不同曝气参数下间歇增氧垂直流人工湿地脱氮的分层效应

以新型间歇增氧垂直流人工湿地(IA-VFCW)为研究对象,揭示了不同工况对人工湿地污染物去除的分层效应及去除效果的影响.结果 表明:不同曝气参数对细砾石层、煤渣层污染物去除的影响较小;对曝气区、湿地植物区污染物去除的影响较大.当进水NH4-N质量浓度为25 mg·L-1、COD为200 mg·L-1时,细砾石层、煤渣层对NH4+-N和TN平均去除率分别为10.8％、9.3％和13.3％、11.6％,两区域中均无NO2-N、NO3-N的积累;细砾石层对COD去除的贡献较大,COD平均去除率为67.2％.曝气区对NH4-N、TN去除贡献较大,NH4-N、TN的最大去除率分别达到69.3％、40.9％,COD平均去除率为25.4％.在低曝停比下,曝气量的增加将提高IA-VFCW对TN的去除性能;在高曝停比下,曝气量的增加会降低IA-VFCW对TN的去除效果,且会造成NO--N积累.在曝气量2 m3·h-1、曝停比1/3、曝停周期6h工况下IA-VFCW具有较好的污染物去除效果,NH4+-N去除率为94.9％、TN去除率为77.0％、COD去除率为90.0％.IA-VFCW脱氮性能明显优于传统垂直流人工湿地.     

碳氮比对人工湿地污水处理效果的影响

采用表面流人工湿地系统静态小试装置,考察了低、中、高3组不同进水COD/N(2,5,10)对系统中氮、磷及COD去除效果的影响。结果表明:进水C/N的变化对COD的去除率影响不大,平均去除率达到94.6%。TN的去除率随着COD/N的增大而逐渐升高,在C/N=5时达到63.8%,继续提高COD/N,TN的去除率变化不大。NH4+-N去除率随着COD/N的增加而降低。随着碳源的增加,释磷菌能够从进水中获得充足的碳源,从而可以比较充分地释磷,因此,磷的去除率随COD/N的增加而提高。     

潮汐流-潜流组合人工湿地污水净化效率

构建了潮汐流-潜流组合和潜流-潮汐流组合人工湿地对污水进行处理,分别研究2种组合人工湿地对污水的净化效果。结果表明,在平均进水COD浓度为214．28mg／L、NH4＋-N浓度为10．57mg／L、PO34--P浓度为5．44mg／L、TN浓度为10．25mg／L,水力负荷为o．2m3／（m2·d）的条件下,潮汐流-潜流组合人工湿地对COD、PO34--P的去除率分别为58．28％和46．99％,与潜流-潮汐流组合人工湿地处理效果相近;对NH4＋-N、TN,潮汐流-潜流组合人工湿地的去除率分别为69．93％和71．03％,比潜流-潮汐流组合人工湿地分别高15％和33％。潮汐流-潜流人工湿地的组合,在系统内实现了硝化-反硝化的组合,强化了系统对TN的净化效果,其对TN的净化效果比-般的潜流和表面流人工湿地组合提高20％～30％。总体上,潮汐流-潜流组合人工湿地具有更好的净化效果。     

COD/N对潜流人工湿地脱氮效能及N_2O排放的影响

人工湿地因其低能耗、易管理的优点被广泛应用于水处理和生态修复,尤其在发展中国家有其适用性。为探讨COD/N对潜流人工湿地脱氮效能及氧化亚氮(N2O)的排放影响,分别构建5组微型人工湿地CW1~CK,进水化学需氧量/总氮(COD/N)分别为20∶1、10∶1、7∶1、4∶1和0∶1。结果表明,湿地出水DO浓度均低于0.5 mg·L~(-1),不同的COD/N下无显著差异,但pH表现为随COD/N的升高而降低。进水COD/N为10、7和4的湿地中COD去除率在80%以上,而进水COD/N=20的湿地中COD去除率不足70%。5组COD/N湿地中氨氮(NH+4-N)的平均去除率依次为(61±16.6)%、(23±14.1)%、(30±12.5)%、(28±14.5)%和(74±7.0)%,在碳源充足或无碳源的条件下有利于NH+4-N的去除。除COD/N=0外,其余湿地中出水未检测到硝态氮(NO_3~--N)。湿地中总氮(TN)的去除变化与NH+4-N相似。5组湿地系统中,N2O的平均释放通量和累积排放量,分别在0.83~11.84 mg·(m2·h)~(-1)和30.65~490.80 mg·m~(-2)之间。COD/N=4的人工湿地系统中,N2O的平均释放通量和累计排放量显著高于其他处理(p0.05),且在其中以N2O形态去除的氮占系统去除TN的百分比为4.87%。COD/N对潜流人工湿地的脱氮和N2O减量具有调控作用。     

以剩余污泥水解酸化液为外加碳源的污水生物脱氮

为解决低碳氮比污水生物脱氮过程反硝化碳源不足的问题,利用剩余污泥水解酸化液为外加碳源,通过具有曝气段与非曝气段的一体化曝气生物滤池（BAF）,研究低碳氮比污水生物脱氮的性能与工艺条件。实验结果表明,预处理后的水解酸化液VFAs为3134．9～5251．4mg／L、ThODVFAs／COD为59．87％～91．85％,适合作为生物脱氮的外加碳源;水解酸化液的投配量、进水TN浓度对系统生物脱氮效果的影响较大,气水比、曝气段与非曝气段比例对系统的硝化和反硝化性能有重要的影响;在温度为25±1℃,水解酸化液COD平均为7555．1mg／L,进水TN、NH4-N和COD分别平均为43．88mg／L、39．04mg／L和56．8mg／L,碳源与污水投配的流量比为1：75的条件下,当BAF水力停留时间（HRT）为8h、曝气段与非曝气段比例为3：3、气水比为10：1、回流比为2：1时,NH4-N和TN的去除率分别超过98％和75％,出水COD平均为28．6mg／L。研究指出,剩余污泥水解酸化液经过预处理后可用作低碳氮比污水生物脱氮的外加碳源,有效地提高了反硝化效果,并不会造成二次污染,同时又可以实现剩余污泥的减量化和资源化。     

不同C/N下BBFR-IVCW耦合工艺对微污染水体脱氮效果

以生物质生物膜反应器(biomass bio-film reactor,BBFR)和复合垂直流人工湿地(integrated vertical-flow constructed wetland,IVCW)构成的组合系统来处理高氮寡碳微污染地表水,考察不同C/N比对组合系统脱氮效果的影响.实验结果表明,2#CW(2#湿地系统)的TN出水均值低于CW1#(1 #湿地系统),出水达到地表水环境质量Ⅳ级标准.C/N比对BBF系统的TN去除率有很大影响,而C/N比对硝酸盐氮去除率的影响并不明显.综合从碳源投加的经济成本因素和系统的反硝化效果来看,最优的C/N比为4.9.C/N=2.8时,1#CW对NO-3-N的去除率最高,为(71.88±15.70)％,并且与C/N＞ 2.8的几组情况有显著性差异(F3,56=21,p＜0.05).在C/N=4.1时,2#CW对NO3--N的去除率为(92.83±11.26)％,与其他C/N比值下NO3-N的去除率差异显著(F3,56=4.34,p＜0.05).C/N比的变化对出水剩余TN、NO3--N的影响情况比较一致.1#CW中出水TN和NO3--N浓度都是随着C/N比的增大而逐步增加;而2#CW中出水TN和NO3--N浓度都是随着C/N比的增大先减小,在C/N＞ 4.1时又有所增加.BBFR系统对COD的去除高于其对TN去除的贡献率.     

进水方式对序批式人工湿地处理效能的影响

序批式人工湿地具有较高的脱氮效能,研究考察了序批式人工湿地间歇和连续2种进水方式对其处理效能的影响。研究表明,进水方式对TN去除效能影响显著,对COD、NH4＋-N去除影响不显著。在水温18～25℃,负荷38 gCOD/（m2.d）条件下,采用＂进水10 min-反应12 h-排水10 min-排空闲置4 h＂的间歇进水方式时,可使进水COD、NH4＋-N和TN分别为306、65和73 mg/L的生活污水,出水分别为45、7和19 mg/L,去除率分别为85%、89%和74%,与＂进水反应12 h-排水10 min-排空闲置4 h＂的连续进水方式相比,COD和TN的去除率分别提高4%和32%。     

序批式膜生物反应器处理猪场沼液中氮的影响因素研究

猪场沼液具有高氨氮、低碳氮比(C/N)和脱氮难度大等特点,实验采用序批式膜生物反应器进行处理。结果表明,为达到较好的脱氮效果,进水COD宜控制在800~1 000mg/L;NH3-N为800mg/L时不会抑制硝化反应,C/N越高脱氮效果越好,C/N从8下降到1时,TN去除率由82.2%下降为16.7%;pH为8.5时脱氮效果最佳;夏天(进水水温25℃)脱氮效果优于冬天(进水水温13℃),TN去除率分别为93.13%、81.31%,进水水温在10~30℃时,进水水温越高脱氮效果越好。     

复合人工湿地对高污染性河流营养物的去除

为了研究复合人工湿地对高污染性河流营养物的去除效果,在西安皂河人渭处建立了一座占地约13334m。包括5组不同复合人工湿地工艺的中试系统。经过1年的实验研究表明,复合型人工湿地对COD、BOD。和ss有很好的去除效果,其去除率最高分别为（82．4±7．2）％、（97．1±1．7）％和（94±2．7）％,对于脱氮除磷而言,以水力停留时间4．1d的复合湿地系列4的处理效果最佳,对TN、NH3-N和TP的年去除率达（79．4±14）％、（79．2±13．7）％和（82．3±12）％。氮的去除效果受温度季节性变化影响较大,夏季平均水温高于19℃有更好的处理效果,磷的去除效果受温度影响不大;NO2-、NO3-去除率呈现负增长,在湿地尾端出现了不同程度的积累。     

厌氧流化床微生物燃料电池同步除碳脱氮产电性能影响因素

研究了厌氧流化床微生物燃料电池(AFB-MFC)除碳脱氮产电性能的影响因素。结果表明:(1)AFB-MFC对NH4+-N的去除不起作用。电压下降主要是由于进水有机基质浓度下降造成。(2)不添加NO3--N时,在满足AFB-MFC脱氮所需的电子供体条件下增加进水COD/TN有利于AFB-MFC产电。(3)3种无机氮共存下,AFB-MFC在进水有机碳与无机氮质量比(C/N)不低于1.37时,对COD、NO2--N和NO3--N具有理想的去除效果。AFB-MFB在一定进水C/N范围内(1.37～2.50),能得到稳定的输出电压及功率密度。(4)固定进水C/N时,AFB-MFC在高碳氮负荷下仍能得到较理想的NO2--N、NO3--N、COD去除效果,AFB-MFC对NH4+-N去除效果不明显;增加碳氮负荷,AFB-MFC输出电压及功率密度没有明显的改变。(5)有机基质浓度不变下,AFB-MFC中充足的电子供体可保证较高的NO3--N、COD去除率。AFB-MFC输出电压及功率密度随着时间延长而先增加至稳定值后下降。     

改良型A2／O-MBR工艺的反硝化除磷性能研究

重点考察了-种改良型膜生物反应器（A2／O—MBR）的脱氮除磷性能。该工艺主要特点在于对膜池硝化回流液进行了固液分离,并将上清液和浓缩污泥分别回流至缺氧池和厌氧池,这种改进提高了系统对氮、磷的同步去除效率。实验结果表明,在水力停留时间（HRT）为12h,污泥龄（SRT）为30d,混合液回流比为200％的运行条件下,进水COD、NH4＋-N、TN和TP平均浓度分别为（225±38）、（24．8±3．9）、（26．7±2．9）和（2．90±0．53）mg／L时,增加膜池硝化回流液固液分离装置前后,系统对COD和NH4＋-N的去除都维持在较高水平,而系统对TN和TP的去除效果显著提高,出水TN和TP平均浓度分别由（14．9±3．3）mg／L和（1．95±0．72）mg／L下降到（9．4±1．9）mg／L和（0．91±0．38）mg／L,表明增加膜池硝化回流液固液分离装置显著改善了A2／O-MBR系统的脱氮除磷效果。反硝化除磷活性实验结果进一步表明,改进后系统中反硝化除磷活性占总除磷活性的比例由51．5％上升至61．7％,说明增加膜池硝化回流液固液分离装置强化了系统的反硝化除磷性能。     

连续流反应器污水硝化过程中的N_2O释放

污水生物脱氮硝化阶段是温室气体一氧化二氮（N2O）的重要释放源。采用连续流反应器在2种进水氨氮（NH4-N,低氮反应器60 mg/L和高氮反应器180 mg/L）浓度条件下驯化硝化菌,并研究了不同初始NH4-N浓度和不同初始亚硝酸盐（NO2-N）浓度条件下所驯化硝化菌释放N2O的特征。结果表明在反应器运行过程中2个反应器释放N2O较少,均小于去除NH4-N浓度的0.01%;N2O的释放均随着初始NH4-N浓度或初始NO2-N浓度的升高而增加;不同初始NH4-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在0.51%~1.40%之间,高氮反应器驯化硝化菌在0.29%~1.27%之间;不同初始NO2-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在1.38%~3.78%之间,高氮反应器驯化硝化菌在1.16-5.81%之间。     

常温低基质下磷酸盐对厌氧氨氧化反应的影响

采用上向流厌氧氨氧化生物膜滤池反应器,研究了在进水温度（25±1）℃、pH值7．5～7．7、进水NHf—N及NO2--N浓度30-45iiig／L、COD小于10mg／L的条件下磷酸浓度对厌氧氨氧化反应的影响。实验结果表明,当TP〈5mg／L,磷酸盐浓度对厌氧氨氧化反应没有影响;当TP在5～7．5mg／L之间时随着磷酸盐浓度的增高氨氮的去除受到抑制,总氮的去除率随之降低。停止投加磷酸盐后系统处理效能可以快速恢复。     

水解酸化-A2O污泥减量工艺的运行性能研究

生物处理单元采用水解酸化、多级串联接触曝气、连续流的除磷脱氮A2／O工艺,并辅以外排厌氧富磷污水侧流除磷,开发了一个新型的具有强化除磷脱氮功能的污泥减量HA—A／A—MCO工艺。用该工艺处理校园生活污水发现,在SRT60d、进水COD316～407mg／L、NH4＋-N30～40mg／L、TN35～53mg／L、TP8—12mg／L的条件下,出水COD≤18mg／L、NH4＋-N≤2．1mg／L、TN≤10．3mg／L、TP≤0．44mg／L。研究还发现,水解酸化池处理产生的VFA能有效促进生物除磷脱氮,导致厌氧释磷量达57mg／L,进入化学除磷池的侧流液量仅相当于进水量的13％;系统最主要的脱氮形式是SND和缺氧反硝化,SND脱氮占脱氮总量的50％,缺氧反硝化占26％;HA-A／A—MCO系统有效实现了生物相分离,并利用生物捕食作用获得较低的污泥产率,0．1gMLSS／gCOD。     

潜流人工湿地-生物接触氧化处理低温低浓度生活污水

在低温低浓度生活污水的实验研究中,回流比和气水比是影响潜流人工湿地一生物接触氧化组合工艺污染物去除效果的重要因素,推荐回流比R=1．0,气水比为4：1,在该工况下,进水COD浓度在170．8～221．3mg／L时,平均去除率可达90％;进水NH3-N浓度在17．3～25．9mg／L,平均去除率45％～65％;进水TN浓度在25．1～38．49mg／L时,平均去除率45％～65％;进水TP浓度在2．2～3．1mg／L时,平均去除率65％～80％。污染物沿程浓度分析结果表明,该组合工艺可以在低温季节通过曝气促进氨氮硝化,大幅提高NH3-N和TN去除率,同时可以充分发挥复合潜流湿地功能。     

混合液回流比对MSBR工艺强化生物脱氮的影响

针对二级城镇污水处理厂提标改造时出水氮、磷指标很难同时达到一级A标准（GB18918-2002）的情况,提出了改良式序批式反应器（MSBR）的强化生物脱氮运行模式,并通过生产性实验研究了MSBR工艺混合液回流比（6单元回流至5单元）对出水COD、TP、NH4＋-N及TN的影响。实验结果表明,MSBR工艺混合液回流比对COD、NH4＋-N去除基本上没有影响,但对TN和TP去除有影响。当回流比从0提高1和1．5时,TP去除效率分别降低了5．85％和4．06％;而TN去除效率分别提高了10．46％和7．87％,同时出水TN可稳定达到一级A标的要求。从控制运行能耗和脱氮效果的角度综合考虑,该污水厂强化生物脱氮的混合液回流比控制在1是比较合适的。     

高速泳动床对村镇微污染水体的预处理效果

利用高速泳动床反应器作为预处理装置处理村镇微污染水体,出水进入组合人工湿地。结果表明,实验阶段高速泳动床在HRT为1.2 h时,尽管泳动床进水各污染物浓度较低,但反应器对COD、TN和TP仍具有较明显（P〈0.05）的去除效果,平均去除率分别为11.3%、14.6%和25.8%。高速泳动床反应器对氨氮去除效果尤为明显,去除率达到46.9%。此外,高速泳动床反应器内硝化作用较强,出水中硝态氮含量平均增加率为45.5%,弥补了后续人工湿地硝化作用不强、除氨氮效果不佳的缺点。     

青萍生长特征及其对受污染河水的修复效果

以浮萍优势品种青萍（Lemna minor）为研究对象,开展受污染河水修复。分析了青萍在不同营养盐浓度条件下的生长特征,探讨了青萍对受污染河水的修复效果。在表面积为0.0095 m2的限制空间条件下,青萍在1、2和5 mg总氮（TN）/L营养液中的生长特征都能较好地服从Logistic生长模型,受制约的临界鲜重（FW）分别为1.20、1.36和1.36 g;青萍对受污染河水中氮磷污染物具有较好的去除效果,氨氮（NH＋4-N）的平均去除率、平均去除量和平均去除速率分别为56.87%、1.22 mg/d和0.0466 mg/（g FW·h）,正磷酸盐（PO3-4-P）的平均去除率、平均去除量和平均去除速率分别为66.95%、0.25 mg/d和0.0088 mg/（g FW·h）。根据相关性分析,进水NH＋4-N和PO3-4-P浓度与其对应去除量之间极显著相关;青萍FW与NH＋4-N去除速率之间显著负相关,但与PO3-4-P去除速率之间不存在显著相关性;NH＋4-N进水浓度与去除速率相关性不显著,但PO3-4-P进水浓度与去除速率显著正相关。