浅基质层干植草沟运行效果的现场实验

为避免设施出水下渗污染地下水并防止市政管道雨污倒灌进入设施,于上海市区高架路下方建造一座排水管上弯的不透型浅层干植草沟.根据2019年汛期内进、出水量及水质的长期监测,对设施水文及水质控制效果进行评价.结果表明监测期内设施径流总量控制率为39.4%,对初始雨强小于8.0 mm·h^-1的降雨具有明显峰值削减效果;设施能有效去除道路径流中总悬浮固体(TSS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和总氮(TN),污染物负荷去除率分别为95.4%、 83.1%、 90.0%和57.7%;设施基质层添加的发酵木屑和排水管上弯的构造可在进水期实现反硝化并在前期无雨期(ADP)维持一定反硝化效果,设施水力负荷(HLR)的增大及无雨期的延长分别影响进水期与无雨期硝酸盐氮(NO^-₃-N)的去除.在基质层饱和渗透速率较高、厚度较浅条件下,设施有效改善了道路径流水质.不透型干植草沟可与市区河道的调蓄容积结合,共同承担起高地下水位地区实现年径流总量与污染负荷控制率的任务.     

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.     

2种生态植草沟对路面径流净化效果的对比

将铝污泥生物填料与台阶型植草沟相结合,构建台阶型生态植草沟系统,现场比较台阶型生态植草沟和常规生态植草沟对路面径流的净化效果。结果表明:在2次降雨(大雨、中雨)事件中,台阶型生态植草沟径流量削减效果优于常规植草沟,径流总量削减率分别为63.04%和55.21%,峰值流量显著降低,峰值时间至少延迟24~30 min;台阶型生态植草沟具有较好的水质控制及污染负荷削减效果,对径流中SS、COD_Cr、NH₃-N、TN和TP浓度削减率分别可达79.54%、67.08%、34.75%、63.61%和78.36%,对总量削减率分别可达92.44%、87.83%、74.29%、84.45%和90.31%,出流水质均优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。台阶型生态植草沟对路面径流可取得较好的水质控制及污染负荷削减效果,具有较好的推广应用价值。     

垂直流人工湿地强化地表径流脱氮的研究

为提高垂直流人工湿地脱氮效果,作者选择分层进水、添加缓释碳源和降低淹水高度3种措施进行强化脱氮处理。结果显示,在进水浓度相同的条件下,3种措施均增加了沿程COD的浓度和碳源,但并未导致出水COD浓度的升高。降低淹水高度对总氮的去除效果最为明显,去除率可达86.4%,出水浓度只有1.8 mg/L。当降低淹水高度时,水力负荷和污染负荷对硝氮和亚硝氮沿湿地深度的变化影响较小,且不存在显著性差异(p0.05)。     

进水模式对强化脱氮好氧颗粒污泥培养的影响

针对不同进水模式对好氧颗粒污泥培养及强化脱氮效果的影响尚无统一定论的问题,系统比较研究了快速进水直接曝气、快速进水厌氧搅拌和厌氧推流慢速进水3种模式对好氧颗粒污泥形成特性及脱氮效果的影响.研究发现,快速进水直接曝气模式所形成颗粒污泥表面易生长丝状菌,颗粒粒径可达2.0mm以上,但易解体;快速进水厌氧搅拌模式可形成粒径多为1.5~2.0mm的好氧颗粒污泥,TN去除率达到80%,优于前种模式,但未能避免颗粒解体;厌氧推流慢速进水可获得粒径多为1.0~1.5mm的颗粒污泥,常规负荷下出水COD浓度约10~15mg/L,TN浓度小于1mg/L,TN去除率达90%,满足地表Ⅲ类水标准.系统比较证实,厌氧推流慢速进水方式是实现强化脱氮好氧颗粒污泥培养的最佳模式.     

影响三沟式氧化沟脱氮效果的2个重要参数

运行周期中反硝化运行和硝化运行的时间比ｔＤＮ／ｔＮ是平衡处理系统反硝化,硝化能力的重要参数,实验室条件下分别比较了ｔＤＮ／ｔＮ为０．２７,０．４０,０．４７,０．７５和１．０的５种不同组合的运行效果。结果表明,当ｔＤＮ／ｔＮ为０．４０时,即硝化能力略大于反硝化潜能时,脱氮效果最好。     

微孔曝气Carrousel氧化沟脱氮除磷效果研究

七里店污水净化厂采用微孔曝气Carrousel氧化沟工艺。在日处理量约为改造工程设计规模的2倍条件下,氧化沟水力停留时间仅为5 h,系统出水各项指标均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级标准。氧化沟内存在同步硝化反硝化过程,但硝化不彻底,脱氮效率不高,氧化沟内没有严格的厌氧分区,但生物除磷效率高。系统存在二沉池尾水氮磷含量增高问题。通过改变运行条件,增加氧化沟水力停留时间,调整曝气分区,辅助投药除磷等手段可以进一步提高出水水质,实现高标准排放。     

基于矿化垃圾的生态护岸强化脱氮基质的可行性研究

生态护岸是目前河、湖治理与修复过程中削减面源氮营养盐的重要措施之一。而筛选高效、低耗的生态护岸基质材料是其关键环节。通过优化复配矿化垃圾、沸石和砾石,研制一种基于矿化垃圾的新型强化脱氮生态护岸基质材料,并从其透水和持水性、抗剪、抗压和抗冲刷性、生态安全性、植被相容性和氮削减特性等方面对该材料进行了性能评定。结果表明:该新型基质材料的透水(渗透系数为1.31~2.55 cm/min)、持水(持水度为5.87%~8.02%)、抗剪(抗剪强度大于60 kPa)、抗压(抗压强度大于380 kPa)以及抗冲刷的性能均满足生态护岸基质材料的要求;发光细菌毒理实验证实其生态安全性;该材料适于护岸植被芦苇、鸢尾和麦冬的生长;具有优良的氮削减性能(氨氮和总氮的削减率分别为95%和70%)。静态经济评价表明,该材料具有明显的成本优势。该新型材料的研制对于生态护岸脱氮功能拓展以及解决河湖治理中面临的"氮超标"问题具有现实意义。     

非饱和带强化反应层脱氮的试验研究

自然堆肥过程中,畜禽养殖产生的粪污渗滤液入渗土壤非饱和带.高浓度有机氮在微生物作用下经由复杂的地球化学过程转化为各种含氮物质,其中硝酸盐迁移能力较强,在降雨条件下入渗地下水,造成区域性地下水硝酸盐污染.在非饱和带中构建由木屑和壤土组成的强化反应层,通过间歇性的原位淋溶脱氮试验,系统地研究了非饱和带含水量及COD、硝态氮、亚硝态氮和氨氮的浓度变化规律,评价了强化反应层的脱氮能力.研究结果表明:①反应层中木屑材料的强吸水特性使得灌水后短时间内反应层含水量大幅提升,形成有利于反硝化进行的厌氧环境.木屑通过水解作用释放大量溶解性有机碳,供给反硝化微生物进行脱氮.②在入渗硝态氮浓度为170.00 mg·L~(-1)条件下,反应层对硝态氮去除率最高可达97.63%.反应层脱氮量随处理水量增加而提升,当上层为砂土时脱氮量最高,可达24.61 g·m~(-3).③反应层中的NO~-_3-N发生了完全反硝化,出水中NO~-_2-N浓度低于0.5 mg·L~(-1),几乎不发生积累.同时,反应层中发生的DNRA过程使氨氮浓度小幅升高.强化脱氮反应层可阻控硝酸盐污染地下水.     

改进Orbal氧化沟工艺污水处理厂脱氮效果研究

Orbal氧化沟工艺在我国得到了广泛的应用,但在运行过程中也存在着脱氮效果低等问题.通过对Orbal氧化沟运行数据的监测分析和模拟发现,其脱氮效果差的主要原因是由于过度充氧导致氧化沟内溶解氧过高,抑制了系统内反硝化反应顺利进行造成的.通过减少曝气转碟的数量,有效的降低了系统内溶解氧浓度,沟内平均溶解氧浓度从改进前的0.51mg/L降低到改进后的0.20mg/L,提高了系统的脱氮效果.改进后脱氮效率比改造前同期脱氮效率有了显著提高,总氮去除率达到了70%,比去年同期提高了30%.     

芦苇碳源-表面流人工湿地对农田退水脱氮的长期效能研究

针对农田退水NO₃^--N占比高、C/N低,氮污染难以去除的问题,将经济易得的芦苇(Phragmites australis)茎叶碎段装填在表面流人工湿地(packed surface flow construct wetland,PSFW)的表层作为外加碳源,以研究其长期运行情况下的脱氮效能。结果表明：第29~149天,外加芦苇茎叶碎段的PSFW的脱氮效能明显高于无芦苇茎叶碎段的空白PSFW₀;进水NO₃^--N和TN浓度分别为(16.4±1.0)和(17.7±2.0)mg/L,HRT按3、4和2 d运行时,HRT为4 d时脱氮效能最优,PSFW对NO₃^--N和TN去除率分别为(87.4±6.0)%和(74.1±6.0)%,PSFW₀去除率仅为(14.4±4.0)%和(14.4±3.0)%;第150~269天,PSFW的脱氮效能稍高于PSFW₀,在进水NO₃^--N和TN浓度分别为(10.4±1.0)和(10.8±1.0)mg/L,HRT按3、2和1 d运行时,HRT为3 d时脱氮效能最优,PSFW对NO₃^--N和TN的去除率分别为(91.9±7.0)%和(90.2±7.0)%,PSFW₀去除率分别为(91.3±5.0)%和(86.4±6.0)%。第270~334天,PSFW的脱氮效能稍低于PSFW₀;进水NO₃^--N和TN浓度分别为(5.7±0.4)和(7.2±0.8)mg/L,HRT为3 d时,PSFW对NO₃^--N和TN的去除率分别为(88.6±10.0)%和(82.5±7.0)%,PSFW₀去除率分别为(94.0±6.0)%和(87.8±3.0)%。     

硫碳比对芦苇碳源-硫耦合表面流湿地脱氮的影响

针对农田退水中NO₃--N占比高、碳氮比低的问题,提出PS-SFW（Phragmites australis and sulfur combined surface flow constructed wetland,芦苇碳源-硫耦合表面流人工湿地）,对其强化农田退水脱氮的可行性进行了研究,并与SFW₀（无芦苇碳源-硫填充的常规表面流湿地）进行对比,重点研究了HRT（水力停留时间）为3、2、4 d条件下S/C（质量比,分别为0.32、0.56）对PS-SFW脱氮效能的影响.结果表明,HRT为3 d（第29~40天）时,PS-SFW_0.32（S/C比为0.32）、PS-SFW_0.56（S/C比为0.56）和SFW₀的w（NO₃--N）分别为55.9%±11.0%、66.0%±10.0%和7.0%±3.0%,w（TN）分别为36.9%±1.0%、40.3%±3.0%和4.5%±2.0%,PS-SFW_0.56对TN和NO₃--N去除效能高于PS-SFW_0.32,远高于SFW₀;HRT为4 d时（第41~81天）及HRT为3 d（第130~149天）时,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56、SFW₀的w（NO₃--N）为66.3%±5.0%、90.5%±4.0%、14.4±4.0%和53.4%±3.0%、62.9%±10.0%、48.5%±5.0%,w（TN）为55.5%±5.0%、75.4%±5.0%、14.4%±3.0%和48.8%±2.0%、57.5%±6.0%、44.1%±5.0%,PS-SFW_0.56对NO₃--N和TN的去除效能均优于PS-SFW_0.32,并且优于SFW₀.HRT为2 d（第82~129天）时,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56、SFW₀的w（NO₃--N）为47.7%±7.0%、46.6%±6.0%和26.8%±4.0%,w（TN）为37%±6.0%、36.6%±6.0%和24.0%±3.0%,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56对氮的去除效能接近,但仍优于SFW₀.研究显示,PS-SFW运行条件应优选S/C为0.56、HRT为4 d.      

不同类型LDHs对垂直流人工湿地无烟煤基质的覆膜改性及其脱氮效果研究

选取垂直流人工湿地无烟煤基质,采用不同类型金属化合物(CaCl2、ZnCl2、MgCl2、FeCl3、AlCl3、CoCl3)两两组合方式,在碱性环境下共沉淀生成9种不同类型的层状双金属氢氧化物LDHs并覆膜于基质表面;构建基质试验柱,分别对未改性及9种LDHs覆膜改性无烟煤基质进行模拟垂直流人工湿地脱氮效果研究.结果表明,9种不同组合方式生成的LDHs均能有效地进行无烟煤基质覆膜改性;Mg2+参与合成的改性基质对TN和氨氮均有很好的去除效果,其中MgCo-LDHs改性基质对TN的平均去除率超过80%,对氨氮的平均去除率达到了85%;Mg2+和Fe3+参与合成的改性基质对氨氮的去除效果优良,其中CaFe-LDHs和MgFe-LDHs改性基质的平均去除率达到了85%以上.     

1株异养脱氮菌降解壬基酚聚氧乙烯醚的研究

研究了异养脱氮菌Bacillus sp.LY降解壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)的性能.结果表明,该菌株具有较强地降解NPEOs的能力,且在实现NPEOs降解去除的同时表现出一定的异养脱氮性能.降解14d后, Bacillus sp.LY对NPEOs去除率达95.6%,对体系中的总氮去除率为43.9%.该菌株对NPEOs的降解去除符合一级动力学特征,其降解速率常数为0.224d-1.该菌株通过无氧化过程的乙氧基链的逐渐缩短的途径降解去除NPEOs,可避免产生危害性更大的NPEOs的羧酸化产物(NPECs).在分别以氨态氮(NH4C1)、硝态氮(NaNO3)和亚硝态氮(NaNO2)3种不同氮素为氮源的条件下,菌株对NPEOs均具有一定的降解效果,其中以氨态氮为氮源时菌株对NPEOs降解效果最好.研究结果可为消除壬基酚聚氧乙烯醚与氮素复合污染提供理论依据.     

新型填料的BAF工艺对印染废水的脱氮研究

采用水解酸化-BAF工艺,以粉煤灰固定化絮凝剂颗粒为填料,采用前置反硝化工艺对印染废水进行处理,以研究在粉煤灰颗粒的吸附、絮凝、沉降、过滤以及微生物协同作用下,该工艺对氨氮和总氮的去除效果.着重对废水中氨氮和总氮量在不同阶段的变化进行了研究,得出了该工艺的最佳工艺参数,并对各过程的影响因素和脱氮机理进行了探讨.试验结果表明,在氨氮进水平均浓度为87.5 mg/L,水力负荷为1.02 m/h,DO浓度为5.0 mg/L,回流比为200%时,氨氮和总氮的去除率分别达到87%和76%左右,出水NH3-N和TN浓度分别可达11.37和32.59 mg/L以下,达到纺织染整工业废水排放标准的Ⅰ级标准.     

不同曝气量和好氧时间下SPNDPR系统处理低C/N城市污水的脱氮除磷性能

以低C/N城市污水为处理对象,采用延时厌氧(180min)/好氧运行的SBR反应器,通过调控曝气量[单位体积的反应器在单位时间内通过的气体的体积,单位为L·(min·L)~(-1).由0. 125 L·(min·L)~(-1)逐渐降低至0. 025 L·(min·L)~(-1)]和好氧时间(由3 h逐渐延长至6 h),考察了SPNDPR系统的深度脱氮除磷性能.结果表明,当曝气量为0. 025 L·(min·L)~(-1)、好氧时间为6 h时,SPNDPR系统出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N和PO_4~(3-)-P浓度分别为0、8. 62、0. 06和0. 03 mg·L~(-1);出水TN浓度约为9. 22 mg·L~(-1),TN去除率高达87. 08%.当曝气量分别由0. 125 L·(min·L)~(-1)降至0. 100 L·(min·L)~(-1)和由0. 100L·(min·L)~(-1)降至0. 075 L·(min·L)~(-1)时,系统硝化速率均能恢复并稳定维持在0. 16 mg·(L·min)~(-1)左右.但曝气量继续降至0. 050 L·(min·L)~(-1)和0. 025 L·(min·L)~(-1)后,硝化速率分别降至0. 09 mg·(L·min)~(-1)和0. 06 mg·(L·min)~(-1)左右.随着曝气量的降低[由0. 125 L·(min·L)~(-1)依次降至0. 100、0. 075、0. 050、0. 025 L·(min·L)~(-1)]和好氧时间的延长(由3 h延长至6h),SPND脱氮性能逐渐增强,SND率由19. 57%升高至72. 11%,TN去除率逐渐升高(由62. 82%升高至87. 08%).降低曝气量和延长好氧时间后的SPNDPR系统,强化了厌氧段内碳源贮存与好氧段好氧吸磷、反硝化除磷、短程硝化、内源反硝化等过程的进行,实现了低C/N城市污水的深度脱氮除磷.