污水生物生态处理工艺中的脱氮机理研究

通过水解池-美人蕉湿地、水解/接触氧化池-菖蒲湿地现场实验装置考察了生物-生态工艺深度净化分散生活污水的效果。结果表明,水解池-美人蕉湿地尽管湿地停留时间达到7 d,出水NH⁺₄-N仍难以达到一级A（GB18918-2002）标准;而增加接触氧化池后,湿地停留时间仅2 d,组合工艺出水水质远优于一级A出水要求。美人蕉湿地脱氮的主要途径是湿地微生物的硝化/反硝化,植物吸收约占28%。对经接触氧化处理,NH⁺₄-N、NO^-₃-N浓度均较高的进水,菖蒲湿地可在C/N小于2时高效脱氮。菖蒲湿地对TN的去除占组合工艺TN去除量的79%,其中植物吸收仅占湿地除氮总量的8%。湿地介质的厌氧氨氧化活性试验表明,菖蒲湿地介质表面的微生物在无有机碳源存在的条件下,可使培养液中的NH⁺₄-N与NO^-₃-N、NO^-₂-N短期内发生同步脱氮,厌氧氨氧化可能是菖蒲湿地在进水低碳源条件下脱氮的主要原因。     

黄菖蒲和狭叶香蒲根系对氮磷的吸收动力学

采用改进的常规耗竭法,研究了黄菖蒲（Iris pseudacorus L.）和狭叶香蒲（Typha angustifolia L.）根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的吸收特征及差异。结果表明,这2种植物根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的吸收动力学特征均可采用Michaelis-Menten方程描述。2种植物根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的亲和力（Km）和最大吸收速率（Vmax）有显著差异。吸收H₂PO₄^-时,黄菖蒲根系具有较高的Vmax值和较低的Km值,说明黄菖蒲具有嗜磷特性,并能够适应广范围浓度的H₂PO₄^-环境,适宜用于污染水体磷的去除;吸收NO₃^-时,狭叶香蒲根系具有较高的Vmax值和较低的Km值,表明狭叶香蒲可用于广范围浓度NO₃^-污染的水体修复;吸收NH₄⁺时,黄菖蒲根系具有较低的Vmax值和Km值,而狭叶香蒲根系具有较高的Vmax值和Km值,说明黄菖蒲适宜用于NH₄⁺污染较轻水体的修复,而在NH₄⁺污染较重水体中宜选用狭叶香蒲作为先锋植物。     

容积负荷对ANAMMOX生物滤池脱氮效能的影响及其基质动力学

采用2套启动成功的上向流厌氧氨氧化（ANAMMOX）生物滤柱,通过调节进水NaNO₂和（NH₄）₂SO₄ 的浓度负荷及水力负荷,改变进水容积负荷,探讨容积负荷对ANAMMOX生物滤柱脱氮效能的影响及其动力学模型。结果表明,滤速恒定条件下,通过提高进水基质浓度来提高进水TN容积负荷,其容积负荷去除动力学过程符合Monod-Haldane基质抑制模型。进水NH₄⁺-N与NO₂^--N浓度分别低于100 mg/L和133 mg/L时,反应器脱氮效果不受明显影响,TN容积去除负荷可达4.21 kg/（m³·d）,TN去除率可达80%以上。进水基质浓度恒定条件下,通过提高滤速来提高进水TN容积负荷,其容积负荷去除动力学过程符合零级动力学方程。不受基质浓度抑制的条件下,滤速为3.0 m/h、进水容积负荷为8.82 kg/（m³·d）时,反应器总氮容积负荷去除量可达7.15 kg/（m³·d）,总氮去除率可达81.1%。     

NO2对颗粒污泥甲烷化动力学特性的影响

采用间歇试验方法，以乙酸和乙酸盐混合物为基质，对取自EGSB反应器具有厌氧甲烷化反硝化与厌氧氨氧化活性的颗粒污泥的甲烷化动力学以及NO₂影响进行研究。无NO₂时，最大比基质降解速率为0.158 mg COD/mg VSS·h，半饱和常数为464 mg COD/L，甲烷的产率系数为0.254 mL CH₄/mg COD。添加微量NO₂对甲烷化有抑制作用，抑制程度随着微量NO₂浓度的增高而增大，在NO₂浓度为30.36 mg/m³、50.6 mg/m³、101.2 mg/m³、202.4 mg/m³和303.6 mg/m³条件下，甲烷化抑制程度分别为7.40％、11.87％、27.56％、39.75％和43.24％，外推得NO₂的甲烷化半抑制浓度IC₅₀值为383.8 mg/m³。NO₂气氛下甲烷化动力学可用反竞争性抑制动力学进行描述，最大比基质降解速率为0.148 mg COD/mg VSS·h，半饱和常数为396 mg COD/L，NO₂抑制系数为250 mg/m³。     

焦化废水深度处理试验研究

采用BC法＋复合过滤技术工艺对焦化废水生化出水进行深度处理试验。结果表明,在SE混凝剂投药量为30 mg/L、BC池停留时间为1.5 h、复合过滤器水力负荷为2.4 m³/（m²·h）的条件下,当深度处理进水水质为COD＝196.1 mg/L、色度＝120倍、NH₃-N＝35.1 mg/L时,其去除率分别为74.7%、86.7%和69.7%,出水可达回用水要求。     

中试螺旋式自循环厌氧反应器处理安乃近制药废水的稳定性能简

以制药废水实验了50 m³螺旋式厌氧反应器（SPAC反应器）的稳定性。采用Augmented Dickey-Fuller（ADF）单位根检验表明,螺旋式反应器具有良好的启动和运行稳定性。负荷冲击实验显示,SPAC反应器具有较好的耐浓度冲击能力和耐水力冲击能力,所能耐受的最大浓度冲击强度大于60 000 （mg·h）/L（进水浓度提升2倍）,所能耐受的最大水力冲击强度为300（m³·h）/d（进水流量提升50%）。SPAC反应器还具备受扰恢复能力。在反应液pH低于5.74,出水浓度、COD去除率和容积COD去除速率（VRR）分别为3 500 mg/L、22.30%和2.52 kg/（m³·d）的工况下,经过30 d恢复,出水浓度、COD去除率和VRR的恢复程度达到80%~90%。     

厌氧氨氧化无纺滤布生物膜反应器的运行

氧气是厌氧氨氧化菌的抑制因素,通过无纺滤布生物膜系统内部形成适合厌氧氨氧化菌的厌氧环境,运行62 d,实现0.617 kg N/(m³·d)氮容积去除负荷,稳定运行阶段氨氮和亚硝氮的去除率分别为97.9％和98.7％;98 mg N/L NO^-₂-N经24 h接触产生完全抑制,通过将进水亚硝氮浓度降至20～40 mg N/L,运行31 d,成功恢复厌氧氨氧化活性,试验末期氮容积去除负荷为0.641 kg N/(m³·d)。     

不同挂膜方式生物滴滤塔处理含H2S恶臭气体简

采用菌剂挂膜,活性污泥挂膜和自然挂膜3种不同方式形成生物滴滤塔,考察挂膜方式对生物滴滤塔去除H₂S恶臭气体的影响。结果表明,当进气H₂S浓度为5 mg/m³时,菌剂挂膜、活性污泥挂膜、自然挂膜形成的生物滴滤塔出气H₂S浓度分别为15.7~17.4、11.6~14.8和15.0~15.9 μg/m³;塔内压降分别为3~4 mm水柱、6 mm水柱和4~5 mm水柱;喷淋后滤出液中硫酸根的浓度分别为14、22和17 mg/L,硫的转化率分别为45%、60%和50%。当进气H₂S浓度增大至7 mg/m³时,3个塔经过7 d的调整后,均能达到稳定状态,稳定后3个塔中出气H₂S浓度和压降基本没变,喷淋后滤出液中硫酸根浓度依次增大至25、31和30 mg/L左右。采用活性污泥挂膜形成的生物滴滤塔处理H₂S的能力比菌剂挂膜和自然挂膜的高。     

微量NO2对厌氧氨氧化甲烷化反硝化耦合影响的动力学分析

采用批试验方法,研究微量NO₂对颗粒污泥厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合的影响。基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO₂强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数（30.55）、NO₂半饱和常数（1.96 mg/L）、NO₂抑制常数（0.0082 mg/L）和基础速率系数（0.0314）。微量NO₂对甲烷化和反硝化动力学可用反竞争性抑制动力学方程进行描述。甲烷化的最大比乙酸盐去除速率为0.15 mg COD/（mg VSS·h）,乙酸盐半饱和常数为395 mg COD/L,NO₂抑制系数为0.623 mg/L。反硝化的亚硝酸盐氮最大去除速率0.00685 h^-1,亚硝酸盐氮半饱和常数 0.214 mg/L,NO₂抑制系数为22.4 mg/L。试验中大部分的NOx气体物质出现损失。     

阴极负载不同催化剂对天然水体中沉积物微生物燃料电池运行特性的影响

考察了阴极负载Co₃O₄和MnOOH对天然水体中沉积物微生物燃料电池（SMFC）产电性能和SMFC对沉积物中有机质去除率的影响。实验结果表明,SMFC阴极负载Co₃O₄和MnOOH后,体系的输出电压由483 mV增大到549 mV和534 mV;相应体系的内阻由206 Ω显著降低到99 Ω和128 Ω,最大功率密度（Pmax）由3.3 mW/m²增大到9.1 mW/m²和6.6 mW/m²。此外,SMFC体系的电流密度与沉积物中烧失量（LOI）、易氧化有机质（ROOM）去除率呈线性关系,并且阴极负载Co₃O₄和MnOOH可以促进阳极沉积物中有机质的去除。     

5种浮床植物对宁夏引黄灌区稻田退水中氮磷的去除效果

为了探索植物浮床技术应用和农业面源污染防治的有效措施,采用稻田退水沟渠原位实验,研究了美人蕉(Canna indica)、千屈菜(Lythrum salicaria)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、空心菜(Ipomoea aquatica)、水稻(Oryza sativa)5种不同浮床植物对退水中氮、磷的去除效果。结果表明,在稻田退水中生长4个月后,5种浮床植物生物量均大幅度增加。其中,美人蕉生物增长量最大,为97.2 g·株⁻¹,其次为千屈菜达到81.3 g·株⁻¹;空心菜成活率最高,达到91.67%,美人蕉其次,为87.50%,而水稻成活率最低,仅为60.71%;千屈菜茎叶和根系的氮含量最高,分别达到0.85%和0.65%;美人蕉茎叶、根系的磷含量最高,分别达到0.15%、0.17%;空心菜氮吸收量最高,达到14 239.46 mg·m⁻²,美人蕉其次,为10 798.00 mg·m⁻²;水稻磷吸收量最高,达到407.11 mg·m⁻²,空心菜其次,为374.41 mg·m⁻²;空心菜对稻田退水中总氮(TN)去除率最高,达到85.88%,其次为美人蕉,为81.67%;空心菜总磷(TP)去除率最高,达到80.32%,其次为水稻,达到72.86%。根据上述实验结果,推荐浮床空心菜和美人蕉作为宁夏引黄灌区农田排水沟水质改善的主要植物。     

北方景观水体中生态浮床的植物筛选与水质净化效果

以千屈菜(Lythrum salicaria L.)、黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)、鸢尾(Iris tectorum Maxim.)3种植物为对象,研究了北京市朝阳区景观水体中生态浮床的植物筛选与水质净化效果.结果显示,千屈菜、黄菖蒲、鸢尾均生长迅速,且千屈菜表现最佳;移栽4个月后,3种植物的生物量分别较初始增加了15.9、8.5和13.1倍,达到945.5、489.2和585.0 g/m2.千屈菜对水体氮、磷的吸收去除能力显著(P<0.001)高于黄菖蒲和鸢尾,其总氮、总磷吸收量分别为黄菖蒲的2.2倍和2.3倍,为鸢尾的2.1倍和1.9倍.生态浮床的水质净化效果总体良好,运行60 d后,水体总氮、总磷浓度分别从16.28和0.27 mg/L降低至5.70和0.18 mg/L,二者去除率分别为65.0%和35.0%.研究表明,千屈菜、黄菖蒲、鸢尾在营造景观和净化水质方面协同作用良好,其中千屈菜表现尤为突出,可作为北方地区生态浮床的首选植物.     

水力负荷对污水地下渗滤系统处理效果的影响

采用人工模拟的方法,研究了0.04、0.06、0.10、0.14和0.18 m3/(m2·d)5个水力负荷下污水地下渗滤系统对生活污水处理效果的影响。实验期间,SS、BOD5、COD、TN、NH4+-N和TP的进水浓度分别处于69.74~79.62、40.75~64.81、211.56~250.72、48.94~87.36、31.25~59.04和2.88~4.05 mg/L之间,出水平均浓度分别为13.63、9.66、31.53、21.08、1.90和0.10 mg/L。结果表明,地下渗滤系统对生活污水具有良好的处理效果,除TN外,其余各项指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB/18918-2002)一级处理要求;当水力负荷为0.14和0.18 m3/(m2·d)时,BOD5 与TN去除率降低,出水浓度升高,受水力负荷影响明显;水力负荷对SS与COD影响作用微弱,去除率降幅较小;NH4+-N与TP则基本不受水力负荷变化影响。综合考虑渗滤系统的出水水质与日处理能力,推荐适宜水力负荷为0.10~0.14 m3/(m2·d)。     

2种不同性能炭纤维载体的固定床厌氧反应器运行效果比较

分别采用炭纤维（CF）和活性炭纤维（ACF）作为固定床厌氧反应器的生物膜载体,以不加任何载体的相同规格的反应器为对照,在中温（35±1）℃、连续进料条件下处理高浓度糖蜜废水,实验历时 165 d ,比较评价了2种不同性能的炭纤维作为载体的固定床厌氧反应器的运行性能。结果表明,CF 和 ACF 均是较好的微生物附着的载体材料,具有较强的处理高负荷有机废水和抵抗pH冲击的能力,能显著地提高反应器运行系统的稳定性。具有高比表面积的 ACF 较之 CF 更易于微生物固着并挂膜。对照在进水 COD超过 20 000 mg/L,相应 OLR为 8.35 kg COD/（m3·d）时,系统开始酸化。而以 CF 和 ACF 为载体的反应器能在进水 COD 高达 70 000 mg/L ,相应的 OLR 分别为 36.85 和 39.06 kg COD/（m3·d） 的高有机负荷下运行,且系统的pH更稳定。对照及以 CF 和 ACF 为载体的反应器的最高容积产气率分别为4.33、17.12和16.12 m3/（m3·d）;165 d 的累积产气量分别为5 665.4、22 675.8和26 112.8 L,后2者的产气量分别是对照产气量的 4.0 和 4.6 倍。     

不同湿地植物凋落物对汞铊矿废弃物浸出酸性废水中重金属的吸附研究

研究了不同湿地植物(稻草(Oryza sativa L.)、风车草(Cyperus involucratus Rottb.)、芦竹(Arundo donax L.)、美人蕉(Canna indica L.)、水葱(Scirpus validus Vahl.)、香蒲(Typha orientalis C.Presl)和鸢...     

不同植物的表面流人工湿地系统对污染物的去除效果

通过对4种不同植物的表面流人工湿地系统处理新沂河河水的中试研究表明,在CODMn和NH 4-N进水浓度相同条件下,香蒲湿地系统出水CODMn平均浓度最低,仅为13.44 mg/L;美人蕉湿地系统出水NH 4-N平均浓度最低,仅为1.75 mg/L;香蒲和美人蕉湿地系统对CODMn的平均去除率都达到40%以上,而千屈菜和水葱湿地系统都低于30%;美人蕉、香蒲和千屈菜湿地系统对NH 4-N的平均去除率都达到65%以上,而水葱系统则低于60%.综合比较,香蒲和美人蕉湿地系统的净化能力较强.4种植物中水葱耐淹能力最强,完全淹水22 d以上依然生长良好;千屈菜耐淹能力最弱,完全淹水7 d后就开始枯萎,17 d后地上、地下部分全部死亡.     

元素硫颗粒粒径对污泥重金属生物沥滤的影响

以城市污水处理厂剩余污泥作为处理介质,土著嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,A.thiooxi-dans)为主要沥滤微生物,采用序批式生物沥滤装置,就投加150~725μm的不同粒径元素硫对沥滤的酸化效果、硫酸根产率和重金属去除效果的影响进行了研究。结果表明,在元素硫投配量为3 g/L,曝气强度为1.0 L/(min.L)的条件下,元素硫粒径在165~215μm范围减小时能显著改善污泥酸化速度、提高酸化程度和硫酸根产率。底物元素硫的最佳粒径为165μm,此时沥滤体系pH下降速率为0.85个pH单位/d,硫酸根的产率为454.9 mg/(L.d),沥滤6 d后污泥中高浓度重金属Cu、Zn、Cd的去除率达到70.3%、81.2%、87.8%.     

有机负荷对厌氧流化床反应器处理模拟味精废水的影响

在中温(35±1℃)条件下,以新型橡胶颗粒为载体的厌氧流化床(AFB)反应器处理模拟味精废水为研究体系,考察有机负荷(OLR)由2.08 kg/(m3.d)提高到19.20 kg/(m3.d)期间,污染物去除率、胞外聚合物(EPS)含量及其在生物膜和混合液中的分布、生物膜中MLVSS含量及脱氢酶活性等的变化情况。结果表明,随有机负荷增加,污染物去除稳定,COD去除率维持在80%左右;EPS在生物膜中的量大于在混合液中的量,并以蛋白质为主要成分,但其总量呈递减趋势;当有机负荷为19.20 kg/(m3.d)时,生物膜中MLVSS含量约为23.1 mg/g载体,脱氢酶活性则为22.6 mg/(L.h);载体生物膜的生物相以独缩虫属、聚缩虫属、累枝虫属和钟虫等为主。     

焦化废水预处理系统中高效好氧污泥的培养驯化

为了改善焦化废水在生化系统中的处理效果,驯化高效好氧活性污泥,研究焦化废水的预处理效果。研究表明,活性污泥驯化时间为2个月。进水量为150 L/d,容积负荷达到2 kg COD/(m3·d),SS浓度为2 000 mg/L,SV30达到20%,COD去除率为85%,挥发酚和氰化物去除率分别为100%和95%,对氨氮没有去除效果。     

BLR厌氧反应器处理垃圾焚烧厂渗滤液工程运行效能

采用1 100 m3 BLR(biogas-lift reactor)厌氧反应器对垃圾焚烧厂渗滤液进行工程化处置,接种污泥为消化污泥,正常运行温度控制在(33±2)℃,启动负荷为1 kg COD/(m3·d),120 d后容积负荷达到10 kg/(m3·d)并稳定运行,出水COD浓度为4 500~6 500 mg/L,COD去除率为88%~92%,出水VFA含量为200~600 mg/L,pH值稳定在7.4~7.7,出水SS含量为1 000 mg/L左右,并可观察到沉降性较好的颗粒化污泥。反应器运行初期将VFA/ALK控制在1.6以内,系统并未因VFA积累而酸化崩溃,运行后期VFA/ALK值小于0.3,系统稳定运行。运行过程中进水氨氮浓度从400 mg/L升高到2 200 mg/L,未发现氨氮对厌氧生物处理的明显抑制现象。垃圾渗滤液中平均每去除1 kg COD产生沼气量为0.32 m3。