滤食性生物孵化器净化微污染景观水的试验研究

搭建滤食性生物孵化器,利用藻类吸收水体中氮、磷,滤食性生物捕食藻类,实现微污染景观水体的原位净化。试验结果表明,当TN、TP初始质量浓度分别为5.0、0.100mg/L时,30L微污染景观水的最佳滤食性生物孵化器载体(50mm×65mm×75mm聚氨酯泡沫塑料块)投放量为15块;滤食性生物孵化器对微污染景观水中的叶绿素a、TN和TP均有较明显的去除效果。对于TN、TP初始质量浓度分别低于5.0、0.100mg/L,更换周期在3d以上的微污染景观水,采用滤食性生物孵化器可将叶绿素a的质量浓度控制在10mg/m3以下,TN、TP可分别控制在2.0、0.010mg/L以下。     

微纳米曝气联合苦草对污染景观水体的修复效果及对微生物群落结构的影响

为探索微纳米曝气联合苦草 (micro-nano aeration combined with Vallisneria natans,MAVS) 对污染水体修复效果及微生物种群调控机理,以合肥国家湿地公园一处污染水体为修复对象并结合示范工程实验,考察了MAVS对景观水体修复效果及该水体水质及微生物种群结构的动态变化规律。结果表明：经过MAVS修复后,污染景观水体水质得到了明显改善,水体DO逐步提升,COD、NH₄⁺-N、TN、TP分别降低了50%、85%、75%和75%左右;底泥微生物群落结构多样性随修复进程的推进而不断增加,而优势微生物种群结构组成保持相对稳定,但其丰度随修复进程而变化;在门分类水平上,优势菌门为Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria和Chloroflexi,其中Proteobacteria、Bacteroidetes的丰度随修复过程的进行而下降,而Acidobacteria、Chloroflexi的丰度逐步增加;在属分类水平上,优势菌属为Rhodocyclus_uncultured、Xanthomonadales Incertae Sedis_uncultured、Alcaligenes_uncultured和Bacteroidetes vadinHA17_norank,其丰度随修复过程的进行而下降,修复进程停止后丰度逐渐增加;随着修复过程的进行,污染景观水体底泥优势微生物群落丰度呈现出与COD相同、DO相反的变化趋势,但在时间上存在一定的滞后性。由此可以看出,修复水体微生物群落结构随修复进程、水质特性的变化而变化,COD是驱动微生物群落结构及丰度变化的最大贡献者,同时DO、TP也对其变化产生一定影响。微纳米曝气联合苦草能有效修复污染水体,调控水体底泥微生物种群结构,具有良好的推广应用价值。     

螺蚌和沉水植物搭配对微污染水体的净化作用

通过开展单植不同种类沉水植物及"不同种类的沉水植物+螺蚌"组合搭配对微污染水体的净化能力对比研究,寻求系统稳定性最好、水质净化最佳的组合。2013年8月至2014年3月间的水箱小试研究结果表明,"铜锈环棱螺+椭圆背角无齿蚌+轮叶黑藻+篦齿眼子菜"组合的水质净化作用最佳,对CO D、TN、TP去除率分别为58.79%、64.30%和88.57%,对浮游生物的抑制效果最明显,水箱里基本无水绵及浮萍生长,轮叶黑藻长势较篦齿眼子菜好、生长逐渐占优势。2014年5月-8月的中试研究进一步验证水箱小试的结论,COD、TN和TP的平均去除率分别为57.93%、60.12%和49.28%,轮叶黑藻长势更好。     

高速泳动床对村镇微污染水体的预处理效果

利用高速泳动床反应器作为预处理装置处理村镇微污染水体,出水进入组合人工湿地。结果表明,实验阶段高速泳动床在HRT为1.2 h时,尽管泳动床进水各污染物浓度较低,但反应器对COD、TN和TP仍具有较明显（P〈0.05）的去除效果,平均去除率分别为11.3%、14.6%和25.8%。高速泳动床反应器对氨氮去除效果尤为明显,去除率达到46.9%。此外,高速泳动床反应器内硝化作用较强,出水中硝态氮含量平均增加率为45.5%,弥补了后续人工湿地硝化作用不强、除氨氮效果不佳的缺点。     

高速泳动床对村镇微污染水体的预处理效果

利用高速泳动床反应器作为预处理装置处理村镇微污染水体,出水进入组合人工湿地。结果表明,实验阶段高速泳动床在HRT为1.2 h时,尽管泳动床进水各污染物浓度较低,但反应器对COD、TN和TP仍具有较明显(P<0.05)的去除效果,平均去除率分别为11.3%、14.6%和25.8%。高速泳动床反应器对氨氮去除效果尤为明显,去除率达到46.9%。此外,高速泳动床反应器内硝化作用较强,出水中硝态氮含量平均增加率为45.5%,弥补了后续人工湿地硝化作用不强、除氨氮效果不佳的缺点。     

TiO2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO2光催化（PCO）对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

二级出水微滤过程中对醋酸纤维素酯膜的有机污染特征

低压膜过滤技术(包括微滤和超滤)在再生水生产领域正引起越来越广泛的关注。然而如何解决低压膜过滤过程中的膜有机污染问题始终是膜技术所面临的技术挑战。本研究采用醋酸纤维素酯微孔滤膜对二级出水溶解性有机物(EfOM)及其不同亲疏水性组分、蛋白模拟溶液、腐殖酸(HA)等进行恒流过滤实验。对不同有机物污染后的膜表面使用全反射傅立叶红外光谱(ATR-FTIR)和X射线电子能谱(XPS)进行表征。结果表明,相对于蛋白质和EfOM等,HA所造成的膜污染最少。ATR-FTIR的结果同时显示,以官能团而言,更多的氨化物(1535cm-1)、脂肪族物质(2860～2970cm-1)和氢氧根(3400cm-1)存在于膜表面。TMP/V数据比较结果表明,在EfOM各亲疏水性组分、蛋白质和HA的对比中,EfOM中的疏水碱性物质(HPO-B)对膜污染的贡献最大,而HA的膜污染贡献最小。UVA和荧光激发-发射光谱(FEEM)结果表明,HPO-B和蛋白质对醋酸纤维素酯膜的污染贡献较大。综合不同分析手段可以对不同有机物造成膜污染的潜能大小得出如下排序:HPO-B>蛋白质>HPO-A、HPI>HA。     

污染水体的生物修复技术研究进展

详细介绍了污染水体生物修复技术的特点 ,综述了近年来国内外水体生物修复技术的研究和应用现状 ,并评述了水体生物修复技术存在的问题以及污染水体生物修复的发展方向     

潜流人工湿地对微污染河水的净化效果

为了探讨潜流人工湿地对微污染河水的净化效果,在野外条件下构建潜流人工湿地,分析了湿地中pH、氧化还原电位(ORP)和DO的进出水变化,考察了湿地中污染物的净化效果,探讨了温度对湿地净化效果的影响。各湿地进、出水DO浓度相差不大;除美人蕉湿地外,其余湿地出水pH较进水变化较小;植物湿地出水ORP较进水均有所增大。植物湿地对污染物的去除效果均优于空白湿地,且随着气温的升高,NH4+-N、TN和CODMn的去除率逐渐增加,去除率分别可达90%、50%和20%。TP去除率却未随温度发生明显变化,始终波动在30%～60%之间。相关性分析结果表明湿地中NH4+-N和TN的去除率与温度相关,较低的有机物浓度造成CODMn的去除率与温度相关性差,由于湿地对磷的去除主要以颗粒态磷(PP)为主,TP的去除与温度不相关。     

水蕹菜对苏州重污染水体净化功能的研究

采用浮床无土栽培技术，在苏州重污染河道上种植水蕹菜以控制重污染水体水质。不仅进行了静态试验，而且在重污染河道苗家河上作了示范应用，效果显著。静态试验结果表明，在气温35℃、水温30℃以上的条件下，水蕹菜对苏州重污染水体中的CODMn、TN、NH4^＋-N、TP等的去除率分别为37．0％、92.9％、93．9％、94．3％；苗家河示范工程水域中水质有明最改善，透明度达90～130cm。由此证明水蕹菜是对苏州熏污染河道净化处理的优良生物材料之一。     

挺水植物浮岛水质净化模拟

针对地表水生态系统环境治理与生态保护的实际需求,植物修复技术作为成本较低和适用范围较广的生态修复技术,水生植物类型及配置模式对水质净化功能需系统探讨。为解决微污染水体人工湿地水质净化问题,以美人蕉、千屈菜、香蒲、鸢尾和慈姑5种挺水植物及不同配置模式开展水质净化功能研究,筛选水质净化优势植物基础上探讨不同温度下污染物去除效果。结果表明：水生植物在30 d试验周期内对氨氮 (NH₄⁺-N) 的去除率均大于95%;对总氮 (TN) 和总磷 (TP) 的去除率最高的为美人蕉和千屈菜,其中对TN去除率为60.2%、57.8%,对TP去除率最高为66.3%和73.2%;慈姑因植株枯萎掉落下来进入水体,导致植物向水体释放氮磷,释放率分别为18.7%和43.0%;鸢尾组出现根部腐烂状态,并出现反硝化和TP释放。组合植物试验中,鸢尾与美人蕉、千屈菜的组合对污染水体的净化效果要明显优于香蒲与美人蕉、千屈菜组合,适合运用到湿地等生态修复措施治理微污染水中。水质净化优势植物美人蕉在不同环境温度下净水效能研究表明,低温 (5~10 ℃) 条件下TN平均去除率显著降低,对COD的降解速率影响较小,环境温度20~25 ℃条件下美人蕉对微污染水体COD、NH₄⁺-N、TN和TP的去除效率显著高于低温环境;常温环境下复合浮岛植物根际填料样品的细菌群落多样性高于低温环境,常温环境样品中变形菌门 (Proteobacteria) 为优势菌门,低温环境中优势菌门为绿弯菌门 (Chloroflexi) 。     

矿物棉填料孔隙率对生物滴滤池水处理效果的影响

针对生物滴滤池因接触时间短而导致出水不达标的问题,采用3种容重(80、100、120 kg·m−3)的矿物棉作为滤池填料,考察了填料孔隙率对保水性的影响,分析了不同容重填料的生物滴滤池去除污染物的效能,探究了填料孔隙率对微生物群落特征的影响。结果表明,矿物棉载体的吸水、保水性能随其孔隙率增加呈现先增加后减小的趋势;孔隙率较小的矿物棉载体在稳定运行后对COD、${\rm{NH}}_4^ + $-N有更好的去除效果,平均去除率分别可达99%和72%,且具有一定的抗冲击负荷能力。高通量测序结果显示,随着矿物棉载体孔隙率的减小,微生物群落物种丰富度增加,而其多样性减少。比较而言,当容重为100 kg·m−3时,矿物棉的吸、保水性高,微生物种群结构适宜,出水水质可达一级A标准,且具有一定的抗冲击负荷能力。     

生物滴滤塔处理有机废气的填料选择研究

以含低浓度乙酸、正己烷和苯乙烯的混合有机气体模拟实际有机废气,采用实验室规模的生物滴滤塔处理有机废气,并比较了海绵、珊瑚石、陶粒和空心塑料小球4种填料的性能。结果表明:(1)生物滴滤塔启动时间最短的为海绵生物滴滤塔(约20d),其次为陶粒生物滴滤塔(约25d),启动时间较长的为珊瑚石生物滴滤塔(约35d)和空心塑料小球生物滴滤塔(约40d)。(2)在稳定运行期,不同填料生物滴滤塔对水溶性和极性较强的乙酸的去除率差异尤为明显,对正己烷和苯乙烯的去除率差异相对较小。(3)4种填料生物滴滤塔中的异养细菌数量依次为海绵>陶粒>珊瑚石>空心塑料小球。运行80d时,海绵、陶粒、珊瑚石和空心塑料小球生物滴滤塔中的异养细菌数量分别达5.9×108、4.8×108、3.6×108、3.0×108 cfu/g(以单位质量干填料计)。(4)在相同的进气流速下,4种填料生物滴滤塔的填料层压力降依次为珊瑚石>陶粒>空心塑料小球>海绵。(5)海绵和陶粒较适宜作为生物滴滤塔的填料。     

生物沸石滤池处理富营养化水体的挂膜实验

采用上向流生物沸石滤池处理富营养化水体,考察了挂膜阶段(前30 d)滤池对浊度、COD和TP等的去除效果,重点研究了系统中各形态氮素(NH4+-N、NO2--N、NO3--N和TN)的变化情况。结果表明,对于富营养化水体,生物沸石滤池对浊度、COD和TP的去除率分别约为80%、30%和24%;出水NH4+-N始终保持在0.5 mg/L以下,去除率在90%以上;NO2--N出现峰值(4.98 mg/L,第9 d),第13 d后即一直低于进水值;实验后期出水NO3--N与进水NH4+-N变化趋势基本一致,表明硝化生物膜已成熟,原位再生可行;生物沸石床内可能存在同步硝化反硝化现象。出水NO2-N浓度低于进水可作为生物沸石挂膜成功的一个标志。     

活性滤坝对城市内河中氮磷的削减效果

城市内河氮磷严重超标是当前水污染治理的重要难题。针对内河具有旱季水位低、水流速度慢、自净能力差等特点,提出采用活性滤坝削减氮磷,以铝基锁磷剂和沸石为活性滤坝基质滤料,实验室静态和动态实验研究了活性滤坝削减氮磷效果,讨论了基质滤料组合方式对削减氮磷效果影响,同时采用曲线方程拟合分析方法预测了活性滤坝吸附氮磷有效使用时间。静态实验结果表明,在控制进水氨氮15 mg·L⁻¹和正磷酸盐5 mg·L⁻¹情况下,实验历时20 d,活性滤坝对氨氮和正磷酸盐削减率分别为98.02%和100%,混合滤坝组削减氮磷效果最佳;动态实验结果表明,控制水中氨氮和正磷酸盐为8~15 mg·L⁻¹和2.5~5 mg·L⁻¹,流速为8.33 cm·h ⁻¹,实验历时37 d,完成氮和磷循环分别为11次和16次,拟合曲线方程预测混合滤坝组削减氨氮和正磷酸盐的有效使用时间分别为282 d和479 d。以上研究结果可为城市内河道修复提供技术参考。     

强化混凝-滤布滤池提升城市河道水感官品质效果分析

为提高城市河道水感官品质,研究了强化混凝沉淀与滤布滤池组合工艺对河道水的处理效果。以PAC为混凝剂,纳米四氧化三铁为助凝剂,在实验室优化条件实验的基础上,设计加工强化混凝-滤布滤池一体机,在苏州姑苏区外城河进行处理规模为2 t·h⁻¹的现场实验,并采用多种分析仪器对进水、沉淀和混凝出水水样进行分析。结果表明,强化混凝滤布滤池一体化装置可以有效去除各项污染指标,显著改善河道水感官品质,装置对色度的平均去除率为67.7%,出水色度为10度;出水平均透明度提升10倍以上,最终出水3.1 m。通过对各个水质指标进行逐一分析并做相关性分析之后发现,影响色度和透明度的主要因素有悬浮固体、CDOM、藻类及叶绿素a,该装置对这些物质均有一定处理效果,因此,能够显著提升感官品质。本研究结果可为沿海城市提高河道水感官品质提供参考。     

BAF+常规工艺中砂滤池净水效果研究

以广州某水厂源水为处理对象,研究在曝气生物滤池(BAF)+常规工艺中砂滤池的净水效果。研究表明,砂滤池出水CODMn、NH4+-N的平均值分别为1.19 mg/L和0.08 mg/L;相对于沉淀池出水,砂滤池对上述指标的平均去除率分别为27.41%和63.86%;砂滤池出水NO2--N几乎检测不出。砂滤池对分子量(10 K的溶解性有机物有较好的去除作用;砂滤池中DO下降了1.80 mg/L,分析表明在砂滤池中发生了完全硝化反应。     

可渗透反应墙技术的水质净化特性

通过中试研究考察了可渗透反应墙(PRB)技术的动态水质净化特性。结果表明:(1)在动态条件下,PRB中试系统中COD、NH4+-N、NO3--N、TN、TP去除率随水力停留时间(HRT)的延长而增加。当HRT为7.00h时,COD、NH4+-N、TN、TP去除率分别为59.4%、26.9%、76.6%、62.2%、82.0%。HRT的延长使难生物降解的有机物也得到部分降解,PRB中试系统中铁屑及新生态的[H]、铁离子的氧化还原作用可以大幅度提高水的可生化性。(2)PRB技术对COD、NH4+-N、TN、TP的去除主要发生在反应区前半段,而且PRB中试系统中COD、NH4+-N、TN、TP沿程的变化情况可用指数方程来描述,动态模型预测曲线拟合较好。同时,对于实际PRB技术工程,PRB技术选择适当的反应介质及介质配比是关键环节。     

生物强化组合工艺处理河水的三维荧光及生物多样性分析

通过对受污染地表水进行生物滤池-臭氧预氧化-生物活性炭滤池工艺处理,考察生物强化条件下该项工艺对河水中主要污染物的净化效果,并采用EEM光谱技术进行了溶解性有机物变化和去除规律分析,利用PCR-DGGE技术进行各单元中微生物多样性对比分析。结果表明,生物强化组合工艺系统出水水质主要指标已达到/接近地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅳ类限值,生物强化滤池填料中微生物多样性指数和物种数均高于其他工艺单元。受污染河水DOM中主要的荧光物质有类芳香族蛋白质(荧光峰A、B和E)及类腐殖酸(荧光峰C)及类富里酸(荧光峰D),其中,A峰、B峰与E峰的中心位置分别位于225/340 nm、275/336 nm和225/298 nm,各特征荧光峰强度发生明显改变表明,污水中溶解性有机物的含量随系统处理过程而变化。