高效藻类塘氮磷去除机理的研究进展

首先介绍了高效藻类塘的发展历史和特点,其次简述了高效藻类塘的生物特性和物理化学变化规律,并重点论述了高效藻类塘的氮磷去除机理及其影响因素,最后对高效藻类塘在控制非点源污染中的应用前景进行展望.     

藻类污染生态学研究进展

文章首先对藻类污染生态学的发展历史作了简单回顾,接着对其主要研究领域（水污染对藻类的影响和藻类净化水质）及研究成果进行了综述,在此基础上指出了其今后的发展趋势。     

高效菌藻塘系统对农村污水中磷的强化去除效果研究

研究了高效菌藻塘系统处理太湖地区农村生活污水除磷效果及其强化措施。高效菌藻塘和水生生物塘HRT分别为8 d和4 d,进水总磷浓度为1.7～17.1 mg/L,出水总磷浓度全年平均值为3.33 mg/L,高效菌藻塘系统的除磷能力欠佳。通过降低水生生物塘内水深、采用废弃石膏作为填料构建了新型复合水生生物塘,HRT=1.6 d条件下,复合水生生物塘出水总磷可保持在1 mg/L以下,可达到GB18918-2002一级B排放标准。     

氧化塘对污水重金属的去除作用

本文就氧化塘对重金属的去除作用进行了探讨。实验结果表明,氧化塘特别是强化塘对重金属具有一定的去除作用,其去除效果与悬浮物浓度之间呈线性关系。     

曝气时长对中试曝气塘-浮萍塘联合系统中污染物去除的影响

浮萍塘污水处理技术具有管理简便、运行成本低、可资源化回收氮磷污染物等优势。然而,因水体溶解氧(DO)不足造成的污染物去除率低的问题限制了该技术的推广应用。为此,本研究在浮萍塘前端引入曝气塘,构建中试曝气塘-浮萍塘联合系统,借此增加浮萍塘DO含量,并进一步考察了曝气时长(0、0.5、1、2和4 h)对污染物去除效果及浮萍生长的影响,以此探寻低耗高效的最佳曝气时长。结果表明,曝气塘可有效降低水体的浊度,但对氮磷去除的贡献较小,氮磷的去除以浮萍塘为主。曝气处理可显著提高曝气塘及浮萍塘水体DO含量和氧化还原电位(Eh),且DO和Eh随曝气时长的增加而上升。此外,曝气处理还能显著促进浮萍生长及其污染物的去除,但促进效果并未简单地随曝气时长的增加而提高。其中,TN、氨氮和浊度的去除率在曝气时长1 h时已基本达到峰值(去除率分别为58.42%、61.89%和89.90%),TP去除率虽在曝气时长4 h时最大(81.44%),但与曝气时长0.5 h(73.05%)相比并无显著差异;浮萍虽在曝气时长2 h时干基生长速率最高(8.00 g·(m²·d)⁻¹),但与曝气时长0.5 h和1 h(7.35 g·(m²·d)⁻¹左右)相比也无显著差异,而曝气成本却成倍增加。因此,综合考虑污染物去除、浮萍生长及曝气成本,建议曝气时长不宜高于1 h,推荐0.5~1 h为佳。以上结果可为曝气塘-浮萍塘联合系统的应用及曝气时长的选择提供参考。     

粘土矿物处理水体富营养化藻类的研究进展

水体富营养化是当前水环境污染急待解决的问题,因此就粘土矿物在水体富营养化的藻类处理方面进行调查,分析了水华藻类的分类及蓝藻的成因和危害,阐述了粘土矿物在水华处理方面的研究和应用。     

蕹菜对富营养化水体的氮磷去除及吸收动力学研究

以蕹菜(Ipomoea aquatica)为材料,采用改进的常规耗竭法,对氨氮、硝酸盐氮和无机磷的吸收动力学特性进行了研究.通过室内静态实验测定了蕹菜对富营养化水体的氮磷去除效率.用Michaelis-Menten方程来描述蕹菜对氨氮、硝酸盐氮和无机磷的吸收速率与溶液浓度的相互关系.结果表明:蕹菜对氨氮、硝酸盐氮和无机...     

农药对藻类的生态毒理学研究Ⅱ:毒性机理及其富集和降解

随着对农药污染认识的深入,农药对生态系统的初级生产者———藻类毒性以及毒性机制的研究不断增多。农药对藻类的毒性在于破坏藻类生物膜的结构和功能、影响藻类的光合作用、改变呼吸作用以及固氮作用,影响藻类的生理进程并改变其生化组分。开展农药对藻类毒性机理的研究,揭示农药结构—活性关系,对农药的研制和应用,评价农药的生态风险,减少农药对藻类的毒害是重要的。在自然环境中还发现藻能富集和降解农药。因此,对于这些藻来说,农药对藻类的毒害作用和藻类对农药的富集和降解作用可能同时存在。本文综述了农药对藻类的毒性机理以及藻类对农药的富集和降解作用。     

氯化亚铁活化过一硫酸盐同步去除氮磷及磷的回收

采用氯化亚铁(FeCl₂)活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(${{\rm{SO}}^{\cdot -}_4} $)和氯自由基(Cl·),实现了水中${{\rm{NH}}_4^ +} $、${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的同步无害化去除及磷的回收。研究了Fe²⁺/PMS/Cl⁻体系中的反应机制,考察了PMS浓度、Fe²⁺/Cl⁻、溶液pH、温度、溶液共存${\rm{CO}}_3^{2 - }$浓度及腐殖酸(HA)浓度等条件对反应体系的影响。结果表明：当溶液pH为4.0、PMS投加量为20 mmol·L⁻¹、Fe²⁺/Cl⁻摩尔分数为1/12时,反应30 min后,溶液中的${{\rm{NH}}_4^ +} $去除率高达100%且以氮气(N₂)形式实现${{\rm{NH}}_4^ +} $无害化去除;${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的去除率也高达100%且以磷酸铁(FePO₄)沉淀形式被回收;随着PMS浓度、Fe²⁺/Cl⁻以及温度的升高,Fe²⁺/PMS/Cl⁻体系中,${{\rm{NH}}_4^ +} $去除率逐渐增大,但对${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的回收无明显影响;溶液中${\rm{CO}}_3^{2 - }$和HA的存在对${{\rm{NH}}_4^ +} $去除有抑制作用。通过自由基淬灭实验和ESR分析证明,${{\rm{SO}}^{\cdot -}_4 }$和Cl·在Fe²⁺/PMS/Cl⁻体系中起主要作用。本研究结果可为氮磷废水的处理及磷回收提供参考。     

藻类生物膜脱氮除磷动力学研究

将水华鱼腥藻附着固定在改性的弹性聚氯乙烯载体表面形成藻类生物膜,用于研究其脱氮除磷动力学过程。保持氮磷比约为11:1,配制NH4+-N和PO43--P初始浓度变化范围分别为4.31~229.91和1.70~69.15 mg/L的模拟废水,在废水pH为6.8~7.2、室温、光照强度3 500 lx、连续光照条件下培养藻类生物膜,利用Michaelis-Menten模型测定产率系数Y、反应速率常数k与半饱和常数Km。结果显示,藻类生物膜对氮、磷的去除速率随着营养物质浓度的升高而增加;与磷相比,藻类生物膜对氮的利用效率更高。藻类生物膜脱氮除磷动力学系数分别为:① N:Y = 0.72(mg/m2 chla)/(mg/L NH4+-N),k=1.24 (mg/L NH4+-N)/((mg/m2 chla)·d),Km=17.88 mg/L;② P:Y = 2.50(mg/m2 chla)/(mg/L PO43--P),k=0.35 (mg/L PO43--P)/(mg/m2 chla)/d,Km=7.29 mg/L。     

氨氮负荷的变化对部分硝化的影响及部分亚硝化的快速启动

部分硝化的稳定运行在一体式部分硝化-厌氧氨氧化工艺(PN/A)中至关重要。探索了在内循环接触氧化型膜生物反应器(ICCOMBR)中改变进水氨氮负荷(ALR)后,反应器中部分硝化过程受到的影响及恢复过程。结果表明：在HRT为24 h,DO为2.0~2.5 mg·L⁻¹时,系统进水ALR降为0.10 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为100 mg·L⁻¹),部分硝化过程迅速破坏;当系统进水ALR升至0.40 kg∙(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),部分硝化过程在3 d内迅速恢复;部分硝化恢复稳定后,再提高ALR至0.60 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),并通过调整HRT和DO,最终在HRT为16 h、DO为0.5~1.0 mg·L⁻¹时成功实现部分硝化;通过改变曝气量(AR),在AR为0.9 L·min⁻¹时,控制DO为(0.76±0.11) mg·L⁻¹,系统pH为9.7~8.2,可成功启动部分亚硝化。     

温度和pH值对活性污泥法脱氮除磷的影响

温度和pH值是影响污水脱氮除磷效果的2个重要因素.试验采用连续搅拌槽式反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR),通过对不同温度和pH值条件下的硝化、反硝化、释磷和吸磷反应速率的测定,总结出温度和pH值对活性污泥生化反应速率的影响规律.试验表明,硝化和反硝化速率随温度的升高而加快.在5℃和33℃时,硝化速率分别为0.01 kg NH4 -N/(kg VSS·d)和0.28 kg NH4 -N/(kg VSS·d);在5℃和30℃时,反硝化速率分别为0.097 kg NO3--N/(kg VSS·d)和0.476 kg NO3--N/(kg VSS·d);但温度对吸磷和释磷速率的影响不大.pH值对硝化、反硝化、吸磷和释磷速率均有显著影响,在pH值为7.74时,硝化速率为0.095 kg NO3--N/(kg VSS·d);而在pH值为4.9和10.08时,硝化速率仅为0.005 kg NO3--N/(kg VSS·d)和0.006 kg NO3--N/(kg VSS·d).在pH值为7.85时,反硝化速率达到最大值0.36 kg NO3--N/(kg VSS·d);而在偏酸性和碱性条件下,反硝化速率显著下降.     

异养硝化型生物滤池处理高盐废水的脱氮性能及途径

为了解决高盐废水生物脱氮效能低的问题,利用异养硝化型曝气生物滤池(heterotrophic nitrification biological aeration filter,HNBAF)处理不同氮源模拟高盐废水,研究了HNBAF系统的脱氮性能,并采用15N同位素示踪法测定了反应过程中产生的气态产物(N2O、N2),以揭示HNBAF系统的脱氮途径。结果表明：当NH4Cl作为唯一氮源时,${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除率最高可达到99.77%,NH2OH-N, ${{\rm{NO}}_3^ - }$-N积累量较低,未检测到明显${{\rm{NO}}_2^ - }$-N的积累;外加中间产物NH2OH-N可对${{\rm{NH}}_4^ +} $-N去除产生抑制,而加入${\rm{NO}}_2^ - $-N和${{\rm{NO}}_3^ - }$-N等中间产物基本不影响${{\rm{NH}}_4^ +} $-N的正常降解;当以KNO3为唯一氮源时,${{\rm{NO}}_3^ -} $-N的去除率最高可达到96.76%,${{\rm{NH}}_4^ + }$-N、${{\rm{NO}}_2^ - }$-N和NH2OH-N等产物积累量较低。当分别以15${{\rm{NO}}_2^ - }$、15${{\rm{NO}}_3^ - }$为氮源时,均可同时检测到15N2O和15N2。该HNBAF系统对${{\rm{NH}}_4^ + }$-N、${{\rm{NO}}_2^ - }$-N、${{\rm{NO}}_3^ - }$-N和NH2OH-N的去除主要包括硝化、好氧反硝化和同化等作用,主要脱氮途径为${{\rm{NH}}_4^ + }$-N→NH2OH-N→${{\rm{NO}}_3^ - }$-N→ ${{\rm{NO}}_2^ -} $-N→ N2O/N2,与此同时,NH2OH-N和${{\rm{NH}}_4^ + }$-N之间以及${{\rm{NO}}_3^ -} $-N和${{\rm{NO}}_2^ -} $-N之间均可以相互转化。     

腐殖填料生物滤池氨氮降解特征

根据腐殖填料生物滤池及石英砂普通生物滤池的氨氮去除效率、表面水力负荷及微生物量差异,比较两者氨氮降解速率及比降解速率,对腐殖填料生物滤池的氨氮降解特征进行分析。结果表明,在相同运行方式及外界环境下,腐殖填料滤池表面水力负荷数倍于石英砂普通生物滤池;腐殖填料生物滤池单位体积平均氨氮降解速率高达31.5 g NH4+-N/(m3.d),是石英砂普通生物滤池的5.4倍;腐殖填料生物滤池氨氮比降解速率为4.1×10-2μg NH4+-N/(g微生物碳.d),约为石英砂普通生物滤池的4倍。腐殖填料生物滤池能负载较高的生物量,抗堵塞性能较强,系统内特异微生物对氨氮降解能力较高,是一种优良的降解氨氮的生物滤池。     

射流曝气周期活性污泥法脱氮除磷研究

针对零星居民点的污水处理,开发了射流曝气周期活性污泥法工艺.它是一种连续进水、周期性间歇曝气的改良型SBR工艺,也是一种时间程序和空间程序相结合的污水处理工艺,具有良好的脱氮除磷效果.试验表明,在水力负荷4 m3/d,曝气周期为每2 h曝气15 min、静置105 min的条件下,出水COD为48.8～53.5 mg/L,去除率达79.4%～80.5%;出水TN为2.81～3.98 mg/L,去除率达82.4%～89.4%;出水NH3-N为0.36～0.78 mg/L,去除率高达96.4%～98.4%;出水TP为0.63～1.18 mg/L,去除率为67.2%～78.9%,均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级B排放标准.     

磷酸铵镁沉淀法回收尿液中N和P的实验研究

以源分离尿液为研究对象,在氨氮含量为2 850 mg N/L的微稀释尿液中,投加MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O,以磷酸铵镁沉淀法回收N和P。通过正交实验确定影响磷酸铵镁沉淀反应的因素依次为: pH值、PO3-4∶NH+4、Mg2+∶NH+4、温度。在搅拌速度=100 r/min、反应温度=15℃、反应时间=10 min的条件下,实验分别考察了pH值、PO3-4投加量、Mg2+投加量对磷酸铵镁沉淀法去除N、P的影响,结果表明最佳工艺条件为pH=9.5,Mg2+∶NH+4∶PO3-4=1.3∶1.0∶1.0。最佳工艺条件下尿液中的NH+4-N可从2 850 mg/L降低到约125 mg/L;剩余磷酸盐浓度约7 mg/L。SEM及XRD分析表明,沉淀物的主要成分为呈斜方晶系的磷酸铵镁晶体。     

磷酸铵镁沉淀法脱氨机理、应用及沉淀剂循环

铵根离子可以和镁盐、磷酸根在适当的条件下生成磷酸铵镁沉淀,利用这一反应可以去除水中的氨氮.本文从磷酸铵镁的性质、反应机理、反应条件及沉淀剂循环利用等方面,对这一方法进行了介绍和总结,并对今后该技术发展提出了建议.     

基于藻细胞形态和光合特征的水源地藻类种群时空分布机制及预警防控

为明晰藻细胞最基本属性细胞形态在藻种时空分布与竞争演替中扮演的角色,选择来自蓝藻、绿藻等藻门的45个具有不同细胞形态特征的常见藻种,通过实验室分析藻细胞形态特征参数与光合特征间相关关系,并基于于桥水库藻类种群监测数据探究藻类形态时空分布的驱动因素。研究发现,反映藻细胞光合作用过程中捕光潜力的细胞投影面积 (CPA) 是影响藻种光合特性的关键形态学参数;通过构建CPA与光系统II中调节性能量耗散量子产量 (Y(NPQ))、光响应曲线初始斜率 (α) 、最大电子传递速率 (ETRmax) 等光合参数建的关系模型,发现CPA与Y(NPQ)呈现强正相关关系 (R² = 0.31±0.01,p < 0.001) ,Y(NPQ)是影响藻类种群时空分布的关键参数。于桥水库中藻类种群的综合Y(NPQ)具有显著季节性,由春季到夏季逐渐降低,夏季藻类综合Y(NPQ)最低 (0.057±0.075) ,秋冬季呈现增加趋势,冬季藻类综合Y(NPQ)最高 (0.072±0.062) 。此外,藻类种群综合Y(NPQ)随水深增加呈降低趋势,Y(NPQ)是影响藻类形态空间分布的重要因素。基于于桥水库数据制定了以水体Y(NPQ)为核心的有害藻类预警防控体系,以期为实现针对水源地不同形态有害藻类的预警提供参考。