改良填料生物滞留池对雨水径流中磷的去除效果

针对生物滞留池在一定淹没区高度条件下同时添加碳源对P的去除效果波动较大问题,开展了生物滞留池填料改良方法的研究。通过构建3根模拟实验柱,分别填充传统填料、普通生物炭改良填料和铁改性生物炭改良填料,分析了不同生物炭改良填料生物滞留池在不同淹没区高度和不同落干期条件下对PO_4~(3-)-P的去除效果;同时,探讨了生物炭对生物滞留池填料的改良作用。研究结果表明:在淹没区高度为300 mm的条件下,铁改性生物炭改良填料生物滞留池对于PO_4~(3-)-P去除效果最好,平均去除率接近90%,而普通生物炭改良填料生物滞留池对PO_4~(3-)-P去除效果最差,平均去除率低于60%;同时,在不同落干期条件下,所有实验柱均未发生PO_4~(3-)-P淋出现象。铁改性生物炭改良填料生物滞留池在设有一定高度淹没区条件下对雨水径流中磷具有很好的去除效果,并对不同落干期变化具有较强的适应性。     

基于黑臭河道底泥利用的生物滞留设施对雨水径流污染的净化效果

黑臭河道疏浚底泥是黑臭水体治理的"副产物"之一,如何有效、安全地处理处置大量疏浚底泥是黑臭水体治理中亟待解决的重要问题。以生物滞留柱小试模拟实验,评价黑臭河道底泥用于生物滞留填料的可行性以及设施对雨水径流污染物的净化效果。在设施初期8次淋失实验(累计进水量3.6倍空床体积)后,各模拟柱出水的COD、TN和TP浓度基本趋于稳定;在模拟地表径流进水实验阶段,不同填料组成模拟柱对COD、TN和TP的去除效果在18、21和20个周期后基本趋于稳定;添加有6%的河道底泥、20%的木屑(体积比)并设有存水区的模拟柱,对COD、TN、TP去除效果相对较好,稳定阶段平均去除率分别为(91.52±3.02)%、(86.82±7.09)%、(96.73±2.06)%,相对仅填装田园土的模拟柱,对COD、TN、TP的去除率可提高5.74%、43.61%、9.49%。河道底泥与河口感潮河段底泥用于改良生物滞留设施的填料,尽管存在一定污染物淋失风险,但通过合理配置填料组成和设施结构,可一定程度提高设施对COD、TN、TP的净化效果。     

4种人工湿地填料对磷的吸附特性分析

采用等温吸附、吸附动力学、填料饱和吸附后磷素释放实验,研究了紫色土、河沙、页岩、石灰岩对磷的吸附特征,结果表明Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的最大吸附量大小顺序依次为石灰岩(666.67 mg/kg)河沙(500.00 mg/kg)页岩(434.78 mg/kg)紫色土(416.67 mg/kg);从反应速率来看,吸附过程都可分为快、中、慢3个阶段;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对4种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R~2在0.831～0.966之间;从磷的解吸率来看,各填料释磷大小顺序依次为河沙(4.257%)页岩(3.803%)石灰岩(3.638%)紫色土(2.134%)。综合考察得出,石灰岩更适合作为人工湿地污水除磷的填料。     

新型潮汐流人工湿地在分散型生活污水处理中的应用研究

为了克服人工湿地存在的供氧能力不足、总化学需氧量(TCOD)去除率不高及生物硝化不完全等问题,采用新型的潮汐流人工湿地(TF-CWs)处理分散型生活污水。TF-CWs由四级人工湿地构成,以潮汐流方式运行(运行周期为8h),以提高DO供给量;并以从建筑固体废弃物中回收的砾石和粉煤灰为填料,以强化除磷效果。结果表明,出水水质基本满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准,其中NH+4-N、TP的达标率均为100%,TCOD的达标率为98.31%;TF-CWs采用潮汐流方式运行,提高了DO供给能力,强化了对NH+4-N和TCOD的去除效果,其平均去除率分别达到96.78%、86.98%;以建筑固体废弃物粉煤灰砖制成的粉煤灰颗粒为填料的人工湿地对磷的吸附性能良好。TF-CWs可作为分散型生活污水的有效处理工艺之一,而且为建筑固体废弃物的资源化利用提供了新途径。     

腐殖填料生物滤池氨氮降解特征

根据腐殖填料生物滤池及石英砂普通生物滤池的氨氮去除效率、表面水力负荷及微生物量差异,比较两者氨氮降解速率及比降解速率,对腐殖填料生物滤池的氨氮降解特征进行分析。结果表明,在相同运行方式及外界环境下,腐殖填料滤池表面水力负荷数倍于石英砂普通生物滤池;腐殖填料生物滤池单位体积平均氨氮降解速率高达31.5 g NH4+-N/(m3.d),是石英砂普通生物滤池的5.4倍;腐殖填料生物滤池氨氮比降解速率为4.1×10-2μg NH4+-N/(g微生物碳.d),约为石英砂普通生物滤池的4倍。腐殖填料生物滤池能负载较高的生物量,抗堵塞性能较强,系统内特异微生物对氨氮降解能力较高,是一种优良的降解氨氮的生物滤池。     

生物滞留池对地表径流中常规污染物及全氟化合物的去除效果

生物滞留系统是实现城市地表径流水量调控和水质净化的新型绿色生态系统,但其对全氟化合物的去除效能尚不清楚。本文构建了将传统填料与2～4 mm沸石(体积占比10%)或2～4 mm的改良煤质颗粒活性炭(体积占比10%)混合的2种柱形生物滞留系统,通过动态实验探究了此系统对地表径流中常规污染物和全氟化合物去除效果,分析了系统近1 a的运行效果。结果表明,生物滞留系统的水量削减率随运行时间的增长呈现下降的趋势,平均削减率为(29.8±8.2)%。改良煤质颗粒活性炭生物滞留池对COD、TN、TP、TOC、NH₄⁺-N的平均去除率分别为67.49%、84.78%、76.43%、80.28%、65.43%,优于以沸石为填料的滞留池。6种目标全氟化合物PFPeA、PFHxA、PFHpA、PFOA、PFOS、PFNA的去除率保持在80%以上。滞留池内污染物空间分布特征表明,PFBA主要集中于种植层,而PFPeA、PFHxA、PFHpA、PFOA、PFOS、PFNA则更集中于填料层。     

复合生物滞留介质对雨水径流中重金属净化效果

城市雨水径流中重金属逐渐成为环境水体中重金属污染的重要来源之一。选择细沙、沸石、砂土、石英砂分别和木质素以一定比例混合组成的复合生物滞留介质为研究对象,采用人工模拟雨水,研究了不同复合生物滞留介质对雨水径流中重金属的净化效果及其影响因素。结果表明,4种复合介质对Pb2+的去除率均超过98%,且去除率较稳定,细沙复合介质对Cu2+的平均去除率为98.5%,对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cu2+Zn2+Cd2+,沸石复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Cu2+Zn2+,沙土复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Zn2+Cu2+,石英砂复合介质对Pb2+、Zn2+和Cd2+的去除率均超过99%。雨水径流中重金属浓度、介质高度和降雨历时对复合生物滞留介质去除重金属的影响较小。酸性条件下,4种复合介质均存在明显的重金属溶出过程,pH越低,复合介质中重金属溶出量越多,且同种复合介质中不同重金属元素的溶出浓度变化过程相似。     

基于生物炭填料的蚯蚓生态滤池净化养殖污水的效果分析

采用蚯蚓生态滤池作为污水处理装置,探讨生物炭、秸秆、蛭石和海绵等材料经过不同组合后作为填料对蚯蚓生态滤池去除养殖污水中污染物的影响。结果表明:蚯蚓生态滤池中,生物炭和蛭石等体积混合作为填料最有利于去除养殖污水中的硝态氮和COD;生物炭和秸秆等体积混合作为填料最有利于去除氨氮和TN;生物炭和海绵等体积混合作为填料最有利于去除磷酸盐和TP。因此,生物炭与蛭石、秸秆、海绵混合作为蚯蚓生态滤池填料可能有利于净化养殖污水。     

植物滞留系统中磷污染物的迁移转化

植物滞留系统作为一种低影响开发(LID)雨水管理措施,能有效去除雨水径流中的各种污染物。为探究磷污染物在介质中的运移机理尤其是介质中磷形态的运移,通过对填料层土壤介质施加不同添加剂对磷的去除效果,以及介质中各形态磷转化机理进行研究。结果表明：土壤介质添加剂为葡萄糖、淀粉时,加入淀粉的混合介质对磷的去除率比土壤介质高,对介质中稳定有机磷及中等稳定有机磷含量变化情况没有明显影响,但介质中铁磷有一定增加。与土壤介质相比,土壤与粉煤灰混合介质对磷的去除率明显提高,且混合介质中的水溶性磷、钙磷、铝磷增加量明显增大。改变人工模拟雨水pH的实验结果显示,在含氧量高的土壤介质表层,当模拟雨水pH为7～12,介质中的无机磷中水溶性磷的增加量明显;然而,当pH小于7时,介质中的无机磷中水溶性磷(Ads-P)的增加量微弱。柱实验表明,在植物滞留系统深度为40 cm处开始,随着深度的增加,雨水径流的出水中各类磷的质量分数降低趋势变得缓慢。其中,每组实验柱对磷去除率的平均值由大到小的顺序为：粉煤灰+砂土>砂土>淀粉+砂土。随着深度的增加,这3组实验柱介质中的铝磷和中等活性有机磷均减少。该研究成果可为...     

自制填料与常用湿地填料除磷能力的比较

用石英砂、石灰、水泥和铝粉等材料制作人工湿地填料,并对自制填料、粉煤灰块和钢渣等6种填料的等温吸附特性进行研究,发现自制填料在较低与较高浓度P溶液中吸附率都最高,在P浓度为(10～50 mg/L)时,平均吸附率达96.8%,其次是粉煤灰和钢渣,分别为87.6%和85.4%;填料对P的理论饱和吸附量分别为:自制填料(2 413.6 mg/kg)>粉煤灰块(1 605.8 mg/kg)>钢渣(1 277.5 mg/kg)>碎砖(451.6 mg/kg)>碎石(182.5 mg/kg)>砾石(18.4 mg/kg);填料中金属矿物成分含量高、比表面积大,是除P效果好的原因。     

新型人工湿地生态填料净化生活污水的试验研究

采用单一粒级的碎石作为粗骨料,水泥、粉煤灰和化学添加剂为胶结材料制备了2种新型人工湿地生态填料(以下简称人工生态填料),分别为普通人工生态填料(ES-C)和内置空隙人工生态填料(ES-V),对比研究了2种人工生态填料和普通碎石填料对模拟农村生活污水的净化处理效果,探讨了影响其去除效果的几个因素。结果表明,处理第5天,效果最好的ES-V对COD、NH4+-N和TP的去除率分别为83.13%、75.25%和75.17%,浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准;普通碎石填料的NH4+-N去除率比人工生态填料低30%左右,TP的去除率约为人工生态填料的一半。当COD/NH4+-N(质量比)为9～13,NH4+-N负荷为20～55mg/L时,人工生态填料对NH4+-N的去除效果较好;TP为3～10mg/L时,人工生态填料对TP有较高的去除率。最后从物理、化学和生化作用3个方面探讨了人工生态填料的去污机制。     

循环水养殖系统中流化床水处理性能及硝化动力学分析

为综合评价流化床生物滤器的水处理性能,选用玻璃珠和石英砂为生物填料,将两滤器应用于罗非鱼循环水养殖系统,探讨了其对养殖水体中营养盐和有机物的去除效果。结果表明,两滤器经过4周的流水挂膜后,生物膜稳定成熟,通过扫描电镜观察填料表面,发现挂膜前后载体表面发生了显著的变化。在优化工况下,以玻璃珠为填料的滤器对TAN的平均去除负荷达到了(346.8±150.5)g/(m3·d),显著高于以石英砂为填料的滤器,但两滤器对COD、BOD5和PO3-4-P的去除率无显著差别,去除率稳定于20%~21.4%、50.1%~58.4%和7.9%~31.9%之间,显示出较好的水处理性能,出水水质符合罗非鱼生长要求。最后,基于Monod方程,拟合了实际工况下以玻璃珠为填料流化床生物滤器的硝化动力学方程,为该滤器在循环水养殖系统中的高效运行和应用提供一定的技术支撑。     

拉西环/陶粒双层填料BAF运行效果及反冲洗研究

针对曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)反冲洗周期较短的问题,研究开发了拉西环/陶粒双层组合填料BAF工艺,并考察了其运行与反冲洗效果。结果表明,拉西环层对COD和SS具有明显的去除效果,去除率分别达到48%和52%;上部陶粒层0.6 m处可使NH+4-N浓度由23.8 mg/L下降至5.7 mg/L,硝化速率达到40.2 g NH+4-N/(h·m3);硝化菌比例随沿程逐渐增加,在0.4 m处已达95%左右。拉西环/陶粒双层填料BAF工艺运行良好,且可将系统反冲洗周期延长至16 d,反冲洗后可在较短时间恢复处理效果。     

垃圾填埋场生物覆盖材料筛选及甲烷减排

通过模拟柱实验研究了消化污泥、矿化垃圾和黏土作为垃圾填埋场生物覆盖材料的甲烷氧化能力。3种材料的甲烷日氧化率平均值、总氧化率和氧化速率V(CH4)分别是:消化污泥10.27%、75.82%、1.76 mmol/(kg·d);矿化垃圾11.05%、75.61%、2.04 mmol/(kg·d);黏土9.05%、68.15%、1.33 mmol/(kg·d),消化污泥和矿化垃圾对甲烷的氧化能力均大于黏土。进一步探讨了消化污泥中添加粉煤灰、建筑垃圾和黏土进行改性后对甲烷的氧化能力,考察了改性污泥的渗透系数和抗压强度。结果表明:粉煤灰对消化污泥的改性效果最好,其日氧化率平均值、总氧化率和V(CH4)分别达到17.27%、92.37%和2.35 mmol/(kg·d),粉煤灰与消化污泥以1∶1～1.5∶1混配后可满足填埋场对覆盖材料渗透系数和抗压强度的要求。     

不同措施在防治山地果园水土流失及面源污染中的应用研究

通过施用生物毯、生物带和秸秆覆盖3种措施,模拟人工降雨,测定山地果园的水土流失量,比较不同措施在防治山地果园水土流失中的效果.结果表明,在降雨强度为1.33 mm/min时,与对照相比生物毯和秸秆覆盖能减少50%以上的氮磷流失量,生物带减少氮磷流失量也达到30%以上;在降雨强度为2.33 mm/min时,秸秆覆盖防治水土流失的效果最好;在高降雨强度(2.33mm/min)时,各种措施防治效果降低,但效果仍然明显,对磷的防治效果好于对氮的防治效果,与对照相比生物毯能减少44.5%的磷流失量.山地果园水土流失相当严重,施用生物毯和秸秆覆盖能有效防治山地果园的面源污染.     

不同填料在折流湿地中脱氮除磷的动力学分析

为了解决我国西部农村分散式生活污水污染问题,结合西北地区年平均气温条件特征,基于潜流湿地原理对比研究了混凝土渣、砾石和生物炭脱氮除磷效应,分析其对污染物的降解作用。结果表明:随着水力停留时间(HRT)的延长,污染物含量明显降低,湿地最佳HRT均为2.5 d,3种填料湿地对化学需要量(COD)、氨氮(NH_4~+-N)、磷酸盐(PO_4~(3-)-P)的去除效果差异性显著(P0.01);混凝土渣对污水中PO_4~(3-)-P的去除最优,去除率为97.11%;生物炭综合处理能力较强,COD、NH_4~+-N、悬浮物(SS)的去除率达到了90.51%、72.38%、94.57%;生物炭作为优选湿地填料还具有较快的污染物降解速率特征,且有机污染物和磷酸盐的生化降解过程符合一级反应动力学模型,R2在0.9以上。因此,生物炭作为湿地填料具有良好的应用价值,对解决西北地区农村水污染问题具有重要的意义。     

雨水生物滞留系统控制径流污染物研究进展

雨水生物滞留系统作为《海绵城市建设技术指南》中推荐优先利用的技术措施,能够从源头上削减雨洪径流量和净化水质,达到降雨时吸水、蓄水、渗水、净水的目的。为促进该技术的推广运用,分析了生物滞留系统的结构及水文特性,重点总结了生物滞留系统去除径流污染物的研究现状,针对生物滞留系统对氮、磷等污染物去除效果较差的问题,论述了优化改进生物滞留系统的技术措施,为该技术的进一步研究和应用提供借鉴和参考。     

自然通风生物滴滤池的填料挂膜特性研究

研究了自然通风生物滴滤池内浮石、聚氨酯两种填料的挂膜特性,考察不同工况下的污水净化规律。结果表明,浮石填料在生物滴滤池内的挂膜效果更好,挂膜成功后对COD、NH+4-N均有较好的去除效果,去除率大都分别达到70%～85%、60%～80%,且小粒径浮石比大粒径浮石的去除效果更佳。聚氨酯填料在第9天挂膜成功,大粒径聚氨酯填料对COD的去除效果略好于小粒径聚氨酯填料,挂膜成功后两者对COD的去除率均可以达到60%～80%,而对NH+4-N的去除效果较差,去除率仅达到10%～40%。浮石填料生物滴滤池对TN、TP的去除率较好,当水力负荷为0.85m3/(m2·d)时,TN、TP去除率分别为45.58%、38.44%,而聚氨酯填料生物滴滤池对TN、TP的去除率较差。浮石在挂膜生物量上占优势,聚氨酯的孔径较大,污水流经时停留时间较短,使得微生物不易附着其上。     

微包埋恶臭假单胞菌复合填料制备及性能评价

填料是废气生物净化系统的核心组件,对净化性能有直接影响。以聚乙烯醇、海藻酸钠、腐熟植物纤维等为辅料,采用微包埋法制备出一种包埋恶臭假单胞菌复合填料,并将其装填于生物过滤塔中评价其对甲苯的净化性能。结果表明,制备的复合填料性能稳定、启动速度快、适宜微生物生长,对甲苯有较好的净化效果。生物过滤塔在空床停留时间47 s、进气负荷不高于42.00 g·(m3·h)~(-1)的条件下,去除率可达90%以上。系统停运3 d和7 d,重新启动1 h后,去除率即可恢复至80%以上。动力学研究显示,与Michaelis-Menten模型相比,Haldane模型对使用该复合填料的生物净化过程拟合度较高。制备的复合填料理化性能好,对甲苯具有较高的净化效果,具有一定的应用前景。     

基于烧结成型的红壤除磷填料开发

为了开发除磷填料，以红壤为基本材料，并以烧结温度、粉煤灰添加量、外加剂A用量和外加剂B用量作为4个因素设计正交实验，制造了不同配方的红壤烧结填料，进行等温吸附实验并利用Langmuir模型拟合最大吸磷量进行比较。结果表明，通过烧结可使粉末状红壤成型，同时提高了其除磷能力；对填料理论吸磷量的影响因素主次顺序为外加剂B用量、外加剂A用量、粉煤灰用量及烧结温度；通过比较理论吸附量，同时考虑到成本，可以确定正交实验结果中较优填料配方组成为（重量比）：61％红壤，30％粉煤灰，0％外加剂A，9％外加剂B，烧结温度1150℃，其最大理论的磷吸附量2．274mg／cm^2，单位除磷原料成本约0．047元／g．