间歇曝气潜流人工湿地的污水脱氮效果

采用间歇曝气运行方式,提升潜流人工湿地生活污水处理系统中的溶解氧浓度,强化脱氮效果。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,曝气时溶解氧浓度可达6~9 mg/L,停止曝气后,溶解氧浓度迅速下降至0.5 mg/L以下,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,分别促进好氧硝化和缺氧反硝化作用。在水力停留时间为3 d的情况下,间歇曝气潜流人工湿地系统对氨氮、总氮和COD的去除率分别可达到98.0%、87.6%和96.3%,较常规潜流人工湿地系统分别提高了74.1%、56.4%和18.1%,实现了氨氮、总氮和COD的同步高效去除。     

电极强化人工湿地处理污水脱氮的效果

将电极与人工湿地耦合,创新性地构建了复合电极人工湿地高效反硝化脱氮装置,提高对污水中总氮和COD的去除效果。为了确定复合电极人工湿地比普通人工湿地脱氮效果更优,研究了碳氮比、进水总氮浓度、水力停留时间、电流强度等因素对复合电极人工湿地和人工湿地脱氮效果的影响。研究结果表明：在室温20~25℃,pH=7.5条件下,引入电极的人工湿地有更好的去除效果,较普通人工湿地总氮脱除效率可高出5.41%。并且确定了复合电极人工湿地的最佳运行条件为碳氮比=0.75,水力停留时间=48 h,进水总氮浓度=75 mg·L-1,电流强度=10 mA。在此条件下,总氮去除率可达53.34%。     

自由表面人工湿地脱氮效果中试研究

对自由表面人工湿地去除农业面源污水中氮的效果及途径进行了研究 ,结果表明 ,脱氮效率随水力停留时间(HRT)延长而增加 ,HRT为 0 5、1、2和 3d时 ,系统总氮去除率分别为 18 3 %、3 8 9%、84 9%和 85 6%。HRT <2d ,出水水质波动较大 ,2d以上 ,系统即可高效稳定运行。硝化 /反硝化是湿地脱氮的主要途径 ,挥发和填料吸附脱氮量可以忽略 ,依靠植物吸收可以去除一部分氮 ,茭草 (Zizaniacaduciflora)和芦苇 (Phragmitascommunis)的氮吸收量每年分别为 44 0和70 0kgN/hm2 。     

植物碳源调控对人工湿地脱氮效果的影响

针对人工湿地中有机碳源不足造成的脱氮效率不高的问题,向人工湿地中投加植物碳源用以改善人工湿地内部碳氮比低的状况。通过比较芦苇秸秆、梧桐树皮、梧桐树叶、玉米芯4种植物碳源分解时有机物、氮元素的释放规律,从而确定玉米芯为最佳植物碳源,并采用水平潜流人工湿地系统模型研究了投加玉米芯对人工湿地系统脱氮效果的影响。试验发现,空白湿地系统COD的平均去除率为38.71%,总氮的平均去除率为34.24%,玉米芯湿地系统则在保证COD平均去除率38.52%的同时,提高总氮平均去除率到70.55%,证明了植物碳源调控提高人工湿地脱氮效果的可行性与高效性。     

不同C/N下BBFR-IVCW耦合工艺对微污染水体脱氮效果

以生物质生物膜反应器(biomass bio-film reactor,BBFR)和复合垂直流人工湿地(integrated vertical-flow constructed wetland,IVCW)构成的组合系统来处理高氮寡碳微污染地表水,考察不同C/N比对组合系统脱氮效果的影响.实验结果表明,2#CW(2#湿地系统)的TN出水均值低于CW1#(1 #湿地系统),出水达到地表水环境质量Ⅳ级标准.C/N比对BBF系统的TN去除率有很大影响,而C/N比对硝酸盐氮去除率的影响并不明显.综合从碳源投加的经济成本因素和系统的反硝化效果来看,最优的C/N比为4.9.C/N=2.8时,1#CW对NO-3-N的去除率最高,为(71.88±15.70)％,并且与C/N＞ 2.8的几组情况有显著性差异(F3,56=21,p＜0.05).在C/N=4.1时,2#CW对NO3--N的去除率为(92.83±11.26)％,与其他C/N比值下NO3-N的去除率差异显著(F3,56=4.34,p＜0.05).C/N比的变化对出水剩余TN、NO3--N的影响情况比较一致.1#CW中出水TN和NO3--N浓度都是随着C/N比的增大而逐步增加;而2#CW中出水TN和NO3--N浓度都是随着C/N比的增大先减小,在C/N＞ 4.1时又有所增加.BBFR系统对COD的去除高于其对TN去除的贡献率.     

不同基质在人工湿地脱氮中的应用及其研究进展

在比较了不同基质脱氮效率的基础上,认为基质作为人工湿地的重要组成部分,在为植物和微生物提供生长介质的同时,也能通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物质,其中基质的类型、级配等因素会影响基质作用的发挥;不同基质对脱氮性能存在较大差异,沸石和蛭石是目前研究中脱氮效率较高的两种基质。在归纳了脱氮机制和影响因素的基础上,认为不同基质由于脱氮机制不同,脱氮性能和脱氮效率也存在较大差异;人工湿地基质所有理化性状都可能影响到它对污水的脱氮效率。最后,对今后的相关研究方向进行了展望。     

自由表面人工湿地脱氮效果中试研究

对自由表面人工湿地去除农业面源污水中氮的效果及途径进行了研究，结果表明，脱氮效率随水力停留时间（HRT）延长而增加，HRT为0.5、1、2和3d时，系统总氮去除率分别为18.3%、38.9%、84.9%和85.6%。HRT＜2d，出水水质波动较大，2d以上，系统即可高效稳定运行。硝化／反硝化是温地脱氮的主要途径，挥发和填料吸附脱氮量可以忽略，依靠植物吸收可以去除一部分氮，茭草（Zizania caduciflora）和芦苇（Phragmitas communis）的氮吸附量每年分别为440和700kg N/hm^2。     

不同曝气参数下间歇增氧垂直流人工湿地脱氮的分层效应

以新型间歇增氧垂直流人工湿地(IA-VFCW)为研究对象,揭示了不同工况对人工湿地污染物去除的分层效应及去除效果的影响。结果表明∶不同曝气参数对细砾石层、煤渣层污染物去除的影响较小;对曝气区、湿地植物区污染物去除的影响较大。当进水${\rm{NH}}_4^ + $-N质量浓度为25 mg·L−1、COD为200 mg·L−1时,细砾石层、煤渣层对${\rm{NH}}_4^ + $-N和TN平均去除率分别为10.8%、9.3%和13.3%、11.6%,两区域中均无${\rm{NO}}_2^ - $-N、${\rm{NO}}_3^ -$-N的积累;细砾石层对COD去除的贡献较大,COD平均去除率为67.2%。曝气区对${\rm{NH}}_4^ + $-N、TN去除贡献较大,${\rm{NH}}_4^ + $-N、TN的最大去除率分别达到69.3%、40.9%,COD平均去除率为25.4%。在低曝停比下,曝气量的增加将提高IA-VFCW对TN的去除性能;在高曝停比下,曝气量的增加会降低IA-VFCW对TN的去除效果,且会造成${\rm{NO}}_３^ - $-N积累。在曝气量2 m3·h−1、曝停比1/3、曝停周期6 h工况下IA-VFCW具有较好的污染物去除效果,${\rm{NH}}_4^ + $-N去除率为94.9%、TN去除率为77.0%、COD去除率为90.0%。IA-VFCW脱氮性能明显优于传统垂直流人工湿地。     

好氧反硝化菌BN5脱氮降苯特性

以好氧反硝化菌Pseudomonas sp.BN5开展去除硝态氮实验,同时研究其降解苯的特性。结果表明,在最佳转速180 r·min-1条件下,菌株在72 h内可完全降解80 mg·L-1苯;同时,硝态氮的去除率为93.2%。氮平衡分析表明：57.1%的硝态氮转化为胞内氮,32.7%以含氮气体形式被去除;细胞主要通过好氧反硝化和细胞同化作用脱氮。高浓度的苯对细胞生长和硝态氮的去除均有抑制作用,可通过固定化细胞提高降解性能。固定化菌在批式反应器中能高效降苯脱氮,且能够保证反应器的稳定。菌株Pseudomonas sp.BN5可以有效的去除苯和硝酸盐,为该菌的实际应用奠定了基础。     

反硝化碳源在人工湿地脱氮中的应用及其研究进展

碳源供给是制约人工湿地反硝化脱氮的重要因素,系统论述了反硝化碳源的类型及其在人工湿地反硝化过程中的作用,并对人工湿地中反硝化碳源的应用现状进行了讨论.反硝化菌与人工湿地脱氮有着密切关联,是人工湿地领域研究的焦点.此外,人工湿地中的环境条件、运行条件及湿地构建条件等都会对其反硝化效果产生重要影响,指出了通过改善上述条件提...     

人工湿地脱氮除磷特性研究

针对流域水体富营养化加剧和二级处理水氮磷指标较高的问题,提出以人工湿地对二级出水继续低耗、理想地脱氮除磷。研究中通过对照不同进水水质条件下,不同结构人工湿地的脱氮除磷效能,探讨了人工湿地内的主要脱氮除磷途径。研究表明,表面流湿地内植物对氨氮吸收／吸附和硝化过程为主要氮转化途径,潜流湿地内直接反硝化过程为主要脱氮途径,脱氮效率30％～40％;磷在人工湿地内主要依赖除磷填料床的物化吸附、共沉淀去除,除磷效率达80％以上。     

碳氮比对人工湿地污水处理效果的影响

采用表面流人工湿地系统静态小试装置,考察了低、中、高3组不同进水COD/N(2,5,10)对系统中氮、磷及COD去除效果的影响。结果表明:进水C/N的变化对COD的去除率影响不大,平均去除率达到94.6%。TN的去除率随着COD/N的增大而逐渐升高,在C/N=5时达到63.8%,继续提高COD/N,TN的去除率变化不大。NH4+-N去除率随着COD/N的增加而降低。随着碳源的增加,释磷菌能够从进水中获得充足的碳源,从而可以比较充分地释磷,因此,磷的去除率随COD/N的增加而提高。     

污泥双回流-AOA中试系统处理低C/N城镇污水的脱氮除磷性能

为解决低C/N污水脱氮除磷难题,建立了基于污泥双回流-AOA新工艺的中试系统来处理低C/N城镇污水,处理规模为100 m³·d⁻¹,考察了系统对COD和氮磷的处理效果,并对比了无第二污泥回流时的AOA工艺处理效果,分析了设置第二污泥回流的优势。结果表明,污泥双回流-AOA工艺污水处理效果显著优于无第二污泥回流时的AOA工艺,COD、NH₄⁺-N、TN、TP平均去除率分别达88.8%,96.3%,85.8%,94.1%。内源反硝化批次实验表明,内源脱氮负荷与污泥浓度呈正相关。设置第二污泥回流,提高了缺氧区MLSS,缺氧段比反硝化速率和内碳源转化率均提升,缺氧区脱氮负荷提高,促进系统TN去除率提高;系统第二污泥回流比100%时,缺氧区脱氮负荷为0.086 kgN·(m^-3·d⁻¹)。此外,设置第二污泥回流可有效避免系统在缺氧末和二沉池NH₄⁺-N和TP质量浓度小幅回升。高通量测序结果表明,属于反硝化聚糖菌 (DGAOs) 的Candidatus_Competibacter为系统的优势菌属。本研究结果可为污泥双回流-AOA新工艺实现高效脱氮除磷提供参考。     

固体缓释碳源处理低碳氮比污水的脱氮及机理

通过投加PHB(聚-β-羟丁酸)和改性天然缓释碳源,在填料高度0.6 m处的实验表明,投加PHB后反应体系保持着对NH3-N较好的去除效果,去除率为13.04%~94.56%(均值67.45%)。而投加改性天然缓释碳源后,出水NH3-N浓度高于原水;待改性天然缓释碳源完全消耗后,出水NH3-N浓度低于原水。投加改性天然缓释碳源比投加PHB对去除NO-3-N和TN的效果更好,在投加改性天然缓释碳源33 d左右内,系统保持着对NO-3-N和TN很高的去除效果,去除率分别达到17.31%~97.37%(均值77.18%)和33.69%~88.16%(均值74.06%)。在实验参数的基础上,投加改性天然缓释碳源后,系统对高效脱氮的时间可维持33 d左右,反应体系对TN的去除主要依赖于反硝化细菌的异化作用。     

低C/N比水产养殖废水生物脱氮实验研究

随着短程硝化-反硝化理论研究的发展,在低C/N比条件下,实现污水的生物脱氮处理已成为可能。为此,设计了水产养殖用水的三级生物膜短程硝化-反硝化处理工艺,并对该工艺在去除模拟水产养殖废水主要污染物的作用进行了初步研究。研究结果表明,在进水pH值7.5~8.5,温度为28~32℃,溶解氧为0.5~1 mg/L,游离氨浓度为5~10 mg/L的条件下,模拟废水的COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别达到94.4%、91.6%和70.1%;并且低C/N比对出水氨氮NH4+-N的去除率影响不大,NO2--N的平均浓度控制在5.2 mg/L以下,低于鱼类的耐受浓度。表明该短程硝化-反硝化工艺设计,可用于低C/N比水产养殖废水主要污染物的生物处理,尤其是可消除NO2--N对水产养殖的潜在威胁,基本达到养鱼回用标准。     

污水生物生态处理工艺中的脱氮机理研究

通过水解池-美人蕉湿地、水解/接触氧化池-菖蒲湿地现场实验装置考察了生物-生态工艺深度净化分散生活污水的效果。结果表明,水解池-美人蕉湿地尽管湿地停留时间达到7 d,出水NH⁺₄-N仍难以达到一级A（GB18918-2002）标准;而增加接触氧化池后,湿地停留时间仅2 d,组合工艺出水水质远优于一级A出水要求。美人蕉湿地脱氮的主要途径是湿地微生物的硝化/反硝化,植物吸收约占28%。对经接触氧化处理,NH⁺₄-N、NO^-₃-N浓度均较高的进水,菖蒲湿地可在C/N小于2时高效脱氮。菖蒲湿地对TN的去除占组合工艺TN去除量的79%,其中植物吸收仅占湿地除氮总量的8%。湿地介质的厌氧氨氧化活性试验表明,菖蒲湿地介质表面的微生物在无有机碳源存在的条件下,可使培养液中的NH⁺₄-N与NO^-₃-N、NO^-₂-N短期内发生同步脱氮,厌氧氨氧化可能是菖蒲湿地在进水低碳源条件下脱氮的主要原因。     

生物炭和混凝土渣在人工湿地中除磷效应的对比

为了寻找适合西北农村地区人工湿地的除磷填料,结合西北地区温度特征,对混凝土渣和生物炭2种填料的除磷效应进行了对比研究;基于等温吸附实验和动力学吸附实验,构建了2种静态潜流人工湿地;通过模拟运行,对比验证了2种填料对生活污水中磷酸盐($ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P)的去除效果和稳定性。结果表明：与生物炭相比,混凝土渣对${ {\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P吸附作用较好,吸附速率最快、吸附量最高达到了2.206 mg·g⁻¹;混凝土渣对$ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P吸附既有单层吸附,又有多层吸附,说明其吸附过程是非均匀的,而生物炭对$ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P的吸附多为单层吸附;在加入生活污水且$ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P平均浓度为4.6 mg·L⁻¹的条件下,水力停留时间(HRT)达到24 h后,混凝土渣湿地和生物炭湿地对$ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P的去除率分别达到了94.86%和86.37%。综合对比,混凝土渣更适宜作为西北地区潜流人工湿地除磷填料。以上研究结果可为人工湿地除磷提供选材参考。