3种浮萍对富营养化水体的修复

选用Spirodela polyrhiza、Lemna aequinoctialis和Landoltia punctata 3种太湖浮萍为实验对象,在实验室条件下,研究其生长状况及其对模拟太湖水体的净化效果。结果表明,3种浮萍对水体总氮、氨氮、硝氮和总磷都具有很好的净化效果,S.polyrhiza,L.aequinoctialis和L.punctata对总氮的去除率分别为80.3%、73.7%和83.8%,对总磷的去除率分别为98.8%,96.4%和99.3%,但对有机物的去除作用比较有限。除营养吸收外,浮萍的水质净化能力还表现在对水中环境因子的影响,3种浮萍都能够维持水体p H在4.6~6.5的范围内以适合自身生长,并能够在一定程度上增加水体的溶解氧含量。硝化和反硝化作用是氮去除的主要途径,由于水体溶解氧含量较高,促进了好氧反硝化作用的进行。相比于S.polyrhiza和L.aequinoctialis,L.punctata具有较强的水体净化效果和生长速度,是净化太湖富营养化水体的理想水生植物。     

A2O工艺好氧末段溶解氧变化对脱氮除磷影响

采用连续流A2O工艺处理实际的生活污水,研究好氧末段在不同溶解氧（DO）浓度条件下对污泥沉降性能、系统脱氮除磷的影响,同时考察了DO对污泥硝化活性、厌氧释磷速率和反硝化脱氮速率的影响。结果表明,随着末段溶解氧的提高,污泥容积指数SVI从140降至100左右,后又升高到120~170;系统的硝化效果提高,氨氮的去除率从60%升高到80%以上再到90%以上;总氮的去除效果也有显著提高,平均去除率从54%升高到63%再到67%;虽然磷的去除效果有所加强,总磷的平均去除率从41%升高到59%再到69%,但仍难达标。     

方解石对水中磷的去除效果研究

以60~100目天然方解石为实验材料,通过对不同浓度磷的去除效果实验和动态实验研究了其对磷的去除性能,并研究不同pH值下方解石对磷的去除效果。对不同pH值下方解石对800 mg/L磷的去除效果研究结果表明,pH对去除效果影响较大,在初始pH值为4.9(平衡pH值为6.4)时去除率最高,对磷的去除率达到31%;对pH范围4.5~4.8内不同浓度的磷的去除效果实验表明,方解石对高浓度的磷去除效果较好,对100 mg/L的磷去除率为20%,对1 600 mg/L的磷去除率达到49%。在酸性条件下,方解石对磷的去除机理为Ca2+与HPO24-的化学沉淀过程。动态实验表明,填充高度为25.4 cm及填充直径为10 cm时,方解石对流速为66.85 mL/min,浓度为100 mg/L磷的去除效果较差,5 min时出水去除率为64%,再生后对磷的去除效果较好,前10 min去除率在90%以上,理论最大去除量提高了53%。     

不同温度对SBBR同步短程硝化反硝化处理炼油催化剂废水的影响

采用SBBR在溶解氧1.0 mg/L条件下考察了不同温度对实际炼油催化剂废水脱氮系统效能的影响.结果表明,SBBR容积负荷及同步硝化反硝化(SND)三氮去除率与进水氨氮浓度正相关.不同进水浓度下,反应器SND三氮去除率最高可达40％左右.33、30及28℃条件下,反应器亚硝积累率均可稳定保持在90％以上.不同温度下短程硝化反硝化pH值及ORP变化趋势基本一致,结合在线监控pH值及ORP变化规律调控反应时间,最大限度保证短程硝化的稳定性.     

进水碳氮比对SUFR系统脱氮除磷影响的特性分析

考察了进水碳氮比（C/N）对螺旋升流式反应器（spiral up-flow reactor,SUFR）系统生物脱氮除磷的影响,试验设计了进水C/N在7～13范围的数种工况,研究了SUFR系统中COD、总磷和氮的变化规律。结果表明,进水C/N对SUFR系统去除COD与TP效果的影响不明显,平均去除率分别为95.2%和93.9%;当进水C/N<9.4时,TN的去除率随C/N的增大而快速提高,而当进水C/N>9.4时,TN的去除率稳定在81.1%～85.6%;SUFR系统的硝化效果较稳定,氨氮的去除率保持在90.5%～98.8%;系统的反硝化作用随C/N的增大有所增强,出水硝酸盐氮浓度逐渐降低。     

A~2/O＋硫磺填料柱组合工艺脱氮除磷的效果

以某城市污水厂进水为研究对象,采用A2/O＋硫磺填料反应柱组合工艺,考察其对COD、总氮、总磷以及溶解性磷处理效果的改善。组合工艺出水水质稳定后,连续运行55 d,并对工艺的出水进行常规指标分析。结果表明：组合工艺的脱氮除磷效果较单个A2/O工艺都得到了较大的改善,而COD去除效果变化不大。A2/O系统对COD有良好的去除效果,出水的COD平均去除率能达到94%;TN和TP去除效果相对较差,出水平均去除率分别为60%和57.4%。经硫磺填料反应柱的脱氮除磷作用,系统出水TN去除率提高到84%,TP去除率提高到69.8%,COD去除率变化不大,升高到95.3%。     

A2/O+硫磺填料柱组合工艺脱氮除磷的效果

以某城市污水厂进水为研究对象,采用A2/O+硫磺填料反应柱组合工艺,考察其对COD、总氮、总磷以及溶解性磷处理效果的改善。组合工艺出水水质稳定后,连续运行55 d,并对工艺的出水进行常规指标分析。结果表明:组合工艺的脱氮除磷效果较单个A2/O工艺都得到了较大的改善,而COD去除效果变化不大。A2/O系统对COD有良好的去除效果,出水的COD平均去除率能达到94%;TN和TP去除效果相对较差,出水平均去除率分别为60%和57.4%。经硫磺填料反应柱的脱氮除磷作用,系统出水TN去除率提高到84%,TP去除率提高到69.8%,COD去除率变化不大,升高到95.3%。     

序批式生物膜反应器和序批式反应器处理硝酸盐氮污染河水

在序批式反应器(SBR)中添加ZH组合填料构成序批式生物膜反应器(SBBR),并以SBR为对比,研究了2种工艺对污染河水中硝酸盐氮的去除效果。结果表明,(1)进水硝酸盐氮浓度分别为15、20和30 mg/L时,2种工艺对COD的去除率均大于90%,对COD的去除能力均较强,进水硝酸盐氮的增加对COD的去除效果影响不大;第1个缺氧段是COD的主要去除段,此阶段COD的去除率达到80%以上。(2)随进水硝酸盐氮浓度的增加,SBBR中NO-3-N和TN的去除率分别从99.73%和99.24%降至79.75%和65.56%;SBR中NO-3-N和TN的去除率分别从99.91%和99.51%降至55.57%和41.73%。(3)随进水硝酸盐氮浓度的提高,两反应器内亚硝酸盐氮的积累量增大;进水硝酸盐氮浓度为15、20和30 mg/L时,SBBR中的亚硝酸盐氮最大积累浓度分别为2.90、6.82和10.72 mg/L;SBR中亚硝酸盐氮最大积累浓度分别为4.35、9.47和11.89 mg/L。SBBR中亚硝酸盐氮的积累明显低于SBR。     

进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,考察了不同进水氨氮浓度(20,40和60 mg/L)条件下好氧/缺氧/延长闲置SBR的脱氮除磷效果,并通过分析典型周期内氮磷元素及微生物体内各储能物质的变化,探究了进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响机理。结果表明,进水氨氮浓度为20,40和60 mg/L时,系统总磷(TP)去除率分别为96.6%、90.1%和81.8%,总氮去除率分别为93.1%、74.9%和60.0%。研究表明,进水氨氮浓度可影响好氧释磷与吸磷、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)合成、缺氧反硝化以及闲置段释磷。进水氨氮浓度越高,用于微生物生长的碳源越多,PHAs的合成量越少,则好氧段吸磷减少;较高的进水氨氮浓度使缺氧段反硝化不彻底,较多的硝态氮将抑制下一周期好氧段释磷,系统脱氮除磷性能减弱。     

不同水生植物去除水体氮磷的效果

为研究水生植物对污染河流的脱氮除磷效果,实验采用人工配置污水,对大薸、凤眼莲、慈菇、菖蒲、香蒲和水葱这6种水生植物去除氮磷的效果进行了实验研究。结果表明,所选植物都能较好地吸收水中的营养物质,对氨氮(NH4-N)和硝态氮(NO3-N)的去除率分别为93.71%～97.32%和76.69%～92.47%,对总磷(TP)的去除率为76.69%～92.47%,其中菖蒲对NH4-N的去除效果最好,慈菇对NO3-N的去除率最高,香蒲对TP的去除率最高。6种水生植物的氮、磷吸收贡献率分别占水质氮、磷去除率的11.71%～54.57%和17.61%～64.56%。不同种类水生植物对不同污染物的去除能力存在较大差异,因此,在实际应用时可针对污染物的种类来选择水生植物,也可考虑对水生植物之间进行搭配组合用以修复污染水体。     

分段进水对人工快渗系统脱氮效率的影响

为提高人工快速渗滤系统（CRI）的处理效率,研究了分段进水方式下以河砂/钢渣（1#）和河砂/天然沸石（2#）为填料的两个快渗池中氮的垂直分布规律,以及对氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及总氮四种形态的氮和CODMn的去除效果。结果表明,1#池、2#池采用2∶1的进水比例在表层下600 mm处分段进水对总氮的平均去除率分别为50.90%和45.93%,相对常规进水1#、2#池总氮去除率分别提高12.45%和12.23%,但对氨氮及CODMn的去除率影响较小;1#池、2#池采用1∶1的进水比例在表层下1000 mm处分段进水对总氮的平均去除率分别为47.80%和36.21%,相对常规进水1#、2#池总氮去除率分别提高9.35%和2.51%,但是对氨氮及CODMn的去除率大幅下降。CRI系统中不同形态氮、DO及ORP垂直分布特征显示表层为好氧环境,有利于有机物的分解及硝化作用,底层为缺氧环境,有利于反硝化作用的顺利进行。此外,相对于天然沸石而言钢渣对污染物具有更好的去污效果。本研究表明,选取适当的分段进水位置及进水比例是提高CRI系统对氮的去除率的有效途径。     

C/N比对好氧颗粒污泥性能的影响

在SBR内接种活性污泥,研究了进水C/N比对好氧颗粒污泥的影响。结果表明,在高C/N比的条件下污泥不易快速颗粒化,沉降性能差,低C/N比有利于反应器内微生物的积累,MLSS最高可达8 740 mg/L,然而过低的C/N比将导致颗粒粒径增加,结构疏松以致解体,丝状微生物过度繁殖,不利于系统的稳定。对有机物的去除受进水C/N比的影响不明显,颗粒初步形成后对COD的去除率基本维持在87%左右;在C/N比为6.67～2.86之间时,除磷效果较好,平均去除率稳定在80%以上,而C/N比过高或过低,污泥颗粒化程度差,体系内缺乏除磷所需的微观环境,不利于磷的去除;进水C/N比对NH4＋-N的去除效果影响明显,C/N比为10时,好氧颗粒污泥具有良好的脱氮效果,NH4＋-N的平均去除率达90.59%,但低C/N比能抑制硝化菌和反硝化菌的活性,当进水C/N比由5降低至2时,反应器对NH4＋-N的去除率由65.23%下降到38.77%。     

电极-生物复合反应器处理城市污水的初步研究

微生物固定在电极表面,电解水产氢与氧所营造的微环境在一定条件下对生物硝化/反硝化及吸/放磷产生了促进作用,使电极-生物复合反应器在脱除有机污染物的同时强化了生物的脱氮及除磷效果。本试验采用了2套结构与尺寸完全相同的单槽内循环反应器,1套通电,1套不通电,在不同电流强度下比较了2套反应器对污染物的去除效果。反应器中以石墨为阳极,活性炭纤维为阴极,电极-生物复合反应器的总氮去除率可比未通电流的反应器高出30%左右,总磷去除率增加11.5%,而氨氮、COD的去除率都维持在100%和95%左右。试验表明,电流的引入在一定条件下能明显强化生物反应器脱氮除磷效果。     

生物倍增工艺同步脱氮除磷强化途径分析

通过对生物倍增工艺处理市政污水的沿程污染物降解规律的考察表明,工艺对有机物的去除效果显著,COD和BOD5出水分别为47.80 mg/L和19.80 mg/L;氨氮去除率可达100%。发现厌氧区提前发生反硝化并一定程度上影响系统除磷效果;通过对各主要影响因素进行分析,认为低碳源的进水条件是影响系统同步脱氮除磷效果的关键因素;提出在进水口直接添加碳源以及分点进水的碳源分配＋辅助化学除磷的方式可强化氮磷去除效果。     

溶解氧对SBR脱氮性能与脱氮方式的影响

通过设置不同溶解氧(DO)浓度(曝气时段DO浓度均值分别为2.0、1.2和0.4 mg/L),研究了SBR的脱氮性能以及脱氮方式。结果表明,低DO条件下SBR可实现良好的脱氮效果,但需延长曝气时间。运行稳定后,各反应器氨氮的去除率均达到94%以上。总氮去除率随DO水平的降低而增高,分别为67%、74%和78%。不同DO浓度下SBR的脱氮方式不尽相同,DO浓度越低,同步硝化反硝化(SND)脱氮效果越明显。DO为2.0、1.2和0.4 mg/L时,SND率分别为31.4%、48.3%和66.8%。典型周期性实验表明,DO为2.0 mg/L时,通过SND现象去除的总氮占进水总氮的比例为7.6%,通过内源反硝化去除的总氮为12.0%;DO为1.2 mg/L时,通过亚硝酸型SND现象去除的总氮为12.2%,通过内源反硝化去除的总氮为8.1%;DO为0.4 mg/L时,通过亚硝酸型SND现象去除的总氮为15.8%,通过内源反硝化去除的总氮为5.0%。     

天津市某污水处理厂脱氮效率的评价

城市污水处理厂作为城市污水处理的重要承担者,其处理能力不足势必会对下游水体产生严重影响,也给水体的再生利用带来了难度,污水处理厂的去除效率变得尤为关注。以2014年3—12月天津市某污水处理厂氮的监测数据为基础,对其脱氮效率进行了评价。结果表明:污水处理厂脱氮效率偏低,总氮平均去除率为55.61%,且出水仅达到二级排放标准(GB 18918-2002),水厂进水C/N、水温对总氮的去除效率影响很大;水厂氨氮的平均去除率为87.40%,其去除率受进水NH_4~+-N浓度影响很大,水厂对高浓度的进水NH_4~+-N(大于70 mg/L)去除效率偏低,而进水NH_4~+-N小于60 mg/L时,出水NH_4~+-N基本能满足一级A排放标准(GB 18918-2002);水厂出水的亚硝态氮含量很高,其主要受溶解氧和C/N的影响;水厂对有机氮的去除效果不佳,需要采用深度处理技术。     

不同运行模式对同步脱氮除磷CAST工艺快速启动及其稳定维持的影响

以实际生活污水为处理对象,考察了传统进水/曝气和改良型分段进水的交替缺氧-好氧(A/O)2种运行模式对CAST工艺的快速启动及脱氮除磷性能稳定维持的影响。结果表明,传统进水/曝气运行模式下,系统达到最佳营养物去除性能所需启动时间30 d,稳定运行阶段TN平均去除80.66%,磷的去除率维持在66.30%左右;采用改良型交替运行模式,反应器达到稳定运行状态仅需18 d,系统稳定运行时TN平均去除81.36%,磷去除率稳定维持在90%以上,出水磷浓度在0.3 mg/L以下,出水水质达到国家污水综合排放标准一级A(GB8978-2002)。研究还发现,传统运行模式下,由低温引起的污泥沉降性能变差导致系统污泥严重流失,反应器几乎丧失污染物去除性能;而低温对交替运行模式下的反应器除磷性能几乎没有影响,总氮去除则因氨氮不完全硝化而大大降低。     

北方某污水厂MBBR工艺升级改造后的高效脱氮除磷效果

为研究北方某污水厂经过MBBR提标改造后,在秋冬季进水碳源较低的条件下生化段脱氮除磷率高于理论值的原因,采用沿程水质测定法及小试实验的方法验证其脱氮除磷效果,并通过基于16S rRNA的高通量测序对好氧段微生物菌群进行分析。结果表明,系统在好氧区存在显著的TN去除,去除率约占15%～20%,在缺氧区存在显著的TP去除,去除率高达63.04%,显示系统内发生了同步硝化反硝化(SND)和反硝化除磷现象。通过小试实验验证了好氧SND现象主要来自于悬浮载体,得益于悬浮载体生物膜功能菌分层分布;反硝化除磷现象则得益于系统较长的缺氧停留时间及较短的泥龄。系统中SND和反硝化除磷的存在是系统在低碳源消耗条件下取得高效脱氮除磷效果的主要原因;微生物菌群分析验证了SND现象主要来源于悬浮载体;悬浮载体上硝化菌群相对丰度为28.56%,是污泥的14倍,反硝化菌相对丰度约8.34%,为SND效果的发生提供了微观保证;污泥中存在Candidatus Accumulibacter、Acinetobacter和Tetrasphaera,为该污水厂存在反硝化除磷及高效除磷现象提供了微观证据。     

氨氮对生物净化滤柱中铁锰氨氮去除效果的影响

采用培养成熟并稳定运行一段时间的生物除铁除锰除氨氮滤柱,考察进水氨氮浓度变化对铁锰氨氮去除效果的影响。结果表明:进水氨氮从约1.2 mg·L~(-1)逐步提高到约2.0 mg·L~(-1)的过程中,铁、锰和氨氮的去除效果没有受到影响。当进水氨氮超过2 mg·L~(-1)时,进水溶解氧不足,铁的去除效果不受影响;生物除锰受到氨氮升高过程中产生的亚硝氮的抑制,并且与氨氮竞争溶解氧,导致出水锰升高,然而锰氧化菌能够在低溶解氧条件下将锰氧化,出水锰数天后又降到0.05 mg·L~(-1)以下;出水氨氮随进水氨氮的升高而升高。沿程分析发现,进水溶解氧充足时,氨氮和锰的氧化速率没有受到影响;但进水溶解氧不足时,氨氮和锰的氧化速率明显降低;铁的去除速率不受溶解氧的限制。生物净化滤柱可以在较低的溶解氧条件下运行,从而降低能耗。     

人工湿地中基质与植物对污染物去除效率的影响

针对太湖五里湖富营养化水体,采用中试规模的人工湿地现场实验开展了不同基质、不同植物的污染物去除效果研究。基质采用炉渣和沸石2种,在一个湿地池种植单一植物茭白,另一个湿地池种植鸢尾＋菖蒲混合植物,同时构建了无植物的对照组湿地。研究表明：（1）在运行初期,沸石和炉渣2种基质对TN、TP的去除率差异为12.5%和12.6%,吸附饱和后,2种基质对TN和TP的去除率差异缩小为3.2%和6.1%,从长期运行来看,炉渣和沸石2种基质在人工湿地中的去除效率差异将减小;（2）茭白单一植物湿地对污染物的去除率与鸢尾＋菖蒲混合植物湿地对污染物的去除率两者之间差异不大;（3）人工湿地种植植物后对TN、TP的去除率比无植物状态时分别高出13.6%和19.5%,植物在人工湿地中对污染物的去除发挥了重要作用;（4）在本试验条件下,茭白吸收所去除的氮数量为湿地氮总去除量的8.95%,茭白吸收去除磷的数量为湿地磷总去除量的20.16%,在人工湿地中,茭白吸收对磷的去除效率比对氮的去除效率高。