采用生物膜工艺处理低浓度有机污水的中试研究

采用曝气生物滤池及生物接触氧化工艺处理低浓度有机污水,曝气生物滤池以悬浮填料为生物载体,进水ρ(COD_Cr)为50～150 mg/L,实验规模均为12～36 m3/d.结果表明,采用生物膜法的曝气生物滤池及生物接触氧化工艺对低浓度有机污水均有较好的处理效果,水力停留时间是影响处理效果的关键因素,COD_Cr的去除率为40%～70%,NH₃-N的去除率受水力停留时间影响较大,为3%～90%;对比采用颗粒填料的曝气生物滤池与生物接触氧化2种工艺,曝气生物滤池处理效果稍好,但差别并不明显;与生物接触氧化工艺相比,采用新开发的中空悬浮填料的曝气生物滤池COD_Cr去除率提高25%,NH₃-N去除率提高10%.      

炉渣填料用于前置反硝化BAF处理生活污水的启动性能研究

曝气生物滤池(BAF)是在普通生物滤池的基础上,借鉴给水滤池工艺开发的污水处理新工艺。以炉渣为填料采用前置反硝化曝气生物滤池处理模拟生活污水,研究了前置反硝化曝气生物滤池处理生活污水的启动状况,考察了启动过程中COD、NH4+-N等主要污染物的去除情况。试验结果表明,在水力负荷为1.74m/h、回流比150%、气水比为3∶1的条件下,COD和NH4+-N分别在35d和45d内得到了有效地去除。其中,COD出水浓度降到30mg/L以下,去除率稳定在85%以上;NH4+-N出水浓度降到10mg/L以下,去除率稳定在65%以上。研究结果表明选用炉渣作填料的前置反硝化曝气生物滤池在相对较短的时间内启动效果良好。     

IFAS工艺短程硝化过程中功能菌的动力学特性

实验采用生物膜-活性污泥复合工艺（IFAS）,探究了不同进水NH₄⁺-N负荷以及游离氨（FA）浓度下的好氧氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）的动力学特性,考察了不同微生物聚集体（悬浮污泥和载体生物膜）对于NH₄⁺-N去除的贡献,同时对其中的生物吸附和生物降解进行定量分析.利用荧光原位杂交（FISH）技术观察了总菌、AOB和NOB的数量以及空间结构的变化.结果表明,随着进水NH₄⁺-N浓度逐渐升高,出水NO₃^--N浓度逐渐下降,NO₂^--N得到大量积累,当进水NH₄⁺-N浓度为480mg/L时,NH₄⁺-N去除率和亚硝酸盐氮积累率（NAR）分别稳定在95%和80%以上,而FA由（2.77±0.07）mg/L增加至（16.35±0.3）mg/L时,NAR由9.42%增加至83.31%,实现了对NOB的抑制.在NH₄⁺-N的去除过程中生物吸附和微生物降解分别占NH₄⁺-N去除量的3.4%和88.1%,悬浮污泥和生物膜中AOB占比分别由27.4%和10.3%增加至41.3%和18.1%,表明悬浮污泥比生物膜更有利实现对于AOB的富集.     

不同无机氮对锥状斯氏藻生长和抗氧化酶活性的影响

本文研究了不同浓度的无机氮对锥状斯氏藻（Scrippsiella trochoidea）生长和抗氧化酶活性的影响。结果显示,NO₃-N更适于锥状斯氏藻的生长,而NH₄-N更容易被藻细胞吸收。两种不同氮源对于锥状斯氏藻单位细胞内抗氧化酶活性的影响都表现为随着氮浓度升高而降低。但不同种氮源的影响在不同氮浓度、不同生长期时有差异,如90 μM的NH₄-N在藻类的指数生长期能促进抗氧化酶活性,10 μM的NH₄-N在藻类生长的平台期期能促进抗氧化酶活性,而相同浓度的NO₃-N没有这种作用,其他生长期时两种氮源对抗氧化酶活性的影响差别不大。这可能和锥状斯氏藻对NH₄-N的优先利用有关。     

秋季牟平海洋牧场及其邻近海域沉积物-水界面营养盐交换通量

本研究于2017年11月在牟平海洋牧场及其邻近海域采集表层沉积物样品,通过实验室模拟培养法估算了该季节沉积物-水界面营养盐的交换通量,并研究了溶解氧与温度对交换通量的影响。结果表明,目标海域沉积物水界面NO₂-N、NO₃-N、NH₄-N、PO₄-P的交换通量平均值分别为1.01、-181.91、-268.41、-45.69 μmol/（m2·d）,沉积物表现为NO₂-N的"源",NO₃-N、NH₄-N、PO₄-P的"汇"。溶解氧及温度均对交换通量有较大影响,富氧条件下NO₂-N、NH₄-N、PO₄-P交换通量大于贫氧条件,NO₃-N反之;温度升高,NO₂-N、NO₃-N、NH₄-N的交换通量增大,PO₄-P反之。     

2018年莱州湾无机氮、磷平面分布及其结构特征

本文利用2018年5月和8月现场调查数据,对莱州湾DIN和PO₄-P的浓度频率分布、平面分布及结构特征进行了分析。结果显示,2018年莱州湾海水中DIN浓度变化范围为0.0203～1.49 mg/L,平均值为0.339 mg/L,5月浓度明显高于8月,DIN浓度为0.1～0.4 mg/L的站位比例为64.5%,超过四类海水水质标准的站位比例为17.8%。海水中PO₄-P浓度变化范围为未检出～62.3×10?3 mg/L,平均值为5.63×10?3 mg/L,8月浓度明显高于5月,PO₄-P浓度低于一类海水水质标准的站位比例为95.3%;N/P大于16的站位比例为96.3%,海水呈富营养化状态的站位比例为13.1%。DIN浓度、PO₄-P浓度、N/P及富营养化指数高值区主要位于小清河口和黄河口附近海域。DIN形态结构中,NO₃-N、NO₂-N、NH₄-N占比分别为66.6%、9.1%、24.3%,夏季NH₄-N占比较高;PO₄-P浓度过低是导致该海域N/P增高的主要因素。     

生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺优化研究

为了实现深度脱氮除磷效果,利用生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺进行优化研究,考察了不同HRT和硫铁体积比对系统脱氮除磷的影响.结果表明,MBR池和硫铁自养反硝化滤池的HRT分别在9h和3h条件下,污染物去除效果最佳,63%的COD在生物吸附段被去除,工艺系统平均出水COD、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度分别为18.9,0.36,0,3.3mg/L,实现了污染物的超低排放.硫铁反硝化滤池的硫铁体积比为3：1条件下,出水TP平均浓度为0.29mg/L;其中大部分NO₃^--N在滤池高度10~30cm处被去除,脱氮速率约为46.1gNO₃^--N/（m³·h）.同时组合工艺在运行期间,采用间歇抽吸方式和较高曝气量能有效减缓膜污染进程.     

乐清湾海水养殖环境水质质量时空变化及富营养化状况评价

本文分析了2016－2018年乐清湾养殖区水体中pH、温度、盐度、溶解氧（dissolved oxygen,DO）、叶绿素（chlorophyl A,Chl a）、氨氮（ammonia nitrogen,NH₄-N）、亚硝酸盐氮（nitrite nitrogen,NO₂-N）、硝酸盐氮（nitrate nitrogen,NO₃-N）、可溶性磷酸盐（soluble active phosphors,DIP）等海水水质质量指标,并研究了其水质质量状况。通过单因子污染指数法的评价结果表明,乐清湾养殖区的pH、温度、盐度、DO等指标均符合国家二类水质标准。与其他海域养殖区比较,DO浓度处于偏低状态;而DIN和DIP的浓度较高。利用水质质量富营养化指标分析法（the analysis of water quality eutrophication index,TRIX）,本研究发现乐清湾养殖区的水质富营养指标值较大,处于较高的富营养化状态。通过主成分分析（principal component analysis,PCA）可知,第一主成分相关指标主要是NO₂-N、NH₄-N、DIP、温度以及NO₃-N,且NH₄-N、NO₃-N、DIN与TRIX之间存在良好的正相关关系。     

长江口及邻近海域营养盐的季节变化特征

2014年2月和7月,采集了长江口及其邻近东海陆架海域106和104个站点的样品,测定了其中的营养盐（NO₃-N、SiO₃-Si、PO₄-P、NH₄-N、NO₂-N）浓度,发现长江口海域营养盐的时空分布具有明显的季节变化特征。在夏季,长江径流量加大,海水层化,含有高NO₃-N、SiO₃-Si、PO₄-P浓度海水的扩散范围明显大于冬季;而在外海,夏季上述营养盐的表层浓度却低于冬季。由于在长江淡水端元NH₄-N和NO₂-N浓度的季节变化较大,这两种营养盐与盐度在长江口的相关关系呈现出"季节性反转",在夏季其浓度与盐度呈现出正相关关系,而冬季则相反,呈现出负相关关系。长江冲淡水是以"斑块化"的形式向外海传递的,通过在不同斑块中采集样品并比较其中营养盐的浓度,验证了夏季长江口海域对大部分营养盐是一个显著的"汇"。此外,营养盐的不保守行为既发生在盐淡水混合海域,也发生在长江口门以内的淡水端元海域。     

间歇时间对SBBR/BAF除磷影响

研究间歇曝气/曝气生物滤池脱氮除磷效果,确定其最佳间歇时间,为该种形式的曝气生物滤池高效运行提供依据。试验采用序批式曝气生物滤池SBBR和传统曝气生物滤池BAF串联运行的方式,序批式曝气生物滤池(一级滤柱)曝气时间与停曝气时间比为2h/1h、3h/2h和4h/3h下运行。试验结果表明:曝气与停曝气间歇时间在3h/2h运行时,除磷效果好,TP去除率为86.9%,出水TP平均浓度为0.92mg/L,COD去除率为88.42%,出水平均浓度30mg/L,均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准。采用SBBR-BAF工艺能同时达到脱氮除磷的效果,且系统在间歇时间为3h/2h下运行时,处理污水效能最大。     

低温高铁锰氨氮地下水两级生物净化快速启动

为了实现东北地区低温（5~6℃）高铁、锰、氨氮（TFe：9~15mg/L，Fe²⁺：6~12mg/L，NH₃-N：1.4~2.0mg/L，Mn²⁺：1.4~2.0mg/L）地下水的净化及解决同层净化中运行稳定性差、出水锰超标的问题，在水厂净化车间开展“两级曝气+两级过滤”工艺启动研究，采用差滤速和同滤速2种启动方式分别启动两级生物净化工艺.结果表明，2种启动方式分别在106，59d启动成功.同滤速启动可以有效的缩短两级生物净化的启动时间，铁、锰、氨氮去除负荷可达110.69，18.80，19.54g/（m²·h），沿程分析发现，铁在一级滤柱的60cm处即被去除至痕量；85.08%的氨氮在一级滤柱中去除，沿程各段去除均匀，14.92%的氨氮在二级滤柱中去除；锰的去除率和氧化活性去除区位受滤速及进水氨氮浓度影响较大，33.72%的锰在一级滤柱中去除，66.28%的锰在二级滤柱中去除，锰的去除仍然是滤池成熟的决定性因素.     

三沙湾水质分布特征对陆源污染、湾内养殖的响应

根据福建三沙湾海域2018年洪季一个定点站和12个走航站的5项营养盐及水文资料,研究发现:（1）三沙湾沿岸城市排放水是主要的污染源。其中,蕉城区外大金溪湾的硝酸盐、氨盐、悬沙含量、硅酸盐和磷酸盐浓度,在落潮盐度最小时期（宁德城区排放水）分别是涨潮盐度最大时期（海水）水质浓度的1.2倍、3.6倍、6倍、2.5倍和2倍。（2）三沙湾营养盐从陆向海的变化既受陆域河流排放的影响,也受湾内养殖排放的影响。其中NO₃-N和SiO₃-Si浓度受陆源排放影响较大,从陆向海分别下降了31%和50%。而NO₂-N、NH₄-N和PO₄-P浓度变化受湾内养殖的影响,从陆向海下降的趋势不明显。（3）12个走航站无机氮（DIN）的平均值为57.33 μmol/L,大于21.41 μmol/L;PO₄-P平均值为2.28 μmol/L,大于1.45 μmol/L;DIN/DIP基本为8~30。这些参数表明三沙湾水质已经超四类海水水质标准,并达到富营养化状态。     

南海东北部间隙水营养盐的空间分布及其交换通量

为探究南海东北部沉积物间隙水中生源要素的分布规律及其对海洋生态环境的影响,于2014年10月至11月秋季,对南海东北部海区5个站位的沉积物间隙水中营养盐的含量及其空间分布进行现场采样分析。结果发现,沉积物间隙水中NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N、PO₄-P、SiO₃-Si的平均含量分别为:25.20、11.62、3.05、7.42、305.8μmol/L。其中SiO₃-Si和NH₄-N是沉积物间隙水中含量最大的两种组分,且NH₄-N占无机氮的比例为57.4%~75.1%,是溶解无机氮的主要成分。通过实验室培养对沉积物-水界面营养盐的交换通量进行估算,估算的营养盐NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N、PO₄-P的平均交换通量分别为:8.34、1.89、-0.89、0.41μmol/m2/d。整体上沉积物作为NH₄-N、NO₃-N和PO₄-P的源,不断地向上覆水释放营养物质,对南海东北部海区浮游植物生长繁殖及生产力的发展具有重要意义;初步探讨了早期成岩过程中营养盐的地球化学行为,对沉积物中营养盐的积累和输运进行了探究。     

两级PNDPR耦合Anammox脱氮除磷工艺研究

鉴于厌氧氨氧化工艺进水必须包含NO₂^--N和NH₄⁺-N两种基质,且只能脱氮,为在此基础上进一步实现除磷,提出辅以短程硝化技术,将除磷、脱氮技术相耦合,即短程硝化反硝化除磷串联厌氧氨氧化工艺.生活污水首先进入短程硝化反硝化除磷单元,主要实现NH₄⁺-N转化为NO₂^--N并去除COD,其部分出水与生活污水原水相混合再进入厌氧氨氧化单元,同时短程硝化反硝化除磷单元于缺氧条件下反硝化吸磷,待反应结束后两个处理单元的出水混合排放.实验结果表明,控制进水混合比为4.2可保证Anammox单元中C/N和NO₂^--N/NH₄⁺-N值分别为2和1.5,平均△NO₂^--N/△NH₄⁺-N=1.41,△NO₃^--N/△NH₄⁺-N=0.12,Anammox脱氮平均占比为85.2%,反硝化与Anammox反应耦合良好.整个系统稳定运行后出水COD、P、NH₄⁺-N、NO₂^--N和NO₃^--N浓度分别为15.2,0.85,0.59,5.56,3.33mg/L,TN去除率为89.4%,通过PNDPR-Anammox耦合新工艺成功实现模拟生活污水的高效处理.     

2013年胶州湾溶解营养盐时空分布特征

依据从2012年11月至2013年11月,每月一次对胶州湾海域溶解无机营养盐的调查资料,分析了该海域营养盐的分布特征和季节变化。结果表明:NO₃-N是溶解无机氮(DIN)的主要存在形态,其次是NH₄-N,NO₂-N所占比例最低。从整体上来看,胶州湾溶解无机营养盐湾内浓度较高,湾外浓度较低,海域无机营养盐主要为陆源输入。湾内水体营养盐季节性变化明显,夏季7月水体中无机营养盐浓度较高,而冬末、春季无机营养盐浓度较低。湾口、湾外由于受陆源影响小,所以季节性变化不明显,且溶解无机营养盐浓度也偏低;但夏季7月各溶解无机营养盐浓度仍略高于其它月份。与上世纪90年代相比,NH₄-N和PO₄-P浓度明显降低,NO₃-N和SiO₃-Si的浓度增加两倍左右,NO₂-N浓度没有明显变化。     

曝气时间对美人蕉生态浮床去除水体中营养盐的影响

为有效去除水体中的营养盐,以美人蕉生态浮床为研究对象,将曝气时间设置为0(对照)、4、8、12 h/d,曝气量均为2.4 m3/(m2·d),研究曝气时间对植物生态浮床去除水体中营养盐的影响,在培养的0、3、5、7、18、28 d对美人蕉株高进行测量,同时监测水体中ρ(DO)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃--N),试验结束后对美人蕉根际细菌总数进行测定. 结果表明:①与对照组相比,曝气4和8 h/d情况下ρ(DO)及TN、TP、NH₃-N、NO₃--N去除率均差异显著;②曝气4 h/d下美人蕉长势最好,并且在试验的第28天美人蕉株高达109 cm;③曝气4 h/d下ρ(DO)最高,并且对水体中营养盐的去除效果最好,试验至第28天,ρ(DO)为11.29 mg/L,TN、TP、COD_Cr、NH₃-N、NO₃--N去除率分别为75.10%、69.32%、65.75%、73.29%、78.79%;④试验至第28天,曝气4 h/d情况下美人蕉根际细菌总数达1.01×106 mL-1,显著高于曝气0、8和12 h/d下的细菌总数(分别为4.12×105、9.07×105、7.77×105 mL-1). 研究显示,该试验条件下,曝气4 h/d对水体中营养盐的去除效果最佳.