碳氮比对人工湿地污水处理效果的影响

采用表面流人工湿地系统静态小试装置,考察了低、中、高3组不同进水COD/N(2,5,10)对系统中氮、磷及COD去除效果的影响。结果表明:进水C/N的变化对COD的去除率影响不大,平均去除率达到94.6%。TN的去除率随着COD/N的增大而逐渐升高,在C/N=5时达到63.8%,继续提高COD/N,TN的去除率变化不大。NH4+-N去除率随着COD/N的增加而降低。随着碳源的增加,释磷菌能够从进水中获得充足的碳源,从而可以比较充分地释磷,因此,磷的去除率随COD/N的增加而提高。     

表面活性剂对污泥脱水性能的影响及其作用机理

研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对活性污泥脱水和沉降性能的影响,及其改善活性污泥脱水效能的作用机理。结果表明,质量分数8%的CTAB可使污泥比阻(SRF)从8.5×1012 m/kg降为7.5×1011 m/kg,滤饼的含水率降至75%左右,污泥的沉降性能最好,上清液的浊度也较小。相比之下,SDS对污泥沉降、脱水性能的改善效果明显逊于CTAB。实验表明, 表面活性剂主要是通过溶出胞外聚合物(EPS)破坏污泥结构释放内部结合水来加快污泥的沉降速度和提高其脱水性能。     

好氧颗粒污泥处理低碳氮比实际生活污水的运行效能

以低碳氮比实际生活污水为基质,在不外加碳源的前提下,在序批式活性污泥反应器(SBR)内培养好氧颗粒污泥(AGS)。结果表明：经过30 d的连续运行可成功培养出好氧颗粒污泥,成熟的好氧颗粒污泥SVI约为50 mL·g⁻¹,MLSS为4.5 g·L⁻¹左右,平均粒径达到608.3 μm;反应器连续运行超过180 d,在整个运行过程中,以C/N为2~6的实际生活污水为基质,COD平均去除率为89.5%,TN平均去除率为78.5%,TP平均去除率可达70%以上。好氧颗粒污泥脱氮除磷的沿程实验结果显示,其可实现同步高效脱氮除磷,氮的去除主要源于同步硝化反硝化,其独特的分层结构能够保证在外部较高的溶解氧环境下颗粒污泥内部同时完成反硝化过程。     

好氧颗粒污泥的性质及其在脱氮除磷中的应用

阐述了好氧颗粒污泥的污泥特性、培养条件和影响因素 ,比较了三种SBR反应器中颗粒污泥特性的差异 ,介绍了好氧颗粒污泥的形成机理及其在脱氮除磷过程中的应用情况     

不同粒径曲霉-好氧颗粒污泥的微环境对脱氮除磷能力影响

针对目前实验室好氧颗粒污泥颗粒化慢,稳定性差等问题。以自发成球的曲霉为核心,开发了絮状污泥的快速颗粒化技术,提高体系运行稳定性。对形成的大 (3.0 mm<d≤5.0 mm) 、中 (1.5 mm<d≤3.0 mm) 、小 (d≤1.5 mm) 3种尺寸的曲霉-好氧颗粒污泥 (Aspergillus-AGS) 进行了性能对比,然后结合脱氮除磷性能实验监测数据,对曲霉投加后菌群结构的演变进行分析。大尺寸的Aspergillus-AGS是最优选,能促进胞外多聚物的分泌,从而有利于颗粒化性能提高,维持颗粒稳定结构,并且提高了污染物去除效率。在投加不同粒径的反应器中,通过菌群分析,曲霉Aspergillus作为优势载体菌种在对照组絮状污泥、大、中和小尺寸反应器中占比分别是4.17%、85.67%、47.20%和58.00%。此外,大尺寸颗粒反应器中,细菌种类NOB、PAO占比相比其他反应器明显更高,其中反硝化菌Ferruginibacter、Castellaniella等丰度较高,脱氮除磷有明显优势,L-AGS体系6 h内氨氮的去除率为77.2%,总氮去除率为52.8%,总磷的去除率为49.2%,硝酸盐的去除率为93.9%。     

5种水生植物的脱氮除磷效果及其对水体胞外酶活的影响

利用静态小区实验研究了菱角（Trapa quadrispinosa Roxb.）、凤眼莲（Eichhornia crassipes.）、水鳖（Hydrocharis dubia（Bl.）Backer）、空心菜（Ipomoea aquatica Forsk）和青萍（Lemna minor L.）5种不同植物对富营养水体的净化效果及对水体胞外酶活性的影响。研究结果表明,5种植物对水体总氮（TN）的去除率依次为凤眼莲（81.6%） > 空心菜（72.2%） > 水鳖（68.4%） > 菱角（65.8%） > 青萍（60.2%）,对总磷（TP）的去除率为凤眼莲（95.0%） > 空心菜（89.7%） > 水鳖（78.4%） > 菱角（77.3%） > 青萍（70.5%）;5种植物的种植均能大幅提高水体胞外酶活性,其中凤眼莲处理的效果最好,其脲酶活性（UA）峰值和极差值分别为19.70和10.33 μg·mL-1,碱性磷酸酶活性（APA）峰值和极差值分别为8.12和5.95 μg·mL-1,空心菜处理次之;各处理水体脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别与水体氨态氮（NH4+-N）和溶解性活性磷（SRP）浓度均存在显著的负相关关系,其相关系数r分别在-0.853~-0.992和-0.813~-0.994之间。综合可知,凤眼莲和空心菜较菱角、水鳖和青萍修复能力更强,可更好的修复富营养水体。     

种植不同植物的表面流人工湿地净化效果和微生物群落差异分析

为了解植物种类对表面流人工湿地的净化效果的影响及其与微生物群落的关系,研究了4种植物条件下表面流人工湿地的氮磷平衡以及微生物群落结构。结果表明,各组人工湿地对氨氮(45.53%~80.95%)、总氮(53.67%~80.30%)和总磷(32.97%~55.77%)都有较好的处理效果,种植植物的人工湿地比未种植的人工湿地具有更高的氨氮、总氮和总磷去除效果,其中黄菖蒲组对氮的去除效果最好,美人蕉组对磷的去除效果最好。在表面流人工湿地中,微生物作用(34.84%~45.44%)是人工湿地氮去除的主要途径,基质吸附(20.90%~23.91%)是人工湿地磷去除的主要途径,但是种植植物的人工湿地的氮磷通过微生物去除的量更高。高通量测序分析表明,相较于未种植植物的人工湿地,种植植物的人工湿地显示出更高的微生物丰富度、多样性和更高的脱氮除磷功能微生物的丰度。假单胞菌属、不动杆菌属、芽孢杆菌属和硝化螺菌属是人工湿地中主要的脱氮菌属,也是种植植物的人工湿地高生物脱氮的原因。假单胞菌属和不动杆菌属丰度增加是种植植物的人工湿地高生物除磷的原因。     

天冬氨酸对亚铁混凝剂絮体结构及磷酸盐去除效果的影响

铁混凝剂广泛应用于水处理领域,形成的絮体大小、形态和结晶度直接决定其混凝效果。然而小分子有机物对混凝的影响机制尚不清楚。本研究以FeSO₄作为混凝剂,通过添加特定的小分子有机物(分子质量<1 000 Da)天冬氨酸,研究了天冬氨酸对絮体生长过程及其产物的影响。结果表明,天冬氨酸通过影响金属的水解和纳米颗粒的性质进而影响其混凝性能。在pH=7时,天冬氨酸的存在延缓了絮体的初始生长时间,但增大了絮凝体的最大粒径(从0.05 μm大小的碎片和小球状参杂的絮体变化至0.1 μm的褶皱状絮体)和磷酸盐的去除率。当添加0.4 mmol·L⁻¹的天冬氨酸时,纤铁矿(γ-FeOOH)为絮体的主要成分,这可能少量的天冬氨酸存在时,体系中部分亚铁离子会被包裹, Fe(OH)₂纳米颗粒由于铁化合物的饱和快速形成,随后作为晶核生长; Fe(OH)₂纳米颗粒表面通过被氧化转化成三价铁,最终形成γ-FeOOH;当添加天冬氨酸大于0.4 mmol·L⁻¹时,絮体的主要成分为四方纤铁矿(β-FeOOH）,此时部分亚铁离子被完全包裹,剩余的亚铁离子被氧化成三价铁后形成β-FeOOH。经过天冬氨酸诱导后形成的絮体对磷酸盐的去除率均增加了1.57倍左右,处理后的磷酸盐浓度降低到了0.02 mg·L⁻¹,且在添加1.5 mmol·L⁻¹ 天冬氨酸时絮体的尺寸最大,此时的絮体更加容易沉降分离。     

气压对改良型双污泥工艺污染物去除途径的影响

基于改良型双污泥除磷脱氮工艺在不同气压条件下稳态运行数据,探讨了海拔分别为400 (96 kPa)、2 800(72 kPa)和3 300 m(65 kPa)下的工艺运行效能。结果表明,当气压从96 kPa降低至65 kPa,COD的去除率从87.45%提高至90.94%,低气压促进了聚磷菌厌氧释磷过程中胞内碳源的合成,有效提高了好氧吸磷效率,系统总磷去除效率从84.23%提升至90.44%。随气压降低,氨氧化菌的丰度和活性降低,低氧池硝化功能受限,进而限制了同步硝化反硝化作用,系统脱氮量减少,脱氮率从73.37%降低至69.89%。工艺各单元水质变化和物料衡算分析结果表明,各气压条件下改良型双污泥工艺磷主要通过好氧吸磷和反硝化聚磷过程去除,氮主要通过厌氧池的反硝化和低氧池的同步硝化反硝化过程去除。此外,随着气压的降低,曝气池中微生物的同化脱氮功能增强。本文结果为改良型双污泥工艺在高海拔地区市政污水处理中的应用提供了一定的理论参考。     

超长污泥龄对MPR工艺脱氮除磷效果的影响

针对高MLSS下系统的稳定运行及脱氮除磷效果,采用微压内循环生物相反应器(MPR)处理模拟城市污水,探究了超长污泥龄(SRT)在50、70、90d时,MPR不断减少剩余污泥排放量下的脱氮除磷效果.结果表明,当SRT由50d提升至90d时,MPR工艺的脱氮能力得到增强,TN的平均去除率由75.97％提高到84.60％.在...     

表面活性剂对钒-氮共掺杂TiO_2的结构及光催化性能的影响

采用不同类型的表面活性剂改性钒-氮(V-N)共掺杂TiO2光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积分析、透射电子显微镜(TEM)、激光粒度分析等多种表征手段,探讨了不同表面活性剂对V-N共掺杂TiO2的晶相结构、形貌、比表面积、孔径分布、团聚指数以及光催化活性的影响。结果表明,使用的几种不同类型的表面活性剂能有效改善V-N共掺杂TiO2的团聚情况,而非离子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对V-N共掺杂TiO2团聚的改善能力比离子型表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(DBS))小;使用的几种表面活性剂均能提高V-N共掺杂TiO2的光催化活性,而阳离子表面活性剂(CTAB)改性使得V-N共掺杂TiO2降解苯酚的性能得以显著提高。     

水力停留时间对膜生物反应器复合工艺污水处理特性的影响

开发了厌氧-多级好氧/缺氧-膜生物反应器复合工艺,在不同水力停留时间(HRT)下,考察了系统对污染物去除效果及其膜污染的特性.结果表明,在试验选定的HRT范围内,系统对TN和TP的去除率随着HRT的降低而升高,当HRT为8.70、6.96、4.97 h时,系统对TN和TP的平均去除率分别为73.15%、79.76%、81.98%和67.79%、80.99%、92.16%.但是,较低HRT条件下膜通量较高,会加剧膜污染进程.解决这一问题的措施是增加膜组件个数,从而在不提高膜通量的情况下使系统保持较低的HRT,保证系统高效稳定的污染物去除效果.     

风速对自然通风型人工湿地氧传质速率及污染物去除效果的影响

系统地研究了拔风管式自然通风型人工湿地(naturally-ventilated constructed wetland, CW_NV)在不同风速(u≤4.0 m·s⁻¹)条件下的氧传质速率(oxygen transfer rate, OTR)以及对有机物、氮、磷的去除效果。结果表明,外部空气可通过拔风管上的孔口有效地扩散并溶解到湿地内部。与无通风CW系统(CW₀)相比,CW_NV内部OTR(61.38~78.30 g·(m³·d)⁻¹)较CW₀高出19.3%~33.5%,从而强化了CW_NV中氨化、硝化和有机物好氧降解等过程。CW_NV内NH₃-N和COD的去除负荷分别为2.84~4.57 g·(m³·d)⁻¹和45.0~56.6 g·(m³·d)⁻¹,较CW₀分别提高了90.5%~119.6%和11.9%~23.2%。CW_NV出水中硝酸盐浓度为1.10~10.39 mg·L⁻¹,而CW₀出水中硝酸盐浓度仅为0.41~0.91 mg·L⁻¹。在适宜的风速条件下,湿地中可同时存在好氧与缺氧/厌氧环境,这既利于硝化作用又利于反硝化作用,从而可使湿地获得较好的TN去除效果。当风速u≤1.0 m·s⁻¹时,CW_NV系统中TN去除负荷6.70~6.77 g·(m³·d)⁻¹,较CW₀系统高出17.2%~23.1%。但是,自然通风对于TP去除效果的提高十分有限,仅能提高2.4%~4.8%的TP去除率。此外,CW_NV系统中风速与OTR、COD、NH₃-N和TN的去除负荷及其降解速率常数之间的关系符合二次方程。     

两点进水条件下多种A~2/O工艺的运行效果

在两点进水的条件下采用A2/O工艺处理化工园区废水厌氧水解出水,分析配水比对A2/O工艺处理效果的影响,以及在最优配水条件下,各类A2/O工艺处理废水的实际效果。结果表明,在厌氧段-缺氧段的配水比为30%～70%时,A2/O工艺的处理效果最好。在两点进水条件下的各类A2/O工艺中,倒置A2/O和改良A2/O比常规A2/O工艺具有更好的废水处理效果。     

两点进水条件下多种A2/O工艺的运行效果

在两点进水的条件下采用A2/O工艺处理化工园区废水厌氧水解出水,分析配水比对A2/O工艺处理效果的影响,以及在最优配水条件下,各类A2/O工艺处理废水的实际效果.结果表明,在厌氧段-缺氧段的配水比为30%～70%时,A2/O工艺的处理效果最好.在两点进水条件下的各类A2/O工艺中,倒置A2/O和改良A2/O比常规A2/...     

螺旋升流式反应器脱氮除磷系统的运行效果与污泥性能分析

对螺旋升流式反应器脱氮除磷及去除COD的运行效果进行了研究 ,该系统连续稳定运行 6个月的结果表明 ,能保证出水平均质量浓度TN小于 1 0mg/L ,TP小于 0 5 0mg/L ,COD小于 31mg/L ,对TN、TP和COD的去除率分别达 86 %、96 %和 94 %以上。并且对SUFR系统的污泥性能进行了分析 :(1 )螺旋升流特征使本反应系统中的污泥易于颗粒化 ;(2 )SUFR系统中的微生物种群具有多样性 ;(3)污泥在好氧反应器中表现出了同步硝化反硝化功能 ;(4 )污泥在缺氧反应器表现出了反硝化吸磷现象     

磁性硅球对SBR活性污泥脱氮除磷性能的影响

为研究磁性硅球(Fe_3O_4@SiO_2)对序批式活性污泥反应器(SBR)污水处理系统中脱氮除磷性能的影响,建立了3个相同的SBR(编号依次为1号、2号和3号),在2号和3号反应器中分别投加0.5 g·L~(-1)的纳米Fe_3O_4和Fe_3O_4@SiO_2,1号反应器为不投加任何磁性材料的对照组。结果表明:Fe_3O_4@SiO_2对SBR中的污泥性能有显著的影响,3号反应器在运行20 d时,反应器内活性污泥结构完整,饱满密实,污泥粒径多集中分布在0.3～1.0 mm,颗粒化现象明显,而1号反应器无明显颗粒污泥,2号反应器虽能看到有少部分的颗粒污泥,但分布不均匀;Fe_3O_4@SiO_2对污泥胞外蛋白(PN)、胞外多糖(PS)的含量有促进作用,并能改善污泥的沉降性能,第70天时,3号反应器内PN和PS含量分别为318.89 mg·g~(-1)和28.51 mg·g~(-1),污泥沉降指数(SVI)为35.22 mL·g~(-1),性能优于1号和2号反应器;在除污方面,2号和3号反应器对污水总氮(TN)和总磷(TP)去除率比1号反应器分别提升了10.80%、15.20%和9.40%、12.40%,3号反应器表现出最高的脱氮除磷性能;此外,在典型周期内,3号反应器对氮素及磷的去除速率明显高于1号反应器,在240 min内,1号和3号反应器对TN去除速率分别为4.56 mg·(L·h)~(-1)和5.84 mg·(L·h)~(-1),对TP去除速率分别为0.44 mg·(L·h)~(-1)和0.51 mg·(L·h)~(-1)。由此可见,经SiO2包覆后所制备的Fe_3O_4@SiO_2,提高了其在水体的分散性,增大了与污泥的接触程度,极大促进了污泥经磁聚、吸附作用富集到其表面形成颗粒污泥,并利于脱氮除磷等微生物截留和附着,提高活性污泥反应系统的脱氮除磷效果和去除速率。以上结果可为进一步探索磁性纳米材料对SBR活性污泥脱氮除磷性能影响提供参考。     

分点进水对倒置A2/O工艺脱氮除磷效果的影响

在传统A2/O工艺基础上,提出了将缺氧池置于厌氧池前面的分点进水倒置A2/O工艺。通过改变α（进入厌氧区的污水分量）与β（进入缺氧区的污水分量）的比例,考察对倒置A2/O工艺脱氮除磷效果的影响。实验结果表明,当α：β为7∶3时,达到最佳的脱氮除磷效率,分别为74.3%和71.2%。     

高悬浮物进水对中试规模微压内循环生物反应器处理效果的影响

采用中试规模微压内循环生物反应器(MPSR)处理某北方城市新区污水处理厂沉砂池出水,考察了高悬浮物进水条件下反应器污染物处理效果及污染物的去除特性,利用高通量测序对微生物群落结构进行分析。MPSR 经450 d的运行结果表明,受春季冰雪融化和夏季降雨影响,反应器进水中SS质量浓度平均值在1—5月提高至约800 mg·L⁻¹,在5—8月达到约2 700 mg·L⁻¹,运用SPSS对进水SS与COD进行相关性分析,二者为正相关,皮尔逊相关系数为0.682。高悬浮物进水使得系统内MLSS质量浓度增加至12 000 mg·L^-1,而MLVSS质量浓度基本保持在3 000~5 000 mg·L⁻¹,SVI下降至50 mL·g⁻¹。在不同进水负荷条件下,MPSR出水COD、TN、TP质量浓度始终保持在26、14、0.28 mg·L⁻¹以下,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准。高通量测序结果表明MPSR内微生物结构丰富,系统内好氧反硝化菌Thermomonas、Terrimonas、反硝化除磷菌Dechloromonas等多重功能微生物共存。MPSR内丰富的微生物结构使其在高悬浮物冲击下仍可以保持稳定的处理效果。     

后置反硝化的设置对低温下碳源调控-回收磷工艺系统(BBNR-CPR)脱氮除磷的影响

采用连续运行式生物膜脱氮蓄磷-碳源调控回收磷系统(biofilm bio-nutrient removal carbon source regulated phosphorus removal,BBNR-CPR)处理低C/N比(3.4~6.9)模拟生活污水。通过反应器内生物膜来蓄积废水中的磷,同时采用周期性投加高浓度的外加碳源,诱导释放生物膜内蓄积的磷且对其进行回收。在此基础上,通过增设后置缺氧段,同时增加好氧内循环量、提高磷回收阶段补充碳源浓度等方式,强化BBNR-CPR系统的运行,以期实现低温下(<15 ℃)系统的同步脱氮蓄磷/回收磷的目标。结果表明,在低温下引入后置缺氧段,可节省27%的曝气能耗,并能维持该系统脱氮除磷性能的稳定性。在进水${{\rm{NH}}_4^ +} $-N、TP浓度分别为50 mg·L−1、15 mg·L−1的条件下,该系统对${{\rm{NH}}_4^ +} $-N、TN和TP的平均去除率分别达到了89.12%、82.14%和89.24%。在单个生物蓄磷-磷回收周期(7 d)内,随着系统运行时间的延长(第3~6天),生物膜内反硝化聚磷菌体内的PHA的不断消耗,系统的缺氧吸磷速率仍可维持稳定,第3和6天分别为7.51 mg·(L·h)−1和7.83 mg·(L·h)−1)。在该运行方式下,系统后置缺氧段每去除1.00 mg ${{\rm{NO}}_3^ - }$-N可耦合去除0.76 mg TP;且该阶段限制反硝化除磷的主要因素是进水氨氮转化时产生的硝态氮(反硝化吸磷电子受体)的浓度。通过对生物膜样本进行16S rRNA高通量测序分析,发现系统内的优势菌群为Candidatus Competibacter、Candidatus Nitrotoga、Phaeodactylibacter、Thiothrix和Dechloromonas。