新型城市污水脱氮除磷工艺的试验研究与优化设计

提出了一种改进型A2/O脱氮除磷工艺(MAAO),通过工艺试验和活性污泥2D模型对其进行运行和设计优化.结果表明,系统对COD、TN、NH 4-N和TP的平均去除率分别为85.7%、66.8%、97.35%和78.1%;当COD在300mg/L以上时,脱氮除磷效果均较好,可分别达到70%和90%以上.基于试验结果建立的MMAO工艺数学模型仿真效果良好,可对各单元组合进行优化,校核预测不利工况下的工艺运行效果,实现工艺不同工况下的运行参数优化,较好地实现新工艺的机理性优化设计和运行. MMAO稳定运行出水可达到<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级B标准.由于工艺省去内回流,增加厌氧混合液部分超越提供反硝化碳源,使得运行费用明显降低;系统总停留时间比目前传统的以去除有机污染物为主的生物处理工艺略低,该工艺非常适用于对不具有脱氮除磷功能污水厂的改造.     

潜流人工湿地系统停留时间分布与N、P浓度空间变化

通过人工湿地小试装置,研究了风车草和香蒲水平潜流人工湿地处理富营养化养殖水体过程中水力停留时间分布（RTD）特征和系统内N、P浓度空间变化规律.结果表明,供试的香蒲潜流湿地和风车草潜流湿地系统RTD曲线特征值σ²分别为0.324 6和0.410 8,表明水流流态介于推流与混合流之间,风车草潜流湿地系统RTD曲线较香蒲潜流湿地平滑,水流混合流动程度较弱. 2种植物类型湿地床体总氮（TN）和氨氮（NH⁺₄-N）浓度在垂直方向上的分层现象明显,尤其在湿地床体前端;TN浓度随着取样点深度增加而上升,而NH⁺₄-N浓度则以中层取样点为最低;对于总磷（TP）和正磷酸盐（PO^3-₄-P）浓度, 2种植物类型湿地系统内均表现为随取样点深度增加而上升,但这种差异随沿程而降低. 与香蒲湿地相比较,风车草潜流湿地系统N、P浓度分层现象更为明显.风车草湿地系统后端各层取样点TN和TP平均浓度较香蒲湿地系统分别下降了19.8%和12.3%,说明风车草潜流湿地系统对富营养化养殖水体中氮、磷的去除效果优于香蒲湿地.     

环境因子对植物-生物膜氧化沟去除氮磷的影响

将生物膜处理工艺和漂浮栽培植物技术应用于氧化沟处理系统中,组成植物-生物膜氧化沟生态处理系统,通过其对生活污水的处理,考察了pH值、溶解氧(DO)、温度等环境因子对植物-生物膜氧化沟系统去除氮磷的影响。结果表明:系统中TP的去除率与pH值之间呈抛物线关系,当系统出水TP去除率达到最高时,其pH值为7.71,TP去除率随着pH值的升高而升高,TN的去除率与pH值的相关关系达到显著水平;DO在系统中一直保持较高的浓度,其最高浓度可达到5.6mg/L,与TP去除率的关系显著;另外,系统中污水氮磷的去除率与温度关系密切,其中NH4+-N的去除率与温度呈现显著的正相关关系,温度对污水TN和TP的去除影响达到极显著水平。     

异养硝化-好氧反硝化菌WXZ-8的脱氮产物N_2O和N_2研究

研究了异养硝化-好氧反硝化菌WXZ-8(Bacillus cereus)的异养硝化性能,并采用GC-ECD(Gas Chromatography-Electron Capture Detector)、GC-TCD(Gas Chromatography-Thermal Conductivity Detector)方法分别测定了脱氮过程中的气体产物N2O和N2。为了改进密封反应的溶氧条件,采用纯氧密封摇瓶培养和空气密封摇瓶培养两个对照条件下进行培养。结果表明:(1)空气密封瓶实验条件下,WXZ-8产生的N2O为0.00945mg,N2为9.5005mg,分别占从水体中脱除的氮的0.047%和47.09%,另外,同化合成的氮含量占48.74%;(2)纯氧密封瓶实验条件下,WXZ-8产生的N2O为0.00463mg,N2为9.686mg,分别占从水体中脱除的氮的0.024%与49.57%,同样,同化合成的氮含量占49.23%。两组对照实验表明,WXZ-8菌是一株高效、产生低水平量N2O的性能良好的异养硝化-好氧反硝化菌,且纯氧培养条件更有利于控制N2O的逸出。     

3种浮床植物及人工水草去除水中氮磷的研究

引种了能越冬的浮床植物黄菖蒲、西伯利亚鸢尾,采用维纶醛化丝制作平行排列式人工水革,与美人蕉进行水质改善比较研究.对SRP,TP,NH4+-N,TN的去除率分别为70.39%～99.22%,62.07%～94.98%,58.03%～99.26%,59.67%～91.06%.其中,黄菖蒲去除效果突出,对4种污染指标的去除速率分别达到98.42,88.98,1 118.87和1 668.06mg/(m2·d),其次为美人蕉、西伯利亚鸢尾,人工水草最弱.黄葛蒲对4种污染指标的去徐速率分别是美人蕉去除速率的2.93,2.82,3.63和5.31倍.黄菖蒲和西伯利亚鸢尾耐寒能力强,能越冬,管理工作量小,且西伯利亚鸢尾在冬季有较好的景观效果.推荐黄菖蒲和西伯利亚鸢尾作为城市水体生物浮床水质改善的主要植物.     

轮叶黑藻去除水体中氮磷能力研究

通过比较在不同梯度营养盐浓度下,沉水植物轮叶黑藻对水体中氮、磷的去除能力,研究得出：在不同营养条件下,轮叶黑藻对水体中总磷（TP）均有较好的去除效果,总氮（TN）处理浓度较高（15mg/L）时,轮叶黑藻对水体中的TN也有较好的去除效果;在一定的浓度范围内,轮叶黑藻的净化效果随水体中氮、磷等物质含量增加而增大,轮叶黑藻是一种很好的水体净化植物,在一些富营养化的水体中可以适当配置轮叶黑藻进行生态修复。     

氮元素转化规律在生态水环境中的研究进展

水体富营养化的主要原因是营养盐类,尤其是总氮和总磷过量,导致藻类疯长,严重影响水体的生态环境.氮元素在水体中的形态的转化规律、影响因素、处理方法受到众多专家的研究.综述了当前水体中氮元素研究的进展,指出当前研究的不足,并对未来的研究方向进行了预测.     

洱海流域农田土壤氮素的矿化及其影响因素

采用好氧间歇淋洗培养法,对洱海流域内的农田、菜地土壤样品培养2周,研究土壤氮的矿化及其影响因素.结果表明,表层土壤2周氮矿化量平均为65.54mg/kg.不同农田利用方式下,表层土壤氮矿化量的平均值为露地菜田粮田大蒜田.土壤氮素矿化以硝态氮为主,且随着土壤深度的增加而降低.土壤氮矿化同全氮、有机质含量呈明显的正相关关系,与pH值呈负相关;氮矿化与无机氮含量、C/N之间无显著关系.全氮、有机质和pH值是影响该流域农田土壤矿化的主要因子.     

基于稳定同位素示踪的流域颗粒有机物质来源辨析

为有效控制流域水质污染,保证饮用水水源的水质安全,通过采集和测定流域内土壤、植物以及河流断面水体悬浮颗粒有机质(POM)在枯水期和丰水期的碳、氮稳定同位素值和C/N比值,对石头口门水库汇水流域水体POM的来源进行研究.结果表明,水体中POM主要来源于土壤有机质,其贡献为69.2%,藻类等大型水生生物和浮游植物的贡献分别为23.1%和7.7%.流域水体中POM的来源存在时空差异.丰水期,浮游植物和藻类等大型水生植物的贡献均为15.4%,而枯水期后者的贡献提高到了30.8%.水体POM主要来源于双阳河和饮马河下游的土壤有机质,说明该区域土壤侵蚀较重,易发生非点源污染;岔路河和饮马河上游支流小黄河,水体POM以浮游植物的贡献占主导,其贡献分别为86.3%和94.8%,这些区域侵蚀较弱,非点源污染发生的风险小;大中型水库区域的POM主要由藻类等大型水生植物贡献,表明悬浮颗粒物在进入水库后可能发生了明显沉积.     

纳米铁系材料与反硝化细菌复合去除地下水硝酸盐氮研究

采用不同液相还原法制备了纳米Fe、纳米Fe/Ni和油酸钠包覆型纳米Fe粒子,并将其与反硝化细菌复合应用于地下水中硝酸盐氮的去除研究中.分别考察了不同纳米铁系材料与反硝化细菌复合体系去除硝酸盐氮的反应速率及对脱氮产物生成的影响.同时,从核糖核酸(RNA)水平考察了不同纳米铁系材料对反硝化细菌的影响.结果表明,纳米Fe/Ni复合体系脱氮速率最快,6d内对硝酸盐氮的去除率可达到100%,最终产物主要为氨氮,占体系总氮的69%;而纳米Fe和油酸钠包覆型纳米Fe复合体系9d可将硝酸盐氮100%去除,氨氮的转化率分别为52%和16%.另外,从反应前后反硝化细菌总RNA浓度的变化情况看,纳米Fe/Ni复合体系、纳米Fe复合体系和油酸钠包覆型纳米Fe复合体系的反硝化细菌总RNA浓度分别降低了93%、40%和34%,可见3种纳米铁系材料对反硝化细菌毒性大小顺序为:纳米Fe/Ni纳米Fe油酸钠包覆型纳米Fe.