活性炭海绵动态膜生物反应器处理生活污水的研究

采用序批式活性炭海绵基材动态膜生物反应器处理模拟生活污水。在反应周期为6 h,好氧、厌氧时间比为2∶1,处理水量为18 L的条件下,讨论反应器及动态膜分别对COD、TN、NH3-N、TP的去除效果,并分析反应器中氮的去除机理。结果表明:活性炭海绵基材动态膜生物反应器对COD、TN、NH3-N和TP平均去除率分别为97.99%、84.24%、95.52%和78.94%,动态膜对COD、TN、NH3-N和TP平均去除率为8.96%4、.75%、1.30%和7.54%;好氧结束时,反应器中的氮主要以硝态氮形式存在,浓度稳定在16 mg/L左右,出水中的硝态氮和亚硝态氮平均含量相近,分别为4.10 mg/L和3.69 mg/L;滤饼层对浊度有很好的去除效果,稳定运行时出水浊度可降至2 NTU以下。     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性.曝气生物滤池进水氨氮为52 mg/L左右、COD为100 mg/L左右和回流比为200%时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0.05 mg/L、COD小于25 mg/L、亚硝态氮为4.7 mg/L和硝态氮为7.1 mg/L,COD去除率达75%,氨氮去除率达99.9%,总氮去除率达78%;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的.研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理.     

模拟垂直潜流人工湿地中植物种类和植物多样性对脱氮效果的影响

在模拟垂直潜流人工湿地中选种了水烛和菩提子两种常见湿地植物,以氨氮为湿地唯一氮源,通过植物单种和混种研究了植物种类和植物多样性对湿地脱氮效果的影响。结果表明,菩提子单种时,出水氮浓度均明显低于水烛单种。菩提子单种时,出水硝态氮、氨氮、总无机氮(TIN)质量浓度分别为72.34、13.80、86.14mg/L;水烛单种时,出水硝态氮、氨氮、TIN质量浓度分别为235.41、32.12、267.53mg/L。水烛与菩提子混种时,出水比菩提子或水烛单种具有更低的硝态氮和TIN,硝态氮和TIN质量浓度分别为55.60、80.50mg/L。因此,相比水烛,菩提子更有利于湿地脱氮;加强植物多样性可提高湿地的脱氮效果。湿地的脱氮效果与植物生物量具有显著相关性。     

CAST工艺常规模式下脱氮性能研究

研究了有效容积为21.6 L的循环式活性污泥法反应器在常规模式下,处理模拟废水时,有机污染物和氮污染物的去除情况,并分析了反应器脱氮过程中的限制性因素。结果表明,在反应器的运行周期为4 h(进水曝气2 h,沉淀和排水各1 h)好氧区DO2 mg/L,污泥浓度MLSS稳定在4 000 mg/L时,污泥回流比为20%,COD和氨氮的去除率可达90%。对一个典型周期进行监测分析,氨氮去除彻底,出水主要是硝态氮,总氮去除率约为69%。静态试验测得氨氮氧化速率为8.0 mg NH4+-N/(g MLSS.h),硝态氮生成速率为3.3 mg NO3--N/(g MLSS.h)。从实验结果可以分析出,在上面运行条件下CAST工艺脱氮限制性因素是回流比和污泥龄。     

以聚乙烯醇为骨架材料的固相碳源反硝化脱氮试验研究

针对反硝化过程中液态碳源投加量难以控制的问题,研发了一种缓释固相碳源。对比了不同骨架材料、乳化剂及组分配比对固相碳源脱氮性能的影响,优化固相碳源制备条件,并分析其释碳规律。结果表明,以聚乙烯醇(PVA)为骨架材料,失水山梨糖醇脂肪酸酯(SPAN80)为乳化剂,PVA∶淀粉质量比为1∶1时制得的固相碳源释碳效果和脱氮效果更优,对于硝态氮为25～30mg/L模拟污水,其硝态氮去除率可以达到95%以上,出水COD保持在80mg/L左右。在连续流试验中,系统可在3d内迅速实现稳定反硝化脱氮,高效脱氮时间可维持在40d左右,在实际工程应用中,可以通过调节水力停留时间、反应器流态等参数,提高固相碳源的使用寿命。     

复合菌剂强化处理高盐废水脱氮效果

将耐盐脱氮复合菌剂投加到序批式生物反应器中,构建生物强化高盐废水处理系统(SBR1),以未投加复合菌剂系统(SBR2)作为对照,分析典型周期中氮素和溶解氧的变化趋势以及盐度冲击对脱氮效果的影响.实验表明,在曝气时间为6h时,生物强化系统脱氮率可稳定在96％以上,出水总氮浓度为3.8 mg/L左右.反应中始终无硝氮、亚硝氮积累,生物强化系统具有同步硝化好氧反硝化能力.当受到5％和7％较高盐度冲击时,生物强化系统表现出优于对照系统的抗盐度冲击能力,能够快速恢复原有活性,且出水总氮低于15 mg/L;当受到0％盐度的淡水冲击时,对照系统中耐盐污泥失活且无法恢复,而生物强化系统只需投加少量(3％)耐盐脱氮复合菌剂,即可快速恢复活性,出水总氮低于15 mg/L.本研究能够为生物强化高盐废水脱氮系统的构建和运行提供技术支持.     

城市污水处理厂出水低浓度污染物的生物降解研究

由于城市污水处理厂出水中含有的低浓度污染物的性能稳定而不易被去除,为探索一种快速、直接的低浓度污染物的深度处理方法,通过采用富二价阳离子斜发沸石作载体的生物沸石曝气滤池对某城市污水厂二级处理出水中的低浓度污染物的去除进行了实验研究,研究结果表明,当污水厂二级处理出水水质年平均指标NH3-N、COD、BOD5、TP及浊度分别为27.4 mg/L、57.2 mg/L、20.4 mg/L、1.7 mg/L和16 NTU时,采用两级生物沸石曝气滤池串联工艺,在第一级生物沸石曝气滤池装填3 m生物沸石,水力停留时间1 h,气水比为2∶1;第二级生物沸石曝气滤池装填2 m生物沸石,水力停留时间为0.5 h,气水比为1∶1,最终出水年平均指标NH3-N 0.13 mg/L、COD 7.55 mg/L(CODMn)、BOD50.78 mg/L、TP0.6 mg/L、浊度为0.13 NTU,出水水质可满足热力发电厂循环冷却补充水的水质要求.此种方法为污水处理厂的出水提供了经济有效的回用途径。     

以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷过程中N_2O积累的影响因素

接种稳定运行140 d的反硝化除磷污泥,通过批次实验,研究了亚硝态氮投加方式、进水COD浓度和p H对反硝化除磷过程N_2O代谢的影响。结果表明,60 mg/L的亚硝态氮均分3次投加与1次投加相比,系统内N_2O最大积累量从14.23 mg/L降低为2.90 mg/L,经缺氧吸磷后N_2O剩余量由8.20 mg/L降低至0.02 mg/L,表明多次投加亚硝态氮可有效避免N_2O的积累。当初始进水COD浓度为150、300和450 mg/L时,经3 h缺氧代谢后出水中N_2O剩余量分别为11.70和7.59、4.77 mg/L,较高进水COD浓度可有效降低N_2O的产量。不同p H值的实验结果表明,较高p H可促进N_2O的代谢,并最终减少N_2O的产生量。     

不同土地利用方式和地下水埋深对水中硝态氮浓度分布的影响

针对广州市地下水硝态氮污染状况及其影响因素开展研究。结果表明,广州市地下水硝态氮质量浓度为(8.53±7.57)mg/L,对照世界卫生组织(WHO)规定的饮用水硝态氮限值(10mg/L),所采集的地下水样品超标率达到34.97%。地下水硝态氮的主要来源有生活污水、工业废水、农业化肥和酸雨。地下水硝态氮浓度受到土地利用类型的影响。其中,城区地下水硝态氮污染最严重(超标率为48.22%),其次为水稻田(超标率为40.00%)与菜园(超标率为36.25%),林地地下水硝态氮污染最轻(超标率为6.25%)。在垂向分布上,地下水硝态氮浓度与地下水埋深呈负相关关系。埋深介于2~5m时,硝态氮浓度较高且有超标的潜在危险;埋深介于5~23m时,地下水硝态氮污染程度减轻;当埋深大于23m时,硝态氮质量浓度基本稳定在2mg/L左右,与珠江三角洲地下水硝态氮背景值接近。!     

一种新型复合球填料在低浓度污水再生回用中的应用研究

新型复合球填料为沸石与悬浮球填料的有机组合体,密度约为0.92～0.97g/cm3,比表面积为711～1185m2/m3,表面粗糙,物化性能稳定.在曝气量为20∶1,停留时间为6 h时,装有新型复合球填料的反应柱挂膜容易,成膜时间短,膜不易脱落,且生物相丰富.膜成熟时对生活污水中的氨氮和COD都有很好的去除效果,出水氨氮浓度≤2 mg/L,去除率≥93%;出水COD浓度≤22 mg/L,去除率≥80%.新型复合球反应柱在稳定状态处理低浓度的二级出水时,出水氨氮浓度≤2 mg/L,去除率≥89%,出水COD浓度为10～36 mg/L,去除率为48%～81%.出水水质符合GB50335-2002标准.     

游离和聚乙烯醇包埋门多萨假单胞菌好氧反硝化脱氮的研究

以从采自温州西片污水处理厂的活性污泥样品中分离的好氧反硝化门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20为受试对象,以聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钙-活性炭包埋固定化,研究游离和固定化细胞在人工硝态氮污水中好氧反硝化去除硝态氮的条件,以及它们对人工氨氮、硝态氮和亚硝态氮污水的氨氮、硝态氮和亚硝态氮的去除能力。结果表明:(1)游离细胞和固定化细胞去除硝态氮的适宜条件是相似的,适宜碳源为丁二酸钠、乙酸钠和柠檬酸钠,适宜碳源和KNO3质量比为10∶1,适宜温度、转速和pH分别为20~35℃、100~200r/min和6.0~9.5;(2)在适宜条件下,游离细胞和固定化细胞对人工氨氮污水氨氮的去除速率分别为8.79、1.67mg/(L·h),对人工硝态氮污水硝态氮的去除速率分别为8.17、4.54mg/(L·h),对人工亚硝态氮污水亚硝态氮的去除速率分别为16.42、7.67mg/(L·h);(3)在人工硝态氮污水中连续5批次的去硝态氮试验表明,PVA-海藻酸钙-活性炭固定化细胞是稳定的。说明门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20以及PVA-海藻酸钙-活性炭包埋制备的固定化细胞具有应用于实际废水脱氮的潜力。     

强化序批式生物膜反应器脱氮与人工湿地除磷联合工艺初探

为解决脱氮除磷对碳源的竞争及不同泥龄需要等问题,提出强化序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮与人工湿地除磷联合工艺.通过将SBBR系统分为2格,并采用交替运行的方式(进水和曝气),强化了碳源保存,进一步提高脱氮效率;SBBR系统出水进入栽种菖蒲(Acorus calamus L.)的人工湿地,利用基质和植物吸附等作用进一步除磷.结果表明:(1)2格交替运行SBBR脱氮效果良好,稳定时出水COD均值为34 mg/L,去除率约为93%;出水NH+4-N均值为2.0 mg/L,去除率约为94%;出水TN维持在4.5 mg/L左右,去除率约为86%;出水TP在2 mg/L附近波动,除磷效果并不理想,有时还会出现出水TP高于进水TP的释磷现象.(2)人工湿地除磷效果良好且稳定.当进水TP为0.6～6.7 mg/L时,出水TP维持在0.3～0.7 mg/L.(3)该联合工艺有良好的脱氮除磷效果.系统出水NH+4-N、TN、TP均值分别为2.0、2.4、0.5 mg/L,去除率均值分别为94%、92%、90%.     

CuO NPs短期暴露对SBR水处理效果的影响

研究了不同浓度氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)对序批式活性污泥工艺(SBR)中化学需氧量、氨氮、总磷、硝态氮和亚硝态氮去除率的影响。实验结果表明,当环境中浓度为1 mg/L和10 mg/L的CuO NPs短期暴露时(1 d),其对活性污泥生存能力和周期内有机物去除、脱氮除磷都没有造成急性影响。经过20 d的短期运行,对SBR系统出水COD、氨氮、总磷、硝态氮和亚硝态氮也没有造成明显的影响。活性污泥呼吸抑制实验结果显示,CuO NPs对活性污泥的呼吸抑制作用与浓度呈正相关性,浓度越高呼吸抑制现象越明显,低浓度CuO NPs对活性污泥活性并没有明显的抑制作用。     

2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮特征及其来源

依据2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮(NO-3-N)监测数据,分析河北平原浅层地下水NO-3-N污染状况,并利用氮氧双同位素的方法对地下水中硝态氮的来源进行了示踪。结果表明,2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮平均含量变化范围在0.00~121.50 mg/L之间,总平均值为(18.72±1.55)mg/L,超过美国饮用水标准(10 mg/L)的0.872倍;三个子平原区的SO2-4/Cl-差异较大而NO-3/Cl-值相差不大,说明地下水中的氯化物、硝态氮以及硫酸盐有着不同的来源。东部滨海平原区NO-3-N含量最大,为31.55 mg/L,已超出美国饮用水标准2.155倍;其次为山前平原区,为16.45 mg/L,超出美国饮用水标准0.645倍;中部平原区的含量最低,仅为4.19 mg/L,未超标。根据同位素的数值进行分析,揭示了东部滨海平原区以及中部平原区的硝态氮来源主要为化粪池废弃物,山前平原区的硝态氮主要来自化肥中的NH+4。     

间歇曝气比在短程硝化中对硝化活性的影响

采用序批式间歇反应器(SBR)处理生活污水,温度控制在(25.0±0.5)℃,研究好氧曝气与缺氧搅拌时间比(间歇曝气比)分别为30min∶30min(A模式)和40min∶20min(B模式)对亚硝酸盐氮积累、污泥性能参数、反应速率(比氨氮氧化速率、比硝酸盐氮产生速率、比亚硝酸盐氮产生速率)、氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性的影响。A模式下运行64个周期时,出水亚硝酸盐氮质量浓度为19.04mg/L,亚硝酸盐氮积累率高达99.21%;B模式下运行75个周期时,出水亚硝酸盐氮质量浓度为19.42mg/L,亚硝酸盐氮积累率高达95.47%;研究表明缺氧时间所占比例越大越有利于短程硝化的实现。在实现短程硝化过程中,A模式在38个周期之后AOB活性超过NOB活性;B模式在34个周期之后AOB活性超过NOB活性。     

硝态氮为惟一氮源时异养微生物增长特性

采用SBR研究了缺氧条件下硝态氮为惟一氮源时异养微生物的增长特性。结果表明,异养微生物能利用硝态氮作为氮源进行增殖。当进水COD浓度为1 400 mg/L,硝态氮浓度为280 mg/L时,COD和硝态氮的去除率分别达到97%和99%;污泥中微生物的含氮量为8.8%,低于常规利用氨氮作为氮源的微生物;在实验条件下活性污泥的产率系数为0.30 g VSS/g COD。反硝化菌可利用硝态氮作为氮源进行细胞合成对含硝氮的废水处理具有重要意义。一方面由于无需投加氨氮降低了废水处理成本,另一方面由于污泥产率低,降低了污泥处理成本。     

城镇污水处理厂总氮超标逻辑分析方法及应用

基于脱氮原理及实际工程经验,建立了总氮(TN)超标逻辑分析方法,用于解决城镇污水处理厂出水TN无法稳定达到一级A标准的问题。该逻辑分析方法结合全流程检测和硝化潜力检测手段,可快速确定出水TN超标原因,并加快制定解决方案的进度。在水厂实际应用案例中,通过全流程检测发现,该厂出水TN超标的原因是缺氧池脱氮效率较低,从而导致出水硝态氮(NO_3~--N)较高。在结合TN超标逻辑分析方法后,该污水处理厂采取了关闭曝气沉砂池曝气系统、在厌氧池投加乙酸钠等调控措施,最终出水TN实现稳定达标排放。综上所述,总氮超标逻辑分析方法可有效解决实际生产过程中的出水TN超标问题,为城镇污水处理厂出水总氮达标排放提供参考。     

城市生活垃圾和污泥混合堆肥中氮素变化规律研究

进行了不同比例的垃圾和污泥混合的高温好氧静态堆肥小试试验,主要研究了堆肥过程中全氮、氨氮、硝态氮、水溶性氮以及有机碳等的变化.结果表明,堆肥过程中有机碳、全氮和碳氮比呈下降趋势;堆肥产品中全氮与其初始浓度成正比,初始浓度越高,结束时全氮越高;碳氮比在整个堆肥过程中变化不大;氨氮的变化显著,堆肥23 d,3种比例的混合样品(垃圾和污泥体积比分别为9∶1、5∶1和3∶1)中的氨氮分别由堆肥前的11.1、10.9、10.5 g/kg下降到1.1、2.1、3.1 g/kg;水溶性全氮和水溶性氨氮的下降趋势明显,水溶性氨氮是构成水溶性全氮的主要成分,堆肥前期温度的上升引起水溶性全氮和水溶性氨氮的迅速下降;硝态氮和水溶性硝态氮的浓度低,变化小;氮素损失主要在第3～10天的堆肥高温期,污泥量越大,氮素损失越严重,氮素损失率最高达45%.     

MFC强化同步短程硝化反硝化工艺的启动

微生物燃料电池(MFC)可在阴极实现反硝化、短程反硝化和同步硝化反硝化并产生电能,但在MFC阴极实现同步短程硝化反硝化的研究尚未见到报道。为了探讨MFC阴极同步短程硝化反硝化工艺的性能,将双室曝气阴极MFC与A/O脱氮工艺结合处理人工模拟低碳氮比废水。通过静置运行15 d使得MFC阴极室亚硝态氮得以积累,氨氧化菌得以富集。随即改为连续运行后第21天成功启动同步短程硝化反硝化MFC;阴极出水氨氮浓度为0.3 mg/L,亚硝态氮浓度为15.9 mg/L,硝态氮浓度为0.6 mg/L,亚硝化率达到95%以上,阴极电极自养反硝化去除率达到50%以上,COD去除率达到85%以上。结果表明,将MFC与同步短程硝化反硝化工艺结合,通过阴极室中氧气得电子获得高p H,可以强化同步短程硝化反硝化工艺,完成生物脱氮的同时回收电能,并具有减少外加碱度的优势。     

常温低基质厌氧氨氧化反应器启动及其稳定性

以上向流生物滤池为反应器,以实验室内氧化沟回流污泥为接种污泥,采用先培育好氧生物膜,后转为厌氧环境培育厌氧氨氧化生物膜的方式,成功实现了常温低基质浓度下厌氧氨氧化反应器的启动。控制反应器进水pH为7.50～7.80,NH4+-N为30～40 mg/L,NO2--N为35～50 mg/L,温度为20～25℃。224 d以后,反应器启动成功。在稳定运行阶段,出水亚硝氮和氨氮的平均浓度分别为1.4 mg/L和4.6 mg/L,平均去除率分别为95.3%和90.1%,去除比例为1～1.8∶1,主要集中在1.4～1.5∶1,亚硝氮和氨氮去除的容积负荷分别为104.2 mg/(L.d)和146.0 mg/(L.d)。