微曝气垂直流湿地中4种基质的充氧性能研究

通过模型曝气实验研究了公分石、火山石、500级陶粒、高强级陶粒4种基质和空白水柱分别在0.19、 0.38、 0.76 m³·(m²·h)^-1 3种曝气强度下的充氧性能.结果表明,在相同条件下,曝气强度越大,氧转移速率常数K_La越大,填充了基质的模型的氧转移速率常数比空白提高了5～7.8倍;在0.19 m³·(m²·h)^-1曝气强度下,500级陶粒和高强级陶粒的氧利用率最高,分别为14.39%和14.21%,火山石和公分石的氧利用率分别为13.11%和11.68%;随着曝气强度的提高,公分石的氧利用率明显高于其它基质,在0.38 m³·(m²·h)^-1曝气强度下达到最大值14.04％,比该状况下空白模型的氧利用率高出3倍,火山石的氧利用率持续下降,在0.76 m³·(m²·h)^-1曝气强度下,氧利用率为7.67%,500级陶粒和高强级陶粒的氧利用率较为稳定,维持在10%左右.     

复合垂直流人工湿地污染物去除特点及微生物群落多样性PCR-TGGE分析

采用复合垂直流人工湿地系统对生活污水进行处理,研究该系统对污水中主要污染物的去除效果,并采用PCR-TGGE技术分析了湿地系统中微生物群落结构组成的多样性。结果表明,污染物浓度沿水流方向呈下降趋势,氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和生化需氧量(COD)平均去除率分别为59.5%、67.5%、75.6%、62.3%。溶解氧(DO)沿程逐渐降低,但在末端略有上升,pH基本维持在7.72~8.04,污染物去除效果良好;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,系统中不同位置微生物种群存在共同种属和各自的特异种属,且微生物多样性指数从A1池至A3池沿程逐渐降低,群落结构间的相似性逐渐增大;系统中污染物去除与微生物多样性呈正相关关系。     

垂直流人工湿地系统工程的污染物净化效率研究

将传统污水处理技术与人工湿地工艺相结合,通过将强化型前处理系统引入到高效垂直流人工湿地水质净化系统,从而提高了人工湿地的处理效率.9个月的实际运行证明,该预处理装置的设置降低了湿地负荷,提高了人工湿地对污水的净化效率,特别是对有机污染物有较好的去除效果.改良后的湿地系统对合流制污水污染物净化具有良好效果,且运行成本低,适用于土地资源比较丰富、资金紧张的地区.      

复合垂直流湿地反应动力学及水流流态的研究

 提出一种新型的复合垂直流湿地系统(IVCW),并对其反应动力学和系统的实际流态进行了研究.经过中试的运行试验,得到了系统对COD去除的反应速率方程,由示踪剂试验确定了系统中水流的停留时间分布(RTD),提出RTD的不同是湿地处理效率差异的主要原因,进而运用串联反应器模型和离散流模型两种非理想流态模型,模拟IVCW的实际水流流态,经过比较发现离散流模型模拟的效果较好.     

人工湿地中污染物去除的数学模型

讨论了人工湿地三种常用的数学模型(衰减方程、一级动力学模型和生态动力学模型),并对其研究历史、发展应用、理论基础、基本形式、建立方法,及其各自的优缺点做了分析。从中可以看出,人们对人工湿地去除污染物的内在机制尚缺乏定量化的了解,目前还很难对其的设计、运行和预测做出准确的评价,因此影响了这一高效低耗的生态污水处理技术的推广和应用,而人工湿地生态动力学模型的不断完善可以从根本上解决这一问题。     

串联垂直流人工湿地去除河水中磷的效果

利用在温室内构建的串联垂直流人工湿地模拟装置,以芦苇为湿地植物,填充砾石,研究两种水力负荷(0.2和0.4 m/d)、3个串联级数、有/无植物等对处理北京市清河河水磷去除的影响,试验共持续144 d. 结果表明:①在进水ρ(TP)为0.50~1.77 mg/L(平均值为1.15 mg/L)、ρ(DTP)为0.41~1.53 mg/L(平均值为0.9 mg/L)的条件下,TP去除率随进水ρ(TP)的升高而升高. ②水力负荷为0.2 m/d时,有、无植物3级串联系统磷的去除率分别为38.36%、26.85%;水力负荷为0.4 m/d时,分别为32.42%,23.99%,说明低水力负荷与有植物的条件利于除磷. ③有植物3级串联系统TP去除率平均值为38.36%,大于2级串联系统(28.30%);无植物3级串联系TP去除率平均值为26.85%,大于2级串联系统(21.81%)和1级串联系统(14.98%),串联级数增加,磷去除率升高. 研究显示,水力负荷为0.2 m/d时,有植物3级串联系统的TP去除率最高.      

间歇曝气对人工垂直潜流湿地氮磷去除性能的影响

采用页岩和香蒲(Typha latifolia)构建人工垂直潜流湿地处理津河富营养化水体,研究间歇曝气对潜流湿地氮磷去除效果的影响.设计水力负荷800 mm/d,气水比5∶1.试验期间(2006-06～2006-11),氮磷月平均去除率在8月份达到最大值.与无曝气系统相比,中部曝气使氨氮(NH 4-N)、总氮(TN)、可溶性活性磷(SRP)和总磷(TP)月平均去除率分别提高10.1%、4.7%、10.2%和8.8%,底部曝气则为25.1%、10.0%、7.7%和7.4%,间歇曝气能够有效提高人工潜流湿地氮磷去除效率.曝气产生的有氧环境不利于硝酸盐氮(NO-3-N)去除,试验期间底部曝气和中部曝气NO-3-N月平均去除率一直低于无曝气系统.试验结束后收割香蒲地上组织(茎和叶),测定地上组织生物量及茎、叶中的氮磷含量,结果表明,间歇曝气虽然抑制香蒲地上组织生物量的增加,但却能够有效提高茎、叶中氮磷含量.与无曝气系统相比,通过收割香蒲地上组织可使TN去除分别增加11.6g·m-2(中部曝气)和12.6 g·m-2(底部曝气).     

垂直流人工湿地系统基质优化级配研究

选取生物陶粒、无烟煤、沸石、钢渣和蛭石为基质,按不同的级配方式填充成基质柱,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验.研究表明,粒径分层级配基质对COD的去除率均高于单一粒径基质,其中分层生物陶粒对COD的平均去除率高达72.91%.分层沸石对总氮的净化能力较单一粒径基质有所提高,平均去除率高达91.23%.填充了生物陶粒、沸石和无烟煤的模拟柱对有机物和氮的净化效果和单一基质没有显著性差异(p0.05).填充钢渣和无烟煤的模拟柱出水pH值均在正常范围内,但是除从上到下依次填充无烟煤、蛭石和钢渣的基质柱外,其它填充钢渣和无烟煤的模拟柱对磷素的净化能力都低于单一基质.种植植物对净化效果没有明显影响.在垂直流人工湿地中,针对水质特点选择高效的级配基质,如分层生物陶粒、分层沸石、分层无烟煤以及生物陶粒、沸石和无烟煤组合,在高水力负荷条件下可获得更好的处理效果.     

垂直流人工湿地净化湖水的除磷研究

将欧盟资助项目研究成果应用于实际工程中,以垂直流人工湿地净化湖水的应用工程作为研究对象,通过实例总结系统的除磷效能,考察垂直流人工湿地对湖水净化后水质维护效果与应用前景,检验参数的合理性,并分析相关原因。结果表明,两种功能的垂直流人工湿地均达到了设计的除磷效果,在水力负荷为1000mm／d～2000mm／d时,两系统的平均去除率分别为TP：27．3％和49．1％,磷酸盐：20．1％和34．8％。湖水经湿地净化后能维持较好的水质,TP能达到地表水Ⅲ类标准。     

垂直流人工湿地净化污水的研究进展

垂直流人工湿地作为发展极为迅速的污水处理技术,在水体修复与生态建设方面发挥着重要作用.本文结合近几年来国内外学者的相关试验与工程研究,综合概述了垂直流人工湿地中植物、基质和微生物对污染物的去除作用,总结探讨了影响垂直流人工湿地净化功能的主要因素,如间歇进水、基质选择和堵塞问题,并提出垂直流人工湿地在我国污水处理领域的应...     

碳源调控下复合垂直流人工湿地脱氮研究

碳源是制约生物脱氮效率的重要因素.我国城市污水碳源不足,需要考虑补充碳源提供反硝化电子供体.在复合垂直流人工湿地(IVCW)系统中,通过湿地特有的通气管补充碳源到湿地底部,改善了湿地内部微生物环境,强化了湿地脱氮功能,对氮的去除效率有显著提高.结果表明,葡萄糖作为外加碳源提高系统的反硝化能力要优于羧甲基纤维素(CMC),投加葡萄糖的系统比未补充碳源的系统脱氮效率有显著提高(p0.05).通过投加不同量的葡萄糖进行对比实验,发现对于处理量60 L.d-1的IVCW系统最佳葡萄糖投加量为1.5 g.此时C6H12O6∶NO3--N的质量比仅为4.3,这个投加量远低于在进水中为满足反硝化所需调控的C/N,因此通气管投加碳源的方式可节约外加碳源成本.此外,在进水前4h投加碳源要优于进水时加入碳源.     

曝气辅助上向流人工湿地的除污效能研究

人工湿地系统具有投资运行费用低、设备少、管理简单、处理效果稳定、便于就地回用等特点。在上向流人工湿地的基础上增加曝气装置,通过厌氧和好氧处理的结合,推动了系统对COD的去除作用以及氨氮的硝化作用。结果表明,在进水COD为326 mg/L、NH4＋-N为32 mg/L的条件下,其出水平均浓度分别为20 mg/L、4 mg/L,达到了GB18918-2002的一级A标准。沿人工湿地床层分布的氧化还原电位趋势线表明由附加曝气所产生的厌氧区和好氧区之间有明显的差异。     

不同类型LDHs对垂直流人工湿地无烟煤基质的覆膜改性及其脱氮效果研究

选取垂直流人工湿地无烟煤基质,采用不同类型金属化合物(CaCl2、ZnCl2、MgCl2、FeCl3、AlCl3、CoCl3)两两组合方式,在碱性环境下共沉淀生成9种不同类型的层状双金属氢氧化物LDHs并覆膜于基质表面;构建基质试验柱,分别对未改性及9种LDHs覆膜改性无烟煤基质进行模拟垂直流人工湿地脱氮效果研究.结果表明,9种不同组合方式生成的LDHs均能有效地进行无烟煤基质覆膜改性;Mg2+参与合成的改性基质对TN和氨氮均有很好的去除效果,其中MgCo-LDHs改性基质对TN的平均去除率超过80%,对氨氮的平均去除率达到了85%;Mg2+和Fe3+参与合成的改性基质对氨氮的去除效果优良,其中CaFe-LDHs和MgFe-LDHs改性基质的平均去除率达到了85%以上.     

氧调控下复合垂直流人工湿地脱氮研究

溶解氧是人工湿地脱氮的重要限制性因子,调控湿地内氧状态分布是提高其脱氮效果的关键所在.为此,研究了夏、冬季时氧凋控下复合垂直流人工湿地(IVCW)中氧状态的变化规律、脱氮效果及净化机制.结果表明,氧调控下IVCW中氧状态改善明显,夏、冬季时好氧Ⅰ区范围(以深度表示)分别从22 cm、17 cm扩大至53 cm、44 c...     

曝气人工湿地脱除低污染水中氮的影响因素

低污染水由于排放量大、来源范围广,成为地表水体中氮的重要贡献者.为探究人工湿地对低污染水脱氮时的影响因素,构建曝气人工湿地,分析其在不同运行工况下对低污染水中不同形态氮的去除效果.结果表明,低污染水中TN和N03--N去除率与水力停留时间(HRT)、碳氮比(C/N)和温度显著正相关(r＞0.65,P＜0.01),与溶解...     

生物炭添加对曝气人工湿地脱氮及氧化亚氮释放的影响

尽管增加曝气会提升潜流人工湿地中溶解氧(DO)浓度,改善污染物去除效果,但由于湿地中氧扩散条件差,易引起DO分布不均,导致氧化亚氮(N_2O)的排放.生物炭由于孔隙率大、比表面积大,近年来逐渐被应用于传统湿地系统,实现强化脱氮和温室气体减排.为了探讨生物炭对曝气潜流湿地的影响,本实验在温室内构建曝气生物炭潜流湿地(SW),以常规曝气潜流湿地(CW)作为参照,探究生物炭投加对湿地系统脱氮性能及N_2O排放的影响.结果表明,SW系统曝气段平均DO浓度为2.66 mg·L~(-1),较CW提高了0.42 mg·L~(-1).SW系统平均出水NH_4~+-N和总氮(TN)浓度为0.17 mg·L~(-1)和1.98 mg·L~(-1),去除率分别达到99.5%和95.0%,较CW提高了5.1%和6.9%.生物炭的投加对湿地系统有机物污染去除效果无显著影响(P0.05),出水化学需氧量(COD)稳定在25 mg·L~(-1),去除率达到94.0%.SW系统中N_2O的平均释放速率为0.27 mg·(m~2·h)~(-1),较CW系统降低了70.7%.因此,生物炭投加可作为一种有效的控制手段来强化曝气湿地系统脱氮,实现N_2O气体减排.     

间歇曝气生物滤池生物除磷性能研究

通过间歇曝气、连续进水的运行方式使生物膜系统交替处于厌氧/好氧状态,据此研究了不同进水挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)质量浓度、运行周期以及反冲洗条件下生物滤池的生物除磷性能.实验中以模拟生活污水为处理对象,滤池水力停留时间为1.3 h,进水流速为5 L.h-1,气水比为8∶1,进水平均COD负荷、氨氮负荷和磷酸盐负荷分别为4.7、0.41和0.095 g.(L.d)-1.结果表明,在一个运行周期内生物滤池能有效实现释磷和吸磷;当进水VFAs质量浓度(以COD计)为100 mg.L-1、运行周期为6 h时,生物滤池除磷性能最佳,曝气阶段滤池出水磷去除负荷可达0.059 g.(L.d)-1,同时COD和氨氮的去除负荷分别为3.8 g.(L.d)-1和0.28 g.(L.d)-1,出水平均磷、COD和氨氮质量浓度为1.8、43.6、8.7mg.L-1,滤池中存在一定程度的氮流失;中止反冲洗使生物滤池除磷性能迅速下降,2 d后滤池除磷效率低于40%,随即恢复反冲洗使滤池除磷效果出现短暂增强,再经2 d反冲洗后除磷效率又回到原有水平.可见,在间歇曝气、连续进水的运行方式下生物滤池成功实现了生物除磷并具有较好的磷负荷去除效果,充足而稳定的进水VFAs质量浓度、适当的运行周期以及较高频率的反冲洗有利于滤池的生物除磷性能.     

曝气吹脱除嗅的影响因素及模型建立

针对饮用水原水嗅味问题,系统开展了曝气吹脱法除嗅问题的研究。实验中通过吹扫捕集-气质联用(P&T-GC/MS)方法测得任意时刻水体中的残余致嗅物质浓度。为确定影响曝气吹脱的最主要外因,通过对气源、曝气量、原水水质、温度几个主要影响曝气去除效果的因素分析发现,气源、原水水质对去除率无影响;不同曝气量相同气水比条件下小气量长时间曝气的去除率略高于大气量短时间的曝气;不同的环境温度对土臭素(GSM)和二甲基异莰醇(2-MIB)的曝气吹脱去除效果影响很大。相较于5℃,25℃条件下40 min内GSM和2-MIB的去除效果分别提升了1.7倍和2.5倍。曝气吹脱过程可用一级反应动力学表示,通过与现有实验数据的拟合,以及阿伦尼乌斯公式对模型内曝气吹脱系数的温度修正,得到具有现实指导价值的曝气吹脱模型。最终,模型预测值与实测值间的误差可控制在10%范围内。