水力负荷对改良型垂直流人工湿地降解模拟污水厂尾水效果的影响

为确定改良型垂直流人工湿地降解模拟污水厂尾水的最佳水力负荷,采用生物炭和活性炭改良、微生物强化以及同时添加生物炭、活性炭和微生物改良强化的3套垂直流人工湿地系统,研究了其在3种水力负荷条件下(0.25、0.5和1 m~3·(m~2·d)~(-1)),对模拟污水厂尾水中污染物的去除效果。结果表明,3套垂直流人工湿地系统均在低水力负荷(0.25 m~3·(m~2·d)~(-1))时对模拟污水厂尾水中NH_4~+-N、TN、TP和COD的去除率较高,但随着水力负荷的增大其去除率逐渐降低。3套垂直流人工湿地系统对NO_3~--N的去除率均在高水力负荷(1 m~3·(m~2·d)~(-1))时较高,且随着水力负荷的变大,其去除率逐渐升高,但去除率的增长幅度变缓;实验证明,生物炭和活性炭改良基质能够提高湿地系统对NH_4~+-N、TN、TP和COD的去除效果,并且在低水力负荷时对NH_4~+-N、TN和COD的去除拥有更好的改良效果,而对TP去除的改良则在高水力负荷时优于在低水力负荷时。厌氧-异养反硝化菌能够提高湿地系统对NH_4~+-N、NO_3~--N和TN的去除效果,并且在高水力负荷时对NO_3~--N的改良效果优于低水力负荷,而在低水力负荷时对NH_4~+-N和TN具有更好的改良效果。综合考虑多种污染物的去除效果,确定3套改良型垂直流人工湿地系统的最佳水力负荷为0.5 m~3·(m~2·d)~(-1)。     

北美海蓬子生态浮床对养殖海水的净化和对虾的增产效果

为了探讨不同覆盖面积生态浮床对养殖海水的净化效果及其对北美海蓬子和南美白对虾生长的影响,以不设置浮床为对照,在养殖对虾的水面上设置了3种不同面积北美海蓬子生态浮床,覆盖面积分别为25%、50%和75%。实验进行期间每2 d监测1次水质,实验结束后测定海蓬子和对虾产量,并对氮和磷进行衡算。结果表明:15 d后,50%覆盖面积生态浮床对水体总氮、铵态氮、硝态氮和CODMn的去除效果最好,去除率分别为44.90%、34.43%、44.45%和35.64%;75%覆盖面积生态浮床对水体总磷的去除效果最好,去除率为30.32%;各处理间pH、溶解氧和温度没有显著性差异,但盐度随浮床面积增加而有所下降;各处理间海蓬子生长没有显著性差异,但对虾产量差异显著,以50%处理的产量最高,比不设置浮床增产7.8倍;设置浮床后,水体和其他途径总氮减少,海蓬子和对虾总氮增加,水体总磷和对虾总磷减少,其他途径和海蓬子总磷增加。北美海蓬子生态浮床对养殖海水具有显著的净化效果,对虾具有显著的增产效果,其中以50%覆盖面积效果最佳。     

高效垂直流人工湿地+多级生态塘深度处理污水厂尾水

采用高效垂直流人工湿地+多级生态塘组合工艺对污水厂尾水进行深度处理。研究发现,组合工艺进水流量为900 m3·d-1时为最优工况;在最优运行工况下组合工艺对污水处理厂尾水有显著的净化效果,对COD、NH3-N、TN和TP的去除效果可高达59.22%、81.06%、93.11%和55.81%,出水达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类标准;生态塘能强化NH3-N和TN去除效果,可进一步除磷,降低富营养化风险;运行一年至少减少COD排放量9.85 t·a-1,NH3-N排放量1.73 t·a-1,TN排放量4.96 t·a-1,TP排放量0.16 t·a-1,具有良好的环境效益和经济效益。     

不同尺度潜流人工湿地对污染河水的净化机制

为了揭示潜流人工湿地对污染河水的净化机制,通过构建实验室规模和中试规模2种尺度的人工湿地,系统分析了人工湿地净化污染河水过程中的基质特性、微生物特性和植物作用。结果表明,2种尺度人工湿地对悬浮固体(SS 95.86%,94.74%)和有机物(COD 85.29%,80.41%;BOD5 90.60%,89.99%)的去除效果相近,而实验室规模湿地对营养物的去除效果(TN 30.13%,TP 76.89%)优于中试规模湿地(TN 20.27%,TP 52.45%)。实验室规模人工湿地的微生物群落多样性和微生物数量更高,并且具有能够脱氮和降解有机物的特属优势菌种黄杆菌和金黄杆菌。中试规模人工湿地能够更好地为植物生长提供适宜的环境条件,中试规模湿地中的植物生物量(1.47 kg·m~(-2))高于实验室规模湿地(1.12 kg·m~(-2)),而且植物在湿地氮磷去除中的贡献率(TN 23.55%,TP 8.80%)也高于实验室规模湿地(TN 11.03%,TP 4.46%)。     

冬季原位生态组合技术改善二级出水净化效果分析

为改善冬季低温条件河流原位生态组合技术对微污染水净化效果,将某硬质纳污河道改造为实验河道。通过进水流量控制、铁炭填料内电解和耐寒植物3种优化措施,考察人工浮岛、生态河床和生态滤坝组合技术对污水处理厂二级出水净化情况。结果表明,在改善措施完成后,组合技术对COD的去除效果由14.3%提高至19%,NH_4~+-N和TN的去除效果由7.8%和13%提高至15.5%和22.8%,TP去除效果由6.3%提高至12.9%。铁炭内电解增加了脱氮微生物种属和丰度,使微生物活性由0.22 mg·g~(-1)增加至0.3 mg·g~(-1),硝化/反硝化强度由0.97 mg·(kg·h)~(-1)/2.69 mg·(kg·h)~(-1)增加至1.26 mg·(kg·h)~(-1)/3.11 mg·(kg·h)~(-1),显著改善组合技术的脱氮效果。此外,沿水流方向布置耐寒挺水植物-浮水植物-沉水植物,进水TP中55%～86.9%的颗粒态磷得到去除。这对提升寒冷地区受污染河流治理效果具有参考价值。     

多级生态库塘对低污染水体的净化

为分析多级生态库塘对入洱海低污染水体的净化效果,以大理市上鸡邑村新建多级串并联库塘为研究对象,跟踪监测了库塘各单元进出口水体中总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)变化情况,并对库塘净化效果进行分析。结果表明:多级串并联生态库塘对水体中TN、NH_4~+-N、TP的去除率分别达30.98%～54.96%、54.11%～64.17%、27.11%～47.83%,净化效果较好。库塘对低污染水氮磷去除效果在不同单元和季节存在差异,各净化单元中,稳定塘对水体净化效果最不理想,对水体中TN、NH_4~+-N、TP去除率分别为2.88%、-17.50%、-16.83%。库塘旱季对水体中氮磷净化效果优于雨季,对水体中TN、NH_4~+-N、TP平均去除率分别为46.23%、84.43%、38.61%,均高于雨季。     

低温条件下不同面积浮岛对N、P的净化效果

人工浮岛作为有效净化富营养化水体的生态技术之一,现已得到广泛应用。然而浮岛面积的优化配置及其引发的二次污染问题仍需进一步深入探讨。研究以重庆彩云湖水库为例,探究在低温条件下不同面积旱伞草浮岛对于水库中NH_3-N、P的吸收、净化效用及二次污染效果,同时,针对彩云湖水库实际情况对人工浮岛的最适面积进行了初步探讨。结果表明,随着浮岛面积的增大,对于总体而言,旱伞草浮岛对N、P的吸收量分别由531和92 g增加至3 965 g和727 g;旱伞草腐解所造成的N、P释放量由不足100 mg/d增加至600 mg/d以上,而浮岛对于水体NH_3-N、P的总体净化效率分别由50.52%和15.88%明显下降直至负值;对于单位面积浮岛而言,其对于水体中N、P的吸收量及其对于NH_3-N、P的净化效率与总体净化效率变化趋势一致;对于彩云湖水库而言,其最适浮岛面积为50~70 m~2。     

鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对水质净化效果的原位围隔实验

在野外原位围隔模拟条件下,研究了鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对富营养化水体的净化效果。研究结果表明:鲢鳙鱼比例对水质有较大影响,当鲢鱼(Hypophthalmichthys molitix)与鳙鱼(Aristichthys nobilis)的比例为3∶1时,TN和NH_3-N的去除率分别为69.26%和66.39%,4∶1时,NO_3-N的去除率可达73.65%;当鲢鱼与鳙鱼的比例为5∶1时,TP和PO~(3-)_4的去除率可达66.73%;鲴鱼(Plagiognathops Microlepis Bleeker)对水体中磷元素的去除效果显著,TP和PO~(3-)_4的去除率可分别提高13.89%和7.91%,但不利于氮的去除;150 g·m~(-2)密度螺(Bellamya aeruginosa)和蚌(Hyriopsis cumingii)的投加对TN的去除率可达72.60%,但对其他营养盐的削减效果不佳;水生植物蕹菜实验组与无植物组相比TN去除率提升6.83%,NH_3-N提升6.44%,NO_3-N提升12.14%,效果优于菱,但却不利于磷的去除。实验结果可为水生生态系统调控和修复提供科学依据。     

用于水体原位脱氮除磷的新型曝气浮岛填料

针对宜兴城镇化新区河流夏季富营养化的特点,拟采用一种不依赖于植物的新型强化曝气浮岛对该类水体进行原位处理。为强化浮岛筛选合适的填料,研究了3种填料在模拟富营养化自然状态下的挂膜性能,以及对模拟富营养化河流水质的净化效果。结果显示,空心球、鲍尔环和K3填料的终期挂膜量分别为0.6、1.5和2.2 g·L~(-1);空心球和K3填料的净化效果较好,综合考虑工艺的经济性要求,确定空心球作为该工艺的有机类型填料。在此基础上,进一步研究了水质、水温和曝气强度等参数对空心球挂膜的影响。污染物负荷越大,温度越高,其挂膜速度越快,但在实验范围内的温度对最终挂膜量并没有影响。保持较高的溶解氧浓度有利于COD、氨氮和TP的去除,但5 mg·L~(-1)以上的溶解氧浓度不利于总氮的去除,溶解氧浓度为3 mg·L~(-1)时对总氮去除率最高,对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别为61.10%、81.45%、58.60%和31.62%。与空心球相比,包括沸石钢渣的组合填料对COD、氨氮、TN和TP的去除速率分别提高了13.01%、51%、86.36%和53.85%。     

前置反硝化生物滤池深度脱氮效能与影响因素

前置反硝化生物滤池具有良好的脱氮性能,被广泛用于污水的深度处理。采用该工艺对城市污水处理厂尾水进行深度处理,通过调节硝化液回流比(50%、100%、150%)和水力负荷(1.0、1.5和2.0 m~3·(m~2·h)-1),考察前置反硝化生物滤池工艺对COD、TN、NH+4-N的去除效果。结果表明,当硝化液回流比为100%时,系统对污染物去除效果最好。在进水COD、TN、NH+4-N平均浓度为120、35和15 mg·L~(-1)的水质条件下,出水COD、TN、NH+4-N平均浓度可降到7.62、5.02和0.60 mg·L~(-1),去除率分别为93.65%、85.65%和96.00%。在水力负荷为1.5 m~3·(m~2·h)-1条件下,系统对COD、TN和NH+4-N的平均去除率达到了83.00%、90.14%和95.73%,出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

组合型生态浮岛原位修复重污染水体

为解决某人工池塘水体环境污染的问题,采用组合型生态浮岛技术研究了其对该水体的治理效果。结果表明,组合型生态浮岛对此类水体有较好的处理效果,其中化学需氧量(COD)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除率分别为62.95%、67.45%、51.99%、77.78%,均高于对照组及单一系统处理组。可见在该组合型生态浮岛中,黄花鸢尾的植物吸收、改良型火山石与微生物的协同作用对污染物的去除明显优于单一处理组。合理的植物-填料组合方式可提高污染物的降解效果,且投资小,环境效益好,又可达到一定的景观效果,适用于城镇水体尤其是居住区静态水体的景观治理。     

温度对高负荷生态滤床处理东营市河道水的影响

采用生态滤床对东营市高氯(咸水)河道水进行处理研究,水力负荷控制为5~7 m3/(m2·h)(高出国家标准近5倍),探究不同温度对高负荷生态滤床污染物去除效率的影响。研究结果表明,水温在4~32℃范围内,温度对生态滤床COD、NH+4-N和TP去除率影响较少,污染物去除率较高,验证了势能增氧生态滤床在高氯条件下良好的净化效果。但温度对进水TN浓度影响较大,导致生态滤床对TN去除效果不稳定,推断主要原因是,溶解氧浓度较高和碳源供应不足抑制了反硝化细菌的反硝化反应。     

生物处理组合工艺用于制革废水处理

针对制革废水高COD、高总氮的问题,提出了基于上流式厌氧污泥床(UASB)、上流式反硝化污泥床(UDNSB)、生物接触氧化池的生物处理组合工艺,进行了为期321 d的现场中试研究。研究结果表明,对于COD、TN、NH_4~+-N平均浓度分别为2 740、278和193 mg·L~(-1)的制革废水,在硝化液回流比R为300%,UASB反应器、UDNSB反应器、生物接触氧化池的水力停留时间(HRT)分别为11、22和57 h,平均容积负荷分别为5.63 kg COD·(m~3·d)~(-1)、0.30 kg TN·(m~3·d)~(-1)和0.11 kg NH+4-N·(m~3·d)~(-1)的条件下,该组合工艺处理出水COD、TN和NH_4~+-N的平均浓度分别为190、69.8和4.6 mg·L~(-1),其平均去除率分别达到92%、73%和97%以上。     

人工湿地对水产养殖废水典型污染物的去除

考察了5种常见湿地植物黄菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花和香蒲对水产养殖废水的净化能力以及生理生长指标,结果表明,黄菖蒲的氮磷吸收能力最强而芦苇较差。构建黄菖蒲、芦苇水平潜流人工湿地研究植物对水产养殖废水典型污染物的净化效果的影响,发现两者对COD、TP、TN和抗生素均有较好去除效果。其中,黄菖蒲湿地对TN的去除效果(HRT=4 d,去除率71%)显著优于芦苇湿地(HRT=4 d,去除率29%),分析其原因在于黄菖蒲湿地因其较强的吸收能力和反硝化作用使其对高NO_3~--N废水有较好的去除效果。研究中还发现,水力停留时间对TN、NO_3~--N、NH_4~+-N和NO_2~--N的去除效果有较大的影响。两种湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲恶唑和氟甲砜霉素,不同人工湿地植物对3种抗生素的去除效果差异不大,水力停留时间对磺胺甲恶唑的去除有显著的影响。     

微气泡曝气方式对生物膜反应器运行性能的影响

运行OHR(Original Hydrodynamic Reaction)混合器微气泡曝气生物膜反应器,比较不同曝气方式下,生物膜反应器对污染物的去除性能及能耗情况。结果表明,微气泡曝气生物膜反应器可以实现废水中碳氮同步去除,连续曝气时COD、NH_3-N和TN平均去除率分别为88.5%、53.4%和43.4%,平均去除负荷分别为1.60、0.089和0.092 kg·(m~3·d)~(-1)。生物膜反应器采用微气泡间歇曝气,随着曝气时间的减少,溶解氧(DO)浓度下降,反应器COD和NH_3-N去除性能随之降低;COD和NH_3-N去除效果下降与生物膜好氧生物活性降低相一致。受硝化作用抑制影响,同步硝化反硝化过程对TN的去除性能也有所降低。采用微气泡间歇曝气能够降低曝气能耗。同时,随着曝气时间的减少,单位COD去除所需能耗降低,单位NH_3-N去除所需能耗有所升高,单位TN去除所需能耗基本不变。     

宽叶香蒲表面流人工湿地脱氮除磷效果研究

以运行A/O工艺的生化反应器出水为处理对象,在中试规模上研究了宽叶香蒲表面流人工湿地的脱氮除磷效果及影响因素.结果表明,在工况Ⅰ条件下,COD去除率为43.2%,COD面积负荷去除率为4.79 g/(m2·d),COD面积负荷去除率常数为0.18 m/d,SS、NH4+-N和NO-3-N的去除率分别为41.2%、9.4%、3.4%,TN去除率为11.8%,TN面积负荷去除率为1.36g/(m2·d),TN面积负荷去除率常数为0.04 m/d,TP去除率为30.1%,TP面积负荷去除率为0.29 g/(m2·d),TP面积负荷去除率常数为0.13 m/d;在工况Ⅱ条件下,COD去除率为18.7%,COD面积负荷去除率为1.19 g/(m2·d),COD面积负荷去除率常数为0.06 m/d,SS、NH4+-N、NO2--N、NO3--N的去除率分别为31.6%、29.8%、65.0%,29.2%.TN去除率为31.4%,TN面积负荷去除率为2.33 g/(m2·d),TN面积负荷去除率常数为0.12 m/d,TP去除率为29.4%,TP面积负荷去除率为0.22 g/(m2·d),TP面积负荷去除率常数为0.11 m/d.在COD面积负荷去除率,TN面积负荷去除率、TP面积负荷去除率分别为4.90～9.80、2.76～8.83、0.57～1.39 g/(m2·d),水力停留时间(HRT)为0.4～1.1 d条件下,随HRT,水温、(NO2+-N+NO3--N)/TN的增加,表面流人工湿地的TN面积负荷去除率线性增加.     

养耕共生系统中含氮污染物的去除特性

为了研究养耕共生系统对循环养殖水质的控制效果,尤其是对含氮污染物的去除效果,在实验大棚内搭建了养耕共生系统,考察了循环系统90 d运行过程中的水质状况及鱼菜生长状况。在此基础上,通过静态运行实验分别考察了水耕栽培单元(平板种植架和管廊种植架)和固定化微生物单元(包埋硝化菌和弹性填料)对含氮污染物的净化效果。结果表明:循环运行实验中,高、低密度养殖池中TAN和NO_2-N均保持在安全浓度以下,鱼类和蔬菜生长良好且有明显生物量增长;静态实验中,2种水耕栽培单元内TAN、NO_2-N和NO_3-N浓度随反应时间下降,且与时间呈线性关系,空心菜对NO_3-N的净化速率最快,TAN其次,NO_2-N最慢;2种固定化微生物单元对TAN和NO_2-N的去除符合一级反应动力学特征,低浓度下降解能力显著;水耕栽培单元对循环养殖水中含氮污染物均有明显的去除作用,平板种植架对TAN、NO_2-N、NO_3-N和TN的24 h去除率分别为71.41%、45.72%、21.93%和23.14%,管廊种植架对上述指标的24 h去除率分别为43.54%、38.23%、19.12%和20.01%;固定化包埋微生物单元对TAN和NO_2-N有明显的去除作用,包埋硝化菌对TAN和NO_2-N的24 h去除率分别为65.51%和43.42%,弹性填料对上述指标的24 h去除率分别为7.53%和8.14%。     

多级生物膜反应器对煤气化废水的处理

采用4级生物膜反应器串联处理煤气化废水,分析了反应器的启动过程、污染物去除能力及沿程水质特征,考察了水力停留时间(HRT)、进水污染物负荷对处理效果的影响。结果表明:系统在16 d的培养时间内可快速完成微生物的驯化及固定化;在连续进水、持续曝气的运行方式下,各反应器均具备对NH_4~+-N、COD、TN及SS的同步去除能力,在HRT=55.6 h、ρ(NH_4~+-N)=245~363 mg·L~(-1)、ρ(COD)=761~1 764 mg·L~(-1)、ρ(TN)=262~377 mg·L~(-1)、ρ(SS)=121~143 mg·L~(-1)的进水条件下,反应器出水NH_4~+-N、COD、TN及SS的质量浓度分别为0.23~1.37、16.3~26.1、91.6~139和12.3~18.5 mg·L~(-1),平均去除率分别为99.8%、98.1%、65.8%和88.2%,同步硝化反硝化效率为70.1%;在HRT≥39.2 h、进水NH_4~+-N负荷≤0.203 kg·(m~3·d)~(-1)、进水COD负荷≤1.357 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,出水NH_4~+-N、COD浓度均能满足GB 31571-2015排放标准要求。     

可渗透反应墙技术的水质净化特性

通过中试研究考察了可渗透反应墙(PRB)技术的动态水质净化特性。结果表明:(1)在动态条件下,PRB中试系统中COD、NH4+-N、NO3--N、TN、TP去除率随水力停留时间(HRT)的延长而增加。当HRT为7.00h时,COD、NH4+-N、TN、TP去除率分别为59.4%、26.9%、76.6%、62.2%、82.0%。HRT的延长使难生物降解的有机物也得到部分降解,PRB中试系统中铁屑及新生态的[H]、铁离子的氧化还原作用可以大幅度提高水的可生化性。(2)PRB技术对COD、NH4+-N、TN、TP的去除主要发生在反应区前半段,而且PRB中试系统中COD、NH4+-N、TN、TP沿程的变化情况可用指数方程来描述,动态模型预测曲线拟合较好。同时,对于实际PRB技术工程,PRB技术选择适当的反应介质及介质配比是关键环节。     

改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水

提出了一种改进型波形潜流人工湿地(improved wavy subsurface flow constructed wetland,IW-SFCW)并研究了该湿地系统在5个水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(2、3、4、6和8 d)下对猪场废水的处理效果。结果表明,该湿地系统对猪场废水中各污染物有较好的去除效果。在水力停留时间为4 d,进水COD、TN、NH4+-N和TP浓度分别为511、120、110和10 mg/L左右时,该湿地系统对COD、TN、NH4+-N和TP的去除率分别为86.0%、54.4%、70.1%和91.6%。此外,该湿地系统对废水中COD、TP的去除效率随水力停留时间的延长逐渐提高,在HRT=8 d时去除效果最好,去除率分别达到92.7%和96.8%;但对TN、NH4+-N的去除率却随水力停留时间的延长出现先上升后下降的趋势,在HRT=4 d时去除率最高,分别为54.4%和70.1%。