全耦合活性污泥模型(FCASM3) Ⅰ:建模机理及数学表征

在充分分析活性污泥系统中生物反应机理的基础上,建立了活性污泥系统生物去除营养物质的细观机理模型--全耦合活性污泥模型(Fully Coupled Activated Sludge Model No.3,简称FCASM3).FCASM3将系统中微生物划分为8类菌群,包含31种组分、72个子过程;该模型的主要特点是将活性污泥系统中的微生物进一步细化,充分考虑了系统中微生物间的相互作用.FCASM3引入了硝化-反硝化过程中的中间产物亚硝酸盐.实现了对两步硝化-反硝化过程的模拟;FCASM3不仅包含聚糖菌的有关生物反应过程,而且还考虑了聚磷菌(非反硝化聚磷菌和反硝化聚磷菌)以及聚糖菌的厌氧维持过程,为直接体现温度对生物反应的影响,FCASM3将温度作为一个变量直接耦合到生物反应速率方程中.     

一株源于污泥浓缩池厌氧除磷菌的分离、鉴定及特性研究

采用浓缩池污泥为细菌分离的种泥,利用传统和现代微生物的分离、鉴定相结合手段,分离出一株源于污泥浓缩池的厌氧除磷功能菌(NA菌),从细菌形态、生理生化和16S rDNA三方面确定了所得细菌的分类地位,利用静态厌氧反应对其进行厌氧除磷特性初探. 结果表明:可将NA菌鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),该菌株同时具有反硝化和厌氧除磷产生磷化氢(PH₃)的双重功能. 随着培养时间的不断增加,NA菌总数,TP去除率和PH₃生成量分别由第7天的1.2×103 mL-1,7.66%和0.124 mg/L上升至第21天的1.7×104 mL-1,11.50%和0.465 mg/L,PH₃生成量与TP去除率,NA菌总数之间表现为同步一致的正相关关系,但由于未进行驯化,NA菌的厌氧除磷产生PH₃的能力较弱.      

反硝化聚磷SBR与微动力曝气组合技术处理猪场废水的研究

在实验室模拟条件下,以猪场废水(粪尿及冲洗水等混合废水)为例,研究传统SBR(A/O模式)与反硝化聚磷(DNPAO)SBR在脱氮除磷及有机质降解方面的可行性及其功效.结果发现,采用传统SBR工艺直接处理猪场废水,其处理系统效率较低,处理效果不稳定,出水水质不佳,废水处理后出水TN、TP和BOD5的去除率分别为89.08%、86.04%和93.88%.而改用反硝化聚磷SBR,同时配以微动力曝气法,采用废水输入两步法与双循环"厌氧-缺氧/微氧"运行模式,可实现猪场废水TN、TP和BOD5去除率分别高达93.95%、99.26%和99.93%.由于其独特的工艺设计可使处理水NO-3浓度和输出负荷"双低".同时ORP、pH与DO 3项关键参数的动态变化可以间接地揭示微动力曝气SBR技术运行状态及出水水质,但在实际条件下的中试运行成效有待于进一步研究.     

三峡库区水华优势藻类生长动力学的普适性研究

从蓝绿藻中选取绿藻门的普通小球藻(Chlorella vulgaris,CV藻)为研究对象,应用Monod方程考察氮、磷营养盐对CV藻生长的影响,分别计算出CV藻对TP、TN的半饱和常数KSP和KSN结果表明KSN>>KSP,说明TP对CV藻生长的影响明显大于TN.CV藻生长速率对磷质量浓度反应很灵敏:与空白值相比,在0.002 mg·L-1的低浓度下u就有提高,而浓度到0.2 mg.L-1时,u明显增大;但在0.000-0.050 mg·L-1氮浓度范围内u几乎没有变化.通过系统比较CV藻与优势蓝绿藻,甚至海水藻的生长动力学特征,探讨了CV藻与其它蓝绿藻的动力学普适性和共同性,证实这些藻类都具有非常类似的生长动力学和生态学特征.因此,推测CV藻生长动力学模型可以从整体上反映和代表库区优势蓝绿藻的生长行为.同时分析和归纳了蓝绿藻生长模型的相似性和规律性,得出三峡库区优势藻类生长行为存在普遍一致性的初步结论.     

杀扑磷在土壤色谱柱中的迁移及其模型拟合

基于液相色谱原理,建立了土壤色谱系统.在红壤和砂质灰潮土色谱柱中分别对杀扑磷在3种不同模拟土壤溶液(分别为0.01 mol·L-1 CaCl2溶液、0.001 mol·L-1柠檬酸和0.01 tool·L-1CaCl2,的混合溶液、0.001 tool·L-1苹果酸和0.01 mol·L-1CaCl2的混合溶液).2种孔隙水流速度(11.46和22.92 cm·h-1)下的迁移行为进行了实验研究,获得了示踪剂Cl-和杀扑磷的穿透曲线(BTCs).通过CXTFIT2.1软件,用局部平衡(LEA)对流一扩散方程(CDE)和化学非平衡两点模型(TSM)拟合了杀扑磷的BTCs,获得了物理和水动力学参数.研究表明,用TSM对本实验条件下杀扑磷迁移的仿真具有较高的精度,这为预测和控制有机磷农药在土壤环境中的迁移与归宿行为提供了理论依据.     

过氧化钙复合片剂对水体修复和底泥磷控制的作用

以受污染水体及底泥为研究对象,制备了2种过氧化钙复合片剂(CPCTs),并考察了在混合投加方式下对上覆水的影响及控磷效果.复合片剂由过氧化钙(CaO₂)、灼烧净水污泥、羟丙基甲基纤维素(HPMC)等粉末直压制成,其中B片剂含硫酸亚铁(FeSO₄),A不含. 2种片剂吸附效果均较好地符合Langmuir和Freundlich等温模型,对磷的理论最大吸附量分别达110.908 mg·g^-1和106.390 mg·g^-1.底泥模拟实验结果表明,与对照组相比,A、B组上覆水pH提高,Chl-a浓度降低(42.75%和60.82%),DO浓度提高(53.73%和63.30%). A、B组上覆水DIP浓度变化均显著,分别降低了54.93%和25.11%.对于底泥间隙水DIP, A、B组Ⅰ层(0～2 cm)变化均显著,分别降低了74.81%和65.66%;B组Ⅱ层(2～4 cm)变化显著,平均浓度降低了46.23%,而A组Ⅱ层变化不显著;A、B组Ⅲ层(4～6 cm)变化不显著.对于底泥形态磷,A、B组NH     

新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide, HDTMA)和稀土溶液氯化镧(LaCl₃)对人造沸石进行改性,以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明,HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面,且在pH为7的条件下,改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明,改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上;氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升;准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程,准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程;吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换,对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外,通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.     

环渤海芦苇湿地磷的吸附容量及释放风险评估

滨海湿地地处陆海交汇的关键带,是磷的"汇"、"源"和"转化器",在全球磷循环过程中扮演着十分重要的角色,其对水体磷素的截留能力日益受到关注.本文以环渤海地区芦苇湿地沉积物为研究对象,利用批处理实验研究了湿地磷的吸附容量和释放风险.结果表明,湿地沉积物磷的最大吸附容量(Q_max)为693. 7～2 117. 2 mg·kg^-1,平均值为1 468. 6 mg·kg^-1,Q_max的大小顺序为七里海湿地>北大港湿地>南大港湿地>辽河三角洲湿地>寿光滨海湿地>黄河三角洲湿地.环渤海湿地沉积物磷吸附主要受Ca、Mg和TOC含量的影响.环渤海湿地磷吸附饱和度(DPS)和释放风险指数(ERI)分别为0. 28%～4. 50%和0. 53%～10. 10%,结果表明除寿光滨海湿地磷释放风险为中度风险外,其它湿地磷释放风险较低.总之,环渤海地区芦苇湿地沉积物具有较强磷吸附能力,沉积物为水体磷的"汇",沉积物释磷风险较低.建议在环渤海污染治理过程中充分发挥滨海湿地对磷的净化拦截作用,以降低...     

厌氧时间对间歇进水-间歇曝气的好氧颗粒污泥系统影响

为启动生活污水AGS工艺,实验以间歇进水-间歇曝气方式运行,降低硝氮浓度,减轻对PAO的抑制,利用除磷中产生的磷酸盐沉淀和正电微粒促进颗粒化实现.接种污水厂污泥于SBR反应器R1、R2、R3和R4中,在总厌氧时间为30、60、90和120 min时,研究厌氧时间对生活污水AGS系统的影响.实验表明,R1、R2、R3和R4历时56、48、39和35 d启动成功;运行105 d,平均粒径达750、764、791和650μm.运行期间,R1和R2在43 d和47 d除磷恶化,延长厌氧时间至90 min后恢复;R3处理效果良好; R4在63～77 d颗粒解体,处理效果下降,DPAO富集程度降低.运行后期,R1、R2、R3和R4出水水质均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准.结果表明,长厌氧时间运行能实现快速颗粒化,但长期运行时颗粒易解体.较长的厌氧时间能减轻硝氮对PAO释磷的抑制,有助于富集DPAO,能获得良好的脱氮除磷效果.     

利用铁改性方解石作为活性覆盖材料控制水体内源磷的释放

虽然利用方解石作为一种活性覆盖材料控制水体内源磷释放具有较好的应用前景,但是其控制底泥中磷释放的效率仍然有待进一步提高.鉴于此,本文采用铁盐对方解石进行改性试图制备一种除磷性能更好的底泥活性覆盖材料——铁改性方解石,进而通过批量实验考察了铁改性方解石对水中磷酸盐的去除性能,以及通过底泥培养实验考察了铁改性方解石活性覆盖控制水体内源磷释放的效率.结果发现,采用铁对方解石进行改性,可以显著提高材料对水中磷酸盐的去除能力.铁改性方解石投加量的增加,有利于水中磷酸盐的去除.增加初始磷浓度,铁改性方解石对水中磷酸盐的单位去除量随之增加,最大的单位磷去除量可以达到3.09 mg·g^-1.铁改性方解石覆盖可以有效地控制底泥中磷的释放,导致上覆水体中溶解态活性磷(SRP)浓度处于很低的水平.此外,铁改性方解石覆盖还可以促使底泥中少量的氧化还原敏感态磷(BD-P)和金属氧化结合态磷(NaOH-rP)向残渣态磷(Res-P)转变,使得底泥中磷的稳定性略微增强.固定到铁改性方解石覆盖层中的磷大多数(90.8%)以较为稳定和非常稳定的形态存在,且大部分磷以非生物可利用性磷形式存在,很难被...