Purification Efficiencies and Kinetic Characteristics of Pollutant Removal in a Bypass Reoxygenation System Treating Micro-Polluted River Water

为改善受污河流水质,保障小城镇饮用水安全,在野外条件下构建DW(跌水池)、SW(深水池)和QW(浅水池)3种装置对微污染河流进行旁路复氧修复,考察不同装置对污染物的去除效果及进水污染物负荷及水力负荷对污染物去除的影响.结果表明,3种旁路复氧修复装置在较高进水ρ(DO)情况下,能够进一步提升ρ(DO),复氧作用表现为QW＞ DW＞ SW.DW、SW和QW对NH4+-N、TN、TP和CODmn的平均去除率分别为39.5％～41.8％、1.0％ ～ 25.8％、13.8％ ～16.4％和6.4％～8.8％.污染物出水浓度和进水负荷具有较强的线性关系(R2＞0.8);随着水力负荷的降低,污染物去除效果均有所提升.一级动力学模型可以较好地模拟修复系统中水力负荷与污染物去除的关系(R2＞0.9).     

地面廊道对微污染河水净化效果的试验研究

依托建立在新沂河河漫滩上的人工廊道中试工程开展现场试验,研究分析地面廊道对微污染河水的净化效果。结果表明,植物廊道中氨氮及高锰酸钾指数沿程总体呈下降趋势,砾石廊道沿程氨氮及高锰酸钾指数在第3段浓度均趋于稳定,去除效果不明显;两种地面廊道对高锰酸钾指数的平均去除率差异不大,植物廊道内植物对氨氮的去除有促进作用,使得沿程氨氮浓度的变化及去除率更加稳定;砾石表面的微生物对废水中的有机物降解效果明显,而植物廊道中植物根系对氨氮有较好的吸收、固定作用,可有效提高对氨氮的去除效果。2种地面廊道对氨氮、高锰酸钾指数的平均去除率分别在59.6%、45.3%以上。     

地面廊道系统对微污染河水的净化效果研究

在低温季节,利用人工地面廊道对微污染河水进行净化处理。结果表明,砾石廊道系统对微污染河水中的COD、氨氮、色度具有稳定的去除率,其去除率分别为70%、90%、75%;硝酸盐氮的去除率不高,主要是受温度的影响;廊道的第三段对氨氮、硝酸盐氮、色度的去除效果不明显。中试实验表明,人工地面廊道对微污染河水中的污染物质有明显的净化效果,确定廊道的最优湿地床长度将促进其实际工程应用。     

处理微污染河水的人工湿地中磷的去除特征及吸附形态分布

通过在野外条件下构建两座潜流人工湿地,考察了湿地对微污染水体中磷的净化效果,以及湿地填料对4种主要形态磷的吸附特征.结果表明,湿地对总磷(TP)的平均去除率在30％左右,颗粒性总磷(STP)去除比例略高于溶解性总磷(DTP).两个湿地中TP的出水负荷随其进水负荷的升高线性增大,而磷的单位面积去除负荷与进水负荷呈对数关系,迸水负荷超过1000 g·m-2·d-1后,去除负荷没有发生明显变化.4种主要形态磷的吸附量关系表现为钙镁磷(Ca/Mg-P,12582和11052 mg)＞铁铝磷(Fe/Al-P,5312和5750 mg)＞弱吸附磷(Plabile-P,2054和1207 mg)＞腐殖质磷(Humic-P,-362和-136 mg).湿地3层填料对Humic-P和Plabile-P的吸附能力有限,且伴有解吸现象,而Ca/Mg-P和Fe/Al-P的吸附主要发生在卵石和碎砖层,碎石层对湿地中磷的去除贡献较低.栽种植物对湿地中填料对磷的吸附影响较小.     

MBR处理微污染河水试验

采用絮凝沉淀+缺氧/膜生物反应器(Anoxic/Membrane Bioreactor,A/MBR)工艺对劣Ⅴ类微污染河水的处理进行了中试研究,探讨了该工艺对低碳高氮磷河水处理效果的保证措施. 结果表明:系统处理规模为10 m3/d,在曝气量为8 m3/h,平流沉淀池、缺氧池和膜池水力停留时间分别为25 min,0.8 h和2.5 h,污泥ρ(MLSS)为6.0～6.5 g/L的运行条件下,向缺氧池投加约为理论量2倍的甲醇,在平流沉淀池与膜池分别投加10和5 mg/L的聚合氯化铝(PAC),出水ρ(COD_Cr),ρ(BOD₅),ρ(NH₃-N)和ρ(TP)达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水体标准,ρ(TN)<15 mg/L.      

复合生态浮岛处理微污染河水

构建融合具有缓释碳源特性的生态基质的复合生态浮岛(CFI),研究了DO对CFI净化效果的影响,探究了CFI的微生物群落结构及其多样性。结果发现:不同DO条件下CFI的TN去除效果均明显高于普通生态浮岛(FI),表明其具有强化脱氮作用。ρ(DO)为3~5 mg/L时CFI的NH_4~+-N和TN的平均去除率比ρ(DO)为1~3 mg/L时分别提高了28.15%和降低了19.98%,说明提高DO有利于NH_4~+-N的去除,但不利于TN的去除。CFI中的优势菌种较为集中,主要为假单胞菌属、紫色杆菌属和狭义梭菌属。CFI中的物种丰度高于FI,FI中的微生物群落多样性高于CFI。     

曝气生物滤池对污染河水中有机物和氮去除效果

研究了不同粒径的陶粒曝气生物滤池对污染河水的净化效果,考察了气水比、水力停留时间及填料高度对COD和总氮去除效果的影响。结果表明:水力停留时间为4 h时,改变气水比对总氮去除效果影响较大,最佳气水比为2∶1,COD和总氮的去除率分别为92%和74%;气水比为2∶1时,改变水力停留时间对COD去除率影响不明显,水力停留时间为1.6 h时,COD和总氮去除率分别为95%和80%;在气水比为2∶1,水力停留时间为1.6 h条件下运行,小粒径曝气生物滤池在填料高度为45 cm处可完成对氮的去除,而大粒径陶填料高度为60 cm完成对氮的去除。     

河道微污染水体旁路复合流湿地强化净化技术研究及应用

为实现河道微污染水体水质净化与行洪排涝双重功能,采用下向流/上向流复合流旁路湿地工艺,设计有机负荷q_os=21 kg BOD₅/(hm²·d),水力负荷q_hs=0.34 m³/(m²·d),水力停留时间HRT=2.2 d,同时为提高冬季低温条件下的湿地系统净化效果,对湿地填料床结构形式、植物组合搭配以及冬季低温运行措施进行了优化,研究表明：1)下向流/上向流复合流功能湿地空间布设灵活,可节约建设占地,通过折流布水,可形成良好的厌氧/缺氧/好氧微生环境,有益于发挥湿地系统的脱氮除磷效果;2)通过增加保温填料覆盖层、采取低温冰下低水位运行、辅以耐低温植物/微生物强化,在冬季低温湿地进水ρ(COD)为30～40 mg/L,ρ(NH₃-N)为1.5～2.0 mg/L,ρ(TP)为0.3～0.4 mg/L条件下,实现了3个标段湿地出水平均值ρ(COD)=20.67 mg/L,ρ(NH₃-N)=0.77 mg/L,ρ(TP)...     

微气泡曝气技术对微污染水体增氧效果的中试研究

针对微气泡曝气技术对微污染水体的增氧效果进行中试研究。结果表明:1)当HRT为0.2~0.8 h、气水比为0.05~0.20、进水ρ(DO)为2.07~11.21 mg/L时,采用微气泡曝气技术对DO的全年提升率2.9%~94.1%,平均值为34.8%,夏、秋季的提升率明显高于春、冬季。2)微气泡曝气技术中,与氧利用率呈极显著相关的因素有水温、气水比、进水DO浓度以及进水TP浓度;与提升率呈极显著相关的因素有HRT、进水DO浓度。3)当HRT>0.6 h时可获得较佳的DO提升率与氧利用率;气水比的提高降低了氧利用率,对水体DO提升无显著影响。     

固定化微生物技术处理城市微污染河水研究

将陶粒、功能化聚氨酯泡沫(FPUFS)、阿科蔓柔性填料、人工水草等4种不同载体与高效复合菌剂BP35应用于曝气生物滤池(BAF)构成固定化曝气生物滤池(G-BAF),研究固定化微生物技术对城市微污染河水的净化效果.4种G-BAF对NH4+-N、叶绿素和浊度的去除率分别为83.0%~89.0%、77.5%~89.0%和84.4%~95.2%,均大于对COD、UV254和TP的去除效果.FPUFS含有羟基、环氧基和酰胺基等反应性基团,对酶和微生物的负载量大,因此FPUFS-G-BAF对污染物的去除效率高于其余3种G-BAF.水力停留时间(HRT)对4种G-BAF去除NH4+-N的影响均不显著,而对COD的去除效果影响较大.当溶解氧(DO)浓度由2 mg/L升至4 mg/L时,4种G-BAF对COD和NH4+-N的去除率分别提高了11.9%~18.0%和12.7%~16.1%.GC-MS分析结果表明,G-BAF工艺能有效地将河水中分子质量较大的难降解有机物降解为小分子物质.     

河道水旁路处理中试工艺中PPCPs的去除效果及机制

城市河道水中含有微量药物及个人护理品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）,具有一定生态风险.本文系统考察了两种河道水旁路处理工艺（混凝沉淀-曝气生物滤池-超滤-臭氧和混凝沉淀-膜生物反应器-臭氧）对30种高检出PPCPs的去除效果,并通过沿程去除率调查和风险商模型分别评价了目标PPCPs的降解机制及整体生态风险的降低情况.结果表明,两种旁路处理工艺对各目标PPCPs均有较好去除效果;其中四环素类抗生素及咖啡因在生物段去除率超过90%,而磺胺类及氟喹诺酮类抗生素及其他药物仅在进水化学需氧量较高和较高水温条件下具有较好去除效果,但臭氧深度处理可对其进行有效削减;经全流程处理后各PPCPs累积去除率均可达92.5%以上.旁路处理可有效降低目标PPCPs生态风险,经处理后风险商值由原水的12.6降至总出水的0.2（风险阈值RQ_tot=1）,去除率达98.4%.     

潜流人工湿地处理微污染河道水中有机物和氮的净化效率及沿程变化

摘要：以野外水平潜流芦苇砾石床人工湿地研究了湿地对微污染河道水的长期动态净化特性。2a多的运行结果表明,潜流湿地对污染物的去除性能存在波动、稳定过程。潜流湿地降解有机物和脱氮性能与植物生长和季节变化相关,其中植物生长和季节变化对湿地脱氮效能的影响大于对湿地去除有机物的影响。潜流湿地降解有机物的主要场所随运行时间沿程推移,启动期主要在湿地前部完成,稳定运行期主要在湿地的前、中部完成。湿地对有机物的去除率,在6.10%～37.83%之间变化。湿地运行期间,沿程水样C/N值基本大于5,碳源供应较充足。潜流湿地启动期TN平均去除率为15.51%,稳定运行期TN平均去除率为8.61%,低于启动期,整个运行期间湿地TN去除率不足40%。潜流湿地中硝化与反硝化反应在中部达到动态平衡,TN去除效率最高。稳定运行期间潜流湿地的前、中部耗氧强度最大,后部下层有明显硝化反应发生。潜流湿地对有机物降解、硝化与反硝化反应、TN去除具有沿程同步性。试验还初步发现,在植物生长旺盛的春夏季根系分泌的低分子有机酸对化能自养型硝化细菌可能有较大抑制作用,可能是影响脱氮效率提高的一个因素。     

湘江微污染饮用水源水生物过滤去除特性研究

通过试验探讨了不同滤料介质组成的生物滤柱对湘江微污染水源的处理效果。结果表明,生物过滤具有良好的去浊性能,浊度的去除是传统吸附截留和生物吸附共同作用的结果;生物过滤可有效去除微污染水源中的有机物,NH+4-N,总铁和Mn2+,提高饮用水生物稳定性。颗粒活性炭-石英砂双层滤料组合要优于石英砂单层滤料和无烟煤-石英砂双层滤料,加氯水反冲洗不利于生物滤池的运行。      

底栖软体动物净化富营养化河水实验研究

文章研究了底栖软体动物(河蚌、螺蛳)富营养化河水中COD、NH3-N、TP、叶绿素a的净化效果。结果表明:⑴底栖软体动物对于富营养化河水中的COD、氮、磷等有一定的去除效果,且河蚌的净化效果要稍优于螺蛳;⑵曝气各组底栖软体动物对污染物的去除效果要明显优于非曝气各组;⑶非曝气实验组各项理化指标的去除效果同底栖软体动物的放养密度和处理时间相关;⑷停留时间为3d、曝气充氧、螺蛳和河蚌的放养密度分别为35个/m2～70个/m2和3个/m2～7个/m2时,净水效果最好;⑸河水中COD和叶绿素a含量呈现同步降低的规律,表明低等藻类是螺蛳及河蚌的主要摄食对象。     

石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地净化河水的研究

利用石灰石和黄铁矿-石灰石水平潜流人工湿地处理受到污染的河水,了解它们对河水中污染物,尤其是对氮和磷的去除效果,并分析这些矿物的作用,考察了水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响.结果表明,污染物去除效果的最佳停留时间出现在3 d左右,COD、TN和TP的平均去除率分别达到51%、70%和95%.在相同进水水质和水力负荷运行条件下,石灰石和黄铁矿-石灰石这2种人工湿地对COD的平均去除率分别为53.93%和51.66%,对NH4+-N的平均去除率分别为82.13%和77.43%,对TN的平均去除率分别为66%和72.06%,对TP的平均去除率分别为50.9%和97.35%.2种人工湿地对COD的去除效果差距不大,黄铁矿-石灰石人工湿地的脱氮除磷效果优于石灰石湿地,对磷有较好的去除效果,不受温度影响且净化效果稳定,适宜长期稳定运行.     

低温季节生物栅对富营养化河水净化试验研究

文章介绍和分析了低温季节不同工况条件下生物栅净化池对富营养化河水的处理效果。结果表明,11月中旬到12月底期间,江南地区的气温和河道水温都较低,生物栅池中水生植物(水花生)处于休眠和枯死阶段,生物膜上微生物活性也较低,因此河水在池中的净化主要由过滤、沉淀和吸附等物化作用完成的,停留时间为10h时生物栅池对河水中COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率为16.7%～38.8%、30.0%～41.7%、14.1%～35.0%和15.4%～44.4%。随着气温和水温的进一步降低(A阶段到B阶段),河水中污染物的去除率也逐渐下降(下降幅度为2%～10%),低温导致污染物沉淀和吸附速度及生物膜活性降低可能是其中的主要原因。低温季节富营养化河水的DO含量较高,温度越低,填料类型、曝气与否、植物有无对污染物去除率的影响也越小。     

不同生态工程及其组合系统除藻效率的比较研究

比较了不同水力负荷条件下,由水平流碎石床湿地、下行流湿地、上行流湿地、好氧塘和兼性塘等不同生态工程单元组合而成的5组8套小型处理系统对藻类的去除效率及其变化趋势,并根据适宜水力负荷下各系统除藻效率的季节变化研究了各种组合形式对藻类的去除效果.结果表明:当水力负荷为0.8m³/(m²·d)时,各处理单元对藻类生物量的去除效率均达到最高;好氧塘+下行流湿地系统和水平流碎石床系统均表现出较强的抗水力冲击负荷能力;各生态工程组合系统的除藻效率在夏季最高,对藻类的去除率均超过94%;冬季最低,藻类去除率变动范围为34%～90%.不同类型生态工程的组合方式决定了系统的除藻效率,下行流-上行流湿地的组合对藻类去除效果优于其它组合,季节变化对其运行效果影响不大;水平流碎石床湿地系统对藻类去除效果略逊于其它组合且受季节影响较大.     

高效藻类塘与水生植物塘联用深度净化受污染河水研究

采用高效藻类塘与水生植物塘联用工艺对劣Ⅴ类河水进行深度净化,通过对出水中CODCr,NH4+-N,TP和DO等指标的分析测定,研究了其对沈阳某河流水体的净化效果。结果表明,在HRT为4 d,水深0.5 m,进水CODCr为70~100 mg/L,DO,NH4+-N,TN和TP浓度分别为0.89~1.65,1.6~2.9,2.3~4.5和0.6~1.2 mg/L的条件下,联用工艺出水CODCr为35.40 mg/L,DO,NH4+-N,PO43--P,TN和TP浓度分别为5.88,0.66,0.17,1.51和0.16mg/L,水体中各项指标均达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中规定的Ⅴ类标准。水生植物塘对藻类塘出水中的藻类有很好的去除效果,平均去除率为94.5%。联用工艺对CODCr,NH4+-N和PO43--P的去除效果均表现为一级藻类塘>二级藻类塘>水生植物塘,其中藻类塘起主要作用。