活性污泥和生物膜复合模型的建立与模拟

针对近年来出现的城市污水处理厂活性污泥和生物膜复合工艺,首先建立了能同时描述碳氧化、脱氮和除磷的修正ASM1（Activated Sludge Model No.1）,以及与ASM1中微生物生长过程速率方程结构形式相同、物理意义明确的生物膜模型。然后将该生物膜模型与修正的ASM1相结合,形成了活性污泥和生物膜复合模型,利用VB6.0编写了相应的模拟软件。以西安市第五污水处理厂复合工艺为对象,对其碳、氮和磷的去除进行模拟,结果表明该模型可以较好地反映出水各污染指标的变化规律。通过对进水流量、填料区的位置及填料区填料的投加率进行模拟,为填料区的优化和系统运行提出了建议。     

污水碳源对复合垂直流-水平流人工湿地脱氮效果的影响

碳源是人工湿地反硝化作用重要的限制因子,提供足够的碳源能够有效地提高湿地系统的反硝化作用,从而提高人工湿地的脱氮效果。考察了以污水碳源作为复合垂直流-水平流人工湿地水平流进水碳源,对系统去氮能力的影响。实验结果显示,添加碳源能使复合人工湿地对TN和氨氮的去除率分别由23.19%、39.57%提高到34.17%和50.4%。当碳源污水（化粪池污水）/硝化处理水（垂直流出水）体积比为1：4（C/N=1.22：1）时,系统对氨氮和总氮具有最好的去除效果,且在不同季节具有较强的脱氮稳定性。不同季节加碳源复合系统对氨氮和总氮去除效果差异显著,在夏季去除效果最高可到达66.79%和60.95%。在加污水碳源条件下,增加停留时间对TN去除效果无明显影响,但可以显著提高氨氮去除率;有植物系统比无植物系统去除NH4+-N和TN的效果要好,且夏季提升效果最明显。由此可见,以污水碳源作为复合垂直流-水平流人工湿地系统中水平流部分的碳源,是强化人工湿地脱氮效果的有效手段,但是添加碳源比例、保温措施及植物种植是人工湿地重要的设计参数。     

不同级配垃圾焚烧底渣固化市政污泥工程特性分析

开展了（炉排炉和流化床炉）两种垃圾焚烧底渣与固化剂共同作用下固化市政污泥的工程特性研究。分析了两种底渣化学成份及物理级配上的差异,重点考察了在密封养护情况下,测定了不同底渣固化体的含水率、pH值、无侧限抗压强度及28d渗透系数等工程特性指标。研究结果表明：相同含量的两种底渣固化体含水率及pH相同,且含水率随底渣含量增加而降低,而pH值随底渣含量增加而增加;随着底渣含量增加,级配良好的炉排炉底渣固化体强度比级配不良的流化床底渣固化体强度从高8 kPa增加到30 kPa;受底渣级配的影响,炉排炉底渣固化体渗透系数随底渣含量增加而增大,而流化床底渣固化体渗透系数基本不变。级配良好的炉排炉底渣固化体工程特性优于级配不良的流化床底渣固化体,具有更强的骨架作用。研究成果为污泥及垃圾焚烧底渣填埋处置提供了科学借鉴。     

振动频率与龄期对河道淤泥气泡混合轻质土动力特性影响及机理

利用室内动三轴实验研究了振动频率与龄期对河道淤泥气泡混合轻质土（FMLSS）动力特性的影响。结果表明,振动频率和龄期对FMLSS的动力特性有明显影响。振动频率越小,轴向动应变和阻尼比越大,动模量越小。随着养护龄期的增长,动模量增大而阻尼比减小。动模量曲线在振动频率大、养护龄期长和水泥含量高时更加陡峭。当动应变较小时,不同龄期的FMLSS阻尼比很接近,随着动应变不断发展,阻尼比差异增大。FMLSS的动模量曲线都呈平缓衰减型,阻尼比在0.01~0.03之间,体现出FMLSS是良好的弹性材料。最后,探讨了振动频率和龄期对FMLSS动力特性的影响机理。     

低C/N比城市污水短程硝化特性及微生物种群分布

以城市污水厂二沉池回流液为接种污泥,研究了低C/N城市污水短程硝化特性及其微生物种群密度分布规律,并对比研究了SBR和SBBR 2种反应器短程硝化特性的差异。结果表明：在温度（30±1）℃、pH=7.9~8.2、DO=1.0 mg·L-1的条件下,通过分段曝气的运行方式、经过29 d的运行,2个反应器均实现了短程硝化的高效启动,NH4+-N转化率稳定在99%,短程硝化率稳定在90%以上;相比于SBR,SBBR更有利于AOB菌种的富集,且SBBR达到亚硝酸盐积累率最大效果的时间快于SBR。利用聚合酶链反应（PCR）和克隆测序等分子生物学技术分析得出,在短程硝化稳定运行的SBR系统中,AOB菌种与NOB菌种的占比为2.3：1。     

隔膜压滤机滤室最优空腔厚度

利用UG软件对隔膜压滤机滤室内流体进行三维建模,导入Gambit中进行网格划分及边界条件的设定,结合Fluent选用RNG k-ε湍流模型,采用多孔介质模型模拟隔膜压滤机滤室内固-液两相流分离,得到不同空腔厚度下滤室内流体的体积分数轮廓图、压强云图,得出滤饼含水率与空腔厚度大小的关系。实验结果表明,模拟和实验结果具有较好的一致性。在压滤机滤室空腔厚度为12 mm时,滤饼含水率为48%,每天污泥处理量为102 t,隔膜压滤机工作效率最高。     

日本污水脱氮除磷深度处理工艺分析

为提高进入琵琶湖水体水质和有效恢复并保持琵琶湖流域水生态环境,日本滋贺县10家下水道污水处理厂全部采用脱氮除磷深度处理工艺。湖南中部净化中心目前规模为26.85万t/d,采用缺氧-好氧循环硝化/反硝化(AO)、厌氧-缺氧-好氧(AAO)和多段进水多级缺氧-好氧硝化/反硝化(SMAO)3种深度处理工艺。AAO工艺是国内城镇污水处理厂广泛采用的二级生化工艺,AO、SMAO工艺在国内还没有应用实例。AO、AAO工艺采用内循环硝化/反硝化反应脱氮,SMAO工艺采用无内循环的多段进水多级硝化/反硝化反应脱氮。AO、SMAO工艺采用化学方式除磷,PAC添加浓度约50 mg/L。AAO工艺采用化学和生物组合方式除磷,PAC添加浓度降低到约30 mg/L。AO、AAO工艺出水BOD、CODMn、SS、TN和TP均值分别约为0.9 mg/L、5.2 mg/L、99.5%、78.0%和98.1%。SMAO工艺出水TN约为2.5 mg/L,TN去除率提高到91.6%,其他指标和AO、AAO工艺基本相同。     

以聚己内酯作为生物反硝化固体碳源的研究

为解决水体因低碳氮比而导致脱氮效率差的问题,将颗粒聚己内酯(PCL)重新塑形为阶梯环状,研究其作为反硝化过程的生物膜载体与固相碳源的反硝化性能。结果表明,在静态实验中,平均反硝化速率为8.57 mg NO3-N/(L·h);反硝化过程为零级反应。连续填充床实验中,超过90%的硝酸盐可被去除,出水NO2-N质量浓度低于0.20 mg/L;出水NH3-N质量浓度略有上升;出水溶解性有机碳(DOC)先上升后降低至1 mg/L左右。电子扫描显微镜扫描显示,PCL阶梯环反应表面空隙率较高,表面生物膜以杆菌为主,反应后被明显腐蚀;液相色谱检测显示PCL阶梯环分子量反应前后略有下降,其结构未受到破坏;表明该材料适合作为反硝化反应的碳源的同时,又可以作为载体供微生物附着生长。     

中型污水处理厂中药物和个人护理品的分布与去除

为了解15种药物及个人护理用品(PPCPs)在中小型污水处理厂中的分布及其去除效果,采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术对3座A2/O工艺的污水处理厂水样进行分析研究。结果显示,除普萘洛尔、吉非罗平和吲哚美辛在3座中小型污水处理厂各个工艺单元中均未被检出外,其余12种目标化合物的检出频率在90%~100%之间。进水水样中PPCPs的平均检出浓度为2 285.4 ng/L,其中咖啡因(CF)的平均检出浓度最高为973.3 ng/L,酮洛芬(KP)的平均检出浓度次之为844.7 ng/L,两者之和占进水水样中PPCPs平均含量的79.5%,表明污水处理厂的主要污染物为CF和KP。3座污水处理厂对CF的去除效果最为显著,平均去除率为95.3%,对15种PPCPs总去除效率在39.3%~82.8%之间。     

江苏省太湖流域水功能区纳污能力及限制排污总量研究

水功能区纳污能力及限制排污总量研究是制定区域水污染控制规划的基础。依据《江苏省地表水(环境)功能区划》,结合江苏省太湖流域现状水质和污染概况,针对河网区和湖库区分别采用一维、二维非稳态模型,计算江苏省太湖流域水功能区纳污能力,在此基础上,引入最大污染物入河量,核定50%、75%和90%水文保证率下的最大污染物入河量分别为2015年、2020年和2030年限排总量。结果表明:(1)CODMn和氨氮纳污能力分别为284 803 t/a和22 448 t/a;(2)2015年CODMn和氨氮限排总量分别为221 867 t/a和20 520 t/a,2020年和2030年限排总量递减,均小于纳污能力;(3)CODMn和氨氮入河量削减率分别为21.8%和46.3%,与水质超标率相差均在25%以内,基本相符。江苏省太湖流域纳污能力、限排总量、污染物入河量削减率和水质超标率之间关系合理,计算结果合理。研究成果为太湖流域水环境控制规划提供决策依据。