气水比对后置固相反硝化滤池工艺脱氮及微生物群落影响

为解决现有低碳源污水处理工艺能耗高、工艺复杂和脱氮效果不佳等问题,首次提出一种新型的混凝沉淀/后置固相反硝化滤池工艺(CS-BAF-SPDB).重点研究了气水比对该工艺脱氮效率的影响,同时采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术从微观微生物群落的角度揭示了宏观运行条件对脱氮效率影响的机理.研究结果表明,为同时获得理想的硝化和反硝化效果,后置固相反硝化滤池工艺中硝化滤池的气水比应该设定为4∶1.同时,宏观运行参数对BAF和SPDB处理效果的影响和微观微生物群落的动态变化直接相关.在BAF中氨氧化菌(Candidatus Nitrospira defluvii)和亚硝酸盐氧化菌(Nitrosomonas sp.Nm47)的组成、数量与活性随气水比的变化直接决定了BAF中硝化效果的好坏,而SPDB中固体碳源降解反硝化微生物Pseudomonas sp.、Myxobacterium AT3-03和异养反硝化菌Dechloromonas agitate、Comamonas granuli和Rubrivivax gelatinosus的群落结构随气水比的变化直接决定了SPDB中有机碳源的释放和反硝化效能的优劣.     

龙景湖龙景沟汇水区沉积物-水界面氮形态空间分布特征

龙景湖是在原有河道基础上闸坝新形成的深水湖泊,为研究龙景沟汇水区沉积物-水界面氮形态的空间分布特征,了解其迁移转化过程,为内源负荷预测分析、内源控制及水质治理提供基础,依据形成历史和水位深度将沉积物分为原河道、新淹没底部和新淹没边坡3个区,分别采集沉积物柱样对沉积物上覆水和间隙水中各形态氮的浓度和表层沉积物泥样总氮的含量进行分析.结果表明,沉积物上覆水和沉积物间隙水的总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、溶解态有机氮(DON)的浓度以及沉积物泥样TN含量的分布趋势与水位深度变化趋势一致,表现为原河道>新淹没底部>新淹没边坡;原河道、新淹没底部、新淹没边坡沉积物间隙水TN的平均浓度分别为33.59,14.62,18.06mg/L, NH4+-N的平均浓度分别为23.01,8.39,13.75mg/L, DON的平均浓度分别为8.57,2.81,5.45mg/L,坡向变化显著且远高于上覆水,释放潜力较大;原河道、新淹没底部沉积物泥样TN含量分别为3789、2984mg/kg,都明显高于新淹没边坡的1270mg/kg.     

铁/锰矿基人工湿地脱氮除磷性能及机理

铁氧化物和锰氧化物均可在缺氧条件下介导氨氮(NH₄⁺-N)的氧化去除,这2项技术被称为铁氨氧化(Feammox)和锰氨氧化(Mnammox)。此外,金属氧化物对总磷(TP)也有去除能力,因此,在人工湿地中具有良好的应用前景。为比较铁矿基和锰矿基人工湿地的脱氮除磷效果,本研究建立了铁矿基人工湿地(CW-Fe)、锰矿基人工湿地(CW-Mn)和砾石对照组人工湿地(CW-C)3组人工湿地。结果表明,CW-Fe和CW-Mn的脱氮除磷性能均优于CW-C。尽管锰矿对NH₄⁺-N的吸附作用最强,但CW-Fe却表现出了更优越的NH₄⁺-N长期去除性能。在基质对NH₄⁺-N的吸附饱和后,CW-Fe对NH₄⁺-N的去除率仍有39.93%~62.4%,而CW-Mn只有29.15%~35.4%。由于铁矿和锰矿溶出的金属离子能与磷酸盐结合形成稳定的沉淀,从而有效去除TP,CW-Fe和CW-Mn均有优异的TP去除性能。CW-Mn的TP去除率最高,为95.26%,其次是CW-Fe,为79.97%。在微生物方面,具有还原铁氧化物和氧化NH₄⁺-N潜力的Bacillus和Exiguobacterium在CW-Fe中均得到了显著富集。结合水质数据及脱氮相关功能菌的分析,推测出Feammox中可能更倾向于将NH₄⁺-N直接氧化为N₂,而Mnammox则是更倾向于先将NH₄⁺-N氧化为NO_x⁻-N。本研究可为探索同步脱氮除磷的低能耗污水处理工艺及人工湿地中基质的选择提供案例参考。     

聚乙烯醇包埋水化硅酸钙粉末制备薄片状材料用于处理含磷废水

采用聚乙烯醇（PVA）包埋固定水化硅酸钙（CSH）粉末,硝酸钠作为交联剂,制备片状除磷材料（PVA-CSH）,解决粉状CSH易流失、易堵塞等实用性问题,同时尽量避免对CSH粉末吸附性能的影响。通过SEM和FTIR对材料进行表征,通过批量的静态实验研究材料对含磷废水的吸附行为,通过连续运行实验考察材料的实际应用性能。结果表明,PVA-CSH材料成多孔网状结构,包埋前后CSH基团种类不变;PVA的加入对CSH除磷的吸附速率会有一定的影响,但平衡吸附量基本不受影响,准二级动力学方程可用于描述吸附过程,吸附等温曲线符合Langmuir等温方程;连续柱实验中,同等条件下,CSH及PVA-CSH柱出水磷浓度超出0.5 mg· L-1时,运行时长均为7 d左右,PVA-CSH柱出水COD浓度始终小于10 mg· L-1,NO3--N浓度始终小于2 mg·L-1,PVA-CSH柱出水浊度接近0 NTU显著优于CSH粉末。     

基质粒径与排空时间对潮汐流人工湿地运行效能的影响

潮汐运行是强化人工湿地供氧的一种有效途径。为了解基质粒径对潮汐流人工湿地(TFCWs)处理效果及复氧过程的影响,研究了不同基质粒径TFCWs的处理性能,建立了TFCWs排空期氧转移过程的研究方法。结果表明基质粒径影响湿地对NH₄⁺的吸附性及排空期基质孔隙氧体积占比进而影响处理效果,7~9 mm基质粒径的湿地达到最佳的氨氮去除率82.6%,3~5 mm基质粒径的湿地达到最佳的COD去除率88.2%,粒径基质小的湿地中氨氧化菌属和反硝化菌属的相对丰度更高,脱氮能力强;分析排空期基质孔隙氧体积占比变化与湿地微生物耗氧过程的联系,能够优化潮汐流湿地系统的排空时间,湿地微生物的耗氧活动主要集中在氧体积占比快速下降阶段,更长的排空时间对复氧能力没有明显提升,本研究中8 h的排空时间即可满足湿地系统的氧需求。     

三峡库区出露期消落带沉积物磷分布特征

为了揭示经历完整反季节干湿交替周期消落带沉积物磷的源汇转化趋势,分析了三峡库区出露期消落带沉积物中磷酸盐的分布特征及含量变化.结果表明,首次经历完整反季节干湿交替的消落带宏观上表现出沉积物总磷(TP)累积现象,但覆水沉积物TP>落干沉积物TP,表明夏季水库开闸放水排沙,且消落带夏季出露期降雨资源丰富,有利于出露消落带表层沉积物被冲刷排除.有机磷(Or-P)含量升高是导致首次经历完整反季节干湿交替的消落带沉积物总磷积累的主要原因.消落带反季节干湿交替有利于沉积物中活性较高的活性磷(Ac-P)、Or-P的累积,有利于相对稳定的闭蓄态磷(O-P)、钙磷(Ca-P)排出.     

初沉池对污水中无机悬浮固体的影响

随着生物除磷脱氮工艺的大量使用,初沉池的设置和取消一直在学术和工程界存在争议。以重庆市某污水厂为对象,从对无机悬浮固体(ISS)、COD和TN去除效果的角度探讨了初沉池在污水处理系统的重要性。研究结果表明,在合流制排水体制下,该污水厂进水污染物浓度非常高,COD、SS和ISS的平均浓度分别为560、1 100和780 mg/L;初沉池对COD、SS和ISS的去除率分别为61%、78%和85%,对ISS的去除率比COD高20%左右;污水经过初沉池沉淀之后,ISS/COD从1.7下降到0.7左右,COD/TN从8.0左右下降到4.3,粒径由40μm下降到30μm。初沉池对大粒径的ISS具有较好的去除效果,未能被去除的小粒径ISS容易悬浮在混合液中,降低MLVSS/MLSS。从ISS/COD的削减和保持混合液MLVSS/MLSS正常的角度来讲,初沉池不应取消。     

A2O缺氧池添加天然碳源玉米芯的脱氮特征

基于低碳源污水易硝化难反硝化的问题,构建了在A²O缺氧池添加天然碳源玉米芯的中试系统,采用物料衡算、反硝化速率测定和微生物群落分析等方法,研究了该系统的脱氮效能和反硝化体系特征.结果表明,TN去除率提升13%,出水从16.2降至10.0mg/L;同时不会造成出水氨氮和色度超标的风险.物料衡算表明,COD碳源的氧化消耗量和出水排放量降低,更多的碳源用于反硝化和污泥增殖,从而提升了氮素的去除量,其中反硝化的提升贡献更大.缺氧池形成了悬浮污泥加生物膜的复合型脱氮体系:在污水自身碳源存在时,生物膜和悬浮污泥的反硝化速率分别为24.89和32.42mg/(L∙h),可实现快速脱氮;当自身碳源消耗殆尽,二者的反硝化速率分别是4.71和1.73mg/(L×h),单位生物量反硝化速率分别是1.58和59.1mg NO₃^--N/(g VSS×h),表明玉米芯主要被生物膜利用以维持反硝化进行.该体系的主要反硝化菌属为Azospira,此外在生物膜表面还富集了能够附着生长的Iamia和Haliangium,以及能够降解玉米芯木质素的Sulfuritalea等反硝化菌属.     

三峡库区消落区水体-沉积物重金属迁移转化特征

结合三峡水库反季节调度模式,对消落区沉积物中Cu、Pb、Cd、Cr这4种重金属的存在形态及迁移转化特征进行研究.结果表明,不同重金属在消落区沉积物中形态分布各异,Cu主要以有机物及硫化物结合态和残渣态形式存在,Pb主要以碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态及残渣态存在,Cd主要以碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态存在,Cr主要以残渣态存在.伴随着消落过程的进行,汛期出露沉积物的有机质及AVS含量下降、ORP升高、pH值降低,沉积物中可提取态重金属的相对含量显著下降,重金属具有向水体迁移趋势, Cu、Pb、Cd、Cr平均迁移率分别为30.50%、 26.10%、 33.50%和11.77%,4种重金属的迁移性大小依次为Cd>Cu>Pb>Cr.可提取态Cu、Pb、Cd、Cr对重金属迁移贡献率分别为77.15%、 86.09%、 94.86%和32.34%,可提取态是重金属发生迁移的主要部分.研究结果表明, 消落区重金属迁移呈"缓释"特征,三峡水库的反季节调度模式有利于缓解消落区重金属迁移诱导的生态风险,库区水体重金属含量处于较低水平.     

CuO／TiO2-H2O2自然光催化降解印染废水的影响因素

以水解法制备具有锐钛矿晶型结构的TiO2,并负载CuO2在自然光照射下,研究印染废水的光催化脱色效果及pH、H2O2用量以及CuO／TiO2用量等影响因素。实验结果表明,在自然光照射下,用CuO／TiO2降解500mL印染废水的最佳条件是：pH值为11,CuO／TiO2用量为0．05g,H2O2用量为5mL,反应时间为3h。