不同C/N下BBFR-IVCW耦合工艺对微污染水体脱氮效果

以生物质生物膜反应器(biomass bio-film reactor,BBFR)和复合垂直流人工湿地(integrated vertical-flow constructed wetland,IVCW)构成的组合系统来处理高氮寡碳微污染地表水,考察不同C/N比对组合系统脱氮效果的影响.实验结果表明,2#CW(2#湿地系统)的TN出水均值低于CW1#(1 #湿地系统),出水达到地表水环境质量Ⅳ级标准.C/N比对BBF系统的TN去除率有很大影响,而C/N比对硝酸盐氮去除率的影响并不明显.综合从碳源投加的经济成本因素和系统的反硝化效果来看,最优的C/N比为4.9.C/N=2.8时,1#CW对NO-3-N的去除率最高,为(71.88±15.70)％,并且与C/N＞ 2.8的几组情况有显著性差异(F3,56=21,p＜0.05).在C/N=4.1时,2#CW对NO3--N的去除率为(92.83±11.26)％,与其他C/N比值下NO3-N的去除率差异显著(F3,56=4.34,p＜0.05).C/N比的变化对出水剩余TN、NO3--N的影响情况比较一致.1#CW中出水TN和NO3--N浓度都是随着C/N比的增大而逐步增加;而2#CW中出水TN和NO3--N浓度都是随着C/N比的增大先减小,在C/N＞ 4.1时又有所增加.BBFR系统对COD的去除高于其对TN去除的贡献率.     

A-A~2/O工艺脱氮实践运行效果及优化

A-A2/O工艺是预缺氧/厌氧/缺氧/好氧组成的生物脱氮除磷工艺,广州市某污水处理厂采用该工艺处理城市污水,具有同时去除有机物、脱氮除磷能力,但是TN去除率较低。分析了其TN去除率低的原因,并提出相应措施。该水厂针对本厂水质特征以及影响工艺脱氮性能的主要因素,优化了工艺控制参数,提高了TN去除率和TN达标保证率。     

微生物固定化技术对微污染水源水脱氮的试验研究

针对微污染水源水贫营养和低碳源的特点,利用固定化微生物技术将异养硝化菌(WGX8、WGX18)、好氧反硝化菌(HF3、HF7)固定于自制悬浮纤维海绵球型填料上,研究了贫营养及好氧条件下水源水的生物脱氮过程.试验结果表明,在原水总氮2.7 mg/L、氨氮1.3 mg/L以及控制水温25 ℃、溶解氧3～4 mg/L条件下,经过19 d的连续运行,构建的生物膜系统对水中氨氮的去除率达到了100%,总氮去除率最高达到52%,处理效果稳定.     

低温条件下不同曝气方式对硫自养湿地脱氮效能的影响

为提高人工湿地的脱氮效率,将硫磺与石灰石按体积1∶1的比例填充于波形潜流湿地内,辅助间歇人工曝气,探讨了在冬季低温条件下,间歇曝气时间对波形潜流人工湿地脱氮效率和反硝化作用的影响,并分析了硫自养湿地的作用机理和节能减排特性。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,可以促进硝化和反硝化作用,有效地解决了人工湿地在冬季(10℃以下)脱氮效率低的问题。湿地冬季运行时,曝气间歇时间为4 h的条件下,TN去除率高达59.4%,相比连续曝气方式提高20%～30%。与传统处理工艺相比,硫自养湿地的能耗节省率达到50%以上,且在一定程度上减少了CO_2的排放,实现了高效脱氮和节能环保。     

自由表面人工湿地脱氮效果中试研究

对自由表面人工湿地去除农业面源污水中氮的效果及途径进行了研究 ,结果表明 ,脱氮效率随水力停留时间(HRT)延长而增加 ,HRT为 0 5、1、2和 3d时 ,系统总氮去除率分别为 18 3 %、3 8 9%、84 9%和 85 6%。HRT <2d ,出水水质波动较大 ,2d以上 ,系统即可高效稳定运行。硝化 /反硝化是湿地脱氮的主要途径 ,挥发和填料吸附脱氮量可以忽略 ,依靠植物吸收可以去除一部分氮 ,茭草 (Zizaniacaduciflora)和芦苇 (Phragmitascommunis)的氮吸收量每年分别为 44 0和70 0kgN/hm2 。     

滨河湿地对农业非点源氮污染控制研究进展

氮素是农业径流最重要、最普遍的水体污染物。滨河湿地因受到陆地生境和水生生境双重影响而显得非常独特,作为重要的陆地和水生环境的生态交错带,滨河湿地能够阻断和改变水运污染物,特别是农业径流中的氮排入临近的小溪和河流。植物吸收和反硝化作用是滨河湿地两种最重要的截留和缓解氮负荷的有效途径,氮素可以通过生物转化、植物吸收、微生物暂时固氮等方式去除,但是永久性的去除氮却是通过反硝化过程来完成的。为了系统认识和了解滨河湿地生态系统对农业非点源氮污染控制过程,通过大量文献分析讨论了滨河湿地对农业非点源氮的净化能力、净化机制及其影响因素,并结合我国研究现状展望了该领域的研究前景。滨河湿地对农业非点源氮污染的控制作用研究将成为滨河湿地生态系统服务功能评价、滨河湿地生态系统健康与稳定的诊断和退化滨河湿地生态系统修复的重要基础理论。     

电极强化人工湿地处理污水脱氮的效果

将电极与人工湿地耦合,创新性地构建了复合电极人工湿地高效反硝化脱氮装置,提高对污水中总氮和COD的去除效果。为了确定复合电极人工湿地比普通人工湿地脱氮效果更优,研究了碳氮比、进水总氮浓度、水力停留时间、电流强度等因素对复合电极人工湿地和人工湿地脱氮效果的影响。研究结果表明：在室温20~25℃,pH=7.5条件下,引入电极的人工湿地有更好的去除效果,较普通人工湿地总氮脱除效率可高出5.41%。并且确定了复合电极人工湿地的最佳运行条件为碳氮比=0.75,水力停留时间=48 h,进水总氮浓度=75 mg·L-1,电流强度=10 mA。在此条件下,总氮去除率可达53.34%。     

植物对潜流人工湿地净化微污染水效果的影响研究

以4种湿地植物为实验对象,在野外构建中试潜流人工湿地,研究了不同植物及植物连根收割对湿地运行效果的影响。结果显示,植物明显提升了湿地的去污效果;其中美人蕉湿地的TP和NH4+-N去除率最高,达到55.6%和78%;空心菜湿地的TN去除率最高,达到80.5%;芦竹湿地的COD去除率最高,为26.6%;植物连根收割后,湿地运行效果下降;其中TN去除率降至空白水平之下,而其他污染指标下降至略高于空白的水平。     

控氧生物膜系统对微污染水体的脱氮性能

通过控制生物膜系统溶解氧(DO)浓度分别为0.5~1 mg/L(Ⅰ)、1~2 mg/L(Ⅱ)、2~3 mg/L(Ⅲ),研究在微污染城市河道水体中实现短程硝化反硝化的可行性。研究表明,在3个系统中,化学需氧量(COD)、氨氮(NH+4-N)和总氮(TN)的平均去除率分别稳定在62.3%、38.6%和38.2%(工况Ⅰ),65.5%、59.4%和28.2%(工况Ⅱ),66.1%、77.3%和22.8%(工况Ⅲ)。系统中各形态氮素含量及其变化情况分析表明,在具有一定NH+4-N去除率前提下,控制体系处于低DO浓度(1 mg/L),亚硝酸盐氧化菌(NOB)生长及活性受到抑制,NO-2-N明显累积,经反硝化作用直接转化为氮气(N2),实现了微污染城市河道水体中的短程硝化反硝化。     

处理低温低碳源城市污水的A/A/O氧化沟工艺脱氮运行工况优化

针对低温低碳源条件下城市污水的生物脱氮效果不佳的问题,采用A/A/O氧化沟中试装置在实际污水厂开展了冬季低温低碳源条件下不同运行工况的优化研究。通过实验,从3种工况中确定了最优的运行工况,即共采用5个转盘,其中前3个低速运行,第4个高速运行,第5个关闭。在最优运行工况下,系统对COD、NH4+-N、TN平均去除率分别为86.5%、75.4%和70.1%,出水COD、NH 4+-N、TN平均浓度分别为21.0、6.1和14.9 mg/L,出水水质全部优于国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准,出水COD、NH4+-N、TN达到一级A标准的比例分别为100%、20%和40%。     

不同季节大型生态净化工程对原水氮素净化效果

为了分析大型生态净化工程在不同季节对水体氮素削减效果,对中国目前规模最大的饮用水源地生态净化工程——盐龙湖进行了研究。原水经生态净化工程后,氮素含量下降明显,春夏秋冬四季NH4+-N去除率分别为:69%、88%、80%和74%;TN去除率分别为25%、78%、60%和27%。各处理单元在不同季节削氮效果都发挥着重要作用,其中挺水植物净化区和沉水植物净化区是整个生态净化工程的核心单元,加强对水生植物的管理,是提升氮素去除率的关键。     

低温条件下BAF+SPD组合工艺对滇池入湖河水的脱氮效果

为缓解湖泊富营养化问题,需进一步降低入湖河流氮的含量。针对滇池流域新运粮河的低C/N水质特征,研究了冬季低温条件下的微曝气生物滤池（BAF）及固相反硝化（SPD）组合异位脱氮工艺。结果表明,BAF+SPD组合工艺启动挂膜阶段,约3周后,NH₄⁺-N的去除率达80%以上,而反硝化细菌增殖相对缓慢,约5周后,NO₃^--N的去除率达80%以上;稳定运行的低温阶段,除降雨时间外,NH₄⁺-N平均去除率达80%,出水NH₄⁺-N浓度<1 mg/L;NO₃^--N平均去除率达到85%以上,出水NO₃^--N浓度<1 mg/L;TN平均去除率达80%以上,出水TN浓度<2 mg/L,主要水质指标达到国家地表水Ⅴ类标准。     

植物碳源调控对人工湿地脱氮效果的影响

针对人工湿地中有机碳源不足造成的脱氮效率不高的问题,向人工湿地中投加植物碳源用以改善人工湿地内部碳氮比低的状况。通过比较芦苇秸秆、梧桐树皮、梧桐树叶、玉米芯4种植物碳源分解时有机物、氮元素的释放规律,从而确定玉米芯为最佳植物碳源,并采用水平潜流人工湿地系统模型研究了投加玉米芯对人工湿地系统脱氮效果的影响。试验发现,空白湿地系统COD的平均去除率为38.71%,总氮的平均去除率为34.24%,玉米芯湿地系统则在保证COD平均去除率38.52%的同时,提高总氮平均去除率到70.55%,证明了植物碳源调控提高人工湿地脱氮效果的可行性与高效性。     

不同C／N下人工湿地的脱氮效果及其强化措施

以人工湿地为研究对象,分析了不同C／N下人工湿地的脱氮效果。结果表明,C／N为10时,TN、NO2-N和COD平均去除率分别为（75．36±10．55）％、（86．34±9．23）％和（67．60±4．10）％,都显著高于其他2组系统（P=0．006、0．001、0〈0．01）;随着C／N的增加,NO3-N去除率呈现出上升的趋势;NH4-N刚好相反,C／N为1时,明显要高于其他2种情况（P=0〈0．05）,平均去除率为（65．42-1-14．31）％。针对C／N为1时人工湿地脱氮效率较低（51．294-14．48）％的情况,对系统进水采取了添加一定量好氧反硝化细菌固定化小球并曝气12h的强化实验措施。结果发现,强化实验条件下TN、NOr-N和N03-N去除率均提高了10％以上,且都要明显高于非强化实验条件（P：0．003、0、0〈0．01）,同时NH4-N和COD去除率没有明显差异,研究结果表明,从微生物角度对系统进水进行前处理有助于提高人工湿地脱氮效率。     

运行方式对低基质厌氧氨氧化系统脱氮及菌群结构的影响

为了考察运行方式对厌氧氨氧化系统脱氮性能及菌群结构的影响,建立一套厌氧移动床生物膜反应器,在(25±1) ℃恒温、低基质(TN≤60 mg·L⁻¹)条件下,分别以连续式和间歇式方式运行,采用高通量测序,基于直系同源蛋白簇基因(COGs),对16S rRNA扩增子测序结果进行功能预测,来表征微生物菌群结构和微生物功能的变化。结果表明：系统总氮负荷为(227±13) mg·(L·d)⁻¹时,间歇式运行脱氮效率(90.6%)优于连续式运行效率(74.6%),生物膜厌氧氨氧化细菌的相对丰度高于悬浮污泥;反应器由连续式变为间歇式运行后,主要功能菌属Ca. Brocadia丰度降低,同时,具有部分反硝化作用的Pseudomonas菌丰度出现明显升高。进一步分析可知,在适量的有机物条件下,间歇式运行能够获得更好的厌氧氨氧化与反硝化协同处理效果。本研究结果可为污水处理厂的实际运行提供参考。     

后置反硝化的设置对低温下碳源调控-回收磷工艺系统(BBNR-CPR)脱氮除磷的影响

采用连续运行式生物膜脱氮蓄磷-碳源调控回收磷系统(biofilm bio-nutrient removal carbon source regulated phosphorus removal,BBNR-CPR)处理低C/N比(3.4~6.9)模拟生活污水。通过反应器内生物膜来蓄积废水中的磷,同时采用周期性投加高浓度的外加碳源,诱导释放生物膜内蓄积的磷且对其进行回收。在此基础上,通过增设后置缺氧段,同时增加好氧内循环量、提高磷回收阶段补充碳源浓度等方式,强化BBNR-CPR系统的运行,以期实现低温下(<15 ℃)系统的同步脱氮蓄磷/回收磷的目标。结果表明,在低温下引入后置缺氧段,可节省27%的曝气能耗,并能维持该系统脱氮除磷性能的稳定性。在进水${{\rm{NH}}_4^ +} $-N、TP浓度分别为50 mg·L−1、15 mg·L−1的条件下,该系统对${{\rm{NH}}_4^ +} $-N、TN和TP的平均去除率分别达到了89.12%、82.14%和89.24%。在单个生物蓄磷-磷回收周期(7 d)内,随着系统运行时间的延长(第3~6天),生物膜内反硝化聚磷菌体内的PHA的不断消耗,系统的缺氧吸磷速率仍可维持稳定,第3和6天分别为7.51 mg·(L·h)−1和7.83 mg·(L·h)−1)。在该运行方式下,系统后置缺氧段每去除1.00 mg ${{\rm{NO}}_3^ - }$-N可耦合去除0.76 mg TP;且该阶段限制反硝化除磷的主要因素是进水氨氮转化时产生的硝态氮(反硝化吸磷电子受体)的浓度。通过对生物膜样本进行16S rRNA高通量测序分析,发现系统内的优势菌群为Candidatus Competibacter、Candidatus Nitrotoga、Phaeodactylibacter、Thiothrix和Dechloromonas。