水体污染及其防治

X52 200501439 人工湿地系统用于地表水水质改善的效能及特征/刘红(北京师范大学环境科学研究所环境模拟与污染控制国家重点联合实验室)…//环境科学/中科院生态环境研究中心.-2004,25(4).-65-69 环图X-5 在北京官厅水库附近建立潜流人工湿地(总面积:3×20m×2m)、芦苇、蒲草混合种植,研究其在不同季节条件下对地表水的处理效能及特征, 分析了进水浓度、水力负荷、温度对污染物去除率的影响。结果表明,系统对地表水有较好的处理效果,CODMn和NH4+-N的出水浓度与进水浓度的回归关系遵从线性关系;系统对TN、TP的去除率分别为20%-60%和30%-45%;污染物的去除率随温度的降低而降低,随水力负荷率的增加而降低;CODMn、NH4+-N和TN的去除率与其进水浓度呈正相关,而TP去除率与其进水浓度呈负相关。并研究建立了潜流湿地冬季运行管理措施。图5表2参21     

人工湿地系统用于地表水水质改善的效能及特征

在北京官厅水库附近建立潜流人工湿地(总面积:3×20m×2m),芦苇、蒲草混合种植,研究其在不同季节条件下对地表水的处理效能及特征,分析了进水浓度、水力负荷、温度对污染物去除率的影响.结果表明,系统对地表水有较好的处理效果,COD_Mn和NH₄⁺-N的出水浓度与进水浓度的回归关系遵从线性关系;系统对TN、TP的去除率分别为20%～60%和30%～45%;污染物的去除率随温度的降低而降低,随水力负荷率的增加而降低;COD_Mn、NH₄⁺-N和TN的去除率与其进水浓度呈正相关,而TP去除率与其进水浓度呈负相关.并研究建立了潜流湿地冬季运行管理措施.     

植草沟控制道路径流污染效果的现场实验研究

在合肥市滨湖新区建造了2条不同形式的植草沟,在实际降雨条件下监测2种植草沟的进、出水流量与水质,考察其对道路径流的水质净化和污染负荷控制效果.结果表明,植草输送沟(设施Ⅰ)与干植草沟(设施Ⅱ)均能有效去除径流中的TSS、COD、Pb、Cu、Cd、Zn等污染物,设施Ⅰ对TSS及COD的去除率中值分别为67.1%、46.7%,设施Ⅱ对TSS及COD的去除率中值分别为78.6%、58.6%,设施Ⅱ出水中Pb、Cu、Zn这3种重金属离子浓度均可达到地表水Ⅴ类水的要求;2种植草沟在部分降雨事件出水中均存在氮、磷物质的释放现象;2种植草沟对TP的去除受进水浓度的影响,去除效果随进水浓度的增加而逐渐提高,设施Ⅰ和设施Ⅱ对TP的平均去除率分别为14.7%和45.4%;设施Ⅱ对TSS、COD、TP、TN、NH+4-N、NO-3-N的负荷控制效果优于设施Ⅰ;在土壤渗透性能差、地面坡度小的地区,使用干植草沟可以取得较好的水质控制及污染负荷削减效果.     

三种类型人工湿地在非点源污染中的治理效果

采用垂直流、水平潜流和复合型人工湿地系统,对珠海市斗门镇上洲村农村生活污水进行处理并进行污染物削减效果对比。研究发现:3种湿地对COD和NH+4-N的去除率分别达66%~77%和96%~97%,去除效果较好且不存在显著差异。复合型和水平潜流湿地对TN(92%)和TP(66%~75%)去除效果相当,但显著大于垂直流(50%)。不同湿地对污染物去除率呈现秋季夏季的趋势,但季节间差异不显著。除了TP和垂直流湿地的TN,不同湿地出水浓度均达到地表水质III~II类标准。总体上,复合型和水平潜流湿地较垂直流具有较好的污染物去除能力,适合在农村水环境治理中推广应用。     

微污染饮用水源水潜流人工湿地预处理的效能研究

以济南玉清湖水库为例,采用水平潜流人工湿地系统对沉砂后的微污染黄河水进行了预处理试验,考察了湿地系统对污染物的去除效率及其变化趋势.同时,根据实验数据,构建了潜流人工湿地系统COD、TN、TP的一级动力学模拟方程.结果表明,水平潜流人工湿地系统对COD、TP、TN和NH4+-N的平均去除率分别为49.89%、50.44%、53.41%和48.45%;人工湿地对污染物的处理是物理、化学和生物及其协同作用的过程.人工湿地沿程及不同高度污染物浓度变化试验结果表明,人工湿地系统对污染物的降解沿人工湿地水流方向逐渐降低,污染物主要在人工湿地床体前部被去除,潜流人工湿地床体上部对污染物的去除效果更好.     

2种人工湿地污水净化效果及其耐污染负荷冲击能力研究

依托建立在新沂河河漫滩的人工湿地中试工程开展现场试验,研究分析2种人工湿地对污染河水的净化效果及耐污染负荷冲击能力.结果表明:在相同的进水浓度条件下,垂直流人工湿地对CODMn的净化效果明显优于潜流,平均去除率高出13.7%,而两者对NH+4-N的净化效果没有明显差异,且都保持较高水平,平均去除率均高于80%;潜流和垂直流人工湿地自身构造不同引起的水流运行方式及截留、过滤作用的差异对有机污染物的去除影响较大,而对NH+4-N的净化效果影响较小;进水污染负荷变化对人工湿地污染物去除效率影响显著,垂直流人工湿地耐CODMn污染负荷冲击能力明显强于潜流,而对NH+4-N污染负荷变化,两者都表现出了较强的耐受能力,差异不明显.     

垂直潜流人工湿地中有机物去除动态规律研究

在分析垂直潜流人工湿地不同高度有机物去除率及其形态变化的基础上,推求出各形态有机物在垂向沿程的平均去除速率,建立了进水浓度和进水水力负荷规律曲线.结果表明.在本实验条件下.垂直潜流人工湿地中有机物的去除主要集中在布水管至布水管下10 cm的基质层内,进水水力负荷越小,该基质层内有机物的去除率也越高;在以粗砂作为垂直潜流人工湿地的基质、进水水力负荷≤0.5 m3/(m2·d)的条件下,垂直潜流人工湿地对有机物去除的有效高度为60 cm;布水管下10 cm基质层不同类型有机物的平均降解速率都处于最大,随着垂向沿程深度的增加.各类型有机物的平均降解速率都呈较大幅度递减趋势;以砂子为基质的垂直潜流人工湿地进水浓度和进水水力负荷规律曲线可表示为(Cin-Cou)×q=1107.02-2.96 Cin× q.     

高水力负荷对人工湿地处理精养虾塘排水效果的影响

通过水平潜流人工湿地处理精养虾塘排水的中试试验,探讨了在不同高水力负荷条件下[1.10～5.34 m3.(m2.d)-1]人工湿地对有机物、氮磷以及悬浮物的去除效果,以期为其设计运行提供参考.结果表明,水力负荷与COD、TN、TP、SS的去除率呈负相关;COD、TN、SS去除速率随水力负荷的升高,先升后降,最高分别达到69、1.8和117.6 g.(m2.d)-1;TP的去除速率随水力负荷的升高变化并不明显.人工湿地在水力负荷2.52～3.24 m3.(m2.d)-1范围内运行时,污染物去除总量最高处理效果最佳.     

潜流水平湿地对农业灌溉径流氮磷的去除

构建了潜流水平芦苇湿地,对农业灌溉径流(TN约为7mg/L,TP约为0.5mg/L)中氮磷进行了为期1年的去除研究.在水力停留时间(HRT)为2,4,6d时,TP和TN的去除率均大于87%和68%.湿地对TN、NH₄⁺-N和TP的去除受HRT的影响较大(P<0.05),对PO₄^3--P的去除受HRT的影响较小.在不同HRT情况下,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO3--N和PO₄^3--P的去除率均高于93%,出水浓度一般均小于0.04mg/L.且出水中的TP和TN主要为有机态,存在一个TP和TN背景浓度.TN去除率与负荷之间具有很好的相关性(R2=0.9968),但是TP去除率与负荷之间相关性较差(R²=0.5987).以HRT为2d计算,1m²的芦苇床处理该农业灌溉径流的能力为0.1m³/d,出水TN和TP浓度可控制在0.50mg/L和0.154mg/L以下.     

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.     

细微泥沙对活性污泥系统的影响及其恢复特征

不同地区、排水体制和季节下,我国城市污水厂进水中细微泥沙含量〔以ρ(ISS)/ρ(COD_Cr)表征,ISS为无机悬浮固体〕差异较大,细微泥沙进入生化处理单元将会对活性污泥系统的正常运行产生一定影响. 考察在不同进水细微泥沙浓度下,活性污泥系统各运行参数的变化及系统恢复情况,结果表明:①随着进水中细微泥沙浓度的增大,活性污泥系统ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)、SOUR′(单位质量污泥活性)、CST(污泥毛细吸水时间)和SVI(污泥容积指数)降低;在影响期,ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)最小值、SOUR′平均值、CST平均值与细微泥沙浓度均呈良好的线性关系,R2(相关系数)分别为0.963 7、0.979 9和0.786 5;系统恢复所需时间与进水细微泥沙浓度呈正相关. ②污泥中细微泥沙浓度的增加导致SOUR′下降,使得ρ(MLSS)和剩余污泥量增加,不利于污水厂的节能减排. 可见进水中细微泥沙浓度的增大不利于污水厂的稳定高效运行.      

河岸草本缓冲带对模拟径流中污染物的净化

选择华北地区3种常见草本植物——狗牙根、虎尾草和天堂草,通过人工配水模拟地表径流,在北京潮白河河岸设置径流试验,研究河岸带宽度、水力负荷和进水浓度对不同缓冲带截污能力的影响。结果表明:模拟径流中污染物均随缓冲带沿程距离增加有降低趋势,且前段下降较快,后段下降逐渐趋缓。SS的去除主要发生在沿程前3 m,TP和COD的去除主要发生在前6 m,TN的去除主要发生在9 m以内。若缓冲带的宽度设置受限,为保证一定的截污效果,宽度不应小于9 m。狗牙根、虎尾草和天堂草缓冲带在沿程15 m处对NH_4~+-N的去除率分别为50.6%、32.0%和40.4%,总体上狗牙根和天堂草对N、P的去除能力优于虎尾草。不同水力负荷和进水浓度下,草本缓冲带均能有效截留径流中的SS,去除率均在70%以上,而NH_4~+-N的去除受进水浓度的影响较大。由于模拟径流中NO_3~--N和溶解性磷(DP)进水浓度低于1 mg/L,缓冲带对两者的去除效果较差,特别是虎尾草缓冲带,出现了出水浓度高于进水的情况。     

三相生物流化床处理高浓度丙烯酸丁酯生产废水

采用三相生物流化床工艺处理模拟丙烯酸丁酯生产废水,考察了进水丙烯酸浓度、对甲基苯磺酸浓度、容积负荷、水力停留时间对废水处理效果的影响.结果表明,该工艺适合于丙烯酸丁酯废水的高负荷处理.进水中100 mg/L丙烯酸及50 mg/L的对甲基苯磺酸对生物流化床中未经驯化的微生物具有明显的毒害作用,经过2周左右的驯化,毒害作用...     

多段进水A/O生物膜工艺运行性能的研究

为提高多段进水A/O生物膜工艺的脱氮效率,按照进入各缺氧池的COD量与硝态氮量的比值相同,且等于一最优比值的原则进行流量分配,按照容积负荷相等的原则设计各反应单元,对多段进水A/O生物膜工艺的流量分配和反应单元容积分配同时进行优化,并采用三段进水A/O生物膜反应器试验了等流量分配模式下运行和优化模式下运行的出水水质的差异.试验结果表明,当多段进水A/O生物膜工艺在两种模式下采用相同参数运行时,优化模式下总氮(TN)去除率明显高于等流量模式,其分别为88.8%和80.3%.优化模式与等流量分配模式对COD和总凯氏氮的去除率差别不大(均可达到97%和98%以上).采用该优化设计方法可以显著提高该工艺的TN去除效率.     

缺氧附着生长反应器同步脱氮除硫除碳运行效果探讨

在缺氧环境下,应用附着生长反应器,通过降低水力停留时间增加进水底物负荷,对废水中硫化物,硝酸盐、亚硝酸盐和有机物等污染物质的降解情况进行了研究.结果表明,进水硫化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和有机物浓度分别为200、52.5、20和20mg/L,去除率分别达到99%、99%、95.5%和80%,实现了兼养脱硫反硝化氮、硫、碳的同步去除.随着底物负荷的增大,硝酸盐和亚硝酸盐对冲击负荷的适应性逐渐变小;硝酸盐降解对进水负荷冲击的适应性强于亚硝酸盐;与增加进水负荷对反应器带来的冲击相比,缺氧环境的破坏对硝酸盐和亚硝酸盐的降解影响大;去除硫化物的60%被生物氧化为单质硫;缺氧反应器中发生了自养反硝化和异养反硝化作用,自养反硝化占主导地位,异养反硝化的发生力度为21.76%.     

NO3--N负荷对树皮填料人工湿地早期反硝化及释碳速率的影响

为了将污水厂尾水作为再生水进行利用,常常需要对尾水进行深度脱氮,针对尾水的水质特征,在深度脱氮时常常需投加碳源.试验采用树皮作为填料,兼作脱氮的缓释碳源,进行树皮填料人工湿地深度脱氮模型试验,研究进水NO_3~--N负荷对反硝化和树皮释放碳源的影响.结果表明,树皮填料人工湿地可稳定脱氮;反硝化速率遵循Monod关系式,随进水NO_3~--N负荷增大而递增,饱和常数KS=19.10 mg·L~(-1);硝氮去除率随进水NO_3~--N负荷增大而减小;在树皮填料人工湿地运行早期,树皮释碳总量、树皮释碳速率随进水NO_3~--N负荷增大而递增,与进水NO_3~--N均呈线性正相关;树皮静态释碳速率为0.2 mg·(g·d)-1,与腐朽木等中空松散的植物碳源相比,碳源缓释性能较好,释碳周期较长,是良好的缓释碳源.     

流量分配对分段进水A/O工艺脱氮性能的影响

采用分段进水A/O中试脱氮系统处理实际生活污水,为充分利用原水碳源,采用流量分配系数法对进水流量进行分配.在高、低负荷,进水COD/TKN分别为3、 5、 7、 9、 11、 13下,研究流量分配比对分段进水A/O工艺脱氮性能的影响.结果表明,在高负荷、低C/N(COD/TKN＜5)下,按流量分配系数分配流量,会造成系统硝化容量浪费,导致氨氮去除效果下降.而在高负荷、高C/N(COD/TKN＞9),由于首端氨氮负荷过高,氨氮不能完全氧化,导致后段反硝化电子受体不 足,造成系统碳源浪费,结果随C/N提高,总氮(TN)去除率却逐渐降低.而低负荷下,由于不存在硝化限制,系统TN去除率随进水C/N升高而升高,当C/N为13时,出水TN<2 mg/Ｌ,最高TN去除率可达976%.高、低负荷,不同C/N下的试验结果证明,高C/N污水(C/N＞α),采用流量分配系数分配流量,可充分利用原水碳源,提高TN去除效率,但需保证各段硝化完全.而低C/N污水(C/N＜α),C/N是决定TN去除率的关键因素,从保证硝化效果、利于硝化菌生长的角度考虑,不宜采用流量分配系数法分配流量,各段等负荷分配流量是一个可能的选择.     

氨氮和硫酸盐对谷氨酸厌氧生物降解性能的抑制及机理

采用连续运行1119d的上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,研究了最佳有机负荷条件下氨氮和硫酸盐对模拟废水中谷氨酸降解性能的抑制作用.结果表明,有机负荷为8.0g COD/（L·d）时,COD去除率达到最高值为（97.94±0.28）%.逐步提高进水氨氮浓度,起初对谷氨酸降解性能的影响不大;但升到2000mg/L时COD去除率和甲烷产率明显降低,继续升至4000mg/L时即达到半抑制状态.逐步提高进水硫酸盐浓度至4000mg/L,甲烷产率和溶液中游离硫化氢（FS）浓度分别呈现一直下降和升高趋势,但COD去除率均能维持在90%以上.进水中的氨氮和硫酸盐分别因离解平衡和生物还原作用形成游离氨（FAN）和FS,进而抑制了产甲烷菌的活性;前者因FAN扩散到细胞内部破坏质子平衡从而过多消耗ATP,后者还因硫酸盐还原菌的增殖存在底物竞争抑制作用.     

氨氮和硫酸盐对谷氨酸厌氧生物降解性能的抑制及机理

采用连续运行1119d的上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,研究了最佳有机负荷条件下氨氮和硫酸盐对模拟废水中谷氨酸降解性能的抑制作用.结果表明,有机负荷为8.0g COD/（L·d）时,COD去除率达到最高值为（97.94±0.28）%.逐步提高进水氨氮浓度,起初对谷氨酸降解性能的影响不大;但升到2000mg/L时COD去除率和甲烷产率明显降低,继续升至4000mg/L时即达到半抑制状态.逐步提高进水硫酸盐浓度至4000mg/L,甲烷产率和溶液中游离硫化氢（FS）浓度分别呈现一直下降和升高趋势,但COD去除率均能维持在90%以上.进水中的氨氮和硫酸盐分别因离解平衡和生物还原作用形成游离氨（FAN）和FS,进而抑制了产甲烷菌的活性;前者因FAN扩散到细胞内部破坏质子平衡从而过多消耗ATP,后者还因硫酸盐还原菌的增殖存在底物竞争抑制作用.     

负荷交替法快速培养好氧硝化颗粒污泥的研究

在3个SBR(R1、R2、R3)中分别培养好氧硝化颗粒污泥,R1和R2分别采用进水氮负荷交替变化和进水碳氮负荷同步交替变化这2种新的培养方式,R3采用传统的逐步提高氮负荷法.对R1、R2和R3培养得到的硝化颗粒污泥在物理性状、污染物去除效能等方面进行对比分析.结果表明,R1和R2的培养方式明显缩短了培养时间,70 d左右成功培养出完全意义上的硝化颗粒(硝化菌的活性超过异养菌的活性),而R3需147 d.采用进水碳氮负荷同步交替变化法快速培养出的颗粒外形更规则、硝化菌活性更高、脱氮性能更优,稳定运行时氨氮和总氮去除率分别为95%和70%左右,在理化性状和脱氮性能上明显优于其他2种.对比发现,在硝化颗粒污泥培养初期,适当提高进水有机负荷,能加快颗粒的形成及生长.