BTEX在河流渗滤系统中的降解行为实验模拟研究

河流渗滤是一种自然净化过程,污染河水通过该过程在河流沉积层中发生各种物理、化学和生物作用,使得污染物浓度降低,河水水质得到净化,从而达到增加地下水开采量的目的。本项研究通过淋滤实验,利用自行设计的土柱实验装置和人工配制的淋滤液,模拟了BTEX污染河水在下渗通过河流渗滤系统的过程中发生的降解行为。实验历时48 d,获得了该过程中BTEX各组分和电子受体的质量浓度变化历时曲线,得出的结论包括：污染河水中的BTEX在通过河流渗滤系统时将发生两种环境行为—吸附和降解。其中,吸附作用对于BTEX的净化效果较为有限,当吸附达到饱和之后,在存在电子受体的情况下,BTEX能够发生厌氧微生物降解,降解作用能够更有效的去除BTEX污染物。其中去除效率最高的是间二甲苯,在以NO3-为电子受体的情况下平均去除率为85.5%,在以SO42-为电子受体的情况下平均去除率为82.4%,其次是乙苯、甲苯,去除率最差的是苯,在两种电子受体的系统中平均去除率分别为68.5%和63.5%。由于吸附作用的影响,微生物降解相对于BTEX浓度变化存在一个滞后期,BTEX各组分的土壤-水吸附分配系数Kd越大,总的降解效率也就越低。通过河流渗滤系统这一自然净化过程,可以有效地去除浓度较高的BTEX混合污染,各组分平均去除效率都超过了60%,最高去除率均超过了80%。对于持续不断入渗的污染河水,当土壤吸附达到饱和、微生物活性受到抑制,去除效率会大大降低,从而使BTEX穿透河流沉积层进入含水层,对地下水产生危害。     

太湖典型入湖河道中氨氮去除研究

入湖河流是湖泊营养物质的一个重要来源,因此入湖河道水质的改善是控制湖泊富营养化的关键。文章采用自行研制的新型仿生填料直接布设在河道内的生物接触氧化法,在不影响河流生态结构和原有使用功能的前提下,对河流微污染水体进行氨氮的去除研究。研究结果显示,氨氮的净去除率在5.35%~39.91%,其中最高为7月的39.91%,最低月为12月的5.35%。试验期间生物膜的平均厚度为0.8~1.1mm(雨后略厚),生物膜内的微生物主要是一些贫营养微生物,数量少,因此形成的生物膜较薄,生物膜由表及里几乎全是好气层。同时,根据氨氮去除率与硝化菌的数量关系也可以看出试验河段内氨氮的去除主要是靠硝化菌的硝化作用来完成的。     

土壤渗滤系统中污染物去除效果分析

在土壤渗滤系统中,水力负荷、有机负荷和碳氮比等因素均对营养盐的处理效率具有显著影响.在实验室控温条件下,分析了不同水力负荷、有机负荷和环境条件对土壤渗滤系统污染物去除效果的影响.结果表明,在水力负荷小于0.15 m3·m^-2·d^-1的条件下,模拟生活污水中CODCr、总氮和总磷去除率分别达到84％、37％和93％以上,土壤（以干土计）亚硝酸盐细菌数量为4.50× 106 g^-1.装置上层产生的滞水对CODCr和磷酸盐的去除影响不大,但是由于处理系统内溶解氧浓度降低,使得氨氮硝化过程受到抑制,氨氮和总氮的处理效果均变差;在通气良好条件下,较高的碳氮比[m（碳）：m（氮）=5：1]对系统中总氮的去除更为有利.     

一株假单胞菌WSH1001的脱氮特性

研究了假单胞菌WSH 1001(Pseudomonas sp.WSH 1001)对氨氮及硝态氮去除性能的影响因素以及WSH 1001在实际污水处理中的应用情况,并将其与市售硝化菌制剂的脱氮性能进行了比较.结果表明:菌株前培养方式对后续的氮去除性能影响较大,葡萄糖或柠檬酸钠是最适碳源;在20～35℃的范围内,温度对氨氮及硝态氮的去除率没有明显影响;溶氧浓度对氨氮及硝态氮的去除效率影响很大;金属离子Cu2+、Co2+和Zn2+极大地抑制了该菌株对氨氮及硝态氮的去除能力;菌株WSH 1001在6 h内对70 mg L-1的氨氮去除率高达99.64%,总氮去除率达94.94%,在8 h内对50 mgL-1的硝态氮去除率达到了87.69%,说明该菌株同时具备硝化和反硝化的能力;当菌株WSH 1001应用于实际污水(初始氨氮和COD浓度分别为44和113 mg L-1)、并额外添加3 g L-1的丁二酸钠作为外加碳源时,氨氮去除率在6 h时达到99.23%,较其它市售硝化菌制剂脱氮性能高.该研究表明假单胞菌WSH 1001在实际污水的处理上具有较好的应用潜能.     

低氨氮垃圾渗滤液中有机污染物厌氧氨氧化处理

采用上流式厌氧污泥床处理某垃圾填埋场渗滤液.实验结果表明,在厌氧氨氧化活性稳定后,反应器对氨氮、亚硝氮具有较好的处理效果,氨氮和亚硝氮的平均去除率分别达到98.42%和99.01%,相应的平均容积去除负荷分别为93.64 mg·l-1·d-1和127.57 mg·l-1·d-1,COD的平均去除率为23.51%,平均容积去除负荷为84.53 mg·l-1·d-1.通过GC-MS总共检测出48种主要有机污染物,其中14种有机物的去除率为100%,2种有机物的去除率介于90%和100%之间,7种有机物的去除率介于50%和90%之间,此外还有13种有机物去除率低于50%,反应中亚硝氮和氨氮的去除率比值为1.37,反应器中存在厌氧氨氧化和反硝化的协同作用.     

SMBBR工艺处理生活污水脱氮效能及其微生物多样性

微生物是生物膜法处理技术的核心,微生物多样性的研究对于生物膜法去除污染物的机理探讨具有重要意义.采用特异性流化床生物膜反应器(Special Moving-Bed Biofilm Reactor,SMBBR)处理城市生活用水,并利用IlluminaHiSeq高通量测序技术对各反应器的微生物分布以及菌群与环境因子的相关性进行研究.结果显示,在水温20-30℃、上清液回流比为150%、DO为4 mg/L、水力停留时间为18 h的条件下,SMBBR对氨氮的去除率高达96.7%;SMBBR的好氧反应器和厌氧反应器的生物膜微生物种群结构组成存在不同,但优势微生物种群均为变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes).在属的水平检测到好氧反硝化菌红细菌(Rhodobacter)、陶厄氏菌属(Thauera),以及氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)亚硝化单胞菌(Nitrosomonadales)等.另外,DO是影响微生物群落结构最显著的环境因子.本研究表明环境因子会影响微生物群落替演,好氧反硝化以及氨氧化反应可能是SMBBR工艺中重要的脱氮机制.     

串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水的试验研究

对串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水进行了为期5个月的现场试验研究。结果表明：通过该工艺,污水中的COD、氨氮、总氮和总磷等污染物均得到了有效去除,在进水COD、氨氮、总氮和总磷平均质量浓度为73.19、25.08、48.55、0.55 mg·L-1时,平均去除率依次为65.6%、71.6%、58.7%、86.9%。COD、氨氮和总磷的去除主要发生在第一级生态滤池的进水0～40 cm阶段,而总氮浓度基本呈均匀下降趋势。串联式生态滤池对各污染指标较好的去除效果也证明了其是一种适合农村分散式污水处理、解决农村污水肆意排放的新途径。     

大清河人工快速渗滤系统示范工程效果分析

以滇池流域受污染的大清河为研究对象,开展了人工快速渗滤系统（CRI）示范工程研究,根据气候条件、进水水质和运行工艺分为6个工况,以探索污染负荷和工艺参数对CRI运行性能的影响。实验结果表明：水力负荷2 m.d-1、湿干比1：1是该示范工程运行的最优工艺条件。CRI系统对有机物（COD）的平均去除率范围17.42%～63.75%;对氨氮去除效果受进水水质影响,高、低污染负荷下NH3-N去除率分别为56.71%、85.48%;CRI示范工程硝化作用较强,反硝化能力较弱,对TN的平均去除率范围为10.69%～28.29%;CRI示范工程对TP的平均去除率为27.62%,最佳工艺条件下为50.23%。CRI系统可通过对填料进行优化组合、适当增大饱水带高度,强化除磷脱氮能力。     

生物炭基质潮汐流人工湿地处理生活污水性能

潮汐流人工湿地是一种新型的污水处理技术,作为人工湿地的重要组成部分,基质的合理选择能够直接影响人工湿地的运行效果。以鸡粪生物炭和玉米秸秆生物炭为基质分别建立潮汐流人工湿地来处理生活污水,并以石灰石基质人工湿地作为对照,考察不同淹没/排水比(8 h/4 h和4 h/8 h)下人工湿地对生活污水中各项污染物的去除性能。研究结果表明:生物炭基质人工湿地对COD、BOD、NH4~+-N、TN和PO4~(3-)-P的去除效率均高于石灰石基质人工湿地,且玉米秸秆生物炭基质人丁湿地对各项污染物的去除效果最好,各项污染物去除率分别为(73.6%±2.9%,COD)、(84.8%±6.1%,BOD5)、(84.2%±3.2%,NH4~+-N)、(45.3%±2.2%,TN)和(84.6%±2.8%,PO4~(3-)-P);当淹没/排水比由8 h/4 h改为4 h/8 h时,除PO4~(3-)-P的去除率基本不变外,各组人工湿地对生活污水COD、BOD、NH4~+-N和TN的去除率均有不同程度的升高,且玉米秸秆生物炭基质人工湿地对各项污染物的去除效果最好,各项污染物去除率分别为(80.5%±5.2%,COD)、(92.1%±5.1%,BOD5)、(90.3%±3.2%,NH4~+-N)、(60.3%±2.2%,TN)和(84.7%±1.5%,PO4~(3-)-P);生物炭基质人工湿地对NH4~+-N的去除途径主要为物理吸附和微生物硝化作用,且微生物硝化作用占主导,对PO4~(3-)-P的去除途径主要为物理吸附和微生物好氧吸磷作用,且微生物好氧吸磷作用占主导;生物炭基质中的微生物量要高于石灰石基质,且上层基质的微生物量高于下层基质;在微生物群落中,Clostridiaceae和Nitrosomonadaceae菌群分别承担有机物和NH4~+-N的主要去除,其在生物炭基质中的相对丰富度均高于石灰石基质。     

电化学氧化法处理微污染水中的氮

采用电化学氧化法,对微污染河水中氨氮(NH3-N)和总氮(TN)的去除效果进行了研究.结果表明,电化学氧化法是一种适宜于微污染水脱氮的技术.根据电解效果影响因素的筛选,最佳工艺条件为:极板间距1.0 cm,水力停留时间10 min,操作电压11 V;此时,NH3-N去除率可达到74.2%,TN去除率可达到63.8%.同时考察了Cl-的含量对NH3-N去除效果的影响,结果表明,在操作电压为8 V,极板间距为1.0 cm时,以氨氮去除率50%为目标,最佳投盐比为3:1(Cl-与NH3-N的物质的量之比).     

进出水方式对高负荷浅层渗滤净化生活污水效果的影响

为研究农村分散住户用水不均匀和排放泵井运行不连续条件下高负荷地下浅层渗滤系统的净化效果,建立渗滤试验柱,以实际生活污水为进水,在12.5 cm.d-1日均水力负荷下,比较连续进水、间歇进水和自由排水、间歇排水对实际生活污水净化效果的影响。结果表明,各渗滤柱对NH4+-N的平均去除率均大于96%。对COD的平均去除率为41.2%～67.7%,其中采用间歇进水、间歇排水方式的渗滤柱去除率最低,但出水仍可达到GB8978—1996《污水综合排放标准》中二级标准。各渗滤柱对TN的平均去除率为17.5%～37.2%,其中采用间歇进水、间歇排水的渗滤柱平均去除率最高,表明强化反硝化作用是提高脱氮效率的主要途径。对TP的平均去除率为51.0%～78.0%,其中采用连续进水、间歇排水的渗滤柱平均去除率最高,表明延长污水停留时间、增加与填料的接触面积能增强对TP的去除效果。间歇进水、间歇排水方式下,渗滤柱对COD的去除效果有所下降,但是对N、P营养盐的综合去除效果最好。     

微生物在城市绿地消减暴雨径流污染过程中的作用

以城市绿地模拟装置和暴雨径流模拟装置研究了城市绿地对实际暴雨径流污染的消减作用、机理及微生物在污染去除中的作用.城市绿地模拟装置主要由土壤、草本植被、微生物(主要吸附在土壤及植物根系上)组成,暴雨径流模拟装置包括降雨部分和径流部分,平行设置抑菌对照组.设置降雨强度为三年一遇,在降雨间隔期为14d、降雨持续时间为2h的2次降雨过程中,绿地系统对径流污染物的去除率为CODCr31.2%～41.6%,NH4+-N32.0%～47.9%,TN30.8%～38.9%,TP21.3%～38.9%.实验组和抑菌对照组对污染物的去除率在第一次降雨期间较为接近,主要的去除机制是土壤和植物根系的吸附截留作用.第二次降雨期间,实验组COD、NH4+-N、TN、TP的去除率比抑菌对照组分别提高10.2%、6.8%、4.6%和8.6%;除吸附截留作用外,微生物分解作用增强,土壤生化作用强度高于第一次降雨.降雨间隔期土壤微生物数量增加,呼吸作用增强,氮素循环活跃.由于土壤的呼吸作用和植物根系的吸收作用,土壤有机质和全氮含量降低,土壤得到再生.抑菌对照组土壤再生能力相对较差.研究结果为城市绿地系统及生态型排水系统的建设提供了指导依据.图4表2参16     

水库贫营养异养硝化-好氧反硝化菌Sxf14的脱氮特性

为利用生物强化法降低微污染源水中的氮素,从水库沉积物中筛选到一株好氧反硝化细菌Sx f14.通过扫描电镜和16S r RNA序列分析,鉴定其为不动杆菌属(Acinetobacter sp.),命名为Acinetobacter sp.Sxf14.同时,对该菌株脱氮特性进行研究,并将其接种到C/N(总有机碳与总氮的比值)为1.2的微污染水库源水中,以探究其对实际源水总氮的去除效果.结果显示:Sxf14能以硝酸盐和亚硝酸盐为唯一氮源进行好氧反硝化.反应48 h后,NO3--N和NO2--N的去除率分别达74.84(±0.86)%和40.52(±1.49)%,TN去除率最高达到65.07(±1.56)%和41.33(±0.98)%;在以NH4Cl为氮源的异养硝化系统内,该菌在48 h内使NH4+-N浓度由3.73(±0.08)mg/L降到1.28(±0.20)mg/L,氨氮去除率达到65.63(±1.39)%.72 h内,微污染水库源水的TN浓度由2.46(±0.02)mg/L降到1.68(±0.01)mg/L,去除率达到31.7(±0.14)%.因此,菌株Acinetobacter sp.Sxf14具有反硝化能力,能承受较低的碳氮比,降低微污染源水中的氮素,本研究可为微污染水体的菌剂修复技术提供科学依据.     

人工湿地土壤微生物生物量碳与污水净化效果的关系

微生物在人工湿地污水净化过程中发挥着重要作用,微生物生物量碳是微生物的重要表征之一.为探讨人工湿地土壤微生物量碳与污水净化效果的关系,以表面流人工湿地为研究对象,分别研究了不同植物人工湿地土壤微生物生物量碳和净化效果的时空变化及其相关性.结果显示,4种植物湿地表层(0-5 cm)微生物生物量碳极显著高于深层(15-20 cm)的测量值(P<0.01).人工湿地污染物去除效果与微生物生物量碳具有相同的季节变化规律,都呈单峰型的季节格局,夏秋季较高,冬春季较低.微生物生物量碳与人工湿地COD、BOD5和TN的去除呈显著正相关(P<0.05).水鬼蕉湿地具有较高的微生物生物量碳,而污染物去除率一般较低,这表明不同湿地微生物生物量碳与污染物去除率的相关性呈现不确定性.     

砂柱对济南城市屋面雨水径流净化效果的试验

针对屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层要求快速量大和水质要求高的特点,设计了相适宜的砂滤柱.采用室内砂滤试验研究了济南市屋面雨水径流回灌裂隙岩溶含水层之前的雨水净化效果.结果表明,砂柱对屋面雨水径流污染物有明显的去除效果,浊度的平均去除率达到87%,悬浮物的平均去除率达到70%以上,对色度、挥发酚、Pb和Zn也有一定的去除效果,对NH3-N、NO2-N的去除效果较差.浊度、色度和悬浮物等大部分污染物的去除主要集中在上层完成,因此,砂柱的上层需要定期更换.     

氨氮在天然沸石上的吸附及解吸

研究了氨氮浓度、温度、时间、共存阳离子等对氨氮在天然沸石上吸附的影响 ,比较了HCl及NaCl溶液对氨氮解吸的效果 ,初步探讨了沸石吸附氨氮后自然硝化的规律 .结果显示 ,随着氨氮浓度的增大或温度的升高 ,沸石吸附量上升 ,最大可达 1 1 5mg·g- 1 ;沸石吸附的初始阶段 (0— 8h) ,沸石吸附量随时间显著上升 ,此后趋于平缓 ;在不同阳离子共存的情况下 ,K 可使沸石吸附量降低 5 0 %以上 ;HCl溶液对氨氮解吸的效果好于NaCl溶液 ,解吸率最高可达到 6 0 % ;沸石吸附的氨氮在硝化细菌作用下可转化为硝氮 ,溶液中硝氮浓度 1 2 0h后可达 9mg·l- 1 ,在总氮中比率达到 2 7% .     

螯台球菌TAD1在高温曝气生物滤池中的异养硝化-反硝化性能

初步实验证实螯台球菌(Chelatococcus daeguensis)TAD1在高温下具有异养硝化-反硝化的能力,为验证其可应用性,采用曝气生物滤池工艺,研究了TAD1在温度为50℃的异养硝化-反硝化性能.结果表明,TAD1在曝气生物滤池中可同时进行好氧反硝化和异养硝化.当分别以硝氮、氨氮及硝氮和氨氮为氮源时,12 h的氮去除率均达到100%,氮的去除能力分别为12.67 mg.L-.1h-1、3.62 mg.L-.1h-1及16.53 mg.L-.1h-1.虽然在脱氮过程中,亚硝盐在6 h迅速积累到76 mg.L-1(硝氮为氮源)和52.6 mg.L-1(硝氮和氨氮为氮源),但在随后的几个小时内又快速降低至0(检测限之外).因而,TAD1具有应用于高温生物脱氮工艺的能力和优势.     

低温下曝气生物滤池预处理污染河水的试验研究

采用两段曝气生物滤床串联工艺预处理入滇新运粮河河水,研究了其在冬天低温条件下对有机物和氨氮的去除效果,并考察了pH值的变化。结果表明,在进水流量为2.4 m3.d-1、水温为13-16℃、原水ρ（CODCr）为66.46-107.82 mg·L-1、ρ（氨氮）为22.15-30.68 mg·L-1的水质特征条件下,系统对CODCr和氨氮的去除率分别为36.08%-50.37%和76.98%-93.56%。其中,碳氧化段以去除有机物为主,硝化段以去除氨氮为主;系统中硝酸氮质量浓度明显升高,无亚硝氮的积累;装置对总氮的平均去除率为19.56%,可以认为总氮的去除是同步硝化反硝化的结果。系统中pH值有所变化但维持在7-8之间,其中碳氧化段pH值升高,硝化段pH值下降。系统对有机物和氨氮良好的去除效果为后续进一步的生物处理提供了条件。     

异养硝化微生物菌剂及其好氧颗粒污泥的脱氮试验

在3个相同的反应器(No.1、No.2、No.3)中,向活性污泥中投加异养硝化微生物菌剂,以批次试验和SBR试验的方式,研究了异养硝化微牛物菌剂对模拟废水的处理效果.结果表明,该菌剂可以大幅度提高活性污泥对氨氮和COD的去除率.批次运行试验中,反应器No.1运行3 d,氨氮去除率大于98.11%,COD去除率大于99%.该投加菌剂的活性污泥每克干污泥的脱氮能力为15.77 mg d-1.以SBR方式运行16 d的试验中,可能是由于功能菌株的流失导致3个反应器的脱氮效果有逐步降低的趋势.采用该异养硝化脱氮微生物菌剂培育出的异养硝化好氧颗粒污泥对模拟废水进行了脱氮试验.在较低运行温度(11～13℃)下以SBR方式运行10 d,反应器处理效果稳定,氨氮去除率70.75%～76.42%,COD去除率在90%以上.该异养硝化好氧颗粒污泥每克干颗粒的脱氮能力为372.00 mg d-1.以上试验都没有发现硝酸氮和亚硝酸氮的积累.图5表1参19     

生物滞留系统中径流雨水磷的迁移转化规律

基于生物滞留系统对雨水的处理效果,对其进行模拟径流雨水进水试验,通过连续提取法检测生物滞留系统土壤渗滤介质不同深度(0、5、15、35 cm)处交换态无机磷(Ex-P)、铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)含量,并监测系统出水TP。结果表明,土壤渗滤介质对Ex-P、Al-P、Fe-P的吸附是从上至下逐层进行、逐层减弱的,Ex-P转化为Al-P、Fe-P,同时Al-P转化为Fe-P,因此Ex-P含量逐层减少,而Al-P、Fe-P逐层累积。系统对径流雨水中TP的去除率在90%以上,其中未被植物利用的TP体现为水-土壤-根系-生物系统内磷的动态平衡。