调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的工程应用及评价

为评价调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的运行效果和经济效益,采用现场调研长期跟踪监测调蓄经济植物湿地进、出水水质和水量变化,深入探索其营养盐质量浓度分布特征及其去除效能.结果表明:①调蓄经济植物湿地能够有效截留营养盐,稳定出水水质,2015年7月-2017年4月出水ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Cr）平均值分别为1.2、0.07和17.0 mg/L,TN、TP和COD_Cr去除率分别为65.8%、75.5%和41.3%.②不同调蓄量下TN和TP去除率随着进水水量的增大而减小,表现为枯水期>平水期>丰水期;COD_Cr去除率与调蓄量之间呈负相关,表现为丰水期>平水期>枯水期;在调蓄经济植物湿地中单位面积TN、TP和COD_Cr去除负荷量表现为丰水期>平水期>枯水期.③调蓄经济植物湿地中莲藕、海菜花和螺蛳产量分别为26.25、22.50和2.46 t/（hm2·a）,氮、磷去除总量分别为275和30 kg/（hm2·a）.研究显示,调蓄经济植物湿地能够有效截留氮、磷,在不同水文期均有良好的净化效果,不仅具备景观效益,且具有良好的经济价值.      

UASB1-A/O-UASB2深度处理垃圾渗滤液

针对传统垃圾渗滤液生物处理TN去除率低、投加碳源成本高的问题,采用UASB1-A/O-UASB2(单级上流式厌氧污泥床+缺氧/好氧+后置上流式厌氧污泥床)工艺处理实际垃圾渗滤液,实现NH₄+-N和TN的同步深度脱除,并且定量解析了A/O反应器实现并维持稳定短程硝化的影响因素. 结果表明:以V(垃圾渗滤液)∶V(生活污水)为1∶5的混合液作为进水,其ρ(COD_Cr)、ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)分别为1 700~1 800、660~700和650~680 mg/L,最终出水COD_Cr、TN和NH₄+-N去除率均在95%以上,出水ρ(TN)为38 mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求. 在好氧反应器中,FA(游离氨)与FNA(游离亚硝酸)对NOB(硝化细菌)的联合抑制作用是实现NO₂--N积累率稳定在80%以上的主要原因,而产生的NO₂--N和NO₃--N可在UASB2中以难降解的有机物为碳源,通过反硝化途径被去除. 研究显示,组合系统可实现对TN的深度去除.      

响应曲面法在反硝化生物滤池运行参数优化中的应用

为预测反硝化生物滤池深度处理城镇污水处理厂二沉池出水的脱氮效果,优化工艺运行参数,以黏土陶粒反硝化生物滤池作为反应器,以人工合成污水模拟污水处理厂二沉池出水,采用中心组合试验设计,利用响应曲面法研究反应器NO₃--N去除率与HRT(水力停留时间)、进水中ρ(COD_Cr)和ρ(NO₃--N)之间的关系. 统计结果显示,NO₃--N去除模型极显著(P<0.000 1),并且模型预测值与试验值能很好地吻合. 方差分析结果表明,HRT及其与进水中ρ(NO₃--N)和ρ(COD_Cr)的交互作用对反硝化滤池NO₃--N的去除率影响不显著(P>0.05),而进水中ρ(NO₃--N)和ρ(COD_Cr)及其交互作用对反硝化滤池NO₃--N的去除具有显著影响(P＜0.05). 3个因素对NO₃--N去除率影响强弱的顺序为进水ρ(COD_Cr)>进水ρ(NO₃--N)>HRT. 在HRT为2.50 h的条件下,当进水中ρ(NO₃--N)＜11.00 mg/L及ρ(COD_Cr)＞43.00 mg/L时,反硝化滤池NO₃--N的去除率可以达到71.0%以上.      

CAAC工艺处理模拟大豆深加工废水厌氧出水

为满足大豆深加工行业废水处理的需要,结合好氧-厌氧耦合(AAC)工艺和移动床生物膜反应器(MBBR),研发了连续化好氧-厌氧耦合(CAAC)工艺.该工艺通过水流方向上交替改变的环境条件,实现大豆深加工废水厌氧出水污染物的去除和剩余污泥减量化.试验采用模拟大豆深加工废水厌氧出水进行处理,水力停留时间(HRT)≥1.3 d时,出水ρ(COD_Cr)保持在50 mg/L以下,COD_Cr去除率为95%,出水ρ(MLSS)保持在0～15 mg/L.经过301 d的试验,仅排放污泥1次,表观污泥产率为0.157 1,为活性污泥法的31.4%,具备良好的污泥减量化特性.      

重庆祺龙村垃圾填埋场渗滤液污染特性

针对重庆祺龙村垃圾填埋场特有的水文地质条件建立相应的数学模型,确定模型的初始条件和边界条件,并进行区域离散.采用已建立的数学模型模拟有监测资料时段的渗滤液ρ(COD_Cr)和地下水水位,并把模拟值与实测值进行对比,校正模型;当模拟值与实测值较接近时,得到比较符合客观实际的数学模型.最后采用已验证的符合客观实际的数学模型,定量模拟和分析了垃圾填埋场场内、外,南、北边,以及两侧渗滤液ρ(COD_Cr)的变化,从而得到祺龙村垃圾填埋场渗滤液的污染特性.结果表明:填埋场内渗滤液污染最大,其次是南边部位,之后依次是第四纪松散堆积层,砂岩、泥岩分布区;断层是渗滤液污染物运移的通道,在其他条件相同的情况下,断层通过处及其附近污染程度大.      

短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺深度处理垃圾渗滤液

为解决垃圾渗滤液中高浓度污染物对微生物的毒性抑制、生物处理出水有机物或氮不达标及投加碳源成本高的问题,采用UASB(上流式厌氧污泥床)-A/O(缺氧/好氧)反应器-ANAMMOXR(厌氧氨氧化反应器)工艺,通过短程硝化-ANAMMOX(厌氧氨氧化)深度处理实际垃圾渗滤液与生活污水混和液(体积比为1∶10),其ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)和ρ(TN)分别为(750±30)(290±10)和(300±10)mg/L,试验共进行90 d. 结果表明:COD_Cr、NH₄+-N和TN的去除率分别为88%±1%、95%±1%和91%±1%,最终出水质量浓度分别为(67±5)(15±2)和(35±5)mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求. A/O反应器中的ρ(FA)(FA为游离氨)在0.21～1.38 mg/L之间,可抑制NOB(硝酸细菌),使AOB(氨氧化细菌)成为优势菌种,从而实现并维持NO₂--N积累率(70%～96%)较高的短程硝化,继而在ANAMMOXR中通过ANAMMOX去除残余NH₄+-N和NO₂--N,实现系统对氮的深度去除.      

准好氧填埋结构渗滤液CODCr衰减规律及模拟研究

建立模拟准好氧填埋场和厌氧填埋场中试试验装置(装置规模1.0 m×1.5 m×1.8 m),并以后者做对照,对渗滤液ρ(COD_Cr)进行27周监测(每1～2周测1次),研究模拟准好氧和厌氧填埋结构的不同层次空间和底部渗滤液ρ(COD_Cr)的时空变化规律及降解效果,对2种填埋结构渗滤液COD_Cr衰减规律原因及差异进行分析. 结果表明,准好氧填埋结构空间渗滤液ρ(COD_Cr)层次差异明显,呈现下层>中层>上层的规律,3层渗滤液ρ(COD_Cr)在前7周衰减幅度最大,之后表现为小幅度波动下降最后趋于稳定;在27周的监测时间里,准好氧填埋场空间和底部渗滤液ρ(COD_Cr)一直远低于厌氧填埋场对应层位,基本没有出现厌氧填埋场COD_Cr累积的现象. 对准好氧填埋场上、中、下层和底部渗滤液ρ(COD_Cr)的衰减规律进行数学拟合发现,27周的拟合曲线与实测数据曲线相关性较好,基本反映了COD_Cr的衰减规律.      

高含盐有机废水MDAT-IAT生物处理工艺研究

在不同含盐量条件下,利用MDAT-IAT生物处理工艺,对废水的处理效果、活性污泥质量、污泥沉降性能和微生物相等方面进行了考察.结果表明,总水力停留时间为13.5 h,污泥龄为20.0 d,污泥回流比为200%的条件下,进水ρ(COD_Cr),ρ(BOD₅),ρ(NH₄+-N)和ρ(PO₄3--P)分别为690.3～821.8,470.0～600.0,58.4～71.9和2.4～4.1 mg/L,进水ρ(NaCl) 为30～80 g/L时出水ρ(COD_Cr),ρ(BOD₅),ρ(NH₄+-N),ρ(PO₄3--P) 和ρ(SS)分别为73.4～165.0,30.0～100.0,4.8～19.1,0.41～0.99,和48.5～123.6 mg/L.每次改变ρ(NaCl)时,污泥量都是先减少,后逐渐增多,同时系统中污泥SVI逐渐增大,污泥的沉降性能逐渐变差.      

复合垂直流人工湿地污染物去除及微生物群落结构的PCR-DGGE分析

采用复合垂直流人工湿地净化富营养化景观水,考察了湿地系统中ρ(COD_Cr),ρ(TN),ρ(NH₄+-N),ρ(TP)和ρ(DO)以及pH的沿程变化,并采用PCR-DGGE技术分析了湿地系统中微生物群落结构垂直分布及组成的多样性. 结果表明:从下行池到上行池,ρ(COD_Cr),ρ(TN),ρ(NH₄+-N),ρ(TP),ρ(DO)和pH沿水流方向逐渐下降,上行池末端出水ρ(DO)略有回升,污染物的去除主要发生在下行池;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,在湿地系统的不同位置微生物种群存在共同种属和各自的特异种属;下行池表层微生物多样性指数最高,上行池各样品间的相似性较好. 从下行池到上行池,微生物群落的多样性降低,群落结构间的相似性逐渐增大. 植物供氧、残体累积以及根际效应有助于提高湿地表层微生物的多样性.      

进水CODCr负荷对MBR去除雌激素的影响

为了探究MBR进水COD_Cr负荷对雌激素去除的影响,设置了不同进水ρ(COD_Cr)下的3组MBR,检测其对E1(雌酮)和EE2(17α-乙炔基雌二醇)的去除效果,并通过污泥浓度、污泥粒径以及微生物数量分析,揭示MBR污泥特性对E1和EE2去除效果的影响. 结果表明,尽管进水ρ(COD_Cr)差异较大,但3组MBR均取得了较好的COD_Cr及NH₃-N去除效果. 出水ρ(SEs)(SEs为类固醇雌激素)随进水ρ(COD_Cr)的增加而降低,当初始ρ(SEs)均为50 μg/L时,进水ρ(COD_Cr)为93.00、295.27、504.40 mg/L的MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均分别为3.26、3.02、1.17 μg/L和4.76、4.46、2.64 μg/L. 随着初始ρ(SEs)的提高,出水中ρ(E1)、ρ(EE2)均有不同程度提高,当初始ρ(SEs)升至200 μg/L时,MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均值分别为5.61、5.64、3.82 μg/L和8.14、7.87、6.57 μg/L. 相同条件下,MBR对E1的去除效果显著优于EE2.相关性分析表明,E1、EE2去除负荷均与COD_Cr去除负荷显著负相关,与NH₃-N去除负荷显著正相关(P<0.05),MBR中E1、EE2的去除是由有机物共代谢和硝化共代谢共同作用的结果,硝化过程与雌激素降解过程呈相似的环境条件要求.      

不同生态床对剩余污泥脱水和稳定化的影响

对比分析传统干化床、芦苇生态床及芦苇-蚯蚓复合生态床3种处理方式对城镇污水处理厂剩余污泥的处理效果. 结果表明:传统干化床处理简单易行、成本低,但脱水效率低,处理15 d后污泥含水率仍在79.8%左右. 芦苇生态床较传统干化床具有明显优势,其处置后污泥含水率可降至67.8%,但其对有机质、TN、TP的去除效果不明显. 芦苇-蚯蚓复合生态床对污泥脱水效果最佳:①污泥含水率由原来的95.1%降至44.4%,体积明显减少,达到了污泥减量化的目标;②扫描电镜试验显示,处理后污泥具有孔隙及片状结构,有利于水分散失;③污泥中w(有机质)、w(TN)、w(TP)分别降低了14.5%、20.3%和13.2%左右. 热重分析发现,污泥中不稳定化合物含量有所降低. 经芦苇-蚯蚓复合生态床处理后,Cu、Ni、Zn、Cr残渣态所占比例分别由原污泥的3.2%、23.7%、15.2%、55.8%增至73.3%、43.1%、78.3%和78.6%,大幅降低了重金属的迁移风险,并且污泥红外图谱显示─COOH和酰胺明显增多,有利于重金属的稳定. 综上,复合生态床可有效实现污泥减量,并且降低了二次污染的风险.      

组合人工湿地系统对污水处理厂二级出水的深度处理效果

为了解组合人工湿地系统深度处理污水的效果,利用水质分析和微生物多样性分析相结合的方法,研究了VF-HF组合人工湿地系统〔由VFCW（垂直流人工湿地）与HFCW（水平流人工湿地）串联组成〕深度处理污水处理厂二级出水的效果.结果表明:①稳定运行期间,VF-HF组合人工湿地系统出水的ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄+-N）、ρ（TN）和ρ（TP）的平均值分别为18.11、0.41、0.96和0.16 mg/L,对COD_Cr、NH₄+-N、TN和TP的平均去除率分别为67.21%、89.83%、90.08%和70.91%,且VFCW对COD_Cr的去除性能好于HFCW,HFCW对氮的去除性能好于VFCW.②VF-HF组合人工湿地系统中细菌的丰富度和多样性差异明显,VFCW和HFCW中上层填料中细菌的丰富度和多样性均大于下层,且系统中优势细菌富集明显,其中VFCW沸石层富集了优势反硝化细菌菌科（Comamonadaceae）和优势菌属（Desulfomicrobium）,HFCW的石英砂层富集了优势反硝化细菌菌科（Xanthomonadaceae）和优势菌属（Silanimonas）,HFCW的沸石层富集了优势反硝化细菌菌科（Rhodocyclaceae）.研究显示,VF-HF组合人工湿地系统深度处理二级出水的效果较好,出水水质达到GB 3938—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质要求,且系统中富集了优势反硝化细菌菌科（Comamonadaceae,Xanthomonadaceae,Rhodocyclacea）以及优势菌属（Desulfomicrobium,Silanimonas）.      

EGSB反应器中耦合厌氧氨氧化与甲烷化反硝化的研究

将好氧活性污泥接种于膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中,经过120 d的启动运行,形成颗粒污泥.在启动好的EGSB反应器进水中添加亚硝酸盐和氨盐,反应器内温度控制在32～35 ℃,pH为7.5～8.3,氧化还原电位为-150～-40 mV;水力停留时间4.2 h,上升流速4.86 m/h,经过270 d运行,逐步富集和耦合产甲烷菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌.在进水ρ(COD_Cr)为500 mg/L,有机容积负荷速率为4.800 kg/(m3·d)(以COD_Cr计)和1.152 kg/(m3·d)(以N计)的条件下,出水ρ(COD_Cr)维持在80 mg/L以下;COD_Cr,氨氮,亚硝态氮和总氮去除率分别为85%, 35%, 99.9%和67%;其去除速率分别稳定在6.12,0.202,0.575和0.777 kg/(m3·d);其中氨氮和总氮的去除速率分别是传统活性污泥法硝化/反硝化(0.05 kg/(m3·d))的4和15.5倍. pH,温度,溶解氧,氧化还原电位,亚硝酸盐和COD_Cr对EGSB反应器中厌氧氨氧化与甲烷化反硝化的耦合和颗粒污泥的特性均有影响.      

间歇通风和渗滤液循环对城市固体废物稳定化的影响

通过研究间歇通风对固体废物的产酸和产甲烷阶段的分离及接种微生物加快固体废物稳定化速度的有效性,评价了污染物原位去除的可行性. 结果表明:间歇通风有利于固体废物的产酸和产甲烷阶段分离,对固体废物的稳定具有积极的影响;用活性污泥接种微生物,加速了废物的稳定,提高了渗滤液的水质,COD_Cr的去除率达88%,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.35降到0.12,总氮和NH4+的去除率分别达70% 和80%以上,对重金属也有很好的去除.因此,在填埋场进行污染物原位去除是可行的.      

好氧区DO对水解酸化-缺氧-好氧工艺处理石化废水的影响

采用水解酸化-缺氧-好氧工艺处理某石化废水,研究了不同好氧区ρ(DO)下,系统中的有机物、NH₄+-N和TN的去除效果,SMP(soluble microbial products,溶解性微生物产物)的产生情况,以及污泥沉降性能的变化. 结果表明:在总水力停留时间为40h、污泥回流比为100%的情况下,好氧区ρ(DO)平均值从6~7mg/L降至1~2mg/L左右时,系统仍可维持较为稳定的有机物、NH₄+-N和TN去除效果;随着好氧区ρ(DO)的降低,出水中ρ(SMP)对ρ(COD_Cr)的贡献有所降低,SMP中ρ(蛋白质)与ρ(多糖)之比由4.6∶1降至0.8∶1;随着好氧区ρ(DO)的降低,污泥的沉降性能逐渐变差,SVI(污泥指数)由62.7mL/g升至136.9mL/g,但并未导致污泥流失. 综合污染物去除效果和运行能耗来看,该研究中较为适合的好氧区ρ(DO)为2~3mg/L.      

回流比对DN-PN-ANAMMOX工艺处理中晚期垃圾渗滤液的影响

为了进一步提升反硝化-部分亚硝化-厌氧氨氧化（denitrification partial nitrification and anaerobic ammonia oxidation,DN-PN-ANAMMOX）工艺处理含有高浓度NH₄+-N的中晚期渗滤液的脱氮能力,以当地垃圾填埋场的中晚期渗滤液为试验用水,考察了在不同回流比下该工艺对有机物和氮素的去除以及各功能区微生物群落的变化.结果表明:当回流比由5调至9时,COD_Cr（chemical oxygen demand）的去除率由47%逐渐升至53%,其中前置UASB（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket,上流式厌氧污泥床反应器）去除COD_Cr的占比为41%,为后续的PN-ANAMMOX工艺提供了低碳环境.然而在回流比调至9时,由于高回流比的稀释作用使得游离氨（free ammonia,FA）的质量浓度下降〔ρ（FA） < 2 mg/L〕,导致了其无法抑制PN区NO₂--N氧化菌（nitrite oxidizing bacteria,NOB）的活性,部分亚硝化工艺的稳定性下降且NO₂--N积累率降至50%以下,对后续的ANAMMOX区脱氮性能产生不利影响,ANAMMOX区氮去除速率随之降至4.29 kg/（m3·d）.研究显示:采用具有回流的DN-PN-ANAMMOX工艺处理ρ（NH₄+-N）高达1 900 mg/L的中晚期垃圾渗滤液的最佳回流比为8,ANAMMOX区的氮去除速率达到7.41 kg/（m3·d）,出水ρ（TN）（8.83 mg/L）更低;同时,在回流比为8时,Pseudomonas、Nitrosomonas和Candidatus_Kuenenia分别在DN-PN-ANAMMOX工艺的前置UASB、PN区及ANAMMOX区得到最优的富集.