钱塘江引水降氮示范工程的构建和运行研究

针对杭州西湖钱塘江引水低碳高氮的特点,提出以改性水草塘—复合垂直流人工湿地(IVCW)相耦合的生物—生态工艺进行引水处理,对该引水降氮示范工程的构建和运行效果进行了跟踪研究。结果表明,整个稳定运行期间(2012年7月19日至11月19日),耦合工艺对COD、TN、硝酸盐氮、TP的平均去除率分别为52.27%、52.49%、53.69%、52.79%,系统出水满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ标准;改性水草塘和IVCW单元作为耦合工艺的两个重要组成部分,在脱氮、除磷方面优势互补,从而共同保证出水水质的稳定;在改性水草塘单元,温度与COD的去除效果呈负相关关系,进水C/N与TN去除效果呈正相关关系;而在IVCW单元,温度与COD、TN的去除效果均呈线性正相关关系,进水C/N与两者的去除效果也呈正相关关系,且对COD的影响要大于对TN的影响。     

响应面法在复合垂直流人工湿地对村镇污水脱氮优化设计中的应用

构建复合垂直流人工湿地系统处理村镇污水,获得了不同流程、水力负荷、C/N条件下湿地系统对污水TN的净化效果数据,并进行分析。利用响应面分析法与遗传优化算法对主要工艺参数进行优化设计,找到正交试验以外的最优点和最差点。结果表明,复合垂直流人工湿地TN去除率随流程的增加呈上升趋势,TN主要在下行池中去除;随水力负荷增加,TN去除率呈现下降趋势;在所研究的范围内,C/N为15.00时TN去除效果最佳。基于正交试验设计的响应面回归方程,可作为垂直流人工湿地的TN去除率计算函数,相对误差基本控制在10%以内;使用遗传算法对响应面回归方程进行全局优化分析,对不同植物床湿地的最优点和最差点进行对比分析,这些点与湿地种植的植物相关关系不大,不同植物床湿地呈现相似的参数条件。     

气升回流一体化工艺处理生活污水简

针对分散型生活污水处理开发了气升回流一体化工艺，以校园生活污水为对象，研究其对生活污水中污染物的去除效果。该系统由好氧区、厌氧区、沉淀区和气升室组成，以曝气的剩余气体的气升作用实现混合液的回流，节省动力消耗。结果表明，本工艺对COD、氨氮及悬浮物（SS）有较好的去除效果，去除率分别达到80%、90%和75%左右，出水COD、NH₄⁺-N及SS平均浓度在40 mg/L、6.5 mg/L和10 mg/L左右。当进水COD在100~1 000 mg/L之间波动时，出水水质稳定。该工艺有较强的抗冲击负荷能力，且可实现剩余污泥的自消解。本工艺具有结构紧凑、占地少，运行费用低，维护简单的特点。     

竹制填料生物接触氧化工艺处理污染河水简

针对受污染的湖溪河水质特征，以传统弹性塑料填料做对比，研究以竹球和竹丝为填料的生物接触氧化工艺，考察填料的挂膜时间、生物量和污水处理效果；确定连续曝气和间歇曝气时反应器的最优运行工况：连续曝气时为HRT=7.5 h，DO=3 mg/L；间歇曝气时为厌氧1.2 h、好氧6.3 h交替运行。实验结果表明，与弹性塑料填料相比，竹制填料挂膜速度快，竹球填料的水处理效果最好；连续曝气最优工况下竹球填料反应器中COD、TN、NH₃-N和TP的平均去除率分别为66.7%、47.9%、57.1%和30.6%；间歇曝气最优工况下竹球填料反应器中COD、TN、NH₃-N和TP的平均去除率分别64.08%、39.95%、60.7%和54.68%；竹制填料可替代传统的塑料填料作为生物接触氧化工艺的载体填料。     

蚯蚓生态滤池中蚯蚓与植物对污水净化的作用评估

构建具有不同蚯蚓和植物配置的4个单级蚯蚓生态滤池,依次编号为A(无蚯蚓无植物)、B(有蚯蚓无植物)、C(有蚯蚓栽种芦苇)和D(有蚯蚓栽种水生鸢尾)。通过比较4个滤池在6个月实验期间对化学需氧量(COD)和总氮(TN)的去除效率,系统分析蚯蚓和植物对滤池去除污染物的影响。实验分2个阶段进行:5月上旬至9月上旬,滤池进水碳氮比恒定为6;9月中旬至11月中旬,滤池每周进水碳氮比交替为3、6、9。研究结果表明,蚯蚓对滤池去除COD有一定的促进作用,且作用强度显著受到进水碳氮比的影响。植物的存在与种类对滤池去除COD效率没有显著影响。蚯蚓和植物对滤池的TN去除效率都没有显著影响。滤池进水的碳氮比是显著影响滤池去除TN效率的主要因素。     

阿什河水系枯水期氮污染特征与同位素源解析

在阿什河水系设置20个采样点,采用水质监测技术和稳定氮同位素示踪技术,研究了枯水期阿什河氮污染特征和硝酸盐氮污染来源。结果表明:(1)阿什河枯水期大部分采样点氨氮浓度较低,大部分区域达到或优于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅲ类。上游河段硝酸盐氮浓度较低,中游河段较高,到下游河段略有降低。总氮浓度较高,最高达19.4mg/L。(2)阿什河水系采样点15 N的丰度(δ15 N)主要处于0.11%~0.21%、0.42%~0.78%、0.83%~0.88%和1.09%~1.26%。稳定15 N同位素示踪解析阿什河硝酸盐氮污染来源表明,阿什河上游污染源主要为大气沉降、土壤有机氮和人工化肥;中游主要受畜禽养殖污水和生活污水污染;下游主要受城镇生活污水和工业废水影响。     

城市道路沉积物氮、磷溶出特性

国内外众多研究表明,城市不透水表面沉积物是雨水径流中污染物的重要来源。以北京市某道路沉积物为研究对象,对城市道路沉积物的粒径分布进行了分析,并通过批量实验,研究了不同粒径道路沉积物中氮、磷营养物及有机物(COD)的溶出特性。实验结果表明,粒径较大的沉积物中氮含量较高,而粒径较小的沉积物中磷含量较高;虽然TP、PO3-4、TN、NO-3、NH+4、COD的溶出浓度、溶出速率变化特征各不相同,但总体趋势是粒径越小氮、磷及COD溶出浓度和溶出速率越大,且最大溶出速率都出现在前5 min。因此,为实现对城市雨水径流污染的有效控制,应采用源头控制措施对小粒径道路沉积物和初期雨水进行有效控制。     

5种植物材料的水解释碳性能及反硝化效率

碳源在硝酸盐去除过程中起电子供体的作用,是生物反硝化反应的关键物质之一。为解决污水处理脱氮时碳源不足抑制反硝化反应造成脱氮效率低的问题,本研究选取风车草、甘蔗渣、芦竹、美人蕉和稻草秆5种植物材料作为反硝化碳源,探讨不同植物材料的水解释碳能力和释放规律;并进一步以其水解液作为外加碳源,探讨其对反硝化脱氮效率的影响。研究结果表明,植物材料水解释碳过程符合二级动力学反应规律,不同植物材料的释碳能力具有显著性差异,以甘蔗渣在固液比1∶80时COD释放当量最大,为45.45 mg/L;添加植物水解液可显著提高反硝化脱氮效率,以芦竹水解液脱氮效果最好,达到71.9%。此外,碳氮比是影响脱氮效率的重要因素之一,以碳氮比为9时反硝化脱氮效果最佳。     

利用白云石石灰去除与回收污泥厌氧消化液中氮和磷

以白云石石灰为实验材料去除与回收污泥厌氧消化液中的氮磷,通过小试实验研究不同投药固液比S/L、初始pH值、反应温度、搅拌速度及反应时间对去除与回收氮磷效果的影响。实验结果表明,在最佳投药固液比S/L为300mg/L,最佳初始pH值范围为8.5~9.5,反应温度为25.0℃,搅拌速度为150 r/min,反应时间为24 h条件下,氨氮(NH+4-N)和磷(PO3-4-P)的去除率分别为37.26%和89.60%。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对沉淀产物进行了表征,通过分析可知沉淀产物中含有磷酸铵镁(MAP),可实现废水中氮磷经济有效的回收。     

DO浓度对间歇曝气单级自养脱氮系统N2O排放的影响

以单级自养脱氮系统为研究对象,采用有效容积为15 L的SBBR反应器,系统进水NH+4-N浓度约为360 mg/L,控制温度为(30±2)℃,采用间歇曝气方式运行,曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L逐渐下降到0.9~1.1 mg/L,研究了单级自养脱氮系统的脱氮性能与N2O排放情况。结果表明,反应器曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L下降到0.9~1.1mg/L,系统TN去除率均达到80%,但在相同运行时间内的TN去除率依次降低,NH+4-N平均反应速率从0.19 mg/(L·min)降低至0.05 mg/(L·min),NO-3-N累计产生量稳定于14.9~16.5 mg/L,NO-2-N浓度在反应器内未产生明显的积累。随着曝气段DO浓度的下降,最大N2O释放速率逐渐降低,N2O累计释放量从73.8 mg下降到61.0 mg,N2O转化率介于2.4%~2.9%。