给水厂污泥改良雨水生物滞留系统填料层最优设计深度研究

生物滞留系统的基质组成与填料层的深度对污染物去除有重要影响。利用给水厂污泥改良砂土作用生物滞留系统基质,研究了污染物在生物滞留系统内不同深度的去除情况,以确定改良填料层的最优设计深度。结果显示:进水ρ(SS)平均为198.14 mg/L,下渗通过20 cm改良基质后出水为15.96 mg/L,平均去除率高达92.34%;进水ρ(COD)平均为178.29 mg/L时,40与60 cm深度改良基质区间对溶解性COD的平均去除率分别为55.3%、78.7%;进水ρ(NH~+_4-N)平均为3.67 mg/L,经过40 cm改良基质后出水为0.12 mg/L;进水ρ(NO~-_3-N)与ρ(TN)平均分别为7.78,11.54 mg/L,通过15 cm种植土层和20,40,60 cm改良基质后,对NO~-_3-N平均去除率依次为5.0%、6.8%、15.1%、24.9%,对TN平均去除率分别为9.4%、16.6%、24.8%、32.8%;进水ρ(PO~(3-)_4-P)平均为5.31 mg/L时,经过40 cm改良基质后出水平均为0.09 mg/L。对实测雨水径流污染物浓度和形态进行分析表明,给水厂污泥改良砂土基质填料层深度为40 cm时,雨水生物滞留系统出水中各项污染物浓度均可满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ-Ⅲ类水质标准。     

沸石改良雨水生物滞留系统去除污染物研究

作为重要的低影响开发技术之一,雨水生物滞留系统在控制径流污染和削减径流总量及峰值方面具有良好的效果。传统生物滞留系统对于TSS、重金属和COD有较好的去除效果,但对硝氮去除效果差,砂土填料空隙率小,对水量的调蓄效果差,水力停留时间长,容易堵塞。本研究尝试采用沸石作为滞留系统的基质填料,并在系统底部设置淹没区创造缺氧环境提高系统对硝氮的去除效果。对比了在有无淹没区条件下对模拟雨水中各种污染物的去除效果。在无淹没区条件下,系统对进水TSS负荷的变化有很好的抗冲击能力,当进水TSS浓度在100~400 mg/L范围内变化时,出水TSS始终在20 mg/L以下。当进水COD浓度为150~250 mg/L,TP浓度为2.5~7.0 mg/L,NH_4~+-N浓度为3.0~4.0 mg/L,NO_3~--N浓度为6.0~10.0 mg/L时,系统对COD、TP、NH_4~+-N、NO_3~--N的平均去除率分别为67%、73%、88%、5%。在有淹没区且进水浓度基本相同的条件下,系统对TSS、COD、TP、NH_4~+-N等污染物的去除均没有大的变化,但对NO_3~--N的平均去除率则上升为74%。同时,系统对Pb、Zn、Cu、Cd等重金属也有良好的去除效果。     

模拟生物滞留池强化径流雨水中的氮磷去除研究

为改善生物滞留池对径流雨水中氮和磷的去除效果,考察了不同组合填料和淹没区深度分别对总磷和硝酸氮的影响,找出最优工况,采用小试实验研究优化后的模拟生物滞留池对径流雨水中氮磷的去除效果。结果显示,最优工况是选择麦饭石组合填料,设置淹没区深度为35 cm。经优化后的模拟生物滞留装置在7场模拟降雨实验中,对COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN和TP去除率分别为:68.65%~82.86%、73.47%~91.69%、29.35%~74.56%、58.66%~74.88%和78.37%~93.90%。该装置对模拟径流中的污染物去除稳定,适合应用于道路滞留带。     

给水厂铝污泥作为屋顶绿化基质应用的关键问题分析

屋顶绿化(roof greening)作为"海绵城市"生物滞留设施之一,是景观好、效果佳的城市雨水管控措施。使用给水厂铝污泥配制屋顶绿化基质,可缓解污泥填埋的用地压力,取得污泥资源化和减量化效果,进而阐明此类生物滞留设施应用中的主要关键问题:1)铝污泥是否存在铝和重金属的浸出; 2)铝污泥是否能直接用作种植基质; 3)铝污泥应如何处理并搭配其他基材制成轻型改良基质; 4)以铝污泥改良基质制成的屋顶绿化设施对雨水的滞蓄净化效果。结果表明:在土壤pH约为7的景观应用上,铝污泥中铝和重金属的浸出量极少,对环境构成威胁甚微;铝污泥初期含水率为80%,性状不稳定,不宜直接作为屋顶绿化设施的种植基质使用,需干燥至60%以下;为满足屋顶绿化规范要求,还应搭配其他轻质、保水、保肥的基材(如椰糠、泥炭、腐殖土等)使用;在铝污泥(40%,体积分数,下同)、椰糠(35%)、珍珠岩(25%)的改良基质中栽种地被植物,植物生根率为100%,覆盖率长期维持75%以上,生长状况良好;在中雨标准(20 mm/h)和暴雨标准(45 mm/h)的降雨模拟中,设施雨水持蓄率分别达到89. 5%和37. 1%,对各类污染物有一定的去除效果,更弥补了传统生物滞留设施对磷去除效果较差的缺点。     

基质浓度对ABR反应器SAD协同脱氮除碳效能影响

为改善厌氧氨氧化对总氮(TN)去除不完全和有机物对厌氧氨氧化胁迫的问题,采用厌氧折流板反应器(ABR),接种成熟的厌氧氨氧化污泥与城市污水处理厂厌氧污泥,通过不同基质浓度控制,构建厌氧氨氧化耦合反硝化系统(SAD),并考察不同进水基质(COD、NO-2-N、NH+4-N)浓度对耦合系统脱氮除碳效能的影响及污染物去除规律.结果表明,在ABR反应器中可实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合反应,并缓解了有机物对厌氧氨氧化菌的抑制效应.当进水COD、NO-2-N和NH+4-N浓度为260、185和100 mg·L-1,比例为2.6∶1.85∶1时,三者出水浓度分别低于10、1.0和0.9 mg·L-1,TN去除率达到99%,实现系统的稳定运行和C、N污染物的超低排放.不同基质浓度和比例条件下,目标污染物去除基本在第1隔室完成,去除率均在75%以上,且厌氧氨氧化反应在SAD耦合系统脱氮中占主导地位.     

生态沟渠-生物滞留池组合控制农村径流污染

生态沟渠和生物滞留池因其良好的径流污染控制能力和生态效益,日益受到广泛关注和应用,但单一的生态沟渠或生物滞留池在农村径流污染控制中常存在氮磷去除效果不稳定和基质易堵塞等问题.将两者串联构建组合系统,利用生态沟渠预处理去除部分污染物,可降低生物滞留池污染负荷和减轻基质堵塞;同时在生物滞留池中设置淹没区并添加天然载体碳源提升系统脱氮效果.研究了载体碳源、降雨强度和干湿交替等条件对生态沟渠-生物滞留池组合系统控制农村径流污染的影响.结果表明,投加稻草和木屑两种天然载体碳源分别将生物滞留池段的TN去除率提升19.9%和20.4%.模拟降雨强度从小雨增至大雨时,外加碳源组合系统COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP去除率平均下降17.0%、 16.8%、 20.4%和17.2%,其中生态沟渠段对4种污染物的去除贡献平均降低16.3%、 13.0%、 24.2%和22.1%.干湿交替运行可提高系统的污染物去除效果,相较连续进水,干旱3周后木屑组TN平均去除率提升12.3%.微生物群落分析结果显示,木屑组和稻草组生物滞留池样品的α多样性高于对照组;投加载体碳...     

改良生物滞留系统强化对雨水径流中氮磷的去除

传统生物滞留池对N、P去除效果较差且不稳定,甚至会出现N、P的负去除现象.文章采用改良复合填料,结合双层填料和滤池饱和区组合设置,构建了4组模拟生物滞留实验柱,分别加入传统填料(C1)和改良复合填料(C2、C3、C4),并设置滤池饱和区的组合式排水系统以强化脱氮除磷效果.利用半合成模拟雨水作为实验进水对出水中氮磷的去除效率进行了评价和比较.此外,还评价了介质深度、干旱期对生物滞留柱中磷的截留和反硝化酶活性的影响.填充C2的实验柱对总磷的去除效果最佳(93.70％);填充C1的实验柱对总磷的去除效果较差(57.36％);填充C3的实验柱去除硝酸盐和总氮的性能最佳(分别为83.54％和92.15％).结果 表明,通过改良填料羟基铝蛭石污泥、双层填料和滤池饱和区组合设置,可以有效地改善径流水质,并可为高效雨水处理提供新的生物滞留池配置方法.     

给水厂污泥改良生物滞留填料除磷效果的研究

通过静态吸附实验研究了土壤、给水厂污泥对磷的吸附特性,采用生物滞留模拟柱,考察生物滞留技术对城市径流中磷的去除效果,评价以给水厂污泥改良填料的可行性.结果表明,给水厂污泥对磷的吸附能力远大于土壤.在进水磷浓度为1.0 mg·L-1条件下,传统填料模拟柱出水总磷随着进水量的增加浓度逐渐增大,而改良填料模拟柱表现出稳定的长期去除效果,经7个月的连续运行,改良填料模拟柱出水总磷的浓度仍小于0.050 mg·L-1,满足地表水Ⅲ类水质标准.根据静态吸附实验估算结果,相同的控制条件下,添加4%给水厂污泥的改良填料对磷的吸附能力约为传统填料的4倍.无定型铁铝的沉淀、吸附作用是改良填料截留进水中磷的主要机制,工程应用中可在填料中添加4%~5%比例的给水厂污泥以提高生物滞留设施控制受纳水体富营养化的效果.     

南方红壤区生物滞留池的效果模拟和影响研究

南方红壤区降雨量大且相对集中,红壤保肥性差、渗透性低,对生物滞留池的建设造成较大压力。通过室外人工模拟中试实验,选取3类设计影响因素:植物种类、填料层砂土比(1∶3、1∶4和1∶5)和水力/污染负荷,研究其对雨水径流中污染物的去除效果及影响。实验结果表明:W1—W7的7套生物滞留池对NH_3-N、NO~-_3-N、TN、TP和COD的平均去除率分别为54.98%～83.61%、 64.18%～83.63%、59.99%～77.15%、76.85%～85.17%和45.11%～85.44%,红壤对P具有较好的吸附作用,使TP的去除效果显著;重金属Pt、Cu、Zn和Cd的平均去除率分别为88.31%～97.00%、84.56%～86.03%、96.88%～97.21%和96.39%～97.44%,去除效果高效、稳定。影响研究表明:杜鹃和狗牙根对雨水径流污染物的去除效果略优于月季;砂土比与N类污染物的去除率正相关,与COD的去除率负相关,对TP的去除率影响不显著;雨水径流污染物的去除率随水力负荷的增大逐渐减小,随污染负荷的增大逐渐增大。     

生物滞留系统对阳台洗衣废水的除污性能研究

老旧小区因历史原因长期存在阳台洗衣废水排入雨水管道现象,并对水体造成了严重污染。生物滞留是海绵城市建设的优选措施之一,但其受季节性降雨特征影响而出现过长干旱期,导致植物死亡进而损害系统功能,甚至造成降雨径流引起的污染物淋洗现象。生物滞留系统在干旱期处理其他污染水源(如洗衣废水)可消除人为浇灌养护工作,并提高系统应对干旱气候的适应能力。为考察生物滞留系统在干旱期对洗衣废水的处理效能,该文研究了进水有机物浓度和闲置时间对生物滞留系统除污性能的影响。结果表明,生物滞留系统可高效去除洗衣废水中的TSS;植物系统对TN、NH_4~+-N和COD等污染物的去除效果均显著优于无植物系统;进水有机物浓度对系统除污能力具有一定的影响,尤其是有机物浓度过高不利于植物系统对氮的去除;当闲置时间为2～4 d时,系统对洗衣废水的除污性能受闲置时间影响不显著。研究证实,生物滞留系统在非雨季可用于阳台洗衣废水中的处理。     

SBR工艺中反硝化除磷特性研究

在ＮＯ^-₃-N/COD为0.04、0.095、0.125和0.27条件下,采用SBR反应器研究了反硝化除磷的特性.试验表明,污染物与控制参数（pH、ORP、 DO）具有良好的相关性.在搅拌阶段,ORP可以指示是否发生了反硝化聚磷反应;在好氧阶段,上述3个参数都可以监测TN浓度的低谷（NAS point）,但是pH最为灵敏.在NAS point排放上清液,能提高反应器的效率和出水水质.在反硝化聚磷的过程中,反硝化聚磷菌（DPBs）首先快速将ＮＯ^-₃-N转化为某种中间产物,然后再将该产物逐渐转化为N₂.有机碳源对DPBs的除磷能力有较大影响,当ＮＯ^-₃-N/COD大于0.095时,随着比值的升高,DPBs除磷能力增强.结果表明,为取得良好的反硝化除磷效果,ＮＯ^-₃-N/COD应不低于0.125.     

COD/TP比及NO_2~--N/TP对短程反硝化聚磷的影响

污水中COD/TP比和NO2--N/TP比对A/A/OSBR反硝化聚磷工艺运行有重要的影响。实验结果表明:随着COD/TP比值的增加,厌氧释磷增加、厌氧释磷速率提高。但当COD/TP比值为28.5时,过剩的碳源进入缺氧段,反硝化菌利用外碳源消耗,抑制了缺氧吸磷过程;当COD/TP比值为21时,合成的PHB不足,缺氧吸磷效率下降,而且长期在较低COD/TP比条件下运行,激发了聚糖菌与聚磷菌的竞争,聚磷菌处于竞争的劣势,反硝化聚磷能力最终消失;当COD/PO43--P为25时,短程反硝化聚磷效果最佳。NO2--N/TP比与COD/TP的比值相关联,在COD/TP=25的条件下,合适的NO2--N/TP比为3。当NO2--N/PO43--P为5时,SBR上一周期剩余的NO2-会影响厌氧释磷过程。当NO2--N/TP为1.8时,NO2-不足,会使反硝化聚磷过程不完全。     

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。     

以稻秆为固体碳源处理分散养猪冲洗水的试验研究

针对分散养猪废水经厌氧和人工湿地处理后存在C/N低的问题,以廉价的稻秆作为固体碳源和生物膜载体,研究反应器启动阶段运行性能、水力负荷的影响以及污染物沿程去除特性.结果表明NO3--N主要在反应器上部稻秆填充层被去除,去除率超过95%,且无明显NO2--N积累,反硝化速率为0.052mg/(g·h).稻秆本身会浸出释放有机物和氮(主要为NH4+-N),导致运行前期出水COD和NH4+-N高于进水,但仍远低于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的排放限值,40d后COD逐步降至40mg/L左右.COD和NO3--N可在反应器下部的砖渣填充层被进一步去除.     

水培植物生态槽对低C/N污水的脱氮研究

选用某污水处理厂的二沉池出水[(TN主要以硝态氮(NO3--N)形式存在)作为研究对象,采取水培植物生态槽进行脱氮试验,着重研究了NO3--N的反硝化过程.结果表明, NO3--N与COD均得到有效去除;生态槽厌氧区水力停留时间(HRT)为10~18h,系统水力负荷为1.33m3/(m3×d),不投外加碳源时,空槽运行NO3--N去除率为10.80%;种植能分泌溶解性有机碳(DOC)的凤眼莲使NO3--N去除率升至15.89%;而硫自养反硝化过程使NO3--N去除率提高至37.80%;投加葡萄糖时,TN与NO3--N的去除率分别达到87.20%和93.21%,出水浓度分别降到2.2,1.04mg/L.     

餐厨垃圾水解酸化液作碳源的脱氮效果研究

针对餐厨垃圾水解酸化液作外加碳源的反硝化脱氮效果进行研究,考察了人工配水条件下水解酸化液反硝化处理的适宜COD/NO3--N比范围,在适宜COD/NO3--N比条件下与甲醇、乙酸钠的反硝化效果进行对比,并验证了水解酸化液对于生活污水的反硝化效果.结果表明,人工配水条件下利用水解酸化液作碳源的适宜COD/NO3--N比为4.9~6.0,反硝化速率最高可达25.0mg NO3--N/(gVSS·h).反应过程存在2个不同的硝态氮去除速率阶段,并出现了亚硝氮积累.餐厨垃圾水解酸化液为含多种VFA成分的混合物,其反应过程中硝态氮的去除速率比甲醇、乙酸钠等纯物质做碳源时的硝态氮去除速率快.将餐厨垃圾水解酸化液用于生活污水脱氮处理,当COD/NO3--N比为6时,水中的硝态氮以及亚硝氮均能够得到较为彻底的去除.     

Evaluation of a cost e ective technique for treating aquaculture water discharge using Lolium perenne Lam as a biofilter

Wastewater stabilization ponds generate low cost by-products that are useful for agriculture. The utilization of these by-products for soil amendment and as a source of nutrients for plants requires a high level of sanitation and stabilization of the organic matter, to maintain acceptable levels of soil, water and air quality. In this study, two aquaculture wastewater treatment systems; recirculating system and a floating plant bed system were designed to improve the quality of irrigation water in local communities with low income. In both systems the grass species Lolium perenne Lam was used as a plant biofilter while vegetable specie Amaranthus viridis was used to evaluate the performance of the system and the suitability of the phyto-treated water for irrigation. It was found that the harmful material removal rate for recirculating system was 88.9% for TAN （total ammonia nitrogen）, 90% for NO2--N, 64.8% for NO3--N while for floating plant bed system 82.7% for TAN, 82% for NO2--N and 60.5% for NO3--N. Comparative analysis of the efficiency of waste element removal between the two systems revealed that both systems performed well, however, plant growth was not robust for floating plant bed system while recirculating system is energy consuming. Although both systems did not attain sufficient levels of TN （total nitrogen） and TP （total phosphorus） load reduction, the treatment with L. perenne remarkably improved the irrigation water quality. A. viridis plants irrigated with the phyto-treated discharge water had lesser concentrations of heavy metals in their tissues compared to those irrigated with untreated discharge. The control plants irrigated with untreated discharge were also found to be highly lignified with few stems and small leaves.     

碳氧调控下人工湿地净化效果的协同与拮抗研究

从人工湿地脱氮效果的重要限制因子——溶解氧和碳源着手,构建了一种人工湿地碳氧联合调控脱氮系统,研究了曝气、碳源投加、碳氧联合调控下人工湿地的净化效果.结果表明,曝气促进了TSS、COD、TN、NH4+-N、TP的去除,但夏季时会导致NO3--N的积累;碳源投加提高了TN、NO3--N的去除,但冬季时会导致COD去除率的下降.碳氧联合调控下人工湿地对TN、NO3--N的去除表现出协同作用,对NH4+-N、COD的去除表现出独立作用,而对TP、TSS的去除表现出一定的拮抗作用.另外,对于以氨氮为主的“低碳高氮”污水,人工湿地碳氧联合调控系统脱氮效率达87.3%,可见该强化系统适用于“低碳高氮”污水的处理.     

HRT对瓷粒BAF处理生活污水效能的影响

通过实验室模型试验研究了瓷粒曝气生物滤池处理生活污水的效能,分析了在气水比一定的条件下,水力停留时间(HRT)变化对曝气生物滤池处理效能及运行特性的影响规律。考察了不同HRT运行下,COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN、SS等指标的变化,结果表明,当进水COD为280～320mg/L,气水比为3:1,HRT为10h的条件下,处理效果最好,其中COD、NH4+-N、TN、SS的平均去除率分别为92.6%、97.8%、34.7%、84.2%。当HRT逐渐降低时,以上指标的去除效果都有所下降,但去除效能的下降与HRT的降低不呈线性关系。当HRT降至3h,去除效能有一定程度的上升,COD、NH4+-N、TN、SS的去除率有所增加。     

Monitoring of non-point source pollutants load from a mixed forest land use

The aim of this study was to determine the unit load of NPS (non-point source) pollutants including organic variables such as BOD (biochemical oxygen demand),COD (chemical oxygen demand) and DOC (dissolved organic carbon),nitrogen and phosphorus constituents,and suspended solids (SS) and their event mean concentration (EMC) of runoff flows from a water-shed of mixed forest land use by intensive field experiments.Field monitoring for continuous measurements of rainfall,flow,and water quality was conducted over 12 storm events during 2008–2009 using automated and manual sampling methods.The EMCs of individual runoff event were estimated for each water quality constituent based on the flow rate and concentration data of runoff discharge.The average EMCs of BOD,COD,DOC,SS,TN (total nitrogen),NH 4+ -N,NO 3- -N,TP (total phosphorus),PO 43- -P from the mixed forest land were 1.794,3.498,1.462,10.269,0.862,0.044,0.634,0.034,and 0.005 mg/L,respectively.The annual unit loads of BOD,COD,DOC,SS,TN,NH 4+ -N,NO 3- -N,TP and PO 43--P were estimated as 66.9,133.2,55.5,429.8,36.5,1.6,26.9,1.3 and 0.1 kg/(ha·yr),respectively.In addition,affecting parameters on the EMCs were investigated by statistic analysis of the field data.As a result,significant correlations with precipitation,rainfall intensity,and total runoff flows were found in most constituents.