污水处理过程中氮、磷去除技术研究与应用

随着城市化和工业化的快速发展,水环境污染日益严重,氮、磷污染已成为全球关注的焦点。本文介绍了氮、磷污染的来源和环境效应,强调了富营养化现象对水生态系统的危害;探讨了不同水体类型中氮、磷含量的差异,突显了不同环境背景下污染物去除的复杂性;阐述了氮、磷去除技术的研究进展,包括生物法、物理化学法以及联合工艺等。通过市区污水处理厂、农村地区污水治理以及工业废水治理等实际应用案例,展示了氮、磷去除技术在不同场景下的实际应用效果,进而有助于促进氮、磷去除水平的不断提高。     

水深对立体种植沉水植物污染物去除效果的影响

选取苦草和黑藻两种沉水植物作为实验材料,考察了水深对COD_(Mn)、总氮和总磷去除效果的影响。结果表明:经过14天处理,苦草和黑藻在1.5 m水深对水体中COD_(Mn)的去除率分别达到52%和56%;经过12天处理,两种沉水植物水样总氮含量均低于1.0 mg·L~(-1),1.2 m水深的除氮效率比0.3 m水深分别提高13%和20%;经过8天处理后,两种沉水植物在0.9 m至1.2 m水深总磷含量均低于0.05 mg·L~(-1),除磷效率均超过62%;水深对于沉水植物污染物去除效果的影响来自根/茎生长及植物表面生物膜量的增加,0.9 m和1.5 m水深表面有机质含量高于其他水深,分别占鲜重2.53 mg·g~(-1)和2.72 mg·g~(-1),有机质含量提高了约12%;水深为1.5 m时,苦草和黑藻的根长较1.2 m水深分别减小8%和40%,由此导致COD_(Mn)和总氮去除效果在1.5 m水深范围内没有明显变化;苦草和黑藻的最佳种植深度为0.9～1.2 m。     

生物质利用方式对富营养水体中碳氮磷含量及其比例的影响

生物质常被添加至富营养水体中以调节碳氮比(C/N),促进脱氮,但不清楚生物质的粒径和投加方式对富营养水体中营养物质浓度和比例的影响。通过机械粉碎制得20～40、40～80、80～160目稻壳颗粒,并选取直接投加和无纺布包裹投加2种投加形式,以不添加稻壳或无纺布包裹砖块作为对照组。以超纯水为水样研究不同粒径和投加方式下稻壳的3 d碳氮磷释放特性;以成都市府河下游河段水样为研究对象,考察了不同粒径和投加方式下稻壳的21 d静态脱氮特性。结果表明,在超纯水中,稻壳释放出COD_Mn(5.5～16.5 mg·L^-1)、TP(0.18～0.45mg·L^-1)、 TN(0.39～0.95mg·L^-1)、 COD_Mn/TN(8.5～19.7)、 COD_Mn/TP(27.9～37.5),前四者均呈现出80～160目>40～80目>20～40目的规律,仅COD_Mn和COD_Mn/TN呈现直接投加>无纺布包裹投加的规律...     

基于碳源储存的污水生物脱氮除磷效率及污水处理系统延伸成本分析

以我国北方某改良型A²/O工艺(设计规模6×10⁴ m³·d^-1)为例,基于一年的运行数据,考察碳源储存与生物脱氮除磷能力之间的关系,分析碳源利用效率和能耗情况。结果表明：在7—9月,系统碳源的综合利用效率为53%～55%,这说明消耗的碳源中超过50%比例用于生物脱氮除磷;反硝化菌较聚磷菌对环境的变化更敏感;外加碳源的延伸成本占直接成本的20.5%。因此,污水处理厂应充分考虑进出水水质及环境条件变化对碳源有效利用的影响。本研究结果可为减污降碳协同增效背景下城市污水处理厂A²/O工艺及其他常规工艺的优化调控提供参考。     

改性HDPE填料的制备及对MBBR脱氮除磷效果的强化

为解决传统填料亲水性差、挂膜速度慢等问题,对高密度聚乙烯(HDPE)填料进行亲水改性并改善填料的挂膜性能及在移动床生物膜反应器(MBBR)中的应用效果,用浸涂的方式将纳米SiO2、聚乙烯醇(PVA)、聚多巴胺(PDA)等材料涂覆在HDPE填料表面,对改性后填料进行接触角、 SEM、 FT-IR和XPS表征以及MBBR挂膜启动实验,研究化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果以及对填料挂膜时间、生物膜量、蛋白质和多糖含量的影响。结果表明：改性后,填料接触角由94.82°降至60.1°,填料亲水性明显增强;填料表面出现褶皱,粗糙度增加;上述材料成功负载在填料表面并引入了亲水基团且未改变填料基本结构;填料挂膜时间由25 d提前至16 d,挂膜时间提前了9 d, COD、 NH₃-N、 TN、 TP去除率分别达到94.9%、95.4%、83.5%、71.6%,与改性前比分别提高了9.3%、6.7%、13.7%、11.5%;填料的生物膜量是改性前的1.57倍,从27.35 mg·g^-1提高到42.87 mg·g     

不同处理工艺在城市污水处理厂强化除磷中的应用效果研究

针对城市污水处理厂出水氮磷含量浓度,比较了不同污水深度处理工艺对氮磷的去除效果。研究结果表明,微滤、超滤、活性炭吸附、反渗透等污水二级处理工艺对污水中氮磷去除效果较差,而使用反渗透和超滤结合的污水处理工艺脱氮除磷效果较好,除磷效果可以达到98%。     

磁微滤膜法高效脱氮除磷技术的试验研究

通过对磁微滤膜法高效脱氮除磷技术的试验研究,对比研究了工艺流程1“微磁絮凝反应系统-磁微滤分离系统-Bio-O好氧池”与工艺流程2“Bio-O好氧池-微磁絮凝反应系统-磁微滤分离系统”的脱氮除磷效果。考察生化工艺(Bio-O好氧池)的除磷能力,以及对物化工艺(磁微滤)加药量的影响。结果表明,磁微滤分离系统对总磷去除率平均为94%,Bio-O好氧池对氨氮的去除率>90%,硝化负荷最高可达0.33 kgNH₃-N/m³/d。工艺流程2中,生化工艺在前,Bio-O的生物除磷作用不仅减少了后段磁微滤工艺的加药量,药剂投加量上可节约40%,还有利于提高磁微滤膜法整体工艺的稳定性,系统抗冲击负荷更高。综合考虑,工艺流程2更适用于污水脱氮除磷,在减少物化加药量的同时,可保证出水总磷及悬浮物稳定达标。     

有机磷农药对缢蛏[Sinonovacula constricta (Lamarck)]显微结构的影响

在实验室模拟缢蛏的生长环境,研究乐果和三唑磷对缢蛏的毒性效应.以气相色谱法测定缢蛏体内有机磷农药的含量,并通过光镜观察有机磷农药对缢蛏鳃和消化腺显微结构的影响.结果表明:缢蛏体内乐果和三唑磷的含量随着水体中有机磷农药的增加而增加,有很好的剂量-效应关系,但是无线性相关性.乐果和三唑磷对缢蛏鳃显微结构的影响是:鳃丝变短,鳃丝间隔和基底膜结缔组织增生,鳃孔、血管腔堵塞;不同的是:在乐果胁迫下,上皮细胞纤毛脱落严重,而三唑磷胁迫下,上皮细胞纤毛增生.乐果和三唑磷对缢蛏消化腺显微结构的影响主要表现为腺细胞界限模糊,腺泡水肿变形、部分坏死;结缔组织增生,细胞间质疏松,出现许多空泡;有机磷农药的浓度高时消化腺细胞变性、坏死,细胞质囊泡化.     

亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响

以厌氧/好氧生化反应器中的聚磷菌为实验对象,探讨了亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响.结果表明:低浓度NO₂^--N可以作为聚磷菌的电子受体,实现NO₂^--N型反硝化除磷,但吸磷总量和吸磷速率明显低于NO₃^--N型反硝化除磷的效果;当NO₂^--N和NO₃^--N共存于缺氧环境时,NO₂^--N对NO₃^--N型反硝化除磷的除磷总量和速率没有影响,但会降低NO₃^--N的消耗量;NO₂^--N型反硝化除磷污泥的好氧吸磷量和速率均低于传统A/O厌氧放磷污泥的效果,但由于它经历了缺氧吸磷和好氧吸磷2个阶段,因此,从吸磷总量或出水水质看,二者相差不大.     

太湖水土界面氮磷交换通量的时空差异

利用原柱样静态释放实验及间隙水分子扩散模型对太湖典型草型湖区(东太湖)及藻型湖区(梅梁湾)的氮磷释放通量进行了逐月研究.原柱样氮磷静态界面交换通量(F_i)在同一湖泊不同生态类型湖区有差异性,东太湖氨态氮和可溶性磷酸盐的年平均交换通量分别为(44.9±21.9)mg·(m²·d)^-1(平均值±标准偏差)和(2.06±1.71)mg·(m²·d)^-1,梅梁湾为(16.2±12.0)mg·(m^-1·d)^-1和(0.53±0.52)mg·(m²·d)^-1.2湖区的分子扩散通量(F_m)同样表现为这样的差异,但是其绝对值与静态释放通量相比有数量级的差异,该模型不能用于太湖这样风浪显著且底栖生物活性较高的湖泊水土界面氮磷营养盐交换通量的估算.仅从不同生态类型的湖区比较结果看,草型湖区比藻型湖区有更高的氮磷交换通量.F_i/F_m比值作为1种反映底栖生物活性的指标反映出东太湖有更高的底栖活性.在水体溶解氧水平通常保持在较高的水平,即好氧状态下,氮磷界面交换通量与溶解氧水平(DO)无显著相关.同样,在现有浓度水平下,其水土界面交换通量与水体氮磷浓度无显著相关.东太湖较高的释放通量与相对较低的水体营养盐负荷的差异来自于大型水生植被的消浪促沉降及其本身的吸附吸收作用,这是恢复水生植被以重建健康水生生态系统的重要理论依据.