环境因子对水蚯蚓呼吸速率的影响研究

水蚯蚓能通过摄食剩余污泥而使污泥减量.因此,本文以颤蚓科蠕虫 (Tubificidae)为研究对象,考察环境因子(水质、水蚯蚓投加量、温度、pH、溶解氧)对水蚯蚓呼吸速率的影响,以探明水蚯蚓生长和新陈代谢的最佳条件,揭示环境因子影响水蚯蚓污泥减量的机理.结果表明,水蚯蚓在"水蚯蚓-微生物"共生系统污泥减量装置出水中的呼吸速率最大,为81.72 mg·g^-1·h^-1·L^-1(以单位体积内每g干重水蚯蚓每小时消耗的O₂质量计(mg)),在蒸馏水中的呼吸速率最小,仅为18.31 mg·g^-1·h^-1·L^-1;在容积为1 L的系统中,水蚯蚓呼吸速率随着投加量增加而逐渐减小,当水蚯蚓投加量为0.25 g (以湿重计)时,呼吸速率最大,为81.72 mg·g^-1·h^-1·L^-1;在8~22℃范围内,水蚯蚓呼吸速率随温度升高而增大,在22~30℃范围内趋势则相反;当pH=8.00±0.05时呼吸速率最大,比其他pH值条件下测得的呼吸速率高1倍多;溶解氧在3.5~4.5 mg·L^-1范围内,水蚯蚓的呼吸速率较高,在此溶解氧范围之外时,水蚯蚓呼吸速率均较低. 该研究结果可为污泥减量中水蚯蚓的培养和应用提供可靠的理论依据,从内在层次上揭示了环境因子影响水蚯蚓生长及代谢,进而影响污泥减量的本质原因.     

运行参数对水蚯蚓生物吸持六价铬性能影响研究

水蚯蚓能通过摄食剩余污泥而使污泥减量,但剩余污泥中常含有各种重金属污染物.本文以颤蚓科蠕虫(Tubificidae)为研究对象,以六价铬为典型重金属污染物,考察运行工艺参数:初始铬浓度、p H、水蚯蚓投加量和温度对水蚯蚓吸持六价铬的影响.实验结果表明,在研究浓度范围内(0.1~8.0 mg·L-1),水蚯蚓对六价铬的吸持速率随铬浓度的增大而加快,单位质量吸持量从14.4 mg·kg-1(以干重计,下同)增加到312.7 mg·kg-1,但六价铬的吸持率却随Cr6+初始浓度的增加而降低;p H从6.0增加到8.0,水蚯蚓对六价铬的吸持速率随p H的上升而提高,吸持率和单位质量吸持量先明显增强,p H达到7.5后逐渐趋于平衡,即吸持最佳p H为7.5;水蚯蚓投加量从1.0 g(以湿重计,下同)增加到5.0 g时,吸持速率及吸持率均上升,但单位质量吸持量却随着水蚯蚓投加量的增加而减少;当温度在10~20℃范围内时,水蚯蚓对六价铬的吸持速率相对较慢,到25℃时,吸持速率明显加快,吸持率和单位质量水蚯蚓的吸持量的变化趋势与吸持速率的变化相一致,但当温度达到30℃,水蚯蚓会大量死亡,综合考虑,处理系统最佳温度宜控制在25℃.     

非均性多孔介质中生物炭胶体的迁移行为研究

生物炭颗粒在多孔介质中的迁移行为不仅决定了其在环境中的归趋,也极大地影响了被吸附污染物的环境行为.以往的研究主要集中在生物炭胶体在均性多孔介质中的迁移行为,但实际环境介质通常是非均性的,目前对生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移行为知之甚少.本研究采用两种不同粒径的石英砂构建了上下两层非均性填充柱（上层细颗粒,下层粗颗粒）,研究了生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移和截留行为,考察了溶液离子强度和pH对生物炭胶体迁移能力的影响.研究结果表明在非均性多孔介质中,生物炭胶体具有很高的迁移能力,在离子强度为1~50 mmol·L^-1,pH为4.0~11.0条件下,生物炭胶体的迁移率达40.2%~88.0%.非均性介质中生物炭胶体的截留曲线表现为非单调型曲线,截留量峰值往往出现在细-粗石英砂的交界面处（细石英砂侧）,这与非均性介质中显著的电荷异质性、介质尺寸异质性和迁移过程中传质通量异质性有关.生物炭胶体在上层细石英砂中的截留量显著大于其在下层粗石英砂中的截留量,表明上层细石英砂是影响生物炭胶体迁移行为的关键层.随着溶液离子强度增加,生物炭胶体自团聚作用增强,其与石英砂介质间界面作用能垒降低,因而生物炭胶体的迁移能力减弱.由于生物炭胶体与细石英砂间的物理张力作用趋于显著,增加离子强度提高了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.中性和碱性条件下生物炭胶体的迁移能力较强,而在酸性条件下,生物炭胶体表面电负性显著降低,团聚体粒径增大,生物炭胶体的迁移能力较弱.降低溶液pH增加了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.本研究的结果将有利于人们更好地了解生物炭胶体在复杂多孔介质中的迁移行为,为全面评估生物炭的潜在环境风险提供理论支持.     

亚硝酸盐型同步脱氮除硫工艺单质硫产率及特性

采用SBR同步脱氮除硫反应器,设置了化学对照组（灭菌,不添加污泥）和生物试验组（添加污泥）,以期研究亚硝酸盐型同步脱氮除硫工艺中S⁰的产率以及特性.发现化学对照组中NO₂^--N和S^2--S的去除率最高可分别达到25.07%和62.26%,其主要产物为NH₄⁺-N和S₂SO₃^2--S,并无S⁰生成.而在生物试验组中,NO₂^--N和S^2--S的去除率可分别高达100%和99.94%,在适宜浓度范围内（60~180mg/L）,出水主要产物为S⁰-S和N₂.当进水S^2--S为180mg/L时,S⁰-S产率可高达79.58%.所产生的S⁰以斜方硫（S₈）形式存在,表面带负电荷,粒径呈正态分布.     

含硫酸盐高浓度有机废水预处理的试验研究

在含硫酸盐高浓度有机废水浸泡铁刨花的静态试验的基础上，进行了“铁床”处理高浓度糖厂生产废水的动态试验。通过稳定工况之后，“铁床”CODcr平均下降41．3％，SO4^2-平均下降56．2％，有利于后续厌氧生物处理，并达到以废治废的目的。     

反硝化型甲烷厌氧氧化(DAMO)系统pH值耦合模型研究

对3个具有不同优势菌种反应器中厌氧氧化（DAMO）过程与pH值进行动力学耦合,结果表明,在25℃,Anammox-DAMO混培系统最大脱氮速率、硝酸盐初始抑制浓度和铵盐初始抑制浓度分别为3.95mg/（L·d）,182.63,196.40mg/L;Nitrate-DAMO系统最大脱氮速率、硝酸盐初始抑制浓度分别为4.30mg/（L·d）,367.69mg/L;Nitrite-DAMO系统最大脱氮速率、亚硝酸盐初始抑制浓度分别为4.04mg/（L·d）,293.35mg/L.脱氮速率均随pH值增加先增大后减小,3个系统最佳脱氮pH值分别为7.5±0.2,7.2±0.2,7.8±0.2.脱氮动力学表明,3个不同系统DAMO反应过程均可用Haldane-pH值耦合模型描述.Nitrate-DAMO系统、Nitrite-DAMO系统脱氮过程还可用Monod-pH值耦合方程描述,Nitrate-DAMO系统细菌生长速率、硝酸盐亲和常数和抑制常数分别为1291.21cfu/（L·d）,295.23,72.63mg/L;Nitrite-DAMO系统细菌生长速率、亚硝酸盐亲和常数和抑制常数分别为4040.42cfu/（L·d）,264.51,5.02mg/L.     

水蚯蚓-微生物共生系统脱氮除磷最佳运行工况数值模拟研究

以前置厌氧池的氧化沟工艺为研究对象,根据氧化沟溶解氧分布情况,将氧化沟简化为1个缺氧段以及3个好氧段,并在第1好氧段中悬挂生物填料接种水蚯蚓,建立"水蚯蚓-微生物共生系统",通过溶解氧、混合液回流比、污泥回流比的控制保持该系统的微生态平衡.从水蚯蚓动力学角度改进提出T-FCASM新模型,建立并校验"水蚯蚓-微生物共生系统"生物场-水力场耦合模型(T-FCASM-Hydro),根据单因素试验和多因素正交试验分别模拟不同水平溶解氧、混合液回流比、污泥回流比对氧化沟中"水蚯蚓-微生物共生系统"脱氮除磷效果的影响.正交试验的方差分析结果显示,当好氧段1溶解氧为6.5mg.L-1、混合液回流比为100%、污泥回流比为100%时氧化沟可保持最佳脱氮除磷效果.     

中温焙烧/钠化氧化法回收电镀污泥中的铬

采用中温焙烧/钠化氧化法从电镀污泥中回收铬.结果表明,影响铬浸出率的最主要因素为焙烧温度.电镀污泥与碳酸钠质量比、焙烧时间、水浸时间对铬浸出率的影响较接近,在水浸水固比为10.0 ; 1.0(质量比)、室温、焙烧温度为650℃、焙烧时间为2.0h、电镀污泥与碳酸钠质量比为1:1、水浸时间为60 min的最佳浸出条件下,铬浸出率为99.3%;去除氢氧化铝、氢氧化锌的最佳反应温度和pH分别为90～95℃和7.5;去除硫酸钠晶体的最佳pH为4.0,在最佳试验条件下,铬回收率为90.57%.     

反硝化型甲烷厌氧氧化（DAMO）系统温度耦合模型研究

对Anammox-DAMO系统、Nitrite-DAMO系统、Nitrate-DAMO系统进行基质降解动力学研究,建立了3个DAMO系统温度耦合模型,并对建立的温度耦合模型进行拟合分析.结果表明,二级基质降解动力学能更好地描述Anammox-DAMO系统脱氮动力学行为,半级基质降解动力学能更好地描述Nitrite-DAMO系统和Nitrate-DAMO系统脱氮动力学过程.在15~50 ℃条件下,3个系统脱氮效率均在35 ℃时达到最高,对脱氮动力学的评估表明,3个系统反应动力学均符合Arrhenius方程.根据动力学模拟得出,Anammox-DAMO系统受高温影响更明显,而另外两个 系统则受低温影响更明显.     

全耦合活性污泥模型(FCASM3)在A+A2/O工艺污水处理厂中的数值模拟应用

基于FCASM3建立了杭州市某污水厂A+A~2/O工艺模型.首先测定该污水处理厂的进水水质组分,以及不同阶段污染物浓度的变化和活性污泥中微生物动力学参数;然后,利用该厂2017年上半年的运行数据对模型进行校核.校核结果显示,该模型能够很好地模拟出系统中各物质的转化情况.最后,利用校核完成的工艺模型对该污水厂的主要工艺参数,包括溶解氧、污泥回流比和混合液回流比,进行多因素正交模拟试验.试验结果表明,该污水处理厂的最佳运行工况为:当A+A~2/O系统的好氧池氧传输速率(Oxygen Transfer Coefficient,KLa)、污泥回流比和混合液回流比分别控制在2 h-1、75%及250%时,好氧池TN出水浓度下降1.28 mg·L~(-1),脱氮效率提高了15.91%,同时该厂污水处理能耗降低.