人工湿地系统中填充基质对磷的吸附能力

人工湿地中填充基质对磷的吸附、沉淀作用是湿地系统的主要除磷机制,探明基质对磷的吸附能力对人工湿地系统设计至关重要. 分别利用吸附试验和柱吸附试验考察了宝钢钢渣、首钢钢渣、水淬渣和陶粒4种基质对磷的吸附能力,同时进行了浸出液毒性鉴别试验. 吸附试验表明,基质对磷的吸附符合Langmuir和Freundlich模型(R2为0.956～0.989),采用Langmuir模型预测的基质磷吸附量为2.274～3.637 mg/g. 在为期144 d的柱吸附试验中,填充宝钢钢渣和首钢钢渣的试验柱对磷有良好的去除效果,而填充水淬渣和陶粒的试验柱在90 d左右达到吸附饱和状态.在试验期内,基质的累积磷吸附量:宝钢钢渣为7.921 mg/g,首钢钢渣为7.495 mg/g,水淬渣3.317mg/g,陶粒为1.627 mg/g. 浸出液毒性鉴别试验表明,4种基质均有较高的环境安全性,由于2种钢渣和水淬渣具有较高的磷去除效率和便宜的价格,在湿地系统中具有广泛的应用价值.      

人工湿地处理含盐生活污水的特性研究

将人工湿地应用于含盐生活污水处理,在0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%等不同进水NaCl盐度水平下,研究了进水盐度对人工湿地运行效果及基质微生物数量和酶活性的影响,结果表明,当进水盐度在1.5%及以下时,人工湿地运行受盐度的影响较小,对COD的去除率保持在68.3%以上,对NH4+-N的去除率保持在66.1%以上.当进水盐度达到2.0%,人工湿地基质中细菌、真菌、放线菌和硝化细菌的数量明显减少,基质脲酶、纤维素酶活性也相应下降,导致人工湿地对污染物的去除率也随之下降,其中COD去除率降低至52.9%,NH4+-N去除率降低至50.3%.实验进一步研究了在1.5%进水盐度下人工湿地的水力条件对净化效果的影响.结果表明,相对于有机物,氮的去除受HRT的影响更大,当人工湿地的HRT由3～5 d降低至2 d时,NH4+-N的去除率从65.1%～78.2%降至47.1%.     

间歇曝气生物滤池生物除磷性能研究

通过间歇曝气、连续进水的运行方式使生物膜系统交替处于厌氧/好氧状态,据此研究了不同进水挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)质量浓度、运行周期以及反冲洗条件下生物滤池的生物除磷性能.实验中以模拟生活污水为处理对象,滤池水力停留时间为1.3 h,进水流速为5 L.h-1,气水比为8∶1,进水平均COD负荷、氨氮负荷和磷酸盐负荷分别为4.7、0.41和0.095 g.(L.d)-1.结果表明,在一个运行周期内生物滤池能有效实现释磷和吸磷;当进水VFAs质量浓度(以COD计)为100 mg.L-1、运行周期为6 h时,生物滤池除磷性能最佳,曝气阶段滤池出水磷去除负荷可达0.059 g.(L.d)-1,同时COD和氨氮的去除负荷分别为3.8 g.(L.d)-1和0.28 g.(L.d)-1,出水平均磷、COD和氨氮质量浓度为1.8、43.6、8.7mg.L-1,滤池中存在一定程度的氮流失;中止反冲洗使生物滤池除磷性能迅速下降,2 d后滤池除磷效率低于40%,随即恢复反冲洗使滤池除磷效果出现短暂增强,再经2 d反冲洗后除磷效率又回到原有水平.可见,在间歇曝气、连续进水的运行方式下生物滤池成功实现了生物除磷并具有较好的磷负荷去除效果,充足而稳定的进水VFAs质量浓度、适当的运行周期以及较高频率的反冲洗有利于滤池的生物除磷性能.     

处理微污染河水的人工湿地中磷的去除特征及吸附形态分布

通过在野外条件下构建两座潜流人工湿地,考察了湿地对微污染水体中磷的净化效果,以及湿地填料对4种主要形态磷的吸附特征.结果表明,湿地对总磷(TP)的平均去除率在30％左右,颗粒性总磷(STP)去除比例略高于溶解性总磷(DTP).两个湿地中TP的出水负荷随其进水负荷的升高线性增大,而磷的单位面积去除负荷与进水负荷呈对数关系,迸水负荷超过1000 g·m-2·d-1后,去除负荷没有发生明显变化.4种主要形态磷的吸附量关系表现为钙镁磷(Ca/Mg-P,12582和11052 mg)＞铁铝磷(Fe/Al-P,5312和5750 mg)＞弱吸附磷(Plabile-P,2054和1207 mg)＞腐殖质磷(Humic-P,-362和-136 mg).湿地3层填料对Humic-P和Plabile-P的吸附能力有限,且伴有解吸现象,而Ca/Mg-P和Fe/Al-P的吸附主要发生在卵石和碎砖层,碎石层对湿地中磷的去除贡献较低.栽种植物对湿地中填料对磷的吸附影响较小.     

页岩-钢渣组合填料湿地强化脱氮除磷研究

以城市污水A/O工艺出水为处理对象,运用页岩和钢渣物化除磷、调控进水碳氮比和氮素氧化性等技术手段,在中试规模上研究了页岩和钢渣组合填料湿地的脱氮除磷效能及影响因素.结果表明,当COD面积负荷率、TN面积负荷率、TP面积负荷率、HRT(水力停留时间)分别为6.5～20.7 g·(m²·d)^-1、2.57～8.22 g·(m²·d)^-1、0.41～1.32 g·(m²·d)^-1、0.5～1.6d时,①氨氮、亚硝态氮和硝态氮的去除率分别为85.8%、56.3%和18.6%,TN去除率为58.0%,TN面积负荷去除率为3.58g·(m²·d)^-1,TN反应动力学常数为0.31 m·d^-1,TN面积负荷去除率随进水TN负荷的增加而线性增加.②TP去除率为90.4%,TP面积负荷去除率为0.89 g·(m²·d)^-1,TP反应动力学常数为0.86 m.d^-1,TP面积负荷去除率随进水TP负荷的增加而线性增加.③水温、HRT、氮素组分、C/N等因素对湿地系统的脱氮除磷效率有显著影响.TN面积负荷去除率随HRT、COD/TN值的增加而幂函数增加.TN面积负荷去除率随水温(、NO₂^--N+NO₃^--N)/TN值的增加而呈指数函数增加.     

生物活性炭滤池修复地表水的研究

采用自行设计的生物滤池反应器去除地表水中的氮,考察了HRT、水力负荷和氨氮负荷对生物滤池出水水质的影响。结果表明:系统TN去除率随水力负荷的增加而下降,氨氮去除率无明显变化,水力负荷小于1.2 m3/(m2·d),TN去除率达到54%以上;在进水氨氮质量浓度为14.52~17.44 mg/L条件下,HRT为10 h时,生物滤池对氮去除效果较好;当HRT为6 h,进水氨氮负荷增加到0.048 kg/(m3·d)以上,氨氮和TN平均去除率分别为96%和31%。     

不同运行方式对人工湿地强化除磷的影响研究

采用改变湿地构型、不同进水方式和曝气运行3种方法,开展不同运行方式对人工湿地的强化除磷效果研究。结果表明:垂直流湿地TP的去除率比水平流湿地平均高10%左右,串联方式对改善人工湿地系统除磷效果不明显,而当水平流湿地多点进水的配水比为2∶1∶1时,湿地对TP的去除率可上升5%～10%。湿地间歇运行当停置时间为2d时,TP去除率可提高6%左右;人工湿地曝气运行当气水比为6时,总磷去除率可达到最大。湿地间歇进水、曝气运行方式都可一定程度地提高湿地除磷效率,但要综合考虑对其他主要污染物的去除效果及系统运行费用影响。     

HRT与进水基质浓度对Anammox反应器效能影响研究

以产甲烷颗粒污泥与硝化污泥混合物作为接种污泥,在Anammox-UASB反应器中实现反应器的启动与稳定运行。考察了缩短HRT及进水基质浓度变化对系统的影响。结果显示:缩短HRT能有效提高系统处理能力,但HRT过低会导致处理效果降低,本研究得到的最佳HRT为6 h,此时TN去除率76%,TN容积去除负荷最高,为1.82 kg/(m~3·d)。进水基质比例与浓度对Anammox反应器的稳定运行具有重要影响,当进水中NH_4~+-N与NO_2~--N两者比例约为1且浓度均为500 mg/L时,系统处理能力最佳,TN容积去除负荷为1.55 kg/(m~3·d),且去除率为77%。     

串联垂直流人工湿地去除河水中磷的效果

利用在温室内构建的串联垂直流人工湿地模拟装置,以芦苇为湿地植物,填充砾石,研究两种水力负荷(0.2和0.4 m/d)、3个串联级数、有/无植物等对处理北京市清河河水磷去除的影响,试验共持续144 d. 结果表明:①在进水ρ(TP)为0.50~1.77 mg/L(平均值为1.15 mg/L)、ρ(DTP)为0.41~1.53 mg/L(平均值为0.9 mg/L)的条件下,TP去除率随进水ρ(TP)的升高而升高. ②水力负荷为0.2 m/d时,有、无植物3级串联系统磷的去除率分别为38.36%、26.85%;水力负荷为0.4 m/d时,分别为32.42%,23.99%,说明低水力负荷与有植物的条件利于除磷. ③有植物3级串联系统TP去除率平均值为38.36%,大于2级串联系统(28.30%);无植物3级串联系TP去除率平均值为26.85%,大于2级串联系统(21.81%)和1级串联系统(14.98%),串联级数增加,磷去除率升高. 研究显示,水力负荷为0.2 m/d时,有植物3级串联系统的TP去除率最高.      

表流湖滨湿地磷素汇-源功能研究

对抚仙湖马料河湖滨湿地基质进行了室内静态模拟,计算了基质-水界面磷平衡浓度(EPCo),确定湿地基质是充当溶解性活性磷(SRP)的源项或是汇项功能.此外,结合野外监测试验,即在静态实验期间对湿地进出口处水体的SRP浓度及流量进行了连续测定,对静态实验结果进行了验证.野外监测结果表明,基质是作为SRP源项还是汇项,在很大程度上取决于进水流量及进水磷浓度.在暴雨情况下,由于雨水的稀释作用,出水SRP浓度低于进水浓度;当进水量较小时,则取决于进水SRP浓度.进水SRP浓度高于磷平衡浓度,即作为汇项;进水SRP浓度低于磷平衡浓度,即作为源项.用一个简单的模型预测了基质-水界面系统的相互作用及SRP转换过程.该模型中假设基质表层以上10cm为水-土界面层,SRP释放或吸附均在这个边界层进行.预测结果表明,基质-水完全混合时,基质无论是吸附或释放磷速率都很大,大部分SRP通量迁移转换都在1h之内完成;界面系统基质磷释放/吸附主要受控于基质-水界面处EPCo和上覆水SRP浓度梯度.     

废砖块作为人工湿地填料的除磷能力研究

对废砖块的物理化学特性进行了分析,并对其进行了磷素吸附能力试验,结果表明,废砖块适于湿地微生物的富集和植物的生长且具有较高的磷素吸附能力.通过构建以废砖块为填料的垂直流人工湿地系统考察并初步探索了其对生活污水中磷素的去除效果和去除机制.结果表明,当水力负荷为5 cm·d-1、运行时间为1 a时,湿地系统除磷效率在90%以上,且效果稳定;废砖块的吸附沉淀作用是湿地系统除磷的主要途径,而植物和微生物直接吸收所起的作用不大;被截留磷素在湿地填料层中具有明显的空间特征,对废砖块中的无机磷形态分析结果表明,废砖块中能与磷素发生沉淀反应的元素含量和其在废砖块中的化学形态是影响其吸附沉淀磷素作用途径的重要因素.因此,废砖块是人工湿地污水处理系统构建过程中较为理想的填料.     

人工湿地植物根区土壤酶活性与污水净化效果及其相关分析

通过对人工湿地植物根区磷酸酶和脲酶活性的测定发现，其脲酶的活性与总氮的去除率有较明显的相关关系，而其磷酸酶的活性与总磷（TP）的去除率相关性不显著，同时其磷酸酶和脲酶的活性与BOD5及COD的去除率都不呈显著相关，研究结果为利用酶活性强度作为评价净化效果的指标提供了理论依据。     

几种人工湿地基质净化磷素的机理

研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质材料净化污水磷素的机理,并初步评价了其作为人工湿地基质可能导致的磷素二次污染的风险.结果表明,矿渣、粉煤灰有很好的磷素去除效果,蛭石、黄褐土和下蜀黄土次之,沸石和砂子的去除效果较差.上述人工湿地基质净化磷素的机理主要为化学机理,表现为基质全钙、氧化钙、水溶性钙的含量越高,其固定形成的磷酸钙盐越多,在pH值较高的情况下,主要形成难溶性的磷酸八钙和磷酸十钙,有利于磷素的净化;基质中游离氧化铁、铝和胶体氧化铁、铝含量越高,其固定形成的磷酸铁盐和磷酸铝盐数量越多,基质净化磷素的能力越强.除砂子外,上述基质磷素饱和吸附后,磷素释放比例很低.加强人工湿地基质管理,其基质吸附的磷素一般不会对水体环境造成二次污染.     

改性沸石湿地脱氮除磷效能及机制

为明确改性沸石湿地对分散性农村生活污水中氮磷的去除效能,并探索其脱氮除磷机制,将改性沸石作为折流湿地填料层填料,应用于厌氧折流板反应器(ABR)+折流湿地(BFCW)组合工艺,为苏州市农村生活污水处理提供新途径.结果表明,改性沸石湿地对氮磷去除良好且稳定,脱氮量和除磷量较沸石湿地分别增大1.8%和1倍多.湿地主要通过填料的吸附截留作用脱氮除磷,以Ca-P和Al-P为主要沉淀磷素形式,植物的泌氧和吸收作用有助于稳定出水水质.湿地前端和后端分别以填料的吸附截留作用和微生物的硝化反硝化作用为主要脱氮途径.改性过程对沸石磷素吸附沉淀性能的大幅提升是在多重途径的协同作用下实现的,湿地构型和植物根系的影响是造成相同区域填料氮磷截留量差异的主要原因.硝化作用强度的高低是改性沸石湿地脱氮效果及稳定性季节性波动的主因.     

EBPR中两类细菌PAOs和GAOs竞争的研究进展

强化生物除磷(EBPR)工艺可以获取高效的除磷效果,已在很多污水处理厂得到广泛应用。但是大型污水处理厂在相当多的条件下,EBPR工艺也会出现周期性除磷效果的波动和不充分。针对这一难题,研究者试图采用许多手段来研究工艺中的主要微生物。文章针对典型的EBPR工艺和碳源、pH值、温度等因素对EBPR工艺中两类细菌聚磷菌(PAOs)和聚糖菌(GAOs)竞争的研究进展进行了论述,并展望了未来的研究方向。     

长江口南汇潮滩湿地污水处理系统的净化功能

2002年8月～12月对长江口南汇潮滩湿地处理系统对污水净化效果进行了研究,分析了潮滩沉积物中N、P含量变化及其与功能细菌含量间的关系,以及芦苇对污染物质的直接去除作用。结果表明:潮滩湿地对污水的净化效果显著,对TN、TP和COD的去除率分别达到94.06%,76.82%和92.47%;沉积物中N、P含量随样点与排污口间距离增大呈下降趋势;沉积物中NH4+—N、NO3-—N、DIP含量与功能细菌数量间呈良好的正相关;收割芦苇去除的N、P量分别只占全年排入湿地总量的2.201×10-5%、4.552×10-4%。潮滩湿地对污染物的去除主要通过:潮汐稀释转移,沉降,滩面沉积物吸附等物理过程和微生物分解等生物过程的综合作用,而潮滩植物的直接去除作用仅占很小部分。     

人工湿地沸石填充方式研究

针对传统的沸石湿地系统中沸石用量大,与沸石相关的费用高的缺点,提出采用前置沸石和表铺沸石填充方式来改善湿地中的污染物去除效果.对比研究了人工湿地中3种沸石填充方式(底铺、前置和表铺)对农田排灌水中污染物的去除效果.结果表明:茭白-土壤湿地的污染物去除效果优于无植物的土壤湿地系统.沸石-土壤-植物系统比传统的土壤-植物系统有更好的COD_Cr,总氮和氨氮去除效果.3种不同沸石填充方式中,底铺沸石的总氮和总磷去除效果最好;表铺沸石的总氮、总磷和COD_Cr去除效果比前置沸石的好,有植物和土壤的湿地系统增加前置沸石段后COD_Cr的去除率升高3.4%,增加表铺沸石后COD_Cr去除率提高12.3%.      

饮用水中的磷及其在常规处理工艺中的去除

对某市某水厂水源水和出厂水中磷的存在形式、常规处理工艺对总磷 (TP)和微生物可利用磷 (MAP)的去除进行了研究 .结果表明 :①水源水中的磷主要以非溶解性形式存在 ,溶解性总磷酸盐约占总磷 30 % ;溶解性正磷酸盐只在个别月份检出 ,且浓度很低 ;②水源水中微生物可利用磷浓度一般高于溶解性总磷酸盐浓度 ,说明微生物也可以利用非溶解性磷 ;③出厂水中溶解性总磷酸盐占总磷的比例较水源水中溶解性总磷酸盐占总磷的比例升高 ,说明其去除较非溶解性的磷困难 ;④常规处理工艺对总磷和微生物可利用磷去除效果较好 ,平均去除率分别为 6 6 %和 6 9% ,混凝沉淀单元和过滤单元对总磷去除效果均较好 .强化混凝工艺 ,降低出厂水中的MAP ,有可能保证饮用水生物稳定性     

复合人工湿地中反硝化除磷作用的发生及其稳定性

将2套潮汐流人工湿地(T-A和T-B)构建为复合人工湿地(HCW),研究了HCW中反硝化除磷作用的发生及其稳定性.结果表明,当HCW按照两段进水潮汐流方式连续运行时,T-A的反硝化除磷性能和T-B的硝化性能均可得以强化,HCW随之具有理想的同步脱氮除磷效果;周期性补充碳源的磷移除操作可缓解T-A中磷素的过量积累,同时可提高反硝化聚磷菌(DPAOs)胞内聚β-羟基丁酸(PHB)的合成量,有助于HCW反硝化除磷效果的高效与稳定;当磷移除周期为30 d时,T-A在反硝化除磷过程中对TP与NOx--N的去除率分别为(97. 86±0. 70)%和(98. 29±2. 62)%,在磷移除过程中的磷素释放量、PHB合成量(以C/填料计)及补充碳源利用率分别为(1 486. 29±123. 25) mg、(4. 43±0. 57) mmol·g~(-1)和(94. 65±2. 66)%,HCW的磷素回收效率则为63. 97%.本研究为人工湿地同步脱氮除磷提供了新的思路,又进一步拓展了磷回收技术的研发和应用范围.     

不同深度人工复合生态床处理农村生活污水的比较

采用了2种填充深度(60cm和40cm)的人工复合生态床对滇池地区低浓度农村生活污水进行了处理试验研究结果表明,在30cm/d高水力负荷的条件下,对COD、总氮、氨氮和总磷的去除率,深度为60cm的床体分别为66.4%、57.7%、78.7%和63.2%,40cm深的床体分别为63.8%、59.1%、82.1%和61.3%.深度为60cm床体对COD和总磷的去除率高于深度为40cm的床体,但后者对氮的去除效果略优于前者.对氮、磷去除途径的分析表明:微生物的硝化/反硝化作用以及填料对磷的吸附沉淀作用是人工复合生态床去除氮、磷的主要途径;水生植物对氮、磷的吸收量分别占投加总量的10%和9%以上,也是一个重要途径.