城市雨水调蓄池水质控制效果及其影响因素分析

随着我国城市化进程的加快,城市不透水区域面积急剧增加,导致雨水径流外排总量和峰值流量增加,同时城市区域人类活动带来的道路交通、地表沉积物、空气沉降等污染,最终在雨水径流的冲刷作用下排入受纳水体,对城市排水防涝和水体水质带来了极大的威胁。针对上述问题,雨水调蓄池在城市雨水管理中得到越来越广泛的应用,但目前普遍存在投资大、设计功能单一、利用效率较低等问题。分析了雨水调蓄池内水质变化规律,同时模拟某下凹桥区调蓄池在不同重现期及进水浓度下污染物的变化规律,以期为雨水调蓄池优化运行和实时控制提供参考。     

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.     

北京市雨水径流中颗粒物沉降特性

选择北京市中心城区某合流制和分流制系统排出口雨水径流为研究对象,采用虹吸式沉降柱静态沉淀试验,分析了典型降雨场次雨水径流中颗粒物的沉淀特征。结果表明:合流制溢流及分流制雨水径流中颗粒物沉速区间均主要集中于0.1～1 mm/s,该沉速区间的颗粒物对于污染物去除效果影响较大。分流制排水系统颗粒物的沉速随产流时间的增加而降低,沉速越大颗粒物去除效率越高,而合流制系统颗粒物沉速随时间波动较大,各沉速区间颗粒物去除率分布较均匀,当控制沉降速率>0.05 mm/s时,合流制颗粒物控制效果优于分流制。     

调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的工程应用及评价

为评价调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的运行效果和经济效益,采用现场调研长期跟踪监测调蓄经济植物湿地进、出水水质和水量变化,深入探索其营养盐质量浓度分布特征及其去除效能.结果表明:①调蓄经济植物湿地能够有效截留营养盐,稳定出水水质,2015年7月-2017年4月出水ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Cr）平均值分别为1.2、0.07和17.0 mg/L,TN、TP和COD_Cr去除率分别为65.8%、75.5%和41.3%.②不同调蓄量下TN和TP去除率随着进水水量的增大而减小,表现为枯水期>平水期>丰水期;COD_Cr去除率与调蓄量之间呈负相关,表现为丰水期>平水期>枯水期;在调蓄经济植物湿地中单位面积TN、TP和COD_Cr去除负荷量表现为丰水期>平水期>枯水期.③调蓄经济植物湿地中莲藕、海菜花和螺蛳产量分别为26.25、22.50和2.46 t/（hm2·a）,氮、磷去除总量分别为275和30 kg/（hm2·a）.研究显示,调蓄经济植物湿地能够有效截留氮、磷,在不同水文期均有良好的净化效果,不仅具备景观效益,且具有良好的经济价值.      

一种脱氮反应器的脱氮效果研究

为探索一种脱氮反应器在实际水厂运行中的脱氮效果,在某一工业污水处理厂开展相关试验。探索在工况Ⅰ（投加碳源）、工况Ⅱ（投加碳源和脱氮菌）和工况Ⅲ（投加碳源和经过脱氮反应器处理后的脱氮菌）3种情况下总氮的去除效果,并记录碳源使用量和菌剂使用量。工况Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的总氮去除率分别为74.47%、83.54%和85.57%。结合COD、TN去除率,进水水量和碳源投加量,可计算出工况Ⅰ：177.08 mg/L的COD去除27.13 mg/L的TN;工况Ⅱ：180.5 mg/L的COD去除53.89 mg/L的TN;工况Ⅲ：177.0 mg/L的COD去除55.43 mg/L的TN。在同等COD浓度下,工况Ⅱ、Ⅲ的TN去除率均高于工况Ⅰ。工况Ⅱ的TN去除率略低于工况Ⅲ,但其菌剂用量为工况Ⅲ的10倍。该脱氮反应器在减少脱氮菌剂用量的同时保持高效率的脱氮效果。     

好氧池DO分级对改良A~2O工艺的影响研究

分级设置改良A2O工艺中两级好氧池的溶解氧(DO),并对工艺脱氮、除磷能力进行了研究。当两级好氧池DO浓度均保持在约2.0 mg/L时,TN去除率为51.7%、TP去除率为75.6%,COD去除率为77.3%。适当降低好氧池1的DO浓度至约1.0 mg/L、好氧池2的DO浓度约2.0 mg/L时,脱氮除磷能力均增强,分别达到56.3%和77.5%,COD去除率77.5%。既提高了工艺对氮磷及有机污染物的去除效率,同时也降低了工艺运行时的曝气强度。保持好氧池1的DO浓度约1.0 mg/L、进一步升高好氧池2的DO浓度至约3.0 mg/L时,TN去除率降至42.2%、TP去除率进一步升高至82.1%,COD去除率也有所升高,达到80.4%。因此,两级好氧池DO梯度设置还可作为应对不同进水水质时,调节改良A2O工艺脱氮或除磷侧重能力的一种手段。     

水解池取代初沉池用于污泥减量和改善出水水质实验研究

利用水解池取代初沉池,实现初沉池功能的同时达到污泥减量并改善出水水质,以满足后续脱氮除磷对碳源的要求。实验结果表明:在进水水质不稳定的情况下,水解池对SS平均去除率为81.8%,高于初沉池60.8%的平均去除率,水解池可以更加有效地截留SS。水解池实现高SS去除率的同时,能够实现污泥减量,水解池的污泥水解率为50.60%。在实验规模条件下,与初沉池相比,污泥减量92.31 kg/d,并且水解池出水VFA浓度较初沉池出水提高30.89 mg/L,SCOD/COD比值提高19.9%,水解池可提高出水水质。     

Ca~(2+)在好氧颗粒污泥形成中的作用

通过运行序批式生物反应器与摇瓶实验相结合方法,在进水中投加不同数量Ca2+(0～200mg/L),考察了Ca2+在好氧颗粒污泥形成中的作用.当SBRⅠ、Ⅱ进水Ca2+含量分别为30、100mg/L,运行20d后,两反应器中均出现了好氧颗粒污泥.运行前50d,SBRⅠ中颗粒污泥浓度MLSS与污泥沉降指数SVI指标明显好于SBRⅡ;运行80d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥浓度MLSS均稳定在7.5g/L,SVI分别为46～48mL/g、45～47mL/g,差异很小.反应器运行90d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥Zeta(ζ)电位为-12.5～-12.6mV;摇瓶实验中,当进水Ca2+为0～200mg/L,运行至60d时,摇瓶中污泥Zeta电位为-14.1～-14.4mV;进水中Ca2+含量的增加对污泥Zeta电位影响很小,没有引起好氧颗粒污泥Zeta电位的明显差异,电中和在颗粒污泥形成过程中并不起重要作用.随着进水Ca2+浓度增加,颗粒污泥中的微生物数量与种类都逐渐丰富,Ca2+有助于促进污泥中微生物多样性.接种污泥及SBR中颗粒污泥的元素含量分析表明,好氧颗粒污泥Ⅰ、Ⅱ与接种污泥相比,颗粒污泥中Ca、Mg、K、Na含量均有所减少,Fe含量分别增加了4.42%、7.82%.具有良好絮凝作用的金属离子与EPS间形成的高分子生物聚合体可能是促进好氧颗粒污泥形成的主要原因.反应器运行期间,SBRⅡ对污染物的去除性能始终高于SBRⅠ,运行70d后,SBRⅠ、Ⅱ中颗粒污泥对NH4+、COD去除率较高达到90%以上,对TN、TP的去除率为65%～70%.     

两段SBR串联工艺处理低C/N城市污水的效率研究

文章针对城市低碳氮比污水面临脱氮率低的问题,开发了两段SBR串联工艺系统(SBRⅠ→SBRⅡ),运行程序是SBRⅠ：进水→缺氧→沉淀→出水→好氧,SBRⅡ：进水→缺氧→好氧→沉淀→出水,研究了该工艺系统对城市低碳氮比污水的生物脱氮效率。结果表明,在进水碳氮比低至4.0左右时,两段SBR充水比均采用0.40,每个SBR运行周期均为8 h,出水总氮平均浓度低于6.5 mg/L。进水碳氮比对总氮去除率有明显影响,当进水碳氮比为3.5～3.7时,工艺的总氮去除率不低于80%;碳氮比>3.7时,总氮去除率在82%～84%;碳氮比接近5.0时,总氮去除率>86%;但碳氮比<3.4时,总氮去除率显著下降。碳源充足情况下,该工艺总氮理论去除率为：1-n²,n为充水比,在实验的低碳氮比条件下,低充水比时实验脱氮率与理论值接近,而高充水比时脱氮率的实验值略高于理论值。两段SBR工艺的运行周期从8 h+8 h增加到12 h+12 h,或者投加3 g/L的粉末沸石作为氨氮吸附剂,均能够提高工艺系统总氮的去除率,总氮去除率可接近或超过90%。相对于传统生物脱氮工艺,虽然该...     

进水氨氮浓度对生物除磷颗粒系统的影响

在SBR反应器中接种成熟的生物除磷颗粒,通过分阶段提高进水中氨氮浓度,研究了进水氨氮浓度对生物除磷颗粒系统的影响,确定系统对进水氨氮负荷的承受能力。结果表明,进水氨氮浓度低于45mg·L-1时,生物除磷颗粒系统具有良好的性能,TP去除率在96%以上,COD去除率在89%以上,出水TP浓度和COD浓度分别在0.4mg·L-1和25mg·L-1以下,颗粒粒径在950μm以上,SVI在45mL·g-1以下;进水氨氮浓度为60mg·L-1时,TP去除率在95%以上,出水TP浓度在0.5mg·L-1以下,颗粒粒径为760μm,SVI为56mL·g-1,系统中生物除磷颗粒出现部分解体,PAOs代谢和生长开始受到抑制。进水氨氮浓度达到70mg·L-1时,TP去除率为70%,出水TP浓度在3mg·L-1左右,颗粒粒径为570μm,SVI为75mL·g-1,PN/PS值达到7.50左右,系统中生物除磷颗粒严重解体,PAOs代谢和生长被严重抑制。随着进水氨氮浓度上升,导致生物除磷颗粒中微生物分泌蛋白质增加和多糖减少,PN/PS值增大,出现生物除磷颗粒解体,颗粒粒径减小和SVI上升,生物除磷颗粒的结构和功能被破坏。     

PRB技术对PCBs及重金属污染地下水的试验研究

可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier PRB)技术是原位修复污染土壤及地下水的新型技术。试验以多氯联苯(PCBs)及重金属为靶污染物,设计3个PRB反应装置:柱Ⅰ、柱Ⅱ、柱Ⅲ,分别以还原铁粉、废料生铁、废料生铁与活性炭的混合物为反应介质,对PRB技术治理PCBs及重金属污染的地下水的可行性进行试验研究。试验结果表明:进入稳定期,柱Ⅰ、柱Ⅱ、柱Ⅲ对PCBs的去除效率分别为98%,97%,96%;对重金属(Cr、Cd、Pb、As)的去除效率均在97%以上。通过各柱处理,出水水质均达到地下水水质Ⅲ标准。说明PRB技术治理PCBs及重金属污染的土壤及地下水是可行的。     

滇池流域富磷地区暴雨径流中磷素的沉降及输移规律

滇池流域的磷矿分布及其开采是导致滇池湖泊富营养化的重要原因.因此,本文对滇池流域富磷地区暴雨径流中磷素输出、输移过程中总磷含量与颗粒粒径的关系进行了研究.结果发现,不同土地利用类型的污染源在暴雨中的磷流失量差异性显著,呈现磷矿开采区>林地>台地的特征;暴雨径流水样沉淀8h后,TP浓度显著下降;两场暴雨径流水样中,平均63.3%的磷素随粒径<0.02mm的颗粒流失,其中,平均43.8%的磷素随粒径<0.008mm的颗粒流失;两场暴雨径流中,仅有1.5%的总磷从污染源经沟渠最终进入了河道.研究表明,径流中所含总磷以小于0.02mm的颗粒物形式流失,通过延长水力停留时间可以达到良好的沉淀去除效果,而沟渠系统在面源总磷污染的控制过程中起着重要作用.     

进水条件对侧流活性污泥水解工艺性能和微生物的影响

针对传统生物脱氮除磷工艺性能易受进水条件变化影响的缺点,构建了侧流活性污泥水解(SSH)工艺反应器,比较研究了该反应器与常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺反应器在不同进水条件下的污染物处理性能和微生物群落的变化规律。试验结果表明:A2/O和SSH反应器化学需氧量(COD)去除性能的变化较小,整体COD去除率均维持在90%左右。进水负荷和流量的升高有利于提高脱氮除磷效果。A2/O和SSH反应器的总氮去除率分别从阶段Ⅰ的58%和72%升高到阶段Ⅲ的67%和83%,总磷去除率均从60%左右升高到85%以上。与A2/O反应器相比,进水条件变化对SSH反应器脱氮性能的影响较小。相同进水条件下SSH反应器脱氮性能更好,总氮平均去除率比A2/O反应器高出23%。高通量测序结果表明,SSH反应器中微生物群落的多样性更高,Dechloromonas、Accumulibacter等脱氮除磷功能菌的相对丰度更高,是反应器出水水质良好且稳定的重要原因。研究成果可为SSH工艺的设计与实际应用提供参考依据。     

MUCT-MBR工艺反硝化除磷脱氮研究

自行设计的双反应器MUCT-MBR简化了MUCT工艺,将反应池由5个简化到2个,减小了工艺占地面积,并且采用膜过滤取代二沉池出水,操作简单,出水安全可靠.针对MUCT-MBR工艺脱氮除磷性能,尤其是反硝化除磷功能进行研究.结果表明,当进水C/N/P比在33.3/5/1～25/5.5/1范围内,整个实验过程中COD、 TN和TP平均去除率分别达到89.3%、 75.4%、 79.2%;且膜出水不受污泥沉降性的影响.缺氧段的反硝化吸磷是MUCT-MBR工艺除磷的关键,系统运行至第58 d,系统中反硝化除磷菌（DPAOs）所占比例达84.2%,反硝化除磷占系统总磷去除的67.07%.     

EGSB反应器中颗粒污泥床工作状况及污泥性质研究

研究了处理低浓度有机废水的EGSB反应器中颗粒污泥床状况及颗粒污泥的性质,结果表明,液体表面上升流速(V_up)是影响EGSB反应器效能的重要参数,当进水COD为600～800mg/L时,较佳的液体表面上升流速(V_up)为1.5～4.5m/h,在此条件下,EGSB反应器COD负荷为24.5～25.7kg/(m3·d),COD去除率大于85%;同时还发现,经过一定时间的运行后,反应器中颗粒污泥粒径分布、沉降速度、胞外聚合物(ECP)等性质都发生了明显变化,颗粒污泥的平均粒径由0.85mm增加到1.78mm,平均沉降速度由41.2m/h提高到83.2m/h,而胞外聚合物(ECP)的含量则由接种污泥的32.5mg/g增加到57.8mg/g。      

污水处理厂不同单元工艺水中重金属及其纳米颗粒的分布

以成都双流国际机场污水处理厂中连续处理废水工艺中的9个不同处理单元工艺为研究对象,通过电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS）分别对污水处理厂中不同处理单元工艺中的重金属总质量浓度以及重金属纳米颗粒的数量浓度和粒径分布进行了分析,并研究了不同处理单元工艺对重金属元素及重金属纳米颗粒的去除效果.结果表明,不同处理单元工艺对不同重金属元素的去除效果存在差异,对Fe元素的影响最为显著,主要在二沉池中被去除,去除率达98.53%;不同处理单元工艺对不同重金属纳米颗粒的去除效果存在显著差异,对Ni、Pd和Fe纳米颗粒的影响最为显著,不同重金属纳米颗粒在不同处理单元工艺（曝气沉砂池、二沉池和高效沉淀池）中被去除;重金属纳米颗粒在不同处理单元工艺中的粒径分布为23.28~147.83 nm,不同处理单元工艺不会对各重金属纳米颗粒的粒径造成显著影响;pH与Fe元素和Fe纳米颗粒呈显著负相关关系,除Fe元素和Fe纳米颗粒外,其他重金属元素与其纳米颗粒之间均属于不显著相关,不同处理单元工艺对重金属元素和重金属纳米颗粒的去除机制存在差异.     

一体化厌氧氨氧化工艺处理垃圾渗滤液的性能研究

以垃圾渗滤液为研究对象,研究UASB-除碳-一体化ANAMMOX工艺的除碳脱氮特性.结果表明:该工艺可实现高效除碳脱氮;在进水COD浓度6210~16365mg/L?TN浓度为990~2100mg/L时工艺出水COD浓度最低为655mg/L,出水TN浓度最低为39.9mg/L.进水中的可降解COD主要在UASB和除碳池中去除(分别为59%和31%),进入到一体化ANAMMOX池中的多为惰性有机物质;TN的去除在除碳池和一体化ANAMMOX池中进行,其中除碳池中TN去除量占工艺TN去除量的53%,主要通过同步硝化反硝化去除;ANAMMOX池中TN去除46%,主要通过AOB和AnAOB的协同作用实现.当除碳池出水含可降解有机物时,对后续一体化ANAMMOX池的自养脱氮抑制严重;充分降解除碳池中的可降解有机物是影响系统脱氮效率的关键因素.     

水解酸化—气浮—SBR工艺处理乳品废水的研究

分析了水解酸化时间对ＣＯＤＣｒ处理效果的影响，以及ＳＢＲ池内ＣＯＤＣｒ去除率、溶解氧、生物相的变化规律。对实际的生产废水进行了试验研究，结果表明，当进水ＣＯＤＣｒ浓度为１８６０～２７４０ｍｇ／Ｌ，常温条件下，水解酸化水力停留时间为４ｈ，ＳＢＲ池排出比为１∶３，反应时间为８ｈ，ＣＯＤＣｒ去除率可达９５％以上。     

Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体的微生物燃料电池持续产电机制

阴极氧还原反应（ORR）是影响微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）性能的重要因素.采用双室MFC以Fe(Ⅲ)-EDTA为阴极液进行持续产电试验.结果表明,添加Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极液可显著加速氧还原反应速率,降低内阻,提高输出电压与功率.当阴极液中存在20.0 mmol/L的Fe(Ⅲ)-EDTA时,电池内阻仅为300　Ω,比对照降低了900　Ω,其输出电压（1 000　Ω下）与功率密度可维持在200.1 mV、 16.0 mW/m²左右,比不加的对照分别提高73.2%、 70.1%. Fe(Ⅲ)-EDTA氧化再生与持续产电试验表明,Fe(Ⅲ)-EDTA可通过曝气氧化再生、循环利用,即Fe(Ⅲ)-EDTA可作为阴极电子穿梭体加速电子至氧气的传递.Fe(Ⅲ)-EDTA首先接受阴极电子被还原成Fe(Ⅱ)-EDTA,在阴极室充分曝气条件下,Fe(Ⅱ)-EDTA将电子传递给O₂同时被氧化再生成Fe(Ⅲ)-EDTA,从而完成电子从电极传递到氧气的穿梭过程,MFC得以长期稳定运行.进一步优化试验显示,Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体强化MFC产电的适宜条件为：浓度20.0 mmol/L、pH=5.0左右.在此条件下MFC的最大功率密度达100.9 mW/m².     

A2O小试系统与实际工艺单元中OPEs去除的比较

污水处理厂出水是环境中OPEs的重要来源,且污水处理厂的生物处理单元可去除部分OPEs.为了更好的研究污水处理厂工况条件,以达到优化去除宏量有机物和微量有机物的目的,良好的小试装置必不可少.本研究在实验室设计并安装了一套A²O小试装置,根据有机磷酸酯的结构特点,在进水中投加了3种代表性的有机磷酸酯.比较了小试装置中与实际工艺单元中这3种有机磷酸酯的去除规律,发现OPEs在A²O小试中的去除规律与实际工艺单元中相似,磷酸三丁氧酯（TBEP）在两种工况下去除效果均较好,总去除率分别为84.6%与83.6%,磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）去除效果均较差.在不同处理单元中,由于厌氧池中主要发生水解作用,TCPP在两种工况下的厌氧池中都可去除,且在A²O小试厌氧池中的去除率（57.7%）优于实际工艺（25.5%）.TBEP的去除主要发生在好氧池中,且A²O小试二沉池可以有效去除TBEP（67.9%）,优于实际工艺的二沉池.两种工况下,好氧池曝气强度较大,引入磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）不易降解,TCPP在好氧池去除效果较差.除此之外,优化了小试装置的OPEs的检测取样量保证检测的准确性.