城市污水除磷技术研究——化学强化一级除磷与生物除磷

文章分析了使用化学强化一级除磷技术存在的主要问题,特别指出了化学絮凝剂在生产过程中存在的消耗人类有限资源及环境污染大等缺点,认为该种除磷方法不符合可持续发展的理念。生物除磷技术因操作方便及二次污染小等特点成为近年来国内外研究的热点。文章通过介绍生物除磷技术的微生物学、除磷效率等领域的研究进展,结合本课题组取得的部分结果,认为科研工作者应重视该技术的应用基础研究并在实际生产中加以推广应用。     

垂直潜流人工湿地堵塞微观概念模型的提出

根据垂直潜流人工湿地发生堵塞的成因主要是基质层中不可滤物质积累的结论,在分析垂直潜流人工湿地堵塞物形态及成分粒径的基础上,首次提出了基质间不可滤物质积累微观概念模型的假设;并根据微观概念模型,在考虑生物膜、无机物积累等动态变化因素条件下提出基质间完全堵塞所需时间、基质表面发生雍水所需时间及基质渗透系数随时间变化的关系.     

方解石活性覆盖系统抑制底泥磷释放的影响因素研究

通过摇床振荡试验和底泥磷释放控制模拟试验,考察了覆盖系统厚度、上覆水Ca2 浓度、温度、方解石粒径以及人工曝气等对方解石活性覆盖系统抑制底泥磷释放效率的影响.结果表明,方解石覆盖系统可以抑制厌氧状态下底泥磷的释放,且抑制效果受覆盖系统厚度、上覆水Ca2 浓度、温度、方解石粒径及人工曝气等的影响.方解石覆盖系统对底泥磷释放的抑制效率随厚度的增加而明显提高,方解石投加量由12.7 kg/m2增加到38.2 kg/m2,模拟期间覆盖系统对底泥磷释放的抑制率则由56%增加到99%;上覆水的Ca2 会增强方解石覆盖系统对底泥磷释放抑制的效率,上覆水Ca2 浓度由1 mmol/L增加到5mmol/L,模拟期间上覆水的磷浓度下降36%左右;对于方解石投加量较少的情况下,高温条件与低温条件相比,底泥向上覆水释放更多的磷,而通过增加覆盖系统的厚度可以消除高温所带来的不利影响;方解石覆盖系统对底泥磷释放的抑制效率随粒径的减小而明显增强;对方解石覆盖系统表面进行人工曝气,不仅可以降低底泥氨氮的释放速率,而且还可以降低底泥磷的释放速率.     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物对磷酸盐的吸附特征

研究了南四湖及其主要河流人湖口18个表层沉积物对磷的吸附能力、吸附动力学及其吸附等温线,并对湖区沉积物对磷吸附特征及其理化特征之间的关系进行了探讨.结果表明,对于处于不同营养水平的沉积物,对磷酸盐的吸附具有一致的特征.在前10h沉积物对磷酸盐的吸附量基本达到或超过平衡吸附量的80%,并且在0～1.0 h内吸附反应迅速.在本研究条件下,表层沉积物的cEPC的变化范围为0.010～0.157mg·L-1, Qmax的变化范围是86.74～118.32 mg·kg-1, TQmax的变化范围是99.97～281.11 mg·kg-1·cEPC、NAP、m、Qmax和TQmax与Ads-P都具有显著的正相关关系,沉积物Ads-P含量可以作为指导南四湖水体污染程度的一项指标. m与TQmax之间具有显著的正相关性,吸附效率不仅体现的是对外来磷的吸附效率,还应当包含对本身释放磷的再吸附的效率.对于南四湖沉积物TQmax、NAP和Qmax起到同样的贡献.沉积物的NAP与cEPC之间呈显著正相关性,总的趋势就是,当上覆水中磷含量相等时,具有高的NAP的沉积物易于向上覆水体释磷,反之具有较低NAP的沉积物易从水中吸附磷.     

三峡水库主要支流沉积物的磷吸附/释放特性

以三峡水库主要支流寸滩、小江、大宁和香溪表层沉积物为对象,通过连续提取法分析4种沉积物磷的赋存形态,模拟研究了pH和温度对不同沉积物磷吸附/释放的影响.结果表明,寸滩、小江、大宁和香溪表层沉积物磷赋存形态均以无机磷为主(占总磷含量的59.29%～78.82%),其中钙结合态磷(Ca-P)含量大于铁/铝结合态磷(Fe/Al-P).上覆水pH值对沉积物磷释放有明显的影响,中性条件下磷释放量最低,酸性条件下由于占优势的Ca-P大量溶解导致磷释放量大于碱性条件,因此,水体酸化易增加三峡主要支流(寸滩、小江、大宁和香溪)的磷释放风险.pH值变化亦明显影响沉积物对于磷的吸附,pH在6～8范围内,4种沉积物对于磷的吸附量保持在较高的水平,吸附量从大到小的顺序为:小江大宁寸滩香溪.偏酸性条件(pH6)下过多的H 与固体表面竞争溶解态活性磷(SRP);偏碱性条件(pH>8)下大量的OH->与SRP竞争沉积物表面的吸附位,故这-pH值范围内(pH<6或pH>8)磷的吸附量明显减少.磷在4种沉积物上的吸附为吸热过程,不同温度下(278K、293K、303K)沉积物对P的吸附均符合修正后的Langmuir模型,标准吸附热为18.92～46.63 kJ·mol-1其中,磷从水体分配到大宁河沉积物中的标准吸附热最大.     

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.     

不同磷源及浓度对利玛原甲藻生长和产毒的影响研究

探讨了不同磷源条件下利玛原甲藻的生长情况,分析了碱性磷酸酶在营养盐利用方面的作用,对不同营养盐条件下腹泻性贝毒(diarrhetic shellfish poison,DSP)的合成情况进行了比较和分析.结果显示,以NaH2 PO4、β-甘油磷酸钠和ATP分别作为唯一磷源时,NaH2PO4组和ATP组最大生长速率(βms)差异不大,β-甘油磷酸钠组稍低;ATP组最大生物量(X)明显高于NaH2PO4组和β-甘油磷酸钠组.实验浓度范围内,β-甘油磷酸钠组碱性磷酸酶活性均比较低,而ATP组活性较高.NaH2PO4组因其浓度的变化而有较大的差异.浓度>2μmol/L时,活性比较低,<2 μmol/L时,活性明显增高.μ-甘油磷酸钠组大田软海绵酸(okadaic acid,OA)总含量和单位藻细胞OA含量最高,NaH2O4组次之,ATP组最低.这些结果表明,利玛原甲藻町吸收利用无机磷NaH2PO4和有机磷β-甘油磷酸钠及ATP.其中,NaH2PO4和ATP的营养价值基本等效,而β-甘油磷酸钠的营养价值较低.ATP较NaH2PO4和β-甘油磷酸钠更有利于维持利玛原甲藻的生长.利玛原甲藻可以直接利用β-甘油磷酸钠;而ATP则需要碱性磷酸酶水解后才能利用.利玛原甲藻毒素的合成与营养盐的形态有关,不同营养盐条件下DSP的合成不同.β-甘油磷酸钠为磷源时,DSP合成量最多.磷盐对DSP合成的影响与该磷盐条件下利玛原甲藻的生理状态有关.     

镉污染大田条件下不同品种水稻镉积累的特征及影响因素

选取适合当地种植的8个水稻品种为试验对象,开展大田试验,比较不同品种水稻对重金属Cd的积累、吸收和转运特征,筛选出适合当地种植的Cd低累积水稻品种,并分析水稻低累积程度及稳定性影响因素.结果表明:(1)根据综合积累指数(P_N)评价方法筛选出对Cd综合积累能力低的水稻品种有:川优3203、川优6203、德粳6号和沈优17.(2)综合考虑稻米Cd含量和产量,适合在该地区种植的水稻品种为川优3203和川优6203,既能安全保障稻米Cd含量,又能保证水稻高产.(3)川优3203和川优6203在不同p H和不同总镉范围内稻米中Cd含量均显著低于其他品种,且在不同土壤条件下表现得很稳定.(4)水稻品种的差异对水稻的稻米富集能力有较大的影响,而对水稻茎叶向水稻稻米的转运能力的影响较小;川优3203和川优6203的低富集系数,加之其较低的转运,最终呈现出稻米较低的镉富集能力.(5)相关性分析发现,稻米Cd含量受水稻富集系数影响最大,受根际土壤总Cd含量影响最小.     

磁性纳米Fe3O4@C对SBR脱氮除磷性能及其微生物种群组成的影响

为探究磁性纳米Fe₃O₄@C对序批式活性污泥反应器(SBR)污水处理系统脱氮除磷性能的影响,建立了2个相同的SBR(编号分别为0号和1号),其中,0号反应器未投加任何磁性材料(对照组),1号反应器中投加0.5 g·L^-1的Fe₃O₄@C(实验组),并采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对2个反应器内生物种群结构及关键脱氮除磷功能菌群进行分析.结果表明:(1)Fe₃O₄@C对SBR除污性能有显著影响,其中,1号反应器化学需氧量(COD)的去除性能得到增强,24 d后去除率稳定在90%左右;0号和1号反应器总氮(TN)平均去除率分别为35.83%和52.18%;从第43 d起,1号反应器除磷性能明显高于0号反应器,运行70 d后,0号和1号反应器对总磷(TP)的平均去除率分别为47.52%和56.33%.(2)添加Fe₃O₄@C材料后,反应器内变形菌门(Proteobacteria)的...