水力负荷及固相碳源对BAF+多级土壤渗滤组合工艺处理污水的影响研究

碳源的选择及曝气量的控制是影响多级土壤渗滤系统(multi-soil-laying,即MSL)脱氮效果的重要因素.试验采用BAF+MSL两段式新型组合工艺,避免了传统MSL曝气过量抑制反硝化脱氮的风险.考察了不同水力负荷下,BAF+MSL对生活污水的净化效果,并比较研究了以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为反硝化碳源的MSL-1及木屑为碳源的MSL-2的脱氮除磷效果.结果表明,不同水力负荷下,系统对SS平均去除率为94.08%,对COD的去除率均在80%以上,出水COD在20mg·L-1以下.水力负荷对系统BAF段硝化性能影响较小,对MSL反硝化脱氮影响较大.BAF水力负荷为0.5、1及2m·3m-·2d-1时,BAF对NH4+-N的去除率均在90%以上,对TN的平均去除率依次为26.53%、11.09%、5.71%;对应MSL段水力负荷分别为0.25、0.50及1m·3m-·2d-1时,MSL-1对TN平均去除率分别为87.39%、65.09%、45.56%,MSL-2平均去除率依次为61.51%、42.52%、31.32%.MSL-1脱氮性能明显优于MSL-2,而两者除磷效果区别较小.随着水力负荷增大,MSL对TP去除率依次降低,MSL-1对TP平均去除率最高为91.97%.     

多级土壤渗滤系统处理低有机污染水的脱氮效果与机理解析

采用"微曝气+缺氧"的两段式多级土壤渗滤系统(multi-soil-layering system,MSL)工艺,建立了在缺氧段模块中添加不同碳源的MSL系统并进行脱氮效率对比.其中,MSL1系统添加了传统碳源木屑,MSL2系统添加了一种基于PHBV(聚羟基丁酸戊酸酯)的共混固相碳源(GC-4).通过10个月的连续运行,深入探讨碳源、水温、表面水力负荷等条件对该工艺脱氮性能的影响.整个运行过程期间不同条件影响下,添加新型固相碳源的MSL2比MSL1表现出更好的强化脱氮性能.在相同表面水力负荷(1.0 m3·m-2·d-1)条件下,水温的降低会直接降低系统的脱氮效率.当水温从平均19℃下降到15℃时,MSL1系统对NH+4-N、TN的平均去除率分别由91%、62%下降为81%、45%,MSL2系统对NH+4-N、TN的平均去除率分别由88%、72%下降为80%、55%,但MSL2系统仍然优于MSL1系统.水力负荷的降低会提高2个系统TN去除率大约20%,证明了低水力负荷利于系统的脱氮效果.在各个运行阶段,MSL系统添加固相碳源均没有出现碳源过度释放现象,表现出较好的COD去除效果.分子生物学研究揭示了两段式MSL系统中微生物、硝化菌、反硝化菌的功能分区及其丰度,在生物量和反硝化基因数量上MSL2均大于MSL1,硝化菌(amo A基因)集中分布在微曝气段,反硝化菌(nir S、nir K)集中分布在土壤模块层,比较好的解释了不同碳源类型条件下MSL系统的脱氮效果的差异性.     

两段式沸石多级土壤渗滤系统强化脱氮试验

针对两段式沸石多级土壤渗滤系统(MSL)第2段(缺氧段)反硝化不足的问题,采取分段进水的方式,探讨处理生活污水和受污染河流时,MSL系统的强化脱氮效果.结果表明,在分段进水后,MSL系统TN平均去除率提高26%,缺氧段反硝化能力明显提高,但仍存在最终出水NO3--N平均去除率为负值的问题.进一步将进水C/N从0.8增加到2.5后,MSL系统TN去除率从53.7%上升到89.4%,说明适宜的进水C/N是决定MSL系统氮去除能力的因素之一.分段进水对MSL系统有机物和磷的去除效果无明显影响.     

固定化包埋颗粒对二级出水深度脱氮特性研究

采用包埋固定化颗粒对北京市某污水处理厂的二沉池出水进行深度脱氮处理,研究了驯化启动及稳定运行的条件和脱氮特性,对比了不同水力停留时间(HRT)、不同进水TN负荷的脱氮效能.结果表明,在水温为25℃、pH =7.2、水力停留时间为70 min、包埋颗粒填充率为30％时,投加碳源驯化一周后包埋固定化颗粒即能保持稳定高效的脱氮率,并具有良好的耐冲击负荷能力;进水TN负荷从0.5 kg·m-3· d-1逐渐提高至2.0 kg·m-3·d-1时,TN平均去除率达到86.6％.进水TN负荷为2.5 kg·m-3·d-1时,TN平均去除率仍能达到70％;在HRT为20 min时,出水硝氮＜1 mg·L-1,TN ＜5 mg·L-1;填充率由30％逐渐降低到20％时,TN去除率均能达到80％以上;填充率低于20％时,TN去除率随着填充率的减少而下降.试验确定包埋固定化菌的最佳填充率为20％.     

ZVI固定床-SBR耦合工艺强化氯代硝基苯的降解

研究了零价铁(ZVI)固定床-序批式生物反应器(SBR)耦合工艺对2-氯硝基苯(2-CINB)转化与降解强化作用.结果表明,ZVI固定床可稳 定还原转化2-CINB为2-氯苯胺(2-CIAn),表面积归一化速率常数(Ksa)为(3.20±0.35)×10-2L·m-2·h-1;ZVI固定床出水作为SBR进水,在HRT为20 h、2-ClAn负荷为3.6～111.8 g·m-3·d-1、COD负荷(外加碳源)为130.9～854.4 g·m-3 d-1条件下稳定运行SBR,其2-ClAn去除率 达99.9%以上,COD去除率达92.3%±5.5%.2-ClAn污泥比降解速率达0.31 g·g-1·d-1;耦合系统在不添加其它碳源、氮源条件下,TOC去除率达95.4%,总氮去除率为46.1%.而以未经ZVI预处理的2-CINB为进水的SBR对照实验发现,2-ClNB去除率仅为25.3%±10.2%.主要以挥发形式去除.研究结果揭示,ZVI-SBR耦合工艺可强化氯代硝基苯类污染物的降解与矿化.     

分流比对土壤渗滤系统脱氮效果的影响研究

针对污染物浓度较高的养猪废水,开展了不同分流比条件下土壤渗滤系统处理效果的对比研究,并分析了分流比对系统中脱氮微生物数量及氧化还原电位(ORP)变化的影响.试验结果表明,分流比对土壤渗滤系统的脱氮效果影响较大,而对COD、TSS和TP的去除效果无明显影响,当水力负荷(HLR)为0.01m3·m-2·d-1且分流比为1∶2时,系统对TN的去除效果最好,平均去除率达80.20%,而对其他污染物的平均去除率均可达90%以上;分流比可影响土壤渗滤系统中脱氮微生物的数量,分流比的增大可促进系统中反硝化细菌数量的增加,强化系统的脱氮效果;另外,分流比还可影响系统填料层中ORP的变化.因此,根据系统进水水质选择合适的分流比,是强化土壤渗滤系统脱氮效果的关键因素.     

有机物对ANAMMOX反应器运行性能的影响

研究了有机物对ANAMMOX反应器运行性能的影响.在没有有机物的条件下,进水基质(氨氮和亚硝氮)浓度为70～280 mg·L-1,容积总氮负荷为0.29～0.72 kg·m-3·d-1,氨氮去除率86.0%～99.7%,亚硝氮去除率88.7%～99.3%.添加有机物(酵母膏100 mg·L-1)后,ANAMMOX反应器运行性能与容积总氮负荷有关.容积总氮负荷低于0.43 kg·m-3·d-1时,有机物对ANAMMOX反应器运行性能的影响较小,氨氮和亚硝氮去除率保持在94%以上;但当容积总氮负荷为0.72 kg·m-3·d-1时,有机物对ANAMMOX反应器运行性能产生严重影响,氨氮和亚硝氮去除率降至75%以下.停止添加有机物并降低容积总氮负荷,可在短期内消除有机物对ANAMMOX反应器运行性能的影响.     

耦合厌氧氨氧化反应的高氮负荷型双室MFC性能研究

实验针对厌氧氨氧化反应在双室型MFC阳极和阴极2种形式的耦合,将厌氧氨氧化菌分别接种于a、b-双室型MFC的阳、阴极,并探究其产电、脱氮性能及脱氮机理.结果表明,2种类型的MFC均可在NH+4-N、NO-2-N浓度分别为400 mg·L-1和528 mg·L-1的高氮浓度模拟配水条件下稳定启动.与开路状态下的线性关系曲线不同,2类MFC在闭路状态下氨氮、亚硝态氮浓度均呈单指数关系衰减曲线,脱氮效率显著提高,周期内氨氮、亚硝态氮去除率均分别达到99%和85%以上.另外a、b-MFC平均容积氮去除负荷分别为0.417 kg·m-3·d-1和0.516 kg·m-3·d-1.在外阻1500Ω条件下,a-MFC最高输出电压48.0 m V,b-MFC最高输出电压可达到502.2 m V,b-MFC稳定输电周期约2170 min.     

生物炭对MSL污水处理及微生物群落结构的影响

为进一步提高多级土壤渗滤(MSL)系统对污染物的去除性能,通过对比不同形状土壤模块(方形结构和U形结构)的MSL系统,典型污染物去除率及微生物群落结构,探究生物炭对MSL系统污染物去除机理的影响.实验结果表明,在不同水力负荷下,生物炭可显著提高MSL系统对污染物的平均去除率(P<0.05),并表现出快速启动与抗冲击负荷能力,对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率为87.74%、96.23%、97.65%、89.38%;U形结构可提高MSL系统对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率,但与方形结构无显著性差异(P>0.05)(TP除外);生物炭提高了MSL系统中氨氧化细菌以及反硝化菌属的相对丰度,强化了系统对氨氮的去除;U形结构提高了亚硝酸盐氧化细菌的相对丰度,使脱氮过程更加顺利.因此,生物炭通过调节MSL系统的微生物群落结构特征、改善系统水分运动状态,增强了系统对典型污染物的去除能力与抗冲击负荷的能力.     

耐冷亚硝酸盐型反硝化细菌Pseudomonas putida Y-12脱氮特性

研究了温度、转速、pH、接种量、碳源和亚硝酸盐氮浓度对耐冷反硝化细菌Pseudomonas putida Y-12去除亚硝酸盐氮和总氮的影响,在此基础上,初步考察了反硝化脱氮产物中温室气体(CO2和N2O)的含量,探索了对富营养化景观水体中亚硝酸盐氮和总氮的去除能力.结果表明:Y-12菌株去除亚硝酸盐氮和总氮的最佳碳源为柠檬酸钠,在15℃和pH为7.2条件下,该菌以柠檬酸钠为唯一碳源对亚硝酸盐氮和总氮去除率分别达到了100%和81.8%;反硝化脱氮产生了19559.82 mg·m-3CO2和0.11 mg·m-3N2O;在15℃,150 r·min-1摇床培养条件下,48 h内菌株Y-12对景观水体中亚硝酸盐氮和总氮去除率分别达到了37.7%和51.5%,表明该菌在初春及晚秋水体的低温时段具有较好的应用潜力.     

高水力负荷对人工湿地处理精养虾塘排水效果的影响

通过水平潜流人工湿地处理精养虾塘排水的中试试验,探讨了在不同高水力负荷条件下[1.10～5.34 m3.(m2.d)-1]人工湿地对有机物、氮磷以及悬浮物的去除效果,以期为其设计运行提供参考.结果表明,水力负荷与COD、TN、TP、SS的去除率呈负相关;COD、TN、SS去除速率随水力负荷的升高,先升后降,最高分别达到69、1.8和117.6 g.(m2.d)-1;TP的去除速率随水力负荷的升高变化并不明显.人工湿地在水力负荷2.52～3.24 m3.(m2.d)-1范围内运行时,污染物去除总量最高处理效果最佳.     

SBR双颗粒污泥系统脱氮除磷性能研究

以模拟废水为研究对象,对SBR双颗粒污泥系统的脱氮除磷性能进行了考察.试验结果表明,A₂N双颗粒污泥系统能使硝化菌和聚磷菌分别在各自最佳的环境中生长,有利于系统脱氮除磷的稳定和高效运行,可控制性也得到了提高.在COD为300 mg·L^-1条件下,系统对COD的平均去除率达到78.8%,大部分COD被聚磷菌用来合成PHA;当溶解氧控制在3.55~4.90 mg·L^-1和5.60~6.60 mg·L^-1之间时,硝化SBR对氨氮的去除率分别为87.0%和94.5%.除磷SBR仅设置缺氧段时,磷去除率为72%;增设后曝气段后,磷去除率增至85%.NO_x^--N(NO₂^--N+ NO₃^--N)的去除主要发生在缺氧段,在反硝化除磷时作为电子受体被去除,平均去除率为90.6%.     

静置/好氧/缺氧序批式反应器（SBR）脱氮除磷效果研究

以静置段代替传统厌氧段,采用后置缺氧方式,考察了静置/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)(R1)的生物脱氮除磷(BNR)性能,并与传统厌氧/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)(R2)进行对比.两反应器进水乙酸钠、氨氮(NH+4-N)及磷酸盐(PO3-4-P)浓度均分别为350 mg·L-1(以COD计)、40 mg·L-1及12 mg·L-1,水力停留时间(HRT)为12 h.研究结果表明,R1长期运行中磷的去除率与R2相当,分别为92.4%和92.1%,而总氮(TN)去除率则较R2高,分别为83.5%和77.0%.R1静置段省去搅拌但仍能起到厌氧段的作用,为好氧快速摄磷奠定了基础,同时R1缺氧段发生反硝化摄磷,使出水磷降至0.91 mg·L-1.好氧段内R1发生了同步硝化-反硝化(SND),贡献了18.0%的TN去除量,R2也存在SND,但脱氮贡献率较少,仅为9.8%.R1和R2后置缺氧反硝化均以糖原驱动,反硝化速率分别为0.98、0.84 mg·g-1·h-1(以每g VSS产生的N(mg)计),出水TN分别为6.62、9.21 mg·L-1.研究表明,静置段代替传统厌氧段后,可获得更好的脱氮效果,且工艺更为简化.     

氧化沟不同A/O分区对脱氮效果影响的模拟实验研究

采用3种不同曝气模式的模拟氧化沟分别形成2、4、7个缺氧-好氧(A/O)分区,研究了3种工况下氧化沟的脱氮方式和脱氮效果.结果表明,在好氧缺氧区体积比例相同的条件下,A/O分区越多,则好氧区平均DO浓度越小,硝化菌活性越低,在2、7个4、A/O分区的3种工况下的硝化菌活性分别为4.80、和3.73mg·g·h4.65-1-1;A/O分区少,则每一分区的缺氧段和好氧段长,进水后反硝化菌利用的有机物就多,在好氧区中的有机物就少,用于硝化的DO量多,从而硝化和脱氮效果好.试验中3种工况的总氮平均去除率分别为60.14%、47.93%、57%,出水总氮平均浓度分别为17.01、22.17和27.92mg·L-1.在氧化沟工艺中,氮的去除途径主要是缺氧反硝化及同步硝化反硝化(SND).分区多,则主要通过同步硝化反硝化脱氮;分区少,则以缺氧反硝化脱氮为主,这是由于碳源限制致使同步硝化反硝化的脱氮效率比缺氧反硝化低.     

CANON工艺处理石油催化剂废水的性能研究

以石油裂化催化剂废水为研究对象,采用电絮凝作为废水的预处理单元,研究CANON工艺的启动及脱氮性能.结果表明:电絮凝对原水浊度的去除率达到98.7%±1.2%,对COD去除率达到32.3%±4.5%.利用人工模拟高氨氮废水成功启动CANON工艺,TN去除率最高达到62.0%,TN去除负荷最高达到0.19 kg·m~(-3)·d~(-1)(以N计).使用石油裂化催化剂废水对微生物进行了驯化,经过108 d的运行,微生物成功驯化。利用CANON工艺处理石油裂化催化剂废水,COD去除率为40.9%±13.2%,TN去除率为67.3%±12.7%,TN去除速率为(0.07±0.02)kg·m~(-3)·d~(-1)(以N计).反应器出水COD100 mg·L-1,NH_4~+-N10 mg·L~(-1),满足石油化工企业污水的排放标准(GB8978—1996).     

分期布液生物滴滤床净化H2 S废气性能研究

采用分期布液式生物滴滤床净化H2S废气,以实验室驯化的复合微生物菌群挂膜于滴滤床,考察了挂膜启动及不同负荷运行对H2S的降解性能.结果表明,生物滴滤床在进气浓度110～230 mg.m-3,停留时间30 s的条件下,H2S去除率可达到99%,3 d内即完成挂膜.进气负荷对于滴滤床降解性能和微生物种群都有影响.低进气负荷时,净化效率90%,降解作用主要发生于反应器的前段,占85%以上.前段各种类微生物数量上均多于后段,尤其是硫化氢降解菌;进气负荷较高时,前段微生物数量没有明显变化;后段去除负荷增加明显,由0.04 g.h-1增长到0.67 g.h-1.微生物数量由4.5×107个.g-1增长到5.17×108个.g-1.采用扫描电镜观察填料表面,稳定运行时优势菌主要为短杆菌,高负荷状态下,填料表面被大量的代谢产物覆盖.对运行产物分析发现,大部分H2S被氧化为S,只有小部分彻底氧化分解为SO24-.     

硫氮比对厌氧生物同步脱氮除硫工艺性能的影响

研究了硫氮摩尔比对厌氧生物同步脱氮除硫工艺高效性、稳定性和选择性的影响.单质硫型厌氧生物同步脱氮除硫反应(硫氮摩尔比为5:2)的硫化物和硝酸盐容积去除速率高达4.86 kg·m-3.d-1和0.99 kg·m-3.d-1工艺效能明显高于混合型和硫酸盐型(硫氮摩尔比分别为5:5和5:8).单质硫型厌氧生物同步脱氮除硫反应各项出水指标的波动相对较小,但当进水硫化物浓度超过临界值时,工效失稳,其主要原因是pH无法维持在所需范围.在所试的3种进水硫氮摩尔比下,实际反应的硫氮摩尔比有靠拢5:2的趋势.将硫氮摩尔比调控在较高水平(硫氮摩尔比为5:2),可提高同步厌氧生物同步脱氮除硫反应对单质硫和氮气的选择性.对不同硫氮比时反应物之间的电子得失情况进行了分析.     

高氮渗滤液短程深度脱氮及反硝化动力学

采用单级UASB-SBR生化系统处理实际高氮晚期渗滤液,重点研究了系统的有机物和氮去除特性,同时考察了SBR短程生物脱氮系统内微生物的反硝化动力学特性.试验结果表明,该生化系统能够高效、深度去除渗滤液内高浓度有机物和氮.UASB反应器的平均COD负荷为6.5 kg/(m3.d),去除速率为5.3 kg/(m3.d).在进水COD平均为6 537 mg.L-1,NH+4-N为2 021mg.L-1的条件下,出水分别为354 mg.L-1和2.8 mg.L-1以下,去除率分别为94.6%和99.8%,尤其是该系统获得了99.2%的TN去除率,出水TN20 mg.L-1,实现了深度脱氮的目的.SBR反应器实现并维持了稳定的短程硝化,通过90%以上的亚硝化率实现高效的氨氮去除,同时SBR系统内微生物的反硝化特性符合Monod动力学方程.     

青海湖东北岸天然草地CO2 通量变化特征

采用涡度相关法对青海湖东北岸地区草甸化草原生态系统的CO₂ 通量进行了观测,结果表明： 在生长季节(5~9 月),就日变化,08:00~19:00 为CO₂ 净吸收,20:00~07:00 为CO₂ 净排放,CO₂ 通量 净吸收峰值一般出现在12:00 时,7 月份12:00 时CO₂ 净吸收峰值为1.41 g·(m2·h)^-1;就月变化,7 月 是生长季CO₂ 净吸收最高月份,月CO₂ 净吸收量达到162.70 g·m^-2,整个生长季CO₂ 净吸收的总量达 468.07 g·m^-2。非生长季节(1~4 月及10~12 月),CO₂ 通量日变化振幅极小,最大CO₂ 净排放通量出现 在3 月,为0.29 g·(m2·h)^-1,除12 月和1 月各时段CO₂ 通量接近于零,其余月份各时段CO₂ 净排放在 0.02~0.29 g·(m2·h)^-1;3 月是全年CO₂ 净排放的最高月份,全月CO₂ 净排放量为72.33 g·m^-2,整个非生 长季CO₂ 净排放为319.78 g·m^-2。结果表明,无放牧条件下青海湖东北岸地区草甸化草原,全年CO₂ 净吸收量达148.30 g·m^-2,是显著的CO₂ 汇。