温度、pH 和溶解氧浓度对活性污泥可滤性和可压缩性的影响

本课题研究曝气池温度,pH 和溶解氧(DO)浓度对活性污泥可滤性和可压缩性的影响。采用实验室规模的,半连续的曝气池(反应器),进料为合成废水。每种情况都保持其他参数不变,研究温度为15,20,25,30,35℃,PH 值为5.7,7.2,8.2,9.0以及 DO 浓度为0.5,1.0,1.5,2.0,5.0mg/1时的影响。结果表明,随着曝气池运行温度的提高,过滤阻率增加。温度上升到25℃时,观察到污泥的可压缩性下降,而高于25℃,污泥的可压缩性变大。类似地,当曝气池的 PH 提高时,污泥的可滤性下降。曝气池 PH 提高,污泥变得较容易压缩。另一方面,曝气池溶解氧浓度低时,污泥可滤性也低;并且生成不易压缩的污泥和质量不好的出水。DO 浓度越高,可滤性越高,出水质量越好,污泥越容易压缩。     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅰ.基础理论与DO浓度对运行费用的影响

在现有的关于活性污泥法最优控制研究的基础上，首次提出了以两个最重要的控制参数污泥排放量和溶解氧浓度（ＤＯ）为控制变量、以出水水质为约束条件、以运行费用为性能指标的活性污泥法多变量最优控制的研究问题，并着重进行了基础研究．首先建立了最优控制所必要的基本状态方程与性能指标的泛函表达式．然后通过计算研究了在满足同一出水质量前提下控制不同的ＤＯ浓度时所需要的运行费用．结果表明，ＤＯ为０９ｍｇ／Ｌ时所需运行费用最少，这与主张应当维持ＤＯ浓度大于２ｍｇ／Ｌ的传统观点相比相差甚远；衰减速率常数Ｋｄ不受ＤＯ影响的假设也不合理．     

溶解氧对活性污泥系统的脱氮效果和硝化细菌群落结构的影响

通过改变推流式活性污泥系统曝气池内的溶解氧(DO)浓度,考察了DO对脱氮效率的影响,以及硝化细菌的群落结构和多样性随DO浓度降低的变化规律.水质监测结果显示,系统曝气池中DO浓度从3 mg·L~(-1)降低到0.5 mg·L~(-1)运行时,曝气池中的硝化和脱氮效果并未受影响,且氨氮和总氮的去除效果可分别达到98%和85%以上.当DO浓度进一步降低到0.3 mg·L~(-1)和0.2 mg·L~(-1)时,系统的脱氮效果变差,而且难以达到稳定状态.PCR-DGGE和基因测序分析结果显示,氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)所属的Nitrospira的群落结构随DO的变化并不显著,群落结构的动态变化水平分别为20%~40%和10%~40%.Nitrobacter的群落结构随DO浓度的降低发生了明显的变化,不同DO工况下的Nitrobacter群落结构存在较大差异.测序结果显示,AOB中的Nitrosomonas oligotropha,NOB中的Group1 Nitrobacter和Group 1 Nitrospira均是低DO条件下贡献硝化作用的硝化细菌.因此,在低DO(0.5 mg·L~(-1))工况下,完全可以实现稳定的硝化作用,这为污水处理厂降低DO运行提供了可靠的理论依据.     

低溶解氧对活性污泥系统降解有机物和脱氮性能的影响

根据BS型净化槽的进水水质，采用低氧曝气，结果表明，降低反应槽内溶解氧水平至1mg/L左右，在保证有机物降解的同时，系统的脱氧能力也随之提高，并降低了系统的能耗，文章对低氧活性污泥工艺的机理和可行性进行了初步探讨。     

生物沥滤去除污泥重金属:污泥固体浓度和类型影响

研究了污泥固体浓度和污泥类型对Cu、Pb和Zn生物沥滤的影响。结果表明,污泥固体浓度越高,重金属沥出效果越差;高固体浓度污泥pH值降低缓慢,其SO42-产生量明显高于低污泥浓度。低固体浓度污泥下,氮磷钾营养物质流失量比高固体浓度污泥明显增多。厌氧消化污泥和生污泥中重金属的生物沥滤效果差异不大,但厌氧消化污泥的肥效流失明显高于生污泥。     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅰ.基础理论与DO浓度对运行费用的影响

在现有的关于活性污泥法最优控制研究的基础上，首次提出了以两个最重要的控制参数污泥排放量和溶解氧浓度为控制变量，以出水不质为约束条件，以运行费用为性能指标的活性污泥法变量最优控制的研究问题，并着重进行了基础研究。     

低DO对活性污泥系统碳和氮去除影响的研究

考察了长期低溶解氧（DO）条件下推流式活性污泥系统碳和氮去除的效果,并从微生物群落结构及动力学特征方面进行了机理分析. 结果表明, 将DO浓度从2.0mg/L降低至0.3mg/L,系统仍可有效地去除污水中的碳和氮,但当DO降低至0.3mg/L时, 系统的脱氮性能波动较大. 随着DO浓度的降低, 系统中细菌的总体群落结构发生改变, 但功能菌群仍为Proteobacteria,约占65%.Nitrosomonas oligotropha、Nitrobacter winogradskyi spp.和Group1Nitrospira等是低溶解氧条件下的主要硝化细菌. qPCR结果显示DO从2.0mg/L降至0.5mg/L时硝化细菌（主要是Nitrospira）得到富集, 保证了低DO条件下的完全硝化. 硝化反应动力学分析也表明, 在一定范围内降低DO可以延迟细菌衰亡以维持活性污泥系统中硝化细菌的生物量. 本研究可为污水处理厂降低DO实现节能运行提供理论支持.     

活性污泥法处理系统中温度对动力学常数的影响

以含工业废水的城市污水为底物,测定了不同温度条件下活性污泥法污水处理系统的动力学常数,提出了用两个温度系数来表示温度对k值影响的观点.定量地研究了温度对动力学常数的影响,温度和污泥龄对出水质量和处理效率的影响,为我国寒冷地区城市污水处理厂的设计和运行提供了理论依据.     

环境浓度双氯芬酸对活性污泥处理性能和微生物群落的影响

双氯芬酸(Diclofenac,DCF)是水环境中高频检出的新兴污染物,随着DCF的广泛使用,城市污水中的DCF逐年增加,对污水生物处理系统可能产生不利影响.本研究在序批式活性污泥反应器(SBR)中进行了连续120 d的DCF暴露实验,考察了环境浓度DCF(5和50μg·L~(-1))对SBR出水水质、微生物活性及微生物群落结构的影响.结果表明,DCF可降低COD的去除效果,但对氨氮和总氮的去除几乎没有影响.在微生物生理生化性能方面,5μg·L~(-1) DCF可促进超氧化物歧化酶(SOD)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性升高,但50μg·L~(-1) DCF导致SOD和SDH活性下降,DCF胁迫使胞外聚合物(EPS)含量增加.DCF会对微生物群落结构造成影响,其中,革兰氏阴性菌丰度增加,革兰氏阳性菌在5μg·L~(-1) DCF压力下丰度无明显变化,但在50μg·L~(-1) DCF压力下丰度显著降低(p0.05),微生物群落多样性在5μg·L~(-1) DCF下增加但在50μg·L~(-1) DCF下降低.16S rRNA基因焦磷酸测序结果表明,Proteobacteria是活性污泥群落中的优势门.随着DCF浓度的升高,Proteobacteria丰度不断增加,Chloroflexi、OD1和Firmicutes丰度则受到一定程度的抑制.高浓度DCF(50μg·L~(-1))刺激导致特定菌属如Nakamurella、Micropruina等丰度增加.研究结果揭示了环境浓度的DCF对活性污泥微生物处理能力和群落结构的影响特征,可为DCF的风险评估和污水处理工艺的优化提供借鉴.     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅲ.限制最高和同时限制平均与最高出水BOD浓度

在前文的基础上,进一步研究了更常用的在限制最高和同时限制平均与最高出水有机物浓度两种排放标准的约束条件下,使其运行费用最省的最优周期控制问题.计算结果都表明,最优控制变量QW和DO的变化规律都尽可能使其满足约束条件和节省运行费用,但是,当进水负荷变化幅度非常大时,任何控制也难于使出水水质达标,而运行费用还会大幅度增大.相对而言,同时限制平均与最高出水BOD浓度是更合理的排放标准,它既有利于污水处理厂的运行管理又能有效地保护受纳水体.初始状态S(0)对最优控制的影响不大.而X(0)的影响较大,在本研究中,X(0)的最优值在2400-2600mg/L范围内.     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅲ.限制最高和同时限制平均与最高出水BOD浓度

在前文的基础上，进一步研究了更常用的在限制最高和同时限制平均与最高出水有机物浓度两种排放标准的约束条件下，使其运行费用最省的最优周期控制问题．计算结果都表明，最优控制变量ＱＷ和ＤＯ的变化规律都尽可能使其满足约束条件和节省运行费用，但是，当进水负荷变化幅度非常大时，任何控制也难于使出水水质达标，而运行费用还会大幅度增大．相对而言，同时限制平均与最高出水ＢＯＤ浓度是更合理的排放标准，它既有利于污水处理厂的运行管理又能有效地保护受纳水体．初始状态Ｓ（０）对最优控制的影响不大．而Ｘ（０）的影响较大，在本研究中，Ｘ（０）的最优值在２４００—２６００ｍｇ／Ｌ范围内．     

影响人类健康的可呼吸性和可吸人颗粒物的研究近况

可呼吸性(粒径小于2.5μm)和可吸入颗粒物(粒径小于10μm)对人体健康的影响越来越引起人们的高度重视，该文将近几年来在可呼吸性和可吸入颗粒物对人类健康影响方面的研究予以评述。     

施肥对老化污染土壤中PAHs可提取态浓度的影响

采用温室模拟试验,施用农业生产中广泛使用的无机氮肥和有机肥,以花红苋菜为典型叶菜类蔬菜,研究了不同施肥对老化污染土壤中PAHs可提取态浓度的影响.结果表明,有机肥处理与无机氮肥处理相比较,土壤中菲、荧蒽和苯并(b)荧蒽的可提取态浓度显著降低(p<0.05);在相同的采样时间及处理下,3种PAHs的可提取浓度与其在老化污染土壤中初始浓度的比值顺序为:苯并(b)荧蒽<荧蒽<菲(p<0.05),说明不同PAHs与土壤组分之间的吸附因其不同的理化特性而存在差异;裸土处理中3种PAHs的可提取浓度均显著高于根际土壤中的对应浓度(p<0.05).     

不同磷浓度和N/P对铜绿微囊藻生长及水环境因子的影响

以铜绿微囊藻为实验用藻,在反应器中设置总磷浓度分别为0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1和2 mg/L等8个浓度,同时针对每个总磷浓度,配置N/P为1∶1、2∶1、4∶1、8∶1、16∶1和40∶1等6个比例,对反应器中藻的繁殖情况进行连续检测,同时检测水中DO、p H值的相应变化情况。结果表明,不同总磷浓度对铜绿微囊藻的繁殖的作用具有差异性,浓度在0.02~0.05 mg/L范围时,藻的繁殖缓慢,在0.1 mg/L以上时,藻的繁殖速度明显加快,当达到0.5 mg/L以上时,不同总磷浓度条件下藻的繁殖速度基本相近;当总磷浓度在0.1mg/L以上时,N/P对藻繁殖的影响才体现出来,N/P在8∶1、16∶1和40∶1时对藻繁殖的影响远大于其他比例,8∶1和16∶1是藻繁殖的最佳N/P比例。与此同时,铜绿微囊藻细胞密度的变化也明显导致了水中DO、p H值的变化,在藻细胞快速增长阶段,DO、p H值呈现上升趋势,在藻细胞稳定阶段,DO、p H值呈现下降趋势。     

氯苯驯化活性污泥对同类有机物的好氧降解性比较研究

利用测定微生物呼吸耗氧量的方法,对氯苯类中的５种优先污染物：氯苯,邻,间,对－二氯苯１,２,４－三氯苯,用接种活性污泥和经氯苯驯化的污泥地它们的生物降解性能进行了测试。实验结果表明,用未经驯化的污泥,５种氯苯皆存在的抑制作用,抑制作用的大小和抑制时间的长短氯代程度和浓度的影响,用氯苯将此污泥驯化后,该污染不仅表现出对苯具有降解能力,而且也表现出邻二氯苯,间二氯苯等同类有机物的共代谢降解能力,经分析     

过氧化钙预处理对活性污泥脱水性能的影响机制

本研究采用过氧化钙对活性污泥进行预处理,深入分析了调理过程中污泥过滤脱水性能、絮体结构以及反应动力学的变化特性,探讨了亚铁离子协同过氧化钙处理对污泥特性的影响.结果表明,经过CaO_2处理后,污泥的过滤脱水性能先改善后恶化,当投加量(以TSS计)为20 mg·g~(-1)时,污泥的过滤脱水效果达到最佳.同时,污泥絮体结构变得疏松破碎,其上清液有机物浓度出现了明显的上升,污泥得到了有效裂解.污泥溶解反应过程遵循零级反应动力学模型,反应速率常数为15.2mg·L~(-1)·h~(-1).此外,亚铁离子和CaO_2协同处理可以进一步强化污泥中大分子有机物的裂解释放,同时,反应过程中形成铁离子的絮凝作用可以实现污泥絮体结构的重建,从而改善污泥过滤脱水性能.该研究成果为CaO_2及其联用处理技术在污泥处理过程中的应用提供了必要的理论依据.     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅲ.限制最高和同时限制平均与最高出水BOD浓度

在前文的基础上，进一步研究了更常用的限制最高和同时限制平均与最高出水有机物浓度两种排放标准的约束条件下，使其运行费用最省的最优周期控制问题。计算结果都表明，最优控制变量ＱＷ和ＤＯ的变化规律都尽可能使其满足的约束条件和节省运行费用，但是，当进水负荷变化幅度非常大时，任何控制也难于使出水水质达标，而运行费用还会大幅度增大。     

降水中的离子浓度对降水酸度PH值的影响

提出应用投影寻踪回归分析新技术，确定降水中离子浓度对降水酸度ＰＨ值影响的权重贡献率，并依照权值大小降水离子进行逐步优选的方法。对实例的分析结果表明用最终优选出的离子作用因子，建立的降水酸度ＰＨ值的ＰＰＲ模型具有较高的拟合精度和较好的稳定性。     

溶解氧对分段进水生物脱氮工艺的影响

采用分段进水生物脱氮工艺处理生活污水.设置0.9,0.6,0.4,0.3m³/h4组曝气量,相应的好氧区溶解氧(DO)浓度约为2.8,1.7,0.8,0.5mg/L左右.结果表明,在好氧区DO为0.5mg/L左右的低氧条件下,通过对系统进行适当的控制,可以取得较好的硝化效果,氨氮去除率可达98%以上.同时,由于低曝气量下混合液从好氧区到缺氧区携带的DO量减少,并且在好氧区发生了同步硝化反硝化作用,使得TN去除效果明显优于高曝气量的情况.另外,由于工艺结构的特点,分段进水生物脱氮系统可长期在低氧条件下运行,且污泥沉降性能良好.