维持在3~4 d对各类含氮污染物可获得较好的去除效果.采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱法对抗生素去除效果进行研究发现,人工湿地构型对抗生素的去除效果差异不大,两种人工湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲唑和氟甲砜霉素,当水力停留时间从1 d延长至3 d可提高磺胺甲唑的去除率至50%以上.     

水温与水力停留时间对人工渗滤系统的影响

为确定人工渗滤系统净化水源水的主要影响因素.在三家店水库下游的京永引水渠旁建立了人工渗滤系统,开展了不同季节和不同水力停留时间下三家店水库微污染水净化效果的试验研究,研究水温与水力停留时间变化对人工渗滤系统去除微污染源水中CODMn效果的影响.结果表明,水温与CODMn去除率呈线性关系(R2=0.8079).但是,不同水温范围内水温变化对CODMn的去除效果影响作用不同,在水温为0-15%时,水温变化对CODMn去除效果的影响较大;在水温为16-28%之间时,水温变化对CODMn去除效果的影响较小.随着温度降低.人工渗滤系统去除污染物的效果下降主要是由于微生物活性随温度的降低而下降.常温下,水力停留时间对去除效果的影响符合一级反应动力学方程.水力停留时间越长,CODMn的去除效果越好,在达到要求的出水效果的前提下,可以适当的缩短水力停留时间,减小人工渗滤系统规模,以提高效益.     

石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地净化河水的研究

利用石灰石和黄铁矿-石灰石水平潜流人工湿地处理受到污染的河水,了解它们对河水中污染物,尤其是对氮和磷的去除效果,并分析这些矿物的作用,考察了水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响.结果表明,污染物去除效果的最佳停留时间出现在3 d左右,COD、TN和TP的平均去除率分别达到51%、70%和95%.在相同进水水质和水力负荷运行条件下,石灰石和黄铁矿-石灰石这2种人工湿地对COD的平均去除率分别为53.93%和51.66%,对NH4+-N的平均去除率分别为82.13%和77.43%,对TN的平均去除率分别为66%和72.06%,对TP的平均去除率分别为50.9%和97.35%.2种人工湿地对COD的去除效果差距不大,黄铁矿-石灰石人工湿地的脱氮除磷效果优于石灰石湿地,对磷有较好的去除效果,不受温度影响且净化效果稳定,适宜长期稳定运行.     

三种新型浮床载体对微污染水体中氮的去除效果研究

将丝瓜络、活性炭海绵和竹炭纤维三种生物载体与浮床相结合形成复合立体生物浮床,通过试验比较研究了三种不同载体对污水处理厂尾水中氮类污染物的去除效果。结果表明:三种载体对微污染水体中的氮类污染物均有一定的去除效果。当水力停留时间为3d,丝瓜络载体对总氮的去除效果最好,其去除率达38%左右,最佳填充密度为17%;活性炭海绵载体对总氮的去除效果次之,当填充密度为23%时,总氮的平均去除率最大,达到25%左右;竹炭纤维在不同填充密度下对总氮的去除率没有明显变化,其平均去除率仅为18%左右。三种载体对氨氮的去除效果没有明显的差异,其氨氮的平均去除率可达50%左右。     

人工湿地处理甲胺磷废水的试验研究

文章研究了水力停留时间、进水甲胺磷浓度、外加营养物以及温度对人工湿地去除甲胺磷效果的影响。结果表明,水力停留时间的增加能显著提高甲胺磷的去除效果;进水甲胺磷浓度在一定的范围内,人工湿地系统对甲胺磷废水具有良好的去除效果。进水浓度分别为5.3mg/L、9.74mg/L、19.1mg/L和50.75mg/L时,相应的甲胺磷去除率分别为93.5%、89.5%、90.7%和92.2%。外加碳源在一定程度上抑制人工湿地对甲胺磷的去除;在进水中添加葡萄糖浓度为50mg/L时,甲胺磷的去除率下降了6.2%。添加氮源对甲胺磷降解的影响并不明显,温度显著地影响人工湿地对甲胺磷的去除效果。日平均气温在24℃以上时,系统对甲胺磷的去除率稳定在95%以上;当日平均气温低于20℃时,系统对甲胺磷的去除效果明显下降,平均去除率低于90%;当日平均气温低于15℃时,系统对甲胺磷的去除率低于60%。     

Pseudomonas flava WD-3对人工湿地污染物的去除及Monod模型模拟

为确保寒冷地区冬季人工湿地的污水处理效果,采用从南四湖人工湿地中分离筛选出的耐低温菌Pseudomonas flava WD-3为研究对象,研究其在冬季不同梯度接种量(菌悬液的浓度为4.575×108个·m L-1)和水力停留时间时在复合垂直流人工湿地中连续3个月内的污水处理效果,采用简化的Monod动力学模型对该菌在人工湿地中对污染物的去除进行模拟并验证,并讨论了该菌的投加量和水力停留时间与污染物去除的关系.结果表明,Pseudomonas flava WD-3对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且其对污水中COD、NH3-N、TP的去除率分别介于:85.82%~87.00%、73.91%~84.18%和82.04%~85.38%,平均去除效率分别为未投加该菌的1.49、1.46、1.76倍,最佳水力停留时间为7d.简化的Monod模型对Pseudomonas flava WD-3在冬季对人工湿地中污染物去除的预测较为准确,同时,该菌的投加量和水力停留时间均与去除率呈正相关的一级反应关系.     

特定生态系统对水源地水质改善的研究

通过构建水生动物-人工介质新型生态系统来研究太湖水源地水质改善效果.中试试验结果表明,对比3d和7d的水力停留时间(HRT),当HRT:7d,系统对TN、NO2--N、NO3--N、TP、PO4--P的平均去除率可分别达到79.00%、63.46%、14.57%、67.43%、35.81%;对比空白池,TN、NO2--N、NO3--N、TP、PO4--P的平均去除率仅为9.67%、7.09%、1.30%、9.92%、7.04%.通过该系统中水生动物的吸收和人工介质上微生物降解的协同作用,使得氮磷类污染物的去除效果明显.可见,水生动物-人工介质生态系统对改善太湖水源地水质有良好的效果,对构建安全的水源地生态系统具有积极的意义.     

曝气生物滤池对污染河水中有机物和氮去除效果

研究了不同粒径的陶粒曝气生物滤池对污染河水的净化效果,考察了气水比、水力停留时间及填料高度对COD和总氮去除效果的影响。结果表明:水力停留时间为4 h时,改变气水比对总氮去除效果影响较大,最佳气水比为2∶1,COD和总氮的去除率分别为92%和74%;气水比为2∶1时,改变水力停留时间对COD去除率影响不明显,水力停留时间为1.6 h时,COD和总氮去除率分别为95%和80%;在气水比为2∶1,水力停留时间为1.6 h条件下运行,小粒径曝气生物滤池在填料高度为45 cm处可完成对氮的去除,而大粒径陶填料高度为60 cm完成对氮的去除。     

高水力负荷下人工湿地处理污水厂尾水的研究

为了减少人工湿地的占地面积,采用水平潜流人工湿地在高水力负荷下对污水厂一级A出水进行处理。实验结果表明,随着高水力负荷的降低,湿地系统对污染物的平均去除率逐渐增加,但对污染物的平均去除量却在水力负荷最高时达到最大值。其中在水力负荷为0. 5 m~3/m~2·d时,湿地系统对BOD5、氨氮、总氮和总磷的平均去除率达到最大,分别为74. 6%、52. 2%、51. 1%、53. 3%;在水力负荷为1. 2 m~3/m~2·d时,湿地系统对BOD5、总氮和总磷的平均去除量达到最大,分别为2. 3 g/d、0. 6 g/d、0. 08 g/d。通过分析得出在高水力负荷人工湿地中水力停留时间是污染物去除效果的限制因素。     

砾间接触氧化法对白鹤溪低污染水体的净化效果

为研究生物膜技术在低污染水体净化中的应用前景,以洱海入湖河流——白鹤溪为研究对象,采用分段进水和分区曝气方式强化砾间接触氧化工艺的脱氮性能,探讨HRT(水力停留时间)、O/A(曝气区和非曝气区容积比)对低污染水体中COD_Mn、NH₄+-N、TN去除的影响. 结果显示:①HRT对有机物去除效果影响较大,在HRT为0.8、1.5、2.5、3.5 h下,COD_Mn去除率平均值分别为14.7%、28.6%、42.7%、48.8%;而当HRT为2.5 h时为较佳运行工况,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.7%、83.6%、31.6%. ②O/A对NH₄+-N的去除影响不大,在O/A为1∶1、1∶2、1∶3下,NH₄+-N去除率平均值分别为86.7%、83.1%、80.5%;而当O/A为1∶3时具有较佳的脱氮除碳效果,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.2%、80.5%、40.2%. ③在HRT为2.5 h、O/A为1∶3下稳定运行15 d后,对生物膜样品的微生物群落结构分析表明,在装置后段有脱氮微生物的富集,其优势菌为Pseudomonas、Pantoe、Synechococcus、Chloroflexi bacterium. 研究表明,砾间接触氧化工艺对低污染水具有较好的脱氮除碳效果.      

组合介质的微生物富集效果及其去除太湖水源水中微囊藻毒素的研究

采用组合介质进行改善太湖水源地水质的中试研究.应用定量PCR分析发现组合介质上富集了大量具有溶藻能力的假单胞菌和芽孢杆菌,表明组合介质对太湖土著溶藻细菌具有良好的富集效果.微生物的空间分布解析结果表明,细菌总数、硝化细菌及溶藻细菌(假单胞菌、芽孢杆菌)的分布具有显著特征,在反应装置纵向的中段、出水端及垂直方向的中层,组合介质上的溶藻细菌等特定微生物在密度及活性上处于相对优势,这与微生物的功能、生长所需的微环境及基质条件密切相关.组合介质通过富集微生物改善了太湖梅梁湾水源地的水质,对总藻毒素TMC、TMC-RR、TMC-LR、胞外藻毒外EMC、Chl-a的平均去除率为64.8%、72.7%、62.9%、55.4%、30.1%.     

ERIC-PCR图谱分析生物栅填料生物膜微生物群落结构

采用以填料生物膜和水生植物为主体,以微生物、浮游植物、水生动物为要素的生物栅集成装置,处理上海市某一富营养化水体,实验采用6m³/d的中试规模,7个廊道并联运行,连续进出水.测试进出水的理化指标,并采用ERIC-PCR指纹图谱技术对生物栅填料生物膜微生物进行分析.结果显示,生物栅技术对富营养化水体的污染物降解效果显著,稳定运行后,采用设置生物栅的2～7号净化池的COD、总氮、氨氮、总磷的去除率较对照池分别提高了20.7%～48.5%、20.1%～49.7%、39.8%～66.2%和60.0%～73.9%.水生植物有利于水体氮、磷的吸收和去除,设置水生植物的2号、5号、6号净化池对总氮去除率较未设置水生植物的3号、4号和7号净化池分别提高了30.1%、24.9%、17.6%,总磷的去除率也都提高了10%以上.ERIC-PCR指纹图谱分析显示,设置水生植物的3个净化池微生物群落结构相似,且微生物种类较未设置植物的净化池丰富.指纹图谱在第2d、第15d、第30d的微生物多样性指数分别为1.89～2.22、2.17～2.43和2.28～2.68,平均相似系数分别为71.8%、86.9%和91.0%,表明随着系统的运行微生物多样性指数逐渐增大,条带的相似性逐渐增加,系统中微生物种群趋于多样化,结构趋于稳定,污染物降解效率也同步提高.     

人工强制混合对金盆水库水体藻类群落结构时空演替的影响

为探明人工强制混合过程对水体藻类群落演替的作用影响机制,本研究利用扬水曝气系统对金盆水库主库区水体进行原位人工强制混合,对系统运行过程中水库水体理化参数及藻类进行原位定点监测.结果表明,金盆水库水体藻类共6门28属51种,扬水曝气系统的人工强制混合作用可显著抑制水体藻类的生长,并对其群落结构产生显著影响:扬水曝气系统运行前,藻类主要分布在表层水体,其中以小球藻(Chlorella vulgaris)为优势种属;扬水曝气系统运行后,表层水体藻密度大幅降低,藻密度垂向分布趋于均匀,优势种属有向小环藻属(Cyclotella sp.)演替的趋势.本研究利用冗余分析(RDA)方法,结合临界层理论(critical depth theory)和藻类生长特性,分析了人工强制混合过程中金盆水库水体藻类群落结构时空演替和主要理化参数变化之间的关系.分析结果表明,扬水曝气系统的人工强制混合作用主要通过迅速破坏水体热分层稳定性和显著增加水体混合深度(Z_(mix))来影响藻类群落结构的时空演替.     

生物膜法在去除城市地表水中氨氮的应用研究

针对受污染的城市地表水,采用新型蜂窝陶瓷载体气升式内循环反应器(IAL-CHS)对其中的氨氮去除进行研究。结果表明,该生物膜反应器能有效地去除地表水中的氨氮。研究中主要考查了HRT与NH4+-N去除率之间的关系,并确定了最佳HRT。在HRT为50min,接触反应时间仅为24min条件下,对NH4+-N、NO2--N的去除率分别为82.8%～95.8%、26.1%～60.3%,此反应器能承受较强的冲击负荷,具有很广阔的应用前景。     

城区景观水体生态重建中水生植物和光催化反应器的应用

城区景观水体是居民观赏、休闲、及娱乐的场所,对美化城市人居环境、净化空气、调节区域温度等具有积极作用。由于面源污染等因素,目前中国城区景观水体氮、磷营养盐含量高,藻类泛滥,水生生态系统单一,大多呈现富营养化状态。本文以广州市某景观湖泊为案例,利用低扬程水泵推流,使景观水体形成环流。部分环流经过固载型TiO2光催化反应器、人工湿地处理,再和环流水体汇合。研究表明,光催化反应器具有很强的杀藻能力,同时减少了藻类在后续人工湿地的沉积,提高了人工湿地对有机物、氮、磷等污染物的去除效果。通过近二年的研究和运行维护,有效地遏制了浮游植物的泛滥,景观水体的水质得到改善,水体生态系统多样性得到一定程度的恢复。     

二氧化氯预氧化对藻类絮体形态的影响

针对高含藻高含盐杨埕水库原水藻类特征,采用聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、聚合硫酸铁(PFS)和氯化铁(FC)4种混凝剂进行混凝除藻试验,用图像法对藻类絮体的分形维数进行测定,分析混凝剂种类及投量、二氧化氯投加量等因素对混凝除藻效果及藻类絮体形态的影响。结果表明,杨埕水库夏季藻类种属相对较为单一,以小型色球藻、微小平裂藻、不整齐蓝纤维藻为优势藻类;4种混凝剂的除藻性能优劣依次为:AS>PAC>PFS>AC。在AS最佳投加量(以Al2SO4计)70 mg/L下,藻类的去除率为85.3%。此时,杨埕水库夏季藻类以藻类絮体分形维数值为1.54,形成的絮体密实且沉降性好。以AS为混凝剂,投加量为70 mg/L下,二氧化氯投加量为0.8 mg/L时助凝效果最好,藻类的去除率比单独投加AS时提高了6.3%,藻类絮体分形维数值为1.71,形成的藻类絮体更加密实。二氧化氯过量投加无益于藻类去除。     

放养鲢鱼预处理高藻原水的除藻效能及特性

为减轻藻类对水厂常规处理工艺净水效能的影响,在某水厂预沉池中进行了放养滤食性鲢鱼去除高藻水中藻类的生产性试验研究.结果表明,以水华微囊藻为优势种的高藻原水经过在水厂预沉池放养鲢鱼进行预处理之后,藻类总量、蓝藻和水华微囊藻含量分别下降了了61.8%、76.1%和78.2%.原水藻类含量的大幅降低有效减轻了后续常规工艺的藻类负荷,为水处理创造了有利条件.分析认为鲢的滤食选择和不同的藻类规格是对蓝藻和绿藻不同去除效率的原因.试验表明,放养鲢鱼的生物控制技术适用于处理群体性蓝藻占优势地位的高藻原水.     

复三维电极生物膜反应器脱除饮用水中的硝酸盐

研究了以无烟煤和以颗粒活性炭为介质的复三维电极电化学-生物膜反应器脱除饮用水中硝酸盐的工艺，该工艺将复三维电化学产氢与以氢气为电子供体的自养反硝化工艺结合起来.实验表明，两种介质的反应器在不加任何有机基质时都能有效地脱除水中的硝酸盐，并且两种反应器的最大电流效率分别达到204％和185％.在水力停留时间不小于2.1—2.5h时，反应器的脱硝率接近100％.在34℃、槽压4.97V时处理21.4mg(NO