低污染水生态净化组合技术应用

为有效提升低污染水体环境质量,采用生态净化组合技术,通过对环境基底改造、水质生物强化、水生植物恢复、水景观构建等处理技术的集成与优化,构建以活水为基础、以生态净化为核心、兼顾景观提升的低污染水体水环境组合整治系统. 结果表明,该组合技术成功恢复大型水生植物18种,水生植物覆盖率达90%,形成由挺水植物、浮水植物和沉水植物组成的良性水生态系统. 组合生态净化工程实施后,底泥pH由6.80~7.60升至7.30~7.90,E_h(氧化还原电位)由-210~-150 mV升至-62~31 mV,底质生境得到显著改善;水体透明度由15~35 cm显著升至83~145 cm,下层水体ρ(DO)由0.48~1.03 mg/L升至3.43~15.61 mg/L,ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)的削减率分别达到76%、85%和92%;水体浮游植物总数和总生物量分别减少了84.0%和90.6%,浮游植物群丛类型由富营养蓝藻(平裂藻)型转变为中-富营养混合型. 因此,水生态净化组合技术可有效净化低污染水的同时,还可提高水生态系统多样性.      

两种生态净化措施对水源水库光学环境的影响

为了评估生态净化措施对水体光学环境的影响,以上海金泽水库为例,在微纳米曝气复氧和水生植物净化两种生态净化措施前后布设采样点进行了光学衰减系数（水体光合辐照度（PAR）衰减系数）、真光层深度和透明度及相关水质指标的监测和分析.结果表明：水生植物净化和曝气复氧净化措施有利于水体光学环境的改善,经微纳米曝气后,水体透明度增大20%~25%,真光层深度增大2.2%~14.8%,光学衰减系数降低0.4%~4.4%;经水生植物净化后,水体透明度增大20%~29.4%,真光层深度增大6%~20%,光学衰减系数降低17.3%~20.5%.逐步回归结果表明不同生态净化措施的光学环境改善机制不同,微纳米曝气主要通过叶绿素、溶解性有机物、温度、溶解氧影响水体光学环境,水生植物净化主要通过浊度影响水体光学环境.冬季,两种生态净化措施对总氮和溶解性有机物均没有改善效果.     

挺水植物浮床对再生水补水景观水体的修复

随着城市水资源短缺现象愈发严重,再生水成为景观水体的重要补水来源。然而再生水所含营养盐浓度普遍高于受纳水体,导致再生水补水景观水体易出现水体富营养化现象。该文利用浮床技术种植4种挺水植物:美人蕉、鸢尾、千屈菜、旱伞草,通过4种植物伸展于水中根部对营养盐的吸收以及其浮床上植株体对营养盐的积累作用,将水体中的氮磷等营养盐迁移转化至植物体内,并以定期收割植物的方式将其与水体分离。通过植物修复,水体水质由Ⅴ类提高到Ⅳ类,除TN外其余指标达到Ⅱ类。水体中TP浓度从0.25 mg/L下降到0.05 mg/L,TN浓度略有下降,保持在0.5 mg/L,浊度由90 NTU降到10 NTU以下,叶绿素含量由原来的10 mg/m~3降低到1 mg/m~3左右。实验结果表明,植物修复能够有效地改善已呈现富营养化的再生水景观水体。     

城市景观水体水质净化和生态修复研究

通过分析上海曲阳公园中心湖水体的污染原因、污染状况和湖体水质分析,确定中心湖生态修复技术。通过对中心湖的水生植物系统、水生动物系统及微生态系统的修复,使水体具备自我净化的能力,并维持水中生态系统的平衡。结果表明,水生态系统建成1 a后,中心湖水体透明度、化学需氧量(COD)、氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)等均较构建前有显著改善。此研究结果对城市景观水体的水质改善、生态建设和后期管理均具有一定的指导性意义。     

一株反硝化细菌在景观水净化处理中的应用

运用本实验室保藏的一株高活性反硝化细菌,对武汉东湖抹布塘富营养化景观污水进行净化处理。投加反硝化细菌4个月后,与试验前相比,水体无臭味,水质清澈,溶解氧升高了3.4mg/L～3.6mg/L,透明度提高了0.39m～0.44m,高锰酸盐指数下降了63.75%～66.89%,TN降低了34.80%～38.20%。研究结果表明,利用该反硝化细菌可以实现富营养化景观水的生物脱氮,有效改善水质。     

苦草及其附生生物膜对水体菲的去除效果研究

采用室内水培试验,研究了沉水植物苦草及其附生生物膜对水体不同浓度多环芳烃菲(PHE)(0.0、0.5、1.0、1.5 mg/L)的去除效果。研究结果显示,在不同浓度PHE作用下,苦草及生物膜生物量表现为随PHE浓度增加而降低,PHE对苦草及生物膜表现为生长抑制作用。在苦草作用下,生物膜干重分别增加了13.2%、10.0%、282.0%,水体pH、溶解氧增加,溶解性有机碳及藻密度降低,水体PHE去除率也显著提高,苦草有缓解PHE对附生生物膜的胁迫和一定净化水质的作用。相关性分析表明,水体PHE的浓度与苦草茎叶和生物膜生物量具有显著正相关性,与对照组相比,苦草组对菲的净化效率分别提高9.0%、16.2%、12.5%,水体PHE的净化效果除了与沉水植物的吸收有关,还与其附生生物膜的生物降解有着密切联系。研究结果有利于理解沉水植物和附生生物膜对有机污染水体修复机理的认识。     

太阳能曝气下生物炭漂浮湿地的净化能力

构建了以沙子和生物炭混合为基质的漂浮人工湿地,并利用光伏板发电驱动曝气,研究曝气和生物炭对漂浮人工湿地溶解氧和净化能力的影响及机理。结果表明,曝气30 min时,漂浮人工湿地基质外的DO含量稳定在7 mg/L;曝气10 min和90 min后漂浮人工湿地基质中的DO含量分别为2.0 mg/L和2.7~3.3 mg/L。停止曝气后漂浮人工湿地外的DO下降,当停止曝气240 min后,DO含量下降到1.8 mg/L,恢复到曝气前的水平。漂浮人工湿地加入生物炭对NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP和COD的去除率分别提高了31%、7%、70%、5%和7%。曝气后,漂浮人工湿地对NH_4~+-N、TN、TP和COD的去除率分别提高了44%、176%、6%和9%。曝气能有效提高漂浮人工湿地DO含量,可使DO含量从0.2 mg/L增加到7 mg/L,从而提高人工湿地的净化能力。光伏板发电驱动曝气和生物炭有利于提高漂浮人工湿地的净化能力。     

水体氮磷营养负荷对苦草净化能力和光合荧光特性的影响

以沉水植物苦草(Vallisneria natans)为对象,通过室内控制实验,研究营养盐负荷对苦草净化水体氮磷能力的影响;利用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)研究营养盐负荷对苦草光合荧光特性的影响.结果表明,在本实验设置的氮磷浓度范围内(TN≤12 mg·L-1,TP≤1.0 mg·L-1),随营养盐浓度的升高,苦草对水体氮磷的净化能力逐渐增强:在高浓度营养盐组(TN=12 mg·L-1,TP=1.0 mg·L-1),水体氮磷去除率可达95%以上,当铵态氮含量较高时,苦草优先吸收铵态氮;中高浓度营养盐组(TN:8~12 mg·L-1,TP:0.6~1.0 mg·L-1)对苦草叶片Fv/Fm无显著影响;低浓度营养盐组(TN=3 mg·L-1,TP=0.3 mg·L-1)能够提高苦草叶片的Fv/Fm,有利于苦草生长.在本实验条件下,水体氮磷营养盐浓度越高,对苦草叶片的光合活性和光耐受能力抑制作用越明显;随着水体营养盐逐步下降,苦草叶片的光合活性逐渐恢复,捕光能力无明显变化.     

不同污染负荷下浮水植物对水体营养盐的去除及生理响应

为了阐明在不同污染负荷下,水生植物对水体氮、磷、钾等营养盐的削减效果及不同营养水平下的生理响应,选用水质净化力强的漂浮植物水浮莲和水葫芦,探讨其对污水处理厂一级A达标排放尾水中氮、磷、钾的去除效果及此过程中水生植物的生理生态学变化.结果表明,尾水经过总长80m的水浮莲和水葫芦组合配置的净化塘后,水体TN、TP、TK分别由初始的11.97,1.69,8.10mg/L削减至5.23,1.10,4.73mg/L.随着水体营养盐浓度的逐渐降低,水浮莲和水葫芦根冠比均有显著增加,水浮莲茎叶叶绿素a含量明显降低,叶片微黄,而水葫芦叶绿素a含量变化不大.2种漂浮植物根系中与氮、磷、钾等营养盐相关的硝酸还原酶(NR)、Na~+-K~+ATP酶、H~+-K~+ATP酶均与水体氮、磷、钾浓度负相关,当环境中浓度营养盐浓度较低时,水生植物可通过提高根系中相关酶活性,满足自己对营养的高效吸收与利用.而水浮莲根系的碱性磷酸酶(AKP)活力与水体氮、磷、钾浓度呈正相关.其中水葫芦根系的Na~+-K~+ATP酶和H~+-K~+ATP酶相比于初始值分别提高了88.92%和103.20%.     

溶解氧对悬浮与附着生长系统短程硝化反应的影响机制

溶解氧(DO)是控制短程硝化的重要因素,其对不同的生物处理系统有不同的影响.本文研究了DO对悬浮污泥及生物膜系统短程硝化效果的影响,并利用高通量测序技术分析了微生物群落结构变化.结果表明,对于悬浮污泥系统,当DO从0. 25 mg·L~(-1)增加到0. 50 mg·L~(-1)时,氨氧化速率(AOR)从18. 08 mg·(L·h)-1升高至30. 27 mg·(L·h)-1;当曝气继续增加,DO达到3. 00 mg·L~(-1),仅运行14 d,进水氨氮(NH_4+-N)基本全部转化为硝酸盐氮(NO_3--N),且通过降低DO来恢复短程硝化效果需77 d,恢复过程缓慢.对于生物膜系统,DO由2. 50 mg·L~(-1)上升到3. 00 mg·L~(-1)的过程中,AOR稳定在11. 50～13. 50mg·(L·h)-1,当DO为3. 00 mg·L~(-1)时,80 d的运行结果显示,出水中氨氮与亚硝酸盐氮(NO_2--N)的比值可长期稳定在1∶1. 2～1∶1. 7,基本满足ANAMMOX工艺进水要求.微生物群落结构分析结果表明,悬浮污泥系统在DO从0. 25 mg·L~(-1)增加到3. 00 mg·L~(-1)的过程中,主要氨氧化菌(AOB)菌属Nitrosomonas丰度由10. 07%增长至18. 64%.当DO为3. 00 mg·L~(-1)时,生物膜系统中Nitrosomonas菌属丰度与悬浮污泥系统相近为20. 43%,且生物膜系统富集了0. 78%的ANAMMOX菌属Candidatus_Kuenenia.综上,生物膜系统内DO的变化受曝气量影响较小,短程硝化效果受DO影响较小,短程硝化速率更稳定,更适合作为ANAMMOX脱氮工艺的前处理单元.     

溶解氧和光照对狐尾藻衰亡释放氮磷碳的影响

将杀青后的狐尾藻(Myriophyllum spicatum)切成0.5～1cm段浸泡于添加氯仿(抑制微生物活性)的装水烧杯中,置于人工气候箱(温度为5℃),考察光照和溶解氧对因植物组织溶解而导致的氮磷碳释放的影响。研究结果表明曝气组总氮释放量平均3.33mg/L,比不曝气组高6.39%。总磷释放量平均15.07mg/L,比不曝气组低50%以上。COD平均释放量66.83mg/L,为不曝气组2倍以上。(1)曝气抑制了硝氮释放。在搅拌作用下,植物残体和水溶液充分碰撞与接触,加速植物残体中氮和碳向水中转化,导致曝气组总氮、氨氮、有机氮和COD升高。曝气组植物残体破碎导致表面积增加对磷吸收的促进程度强于对附着作用的降低以及植物残体磷释放作用的增加,综合作用下导致水中磷浓度降低。曝气抑制了硝氮、总磷、溶解性总磷和溶解性无机磷释放。(2)有光照组总氮、总磷和COD平均浓度分别为3.13,30.53和32.51mg/L,分别为无光照组的1.24,3.28和2.46倍。光照促进狐尾藻总氮、氨氮、硝氮、总磷、溶解性总磷、溶解性无机磷及碳的释放,但抑制有机氮释放。     

GFH用于提高再生水回用景观水水质研究

研究了再生水回用于景观水体过程中,GFH(granulated ferric hydroxide)对磷、DOM和氮等污染物的吸附去除机制.结果表明,GFH对磷的去除效果最显著,TP浓度为0.059～0.725mg/L、PO34--P浓度为0.004～0.684mg/L的进水,GFH出水能够实现TP0.05mg/L(去除率91.1%)、PO43--P0.023mg/L(去除率95.4%);GFH优先去除DOM中大分子的腐殖酸,实现对DOM28.5%的去除率,同时提高DOM的芳香性;由于GFH和臭氧的强氧化性,再生水中NH4+-N和NO2--N可发生硝化反应,NH4+-N平均去除率达37.3%,NO2--N平均去除率达59%.     

污染水体的强化净化试验研究

采用曝气和投加营养物 -葡萄糖相结合的水体强化净化技术 ,研究了其对某具体污染水体的净化效果 ,结果表明 ,在曝气和向水体投加葡萄糖时 ,水样的 COD、NH3- N和 TP浓度均明显下降 ,但其相应的去除率并不随葡萄糖投加量的加大而增大 ;在曝气条件下 ,当体系中葡萄糖投加量为 2 .0 mg/ L· d时 ,污染物的去除效果最佳 ,投加 7d后水样中 COD、NH3- N和 TP的去除率分别达到 2 2 .4%、5 6.0 %和 3 7.0 %。     

瞬时NH4+-N冲击对微压反应器污染物去除效果的影响

探究NH₄+-N冲击对微压反应器(MPR)污染物去除效率的影响,通过提高单周期瞬时进水NH₄+-N浓度至40,50 mg/L,对MPR进行冲击。结果表明:常规负荷下,MPR具有良好的污染物去除效果。冲击周期降解历时数据显示,在进水40 mg/L NH₄+-N冲击周期内进水ρ(COD)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TP)分别为192.58,40.96,2.52 mg/L,出水分别为38.16,0.70,0.26 mg/L,去除效果无显著变化,出水TN浓度上升至16.04 mg/L。增加NH₄+-N冲击浓度至50 mg/L,冲击周期内NH₄+-N降解速率不变,反硝化速率提高,出水ρ(NH₄+-N)、ρ(TN)升高至4.95,17.62 mg/L,TN降解主要受碳源不足影响;TP去除效果无变化,冲击后57个周期内除磷系统受到影响,出水TP出现较大波动,最高浓度达到2.6 mg/L。以上结果表明,MPR系统受到NH₄+-N冲击后1个周期内,脱氮性能即可恢复,说明冲击对脱氮系统造成了可逆的短期影响,但对除磷系统造成不可逆的长期影响。     

MBR工艺处理高盐度废水试验

采用MBR工艺对高盐度废水处理的影响因素进行研究。试验条件如下:污水中海水比例为50%,COD为700~800 mg/L,氨氮为80~100 mg/L,HRT为12 h,污泥浓度为7~8 g/L。试验结果表明:在高盐度条件下,采用低溶解氧(DO为1~2 mg/L),COD和氨氮的平均去除率可分别达到91.91%和91.44%;但氨氮负荷提高到0.4 kg/(m3.d)左右时,其平均去除率仅为62.47%。通过降低DO浓度和提高进水氨氮浓度可以使亚硝化率达到50%以上,但不能保持稳定的亚硝酸盐积累。     

钛基修饰电极催化电解去除水中硝酸盐氮的研究

利用热分解法制备CuO修饰Ti基阴极和SnO2-Sb2O5修饰Ti基阳极,组成无隔膜电解体系,以模拟废水(NO3--N 50mg/L)为对象,进行了水中NO3--N去除实验研究.结果数据表明,CuO修饰Ti基阴极对水中NO3--N的去除率随电流密度、极板间距、搅拌强度和电解时间增加而增加,在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、中等搅拌强度下电解150min,NO3--N催化还原去除率可达93.8%.Cl-支持电解可使NO3--N催化还原产物NH4+-N氧化为N2-N去除.在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、NaCl添加量600mg/L、中等搅拌强度下电解120min后,NO3--N和TN的去除率达到89.3%和86.9%,NO2--N和NH4+-N未检出.分析认为NO3--N还原机制为NOx中O被阴极表面Cu吸附固定,N—O键受氢攻击破坏,逐步还原.阳极电解Cl-生成HOCl,HOCl氧化NH4+-N成N2-N.     

两段错向流曝气生物滤池处理生活污水

采用半柔性填料和酶促好氧填料的两段错向流曝气生物滤池(TUDBAF)处理生活污水,考察了试验启动阶段水力停留时间对SS、COD和NH3-N的去除效果的影响,并分析了反冲洗对BAF U段生物膜活性的影响。结果表明:在水力停留时间6.5~13.0 h条件下,SS和COD的去除率随水力停留时间的增加而增大,且其去除率分别达91.6%和83.6%以上;反应器对氨氮的去除主要集中在BAF U段,该段对氨氮的去除占总去除率的70%以上;BAFU段采用气水联合反冲洗过程中可以出水TSS浓度(708mg/L)作为该段反冲洗的终点。     

内循环SBR反应器无厌氧段实现同步脱氮除磷

研究了内循环SBR反应器在模拟城市生活污水处理中脱氮除磷的效果.结果表明,在曝气时间为4h,曝气开始时DO浓度为6mg·L-1,pH值7～8时,反应器对COD、NH4 -N、TP均有较好的去除效果,进水中COD浓度、NH4 -N浓度、TP浓度分别由170～260mg·L-1、20～30mg·L-1、8～20mg·L-1降到出水的4～48mg·L-1、0～2.0mg·L-1和0～1.4mg·L-1,COD、TIN(NH4 -N NO3--N N02--N)的去除率分别为89.7%±6.5%、70%左右,NH4 -N的转化率为97.4%±3.6%、TP的去除率为95.6%±4.4%.在本研究的实验过程中反应器进水后未经过传统除磷理论认为所必须的厌氧段而直接曝气,TP的去除效果仍然良好且运行稳定,这和传统的理论与研究有所区别.     

弹性填料微孔曝气生物膜法修复污染水源除NH4+-N

采用弹性填料微孔曝气生物接触氧化法对受污染的水源进行修复除NH₄⁺-N效果研究.结果表明,在正常水温20℃～27℃条件下,当污染水源COD_Mn7～14mg/L,NH₄⁺-N 0.7～2.0mg/L和生物修复工艺运行参数HRT为1.4h,气:水=0.5:1,DO为7～9mg/L时,生物修复工艺可去除水源中的NH₄⁺-N为64%～95%;在较低水温7℃～12℃条件下,当污染水源COD_Mn6～11mg/L,NH₄⁺-N 1.2～8.0mg/L和生物修复工艺运行参数HRT为1.4h,气:水=0.5:1,DO为8～10mg/L时,生物修复工艺可去除水源中的NH₄⁺-N为40%～63%.     

混合填料生物接触氧化法处理生活污水的研究

采用混合型(火山岩和陶瓷环)填料生物接触氧化工艺处理实际生活污水,研究了混合型填料挂膜情况,不同HRT、DO和进水COD浓度对水质净化效果的影响。实验结果表明:混合型填料挂膜效果好,15 d后反应器达到稳定状态,对COD的去除率达到75%以上;在水温为20~32℃,HRT为12 h,DO为5~6 mg/L的条件下,对COD、氨氮、TN和TP的平均去除率分别达到了75.8%、71.8%、45.9%和35.7%;当进水COD浓度为100~400 mg/L时,各个指标的去除率随着COD浓度的升高而升高,可见进水COD浓度会对污水净化效果产生影响。