Simulation of long-term nutrient removal in a full-scale closed-loop bioreactor for sewage treatment: an example of Bayesian inference

In this study, the performance of nitrogen and phosphorus removal in a full-scale closed-loop bioreactor (oxidation ditch) system was simulated using the ASM2d model. Routine data describing the process for two years were compiled for calibration and validation. To overcome the identifiability problem, the classic Bayesian inference approach was utilized for parameter estimation. The calibrated model could describe the long-term trend of nutrient removal and short-term variations of the process performance, showing that the Bayesian method was a reliable and useful tool for the parameter estimation of the activated sludge models. The anoxic phosphate uptake by polyphosphate accumulating organisms (PAO) contributed 71.2% of the total Poly-P storage, which reveals the dominance of denitrifying phosphorus removal process under the oxygen limiting conditions. It was found that 58.7% of the anoxic Poly-P storage and denitrification by PAO in the reactor was achieved in the aerated compartment, implying that the PAO’s anoxic activity was significantly stimulated by the low dissolved oxygen (DO) level in this compartment due to the oxygen gradient caused by brush aerator.     

基于光谱分析的生物结皮提取研究——以毛乌素沙地为例

利用典型地物高光谱数据和TM遥感影像,对毛乌素沙地处于旺盛生长期(7-9 月)的由苔藓结皮主导的生物结皮进行了提取研究.结果表明:① 苔藓结皮在生长期具有与绿色植物相似的光谱曲线变化趋势;红边参数显示,二者除红边位置非常接近外,红边振幅、红边宽度和红边面积差异均较大;在近红外区域,苔藓结皮比绿色植物的反射率低很多;苔藓结皮无明显的553 nm反射峰;低盖度苔藓结皮(33%)、藻类结皮和植被枯落物在整个波段光谱曲线比较接近,与裸沙相比,三者反射率均较低.② 基于TM影像,用生物结皮指数(BSCI)、归一化植被指数(NDVI)、监督分类和坡度分级相结合的方法提取生物结皮,发现苔藓结皮的像元面积为0.72×10⁴ km²,占研究区总面积的6.43%.     

生物活性炭工艺深度处理丹江口水库水的中试

活性炭过滤是饮用水深度处理的重要工艺,其中滤速、炭层高度、温度和炭龄是影响活性炭滤池运行效果的关键因素. 以丹江口水库水为处理对象,以混凝-沉淀-砂滤出水作为炭滤池进水,以高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率为评价指标,考察2011年4月—2013年5月取自北京某水厂的新炭、1年炭、3年炭和5年炭(2011年5月时炭龄)对水中有机物的去除效果. 结果表明,随着滤速的增大,有机物去除率降低;活性炭炭柱滤速为8 m/h时,高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率分别为41.9%和41.2%,能够获得较好的处理效果. UV₂₅₄去除率随总炭层高度的增大而增大. 随着炭层高度的增加,单位高度活性炭滤料对UV₂₅₄的去除率降低.夏季高温期,1年炭对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别为44.2%~57.4%和38.5%~53.1%,高于其在冬季低温期的去除率(38.9%~51.1%和31.7%~45.5%). 活性炭在使用初期,主要依靠吸附作用去除有机物;随着使用年限的增长,活性炭的生物载体作用日益明显,生物作用占主导地位,炭龄对有机物去除效果的影响变小,不同炭龄活性炭的处理效果差异不大,可适当延长活性炭的使用年限,降低处理成本.      

水解酸化法预处理生物制药废水的试验研究

对生物制药废水水解酸化反应器采用接种污泥的方式进行启动,在不断增加进水污染负荷的条件下,40 d 内完成水解酸化反应器的启动。试验研究表明：当水解酸化反应器的水力停留时间为8h 时, COD 去除率可达到34．2％。而且,水中有机氮在水解酸化过程中转化为氨氮,为后续二级生物处理提供了高效去除氨氮的基础。     

Zn2+对SBR单级好氧模式生物除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,以丙酸盐为单一外加碳源,通过比较进水中不同Zn2+浓度(0,1,5,10,20mg/L)下单级好氧模式下序批式反应器(SBR)的除磷效果,考察进水Zn2+浓度对单级好氧SBR生物除磷性能的影响,并通过分析各反应器中典型周期内磷及微生物体内储能物质的变化,探究Zn2+对单级好氧SBR生物除磷性能的影响机理.当进水Zn2+浓度为0和1mg/L时,除磷率分别高达96.84%和97.90%.当进水Zn2+浓度为5,10,20mg/L时,系统除磷率分别为89.32%,76.43%和57.29%,说明较高浓度Zn2+对单级好氧SBR生物除磷有抑制作用.结果表明,较高浓度Zn2+可抑制COD的降解,微生物体内聚羟基脂肪酸酯好氧合成及磷酸盐激酶活性,并促进GAOs的代谢,使聚磷合成和水解量减少,从而降低系统的除磷性能.     

碳磷比对SND过程污染物去除及N2O释放的影响

以两个平行运行的SBR反应器为研究对象,研究了碳磷比对同步硝化反硝化过程中污染物去除及温室气体N2O释放的影响.结果表明:系统对COD和氨氮的去除率均能达到90%以上,总磷和总氮去除率随碳磷比的降低而提高,这是由于低碳磷比下聚磷菌得到富集,同时部分聚磷菌利用NO3-和NO2-为电子受体吸收磷,从而实现脱氮除磷的同步提高.系统的N2O释放量随碳磷比的降低而降低,低碳磷比下N2O释放量仅为高碳磷比的76%.低碳磷比下N2O释放量的减少主要是由于异养反硝化过程对N2O释放的贡献降低导致的.     

黄土丘陵区不同土地利用类型下生物土壤结皮的入渗效应

为揭示黄土丘陵区BSCs(生物土壤结皮)的入渗特征,以甘肃省定西市安家沟小流域为例,选择荒草地、沙棘灌丛和油松林3种典型土地利用类型进行采样,采用环刀模拟法研究不同土地利用类型下苔藓结皮和地衣结皮对水分入渗的影响. 结果表明:①不同土地利用类型下的2种BSCs均明显减少初渗速率和达到稳渗所需时间,初渗速率降幅最小值、最大值分别出现在油松林、荒草地下地衣结皮;荒草地、沙棘灌丛苔藓结皮稳渗速率相对裸土分别增加2.4%、10.0%,而二者地衣结皮明显降低稳渗速率,降幅分别为45.2%和55.0%,油松林下苔藓结皮和地衣结皮稳渗速率均增幅为18.2%. ②苔藓结皮在3种土地利用类型下均促进土壤水分入渗,其入渗量调控率在荒草地、沙棘灌丛和油松林下分别是1.0%、10.0%和0.7%;而地衣结皮在荒草地和沙棘灌丛下明显阻碍水分入渗,其入渗量调控率的绝对值分别为43.9%和50.0%,在油松林下的入渗量调控率则为16.5%. ③Horton模型对生物土壤结皮入渗过程拟合效果最好,较适于描述本区具有生物结皮覆盖的土壤入渗特征.      

剩余污泥热水溶性有机物的提取方法优化研究

热水溶性有机物含量和组成是表征剩余污泥(简称为污泥)中有机质生物可利用性的重要手段.分析了不同热水淬时间(1~24h)和不同ρ(污泥)(0.7~36.0g/L)对热水溶性蛋白质和碳水化合物等溶出的影响,据此对剩余污泥中热水溶性有机物的提取方法进行了优化. 结果表明:污泥在60℃水淬8h时,水溶性蛋白质和碳水化合物的溶出率达到最大,分别为34.6%和36.1%;但是,随着水淬时间的延长,部分蛋白质被转化成氨氮,部分碳水化合物也发生了转化和降解,致使二者的浓度降低. 考虑测试分析的时间效率和溶出率稳定性,污泥热水溶性有机物最优水淬时间建议设置为5h. 研究结果表明,热水溶性有机物的溶出率随ρ(污泥)降低呈升高趋势,当ρ(污泥)为0.7g/L时,热水淬5h后蛋白质和碳水化合物的溶出率最大,二者分别为52.9%和36.6%.      

The importance of different forms of Pb on diminishing biological activities in a calcareous soil

In this experimental study, we evaluated the effect of different lead (Pb) fractions on biological properties in soil spiked with 0, 600, 1200 and 1800 mg kg^?1 Pb, during a 90-day incubation period at 25?28°C. Different Pb fractions were measured by sequential extraction at days 1 and 90 after soil treatment. Diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA)-extractable Pb and soil biological properties at days 1, 5, 15, 45 and 90 were measured. The concentration of Pb in soluble and exchangeable fractions was very high at day 1, but it showed remarkable transfer into carbonate and residual fractions by day 90. Substrate-induced respiration, basal respiration, acid and alkaline phosphatases, microbial populations (bacterial, fungal and actinomycetes) and biomass carbon decreased significantly with soil contamination compared with the control. With Pb ageing, these biological properties increased. Metabolic quotient (qCO₂) increased significantly compared with the control with increasing Pb concentration. The toxicity of various forms of Pb for the biological status of the soil was in the following order: KNO₃ extractable>NaOH extractable>EDTA extractable>HNO ₃ extractable>total content Pb. Thus, the bioavailable fractions are better indicators of Pb pollution in soils.     

PM10中重金属的提取方法及生物可利用性研究

分别运用模拟生物提取法与化学连续提取法对PM10标准参考样品城市源（NIST-1648A）和工业源（BCR-038）中6种重金属（Cd、Co、Cu、Mn、Ni、Pb）质量分数及赋存形态进行分析。其目标是验证2种提取大气固体颗粒物中重金属方法的有效性,并比较2种方法的优缺点,为将来提取PM10中重金属的方法选取提供依据。模拟生物提取法中,使用Gamble溶液模拟人体肺液对 PM10样品进行溶解,实验方法操作较为简单快捷;化学连续提取法中,不同溶解步骤则可确定重金属的不同赋存形态。在需要快速确定 PM10中某种重金属总量时,应优先使用模拟生物提取法。化学连续提取结果表明,城市源PM10中重金属赋存形态分布没有统一规律,工业源PM10中重金属多以残渣态存在。通过对2种来源的PM10样品中重金属生物可利用性分析,城市源的大气颗粒物对人体的毒性更大,其中标准参考样品城市源 PM10中生物可利用性较高的是重金属Cd（BIBio为61.65%±3.45%;BISE为69.02%±3.82%）和Cu,最低的是重金属Co和Pb;标准参考样品工业源PM10中重金属的生物可利用性最高的是Cd（BIBio为27.66%±1.52%;BISE为15.05%±2.13%）,而Ni、Co和Pb的生物可利用性较低。