湿地植物作为低C?N比生活污水反硝化碳源的研究

以风车草、香根草、再力花、芦荻、美人蕉5种湿地植物作为低C/N比生活污水的反硝化碳源材料。静态碳源释放实验中,5种湿地植物释碳能力为风车草再力花芦荻香根草美人蕉,风车草COD释放量最高,可达(129.2±6.2)mg/(g·L),其TN、TP的释放量相对较低。静态反硝化脱氮实验中,风车草和再力花脱氮效果最好,反硝化出水中硝态氮质量浓度均降低至3mg/L左右,硝态氮去除率均达88%左右,出水COD均在100mg/L左右,COD去除率均达到84%左右。在低C/N比生活污水反硝化脱氮中试实验中,以风车草为反硝化碳源,出水中TN、COD去除率可分别达到73%、75%左右,说明风车草是一种良好的低C/N比生活污水深度处理的反硝化碳源材料。     

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。     

污水生物生态处理工艺中的脱氮机理研究

通过水解池-美人蕉湿地、水解/接触氧化池-菖蒲湿地现场实验装置考察了生物-生态工艺深度净化分散生活污水的效果。结果表明,水解池-美人蕉湿地尽管湿地停留时间达到7 d,出水NH⁺₄-N仍难以达到一级A（GB18918-2002）标准;而增加接触氧化池后,湿地停留时间仅2 d,组合工艺出水水质远优于一级A出水要求。美人蕉湿地脱氮的主要途径是湿地微生物的硝化/反硝化,植物吸收约占28%。对经接触氧化处理,NH⁺₄-N、NO^-₃-N浓度均较高的进水,菖蒲湿地可在C/N小于2时高效脱氮。菖蒲湿地对TN的去除占组合工艺TN去除量的79%,其中植物吸收仅占湿地除氮总量的8%。湿地介质的厌氧氨氧化活性试验表明,菖蒲湿地介质表面的微生物在无有机碳源存在的条件下,可使培养液中的NH⁺₄-N与NO^-₃-N、NO^-₂-N短期内发生同步脱氮,厌氧氨氧化可能是菖蒲湿地在进水低碳源条件下脱氮的主要原因。     

以玉米芯为外加碳源的SBBR脱氮特性

针对低碳氮比生活污水总氮去除效果不佳的问题,以玉米芯作为SBBR生物载体和外加碳源,开展同步硝化反硝化脱氮特性研究。主要考察了碳源投加比及曝气时间对脱氮效果的影响。在最佳碳源投加比为1:80、最适曝气时间为5.5 h时,出水COD、TN、NH3-N分别为48.95、6.25和1.01 mg/L,满足城镇污水厂一级A排放标准。研究表明,采用玉米芯为外加碳源,可实现固体碳源释碳与反硝化需碳的平衡,有效增强低碳氮比污水的脱氮效果,同时能够保证出水COD满足排放标准。     

不同生育期美人蕉-微生物修复富营养化水体

生物修复水体富营养化,尤其是植物和微生物联合修复为目前水体富营养化治理方面的研究热点。不同生育期植物和微生物联合修复鲜见报道。研究不同生育期美人蕉和固定化微生物对富营养化水体的联合修复作用。结果表明,营养生长期和开花期美人蕉-微生物组处理前3天,富营养化水体中不同形态氮和磷浓度快速下降,用于美人蕉生长发育。从富营养化水体氮去除效果来看,营养生长期美人蕉-微生物联合处理去除效果略好于开花期,对磷的去除效果相反。美人蕉吸收氮元素为营养器官利用,其营养器官全氮增长量与生殖器官（花）形成显著差异（P<0.05）。花是美人蕉全磷含量最高、全磷增长量最高的器官,其全磷含量和全磷增长量与营养器官均形成显著差异（P<0.05）。实验结果表明,不同生育期美人蕉-微生物联合处理对氮和磷的吸收利用存在差异。     

上流式缺氧污泥床和好氧生物膜组合脱氮工艺的研究

将上流式颗粒污泥床(USB)用于反硝化和生物膜法用于自养硝化处理蔗糖配水和小区生活污水,反硝化污泥床去除有机物和硝态氮具有节省需好氧去除有机物的能耗的优势,同时好氧生物膜法硝化效率高。试验结果表明,当工艺进水的有机负荷小于2kgCOD/m3·d时,出水COD均小于60mg/L,好氧单元进水有机负荷和氨氮负荷分别小于13kgCOD/m3·d和09kgNH3N/m3·d时,出水氨氮小于5mg/L;COD/NO-3N是影响反硝化的关键因素,处理蔗糖配水时,COD/NO-3N大于5时反硝化脱氮完全,而COD/NO-3N为10时,生活污水作为电子供体仍然脱氮不完全;有机物含量过高导致好氧单元硝化效果降低,HRT是影响好氧单元硝化效率的主要因素,HRT缩短为15h时,氨氮去除率降低了85%左右;同时处理蔗糖配水和生活污水的反硝化菌活性相当。     

MBBR与A/O法对污水中有机物及氮处理效果的研究

实验在不同水力停留时间（HRT）、进水COD浓度和不同COD容积负荷条件下考察了移动床生物膜反应器（MBBR）和活性污泥A/O工艺对污水中有机物及氮的处理效果。结果表明,MBBR工艺去除有机物和脱氮效果均优于A/O工艺。在进水COD和NH₃－N浓度分别为1000和25 mg/L,HRT为8 h时,MBBR的COD和TN去除率分别为92％和94％,而A/O工艺分别为78％和82％。造成这种结果的原因是MBBR的生物活性高,并且在生物膜内发生了同时硝化反硝化。MBBR脱氮能力受COD冲击明显小于A/O,但在较低进水COD浓度下,两者TN去除率均较低。     

四种植物潜流人工湿地脱氮除磷的研究

分别以薏苡、风车草、茭白和美人蕉为植被构建潜流人工湿地(植物床),研究其对生活污水氮磷的净化功能及其去除率与水力停留时间(HRT)的变化规律.研究结果表明,各种植物床对TN、TP的去除率随HRT的延长而增加,不同植物床的脱氮除磷效果是不同的.美人蕉植物床对TN的去除效果最好,HRT为3 d时,TN去除率为56%;HRT为6 d时,TN去除率达76%.茭白植物床对TP的去除效果最好,HRT为3 d时,TP去除率达76%;HRT为6 d时,TP去除率达93%.其他植物床也有较好的脱氮除磷效果.各种植物床处理后出水TN、TP均较低, HRT为2 d时,出水TN均低于<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级标准A标准;HRT为5 d时,出水TP均低于二级标准,其中茭白、美人蕉植物床处理后出水TP低于一级标准B标准.4种植物构建的潜流人工湿地对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著.     

水力停留时间对天然纤维素类固体碳源反硝化滤池处理效果的影响

为了有效去除低C/N(质量比)生活污水中的TN,考察了水力停留时间(HRT)对以稻秆、玉米芯和大豆壳等天然纤维素为填料和固体碳源(以下简称碳源)的反硝化滤池的脱氮效果的影响,从COD、TN、TP去除规律和不同阶段释碳速率的变化,分析和比较不同HRT和碳源种类下反硝化滤池的脱氮性能,获得了不同碳源对应的最佳HRT,并探讨了最适碳源种类。以稻秆、玉米芯、大豆壳为碳源时,反硝化滤池的最佳HRT分别为2.0、2.0、4.0h,出水TN分别为0.3、0.2、0.4mg/L,TN去除率均为97.8%以上,此时出水COD、TP分别为37.6～44.9、0.4～0.6mg/L。玉米芯释碳速率低,释碳持久稳定,投加玉米芯为碳源的反硝化滤池在4个月后仍可保持高效、稳定的反硝化脱氮性能。     

某污水处理厂A2/O工艺冬季生物反硝化过程的影响因素研究

针对污水处理厂冬季反硝化脱氮效率不佳的问题,以常州市某污水处理厂A~2/O工艺为研究对象,模拟探讨了不同外加碳源、碳源投加量、溶解氧(DO)和硝态氮浓度对生物处理系统反硝化脱氮能力的影响。结果表明,外加有机碳源对系统的反硝化效能有明显的强化效果。3种外加有机碳源(乙酸、乙醇和乙酸钠)中,乙酸为最佳碳源。当乙酸投加量为40mg/L时,系统反硝化脱氮效率最高,比反硝化速率可达1.964mg/(g·h),反硝化碳耗最少,为7.14 mg/mg。DO与比反硝化速率成反比,DO≤0.20mg/L时,反硝化能力最强。硝态氮初始质量浓度为20mg/L左右时,反硝化能力最强。在实际工程应用中,可以通过提高硝化效果或直接调整回流比实现反硝化脱氮最优条件,将有助于提高系统的冬季脱氮效果。     

两级SBR与传统SBR工艺的对比研究

用两级SBR工艺（TSSBR）处理COD与氮浓度较高的工业废水，SBR1去除有机物，SBR2主要进行硝化反硝化。TSSBR与传统SBR工艺相比，COD降解速率和硝化反应速率明显提高，COD去除率由84％提高到93％，2种工艺的反硝化速率没有明显差别。在原水COD浓度较高的情况下，TSSBR可有效克服高COD浓度对硝化反应的抑制，硝化反应速率是传统SBR的2倍。对于COD和氮浓度较高的工业废水，TSSBR明显优于传统SBR，是一种理想的处理工艺。     

两级SBR与传统SBR工艺的对比研究

采用两级SBR工艺(TSSBR)处理COD与氮浓度较高的工业废水,SBR1去除有机物,SBR2主要进行硝化反硝化。TSSBR与传统SBR工艺相比,COD降解速率和硝化反应速率明显提高,COD去除率由84%提高到93%,2种工艺的反硝化速率没有明显差别。在原水COD浓度较高的情况下,TSSBR可有效克服高COD浓度对硝化反应的抑制,硝化反应速率是传统SBR的2倍。对于COD和氮浓度较高的工业废水,TSSBR明显优于传统SBR,是一种理想的处理工艺。     

A Novel Design for Anaerobic Chemical Oxygen Demand and Nitrogen Removal from Leachate in a Semiaerobic Landfill

Abstract

The removal capacity of carbon and nitrogen from an artificial leachate was evaluated by using laboratory-scale columns, and a design was proposed to remove nitrogen more efficiently from a semiaerobic landfill. Five columns (i.e., two artificial municipal waste columns under anaerobic and semiaerobic conditions, an artificial construction waste column under semiaerobic conditions, and two crushed stone columns under anaerobic and semiaerobic conditions) were used. The influent load rates of organics [g chemical oxygen demand (COD)/m³ ·day], NH₄ ⁺, NO₃ ^?, and aeration conditions for the columns were varied, and the removal capacities of the columns for COD, NH₄ ⁺-N, and NO₃ ^?-N were measured.

Among the packed column materials, crushed stone was shown to be most effective in removing COD, NH₄ ⁺-N, and NO₃ ^?-N from artificial leachate. Average removal rates of crushed column under the semiaerobic condition (column D) for COD and NH₄ ⁺-N were estimated at about 150 g COD/m³·day and 20 g COD/m³ ·day, while those of crushed column under anaerobic condition (column E) for COD and NO₃ ^?-N at about 400 and 150 g COD/m³ ·day, respectively. It also was found that denitrification and nitrification reactions in column D occurred at the same time, and the ratio of denitrification to nitrification was estimated to be about 80%. Therefore, an anaerobic structure, which could be attached to the bottom of a main pipe in a semiaerobic landfill, is suggested to remove nitrogen and organic substances more effectively.     

SBR法短程硝化处理纤维素乙醇废水的中试研究

针对纤维素产乙醇废水高有机物、高氨氮、难降解的特点,运用短程硝化反硝化脱氮工艺,基于序批式活性污泥反应器（SBR）的调试运行,研究反应器运行方式对COD去除和脱氮效能的影响,为日后纤维素乙醇废水处理的工程化提供借鉴。结果表明：通过控制DO（0.5 mg·L-1）、pH（7.6~8.5）和投加碳源等条件,可实现亚硝酸盐氮的积累和转化,最终三氮去除率稳定在70%以上;通过投加不同碳源对比实验,发现乙酸钠作为反硝化外加碳源比葡萄糖具有更高的效率;厌氧工艺处理过的纤维素乙醇废水经短程硝化反硝化工艺处理后,COD去除率维持在20%上下,表明废水可生化性极低,已不适应生物法处理,须利用化学氧化法才能进一步去除;通过周期实验,发现硝化阶段碱度过量对短程硝化进程影响并不明显,相反充足的碱度是保证硝化反应进行的必要条件。     

连续流气提式反应器中有机物去除和氮转化的行为

以城市污水为处理对象,以絮状污泥为接种污泥,在连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(CAFB)反应器中成功培养得到好氧颗粒污泥.探讨了CAFB中颗粒污泥的形成过程、生物多样性、有机物的去除行为及氮转化特性.研究结果表明,CAFB运行第7天颗粒污泥占主要优势,系统中依次出现原、后生动物,表明颗粒污泥趋于成熟.CAFB反应器中培养的好氧颗粒污泥具有良好的COD及NH4+-N去除能力.稳定运行阶段,当进水的COD容积负荷在1.5 ～3.5 kg COD/(m3·d)的范围时,COD的去除负荷稳定在1.0～2.0 kg COD/(m3·d).控制水力停留时间为(4 ±0.25)h、溶解氧质量浓度为(5 ±0.5) mg/L,可达到最高的硝化效率,但此控制条件下反硝化作用不明显.分析认为,作为完全混合式反应器的CAFB,需要较严格的控制溶解氧才能实现同步硝化反硝化作用.     

垃圾渗滤液同时硝化反硝化处理中有机污染物去除效果

采用同时硝化反硝化对某垃圾填埋场渗滤液进行处理,并对有机物去除效果进行分析。实验结果表明,反应器对渗滤液中COD、氨氮、总氮和部分有机物具有较好的处理效果,COD、氨氮和总氮的平均去除率为82.34%、99.82%和65.31%。GC-MS分析总共检测出53种主要有机污染物,其中邻苯二甲酸二丁酯等29种有机物的去除率达100%,乙基苯等5种有机物的去除率高于90%,邻苯二甲酸二异辛酯等8种有机物的去除率介于60%和90%之间,此外还有4-苯基戊醇等5种有机物去除率低于60%。反应器内存在亚硝氮途径的脱氮反应形式。     

不同碳源添加量对垂直流人工湿地污水处理效果的影响

以垂直流人工湿地小试系统为研究对象,采用碱处理过的千屈菜(Lythrum salicaria)作为反硝化碳源补充材料,探讨了不同碳源添加量对系统COD及氮、磷去除效果的影响。结果表明,一定剂量经过碱处理的千屈菜材料可以为人工湿地系统脱氮提供反硝化所需要的碳源,而且具有缓效持续释放的特点。添加此碳源材料可明显提高系统的脱氮效率,最高可提升30.85%,但随着C/N比的增加,硝态氮去除率逐渐降低,C/N比为3、5、8时分别为91.20%、87.72%和84.19%。添加碳源量达到C/N比为3时系统能够发生最大程度反硝化,此时不仅人工湿地系统脱氮效果得到提高,同时人工湿地除磷能力也有所增强。碱处理过的千屈菜材料在本系统中的最适宜添加量为5 g,即100 g/m2(C/N=3),远低于在进水中为满足反硝化所需调控的C/N比(5～8),可以节约外加碳源成本。     

MFC强化同步短程硝化反硝化工艺的启动

微生物燃料电池(MFC)可在阴极实现反硝化、短程反硝化和同步硝化反硝化并产生电能,但在MFC阴极实现同步短程硝化反硝化的研究尚未见到报道。为了探讨MFC阴极同步短程硝化反硝化工艺的性能,将双室曝气阴极MFC与A/O脱氮工艺结合处理人工模拟低碳氮比废水。通过静置运行15 d使得MFC阴极室亚硝态氮得以积累,氨氧化菌得以富集。随即改为连续运行后第21天成功启动同步短程硝化反硝化MFC;阴极出水氨氮浓度为0.3 mg/L,亚硝态氮浓度为15.9 mg/L,硝态氮浓度为0.6 mg/L,亚硝化率达到95%以上,阴极电极自养反硝化去除率达到50%以上,COD去除率达到85%以上。结果表明,将MFC与同步短程硝化反硝化工艺结合,通过阴极室中氧气得电子获得高pH,可以强化同步短程硝化反硝化工艺,完成生物脱氮的同时回收电能,并具有减少外加碱度的优势。     

四室微生物燃料电池同步脱氮除碳及产电性能

微生物燃料电池近年来被证实可以用来同步脱氮,然而微生物燃料电池中阴阳极室通常以不同成分的污水作为底物。为了实现废水脱氮,往往需要进行出水调配或停曝等复杂的操作。为解决上述问题,本研究构建了阴极硝化耦合阳极反硝化的四室微生物燃料电池(four chamber microbial fuel cell,FC-MFC),阳极室与阴极室之间用阳离子交换膜(cation exchange membrane,CEM)与阴离子交换膜(anion exchange membrane,AEM)进行交替分隔。在浓度差作用下离子进行定向迁移,最终实现阳极室有机物和氨氮的同步去除。探讨了阳极COD(即进水碳氮比)对FC-MFC产电及污染物去除效果的影响,并分析FC-MFC的氮去除途径。结果表明：随着阳极室COD的增加,各MFC模块的产电周期、峰值输出电压和最大功率密度随之增加,同时阳极室COD和TN的去除率也呈上升趋势,该系统对高碳氮比污水具有良好的抵抗负荷。当进水COD和NH₄⁺-N质量浓度分别为1 100 mg·L⁻¹和100 mg·L⁻¹时,4个MFC模块的峰值输出电压介于526~619 mV,最大功率密度为103.47~121.00 mW·m⁻²,阳极室COD去除率和TN去除率分别高达94%和96%以上。氮去除途径分析结果表明,阳极室微生物吸附代谢作用、阴极室内源反硝化、阴极室通过AEM迁移至后序位阳极室进行反硝化过程分别贡献了25.96%~25.97%、0.91%~5.18%、68.87%~73.20%。