Evaluation of phosphorus removal from wastewater by soils in rural areas in China

Low-cost, easy-maintenance and high-e ciency decentralized wastewater treatment technologies are urgently needed in rural areas of China. Processes with high potential for phosphorus removal are of great interest. However, commonly used treatment methods often do not meet the strict criteria for removing phosphorus from rural wastewater. In order to search an economic and simple technology for phosphorus removal from the common bio-technologies e uent, seven soil types collected from di erent rural areas in China were investigated for their ability to remove phosphorus. X-ray di raction (XRD) was used to analyse the mineral structure, and inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES) was used to analyse the geochemical composition of the soil samples. Three primary minerals – quartz, albite and montmorillonite – were clearly detected. The samples were divided into two soil types, acidic soils and alkaline soils, based on their pH values. The geochemical composition study indicated that a higher percentage of Ca and Mg occurred in alkaline soils (pH > 8) than in acidic soils (pH < 6.5). Adsorption isotherms from batch experiments fitted the Langmuir and Freundlich models well, the maximum P adsorption capacities ranged from 0.256 to 1.598 mg P/g, indicating a high phosphorus removal potential for all of these soils. The P fractions extracted revealed that the sum of NaOH-extracted inorganic P (NaOH-Pi) was the major P component in the acidic soils, and CaCO3-bound phosphorus (Ca-P) in the alkaline soils. Dynamic adsorption simulation showed that these soils have the ability to remove phosphorus from wastewater.     

风浪作用下太湖改性沉积物对藻体絮凝去除效果研究

以壳聚糖改性的太湖原位沉积物为分散介质,应用Y-型再悬浮发生装置,通过定量模拟太湖常见的中等级别风情,研究再悬浮作用下,改性沉积物对蓝藻水华的絮凝去除作用.结果表明,在黏土加入量为0.2　g·L^-1,壳聚糖分别为0.100和0.150　g·L^-1,其蓝藻的去除率分别为93.55%和99.19%;在静止30 min后,壳聚糖加入量为0.15 　g·L^-1时,水体的浊度去除率达到78.60%;静止8 h后,水体的浊度去除率达到93.88%.同时,短期内壳聚糖的加入对水体中PO^3-₄-P有一定的去除作用.初步结果表明,在中风风情下,壳聚糖的加入量为0.15　g·L^-1时,能更有效地去除蓝藻.表明利用壳聚糖改性沉积物来絮凝沉降太湖水华藻体,具有较好的应用前景.对比研究表明,引入水动力强度和水柱高度定量模拟方法,在确定壳聚糖投加量絮凝除藻中,具有明显的方法优势.     

厌氧氨氧化工艺处理高氨氮养殖废水研究

以典型高浓度养殖废水经UASB-短程亚硝化工艺处理后的出水为对象,采用厌氧氨氧化工艺进行脱氮处理研究.以反硝化污泥启动厌氧氨氧化反应器,在此基础上,通过试验确定最佳进水氨氮负荷应处于0.2 kg/(m³·d)左右,系统的HRT定为2 d;通过对系统运行条件研究发现,最佳运行条件为：pH为7.50左右,温度为30℃且系统不需投加有机碳源.在优化条件下,系统最终氨氮去除率能达到85％以上,亚硝态氮去除率达到95％以上,系统运行效果良好,且具有重现性.最后通过动力学理论分析得出氨氮的降解速率为0.012 6 d^－1,亚硝态氮的降解速率为0.013 1 d^-1.通过研究以期为后续工艺、神经网络模拟及“UASB-短程亚硝化-厌氧氨氧化-土地系统"组合新工艺的工程推广应用提供一定的理论依据.     

EGSB反应器中实现完全自营养脱氮与运行优化

同时接种好氧氨氧化污泥和厌氧氨氧化污泥启动EGSB反应器,培养完全自营养脱氮颗粒污泥,总氮去除速率达0.101 kg·(m³·d)^-1.基于边界层假设模拟颗粒污泥与液相主体间的传质过程,并将其与颗粒污泥内传质过程以及好氧氨氧化、厌氧氨氧化和亚硝酸盐氧化过程相耦合,建立了颗粒污泥完全自营养脱氮模型,应用实验结果对模型进行了验证.根据模拟结果对EGSB反应器运行条件进行优化,总氮平均去除效率由52%提高到61%,平均去除速率由0.103 kg·(m³·d)^-1提高到0.114 kg·(m³·d)^-1.     

生活污水中环境雌激素的厌氧消化行为特征及环境风险评价

为了研究生活污水中典型环境雌激素（estrogenic endocrine disruptors, EEDs）在上流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket, UASB）和厌氧滤池（anaerobic filter, AF）中的行为特征和去除机制,采用固相萃取（SPE）LC/MS/MS分析方法,测定了9种EEDs的浓度和污泥吸附量,利用壬基酚当量（nonylphenol equivalent quantity, NEQ）进行了环境风险评价.结果表明,厌氧污泥对各EEDs的吸附能力与该物质的lgK_ow煤头肿映ざ认喙兀籙ASB对雌二醇（E2）和大豆苷元的去除率分别达83.2%和90.4%,AF对染料木素的去除率达81.6%; 9种EEDs在UASB和AF中的污泥水分配系数（K_p）分别为0.15～23.3和0.05～159.67;综合分析去除率和K_p值数据,揭示了生物降解是大豆苷元、染料木素、双酚A（BPA）和雌三醇（E3）的主要去除途径;出水的NEQ均小于美国EPA的壬基酚水质标准（28　μg·L^－１,小时平均浓度标准）,表明EEDs经厌氧处理后其环境风险有所降低.     

碳源类型对A~2O系统脱氮除磷的影响

采用52.5 L的A2O反应器,以乙酸和丙酸分别作为进水唯一碳源,系统研究了进水碳源类型对脱氮除磷和代谢过程的影响.结果表明,在进水COD为250 mg/L左右,NH+4-N为52 mg/L左右的条件下,原水碳源类型对TN的去除影响不大,系统TN去除率均在65%左右.进水碳源类型对TP的去除及相应污泥中PHA的类型、含量和代谢及糖原的变化影响较大.乙酸为唯一碳源时,厌氧区放磷浓度较高,污泥中PHA的成分主要为PHB和PHV,两者在厌氧区的合成量差别不大,PHB在随后的反应过程中变化较大,对除磷代谢过程起主要作用,而PHV的变化较小.丙酸作为进水唯一碳源时,厌氧区的放磷浓度偏低,主要合成PHV,几乎不含PHB,PHV在随后吸磷过程中浓度变化较大,对除磷代谢起主要作用,而且出水TP浓度偏低.碳源类型对污泥中糖原的代谢也有影响,乙酸为碳源时糖原的含量高,变化范围也较大,丙酸为碳源时糖原的变化幅度较小.在同步脱氮除磷系统中,与乙酸相比,丙酸是一种更合适的碳源.     

高锰酸钾预氧化混凝去除水中颤藻的试验研究

采用KMnO4对颤藻氧化,再接种到培养液中进行培养,根据达到对数生长期的时间,考察KMnO4预氧化对颤藻生长活性的影响,并通过显微镜观察藻细胞的破裂情况,同时采用聚合氯化铝(PAC)对KMnO4预氧化水体进行混凝处理,结果表明:KMnO4对颤藻有很好的氧化效果,不同浓度KMnO4对颤藻生长活性的抑制时间不同;在投加量为2 mg/L以下时,预氧化没有破坏颤藻的细胞结构;模拟含藻水在KMnO4预氧化后采用PAC混凝优于单加PAC的除藻效果.     

以FA与FNA为控制因子的短程硝化启动与维持

为了实现污泥消化液旁侧脱氮,降低主处理区进水氮负荷,试验采用A/O工艺研究消化污泥脱水液短程硝化启动与维持,在常温、长SRT、较高DO条件下,逐步提高进水ALR(以N计)从0.23 kg/(m³·d)到0.78　kg/(m³·d),强化FA对NOB的抑制作用,成功启动了短程硝化.针对废水碱度不足的水质特征,利用FA与FNA的联合抑制使短程硝化得到稳定维持,在稳定运行的30　d内NO^-₂-N积累率一直保持在90%以上.在此期间反应器平均DO浓度一直保持在2 mg/L以上,即使平均DO浓度提高到4.8 mg/L左右,也未出现NO^-₂-N积累率降低,说明利用上述手段维持的短程硝化具有抵抗高DO冲击能力.通过降低进水ALR,导致反应器后段FNA浓度增加,强化了FNA的抑制作用,虽然FA的抑制作用降低,短程硝化仍然连续运行达2个月,当反应器后段FNA的抑制作用撤除后,短程硝化在3　d后被彻底破坏,充分证明了FNA对NOB抑制作用及其对维持本系统短程硝化所起的重要作用.     

两级SBR工艺去除磷、氮及有机物效能分析

以模拟生活污水为处理对象,在常温条件下,采用对比试验与机制分析方法,研究了两级SBR工艺分级除磷、去除有机物及脱氮的特性,分析了工艺的效能优势.结果表明,通过控制泥龄(除磷级5~7 d,脱氮级约50 d),可以将异养的PAOs与硝化菌分别控制在2个反应器中优势生长,在出水水质更优的情况下,系统的处理效率可比单级SBR提高1倍以上;两级SBR系统可以有效地缓解有机负荷对硝化过程的冲击影响,在进水COD浓度较高的情况下,能够保持其脱氮级(SBS2)具有稳定的硝化速率,且系统的最终出水可以容易并稳定地达到TP≤0.5 mg.L-1的国家标准;另外,两级SBR的脱氮级(SBS2)除具有优势的硝化菌种外,还能培养出适合降解难降解有机物的异养菌,使其好氧硝化结束时COD浓度较单级SBR系统更低.     

聚磷菌在不同碳源下的反硝化研究

利用SBR系统对聚磷菌进行了培养,并通过荧光原位杂交手段检测了系统中聚磷菌Candidatus Accumulibacter phosphatis的富集程度.聚磷菌也是一种普通异养菌,为了研究它的反硝化能力,排除了聚磷菌的正常释磷和吸磷过程,仅考察在不同碳源下反硝化性能.结果表明,乙酸和PHB都能成为聚磷菌反硝化的电子供体.当以乙酸为外在单一碳源时,其反硝化速率和PHB生成速率与起始硝酸盐浓度无关,但是当起始状态硝酸盐浓度越高时,消耗单位乙酸生成的PHB和硝酸盐还原量越小.以PHB为内在碳源和能源时,聚磷菌的反硝化速率呈现对于基质(硝酸盐)的零级动力学反应,比反硝化速率为0.973 3mg/(g.h),此外PHB平均比消耗速率为(以PHB计)2.462 6 mg/(g.h).