基于案例分析的人工湿地尾水处理技术进展

人工湿地技术综合了基质、微生物和植物对水中污染物的协同去除机制,广泛用于提升污水厂尾水水质,是一种绿色低耗的生态修复技术.本文汇总了以人工湿地为核心技术的众多城镇污水处理厂尾水资源化案例,对人工湿地技术的不同工艺运行方式和优缺点进行了分类归纳,提出依据不同水质特征量身设计复合人工湿地工艺的策略,为污水处理厂尾水的资源化利用提供参考.     

三维荧光区域积分法评估不同植物对溶解性有机物去除效果

以滏阳河复合人工湿地为研究主体,通过三维荧光光谱结合荧光区域积分方法、同步荧光分析方法,研究不同植物对溶解性有机物的净化效果。研究结果表明:滏阳河水体接纳城市污水后,蛋白类有机物为主要的污染物,占到了70.62%。不同植物对5个区域的有机物去除效果有所差异,6种植物中美人蕉对区域Ⅰ(酪氨酸类蛋白物质)去除效果较好,去除率达到了17.84%;水葱对区域Ⅱ(色氨酸类物质)的去除最好,去除率达到了26.97%;睡莲对区域Ⅲ(紫外区类富里酸)的去除率最高,为30.61%;香蒲对区域Ⅳ(微生物代谢产物)的去除率最高,为28.08%;香蒲和芦苇对区域Ⅴ(可见光区类富里酸)的去除分别达到了43.55%和42.30%。三维荧光光谱结合荧光区域积分方法,能够分析水体中有机物的相对变化情况,可以作为一种定量分析溶解性有机物的有效方法。     

中试改良A2O工艺中溶解性有机物的去除特性

为了保证国电沈阳北部污水处理厂的运行效果,基于三维荧光光谱技术,结合荧光区域积分及物料平衡计算,考察了中试改良A2O工艺中溶解性有机物的降解规律。结果表明,改良A2O工艺进水中的荧光物质主要以类蛋白物质为主,并含有少量的类富里酸物质。经荧光区域积分分析,改良A2O工艺对荧光区域Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ标准积分体积的去除率分别为81.5%,54.0%和63.4%,而荧光区域Ⅲ,Ⅴ的标准积分体积去除率相对较小,分别为30.2%和27.8%。物料平衡计算表明,预缺氧区和厌氧区主要对荧光区域Ⅰ,Ⅳ所代表的物质有去除效果;缺氧区对荧光区域Ⅰ所代表的物质有去除效果;而好氧区则对各荧光区域所代表的物质均有去除效果。此外,荧光区域Ⅳ的标准积分体积与溶解性化学需氧量(SCOD)具有良好的线性相关性,其相关性系数为0.991 1,荧光区域Ⅳ的变化最能有效代表改良A2O系统中SCOD的变化趋势。     

人工湿地深度处理造纸污水尾水的工程应用

采用人工湿地工艺处理造纸污水二级生化处理厂出水(尾水),工程结果表明:COD平均进水质量浓度为150 mg/L,SS平均进水质量浓度为50 mg/L,经过处理后,出水COD、SS分别为90、20 mg/L,满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008).人工湿地深度处理造纸污水尾水,运行费用低,充分利用当地闲置的土地资源,具有一定的可行性.     

垃圾渗滤液厌氧降解中溶解性有机物的光谱特性

为探讨渗滤液厌氧降解出水中有机物的构成特点和变化规律,采用XAD-8和XAD-4树脂将溶解性有机物(DOM)依亲疏水性和酸碱性特征分为5种组分,对不同水力停留时间(HRT)下厌氧序批式反应器(ASBR)出水中各组分的含量和特性进行了比较研究.结果表明:ASBR处理渗滤液中溶解性有机碳(DOC)去除率可达53.0%～94.7%;芳香类物质多存在于疏水性组分中,厌氧处理后各组分UV254明显下降,芳香类、羧酸和氨基化合物去除明显;随着HRT的延长,富里酸类荧光物质易在出水中累积而造成累计荧光强度Фi,n增大,而芳香性蛋白及溶解性微生物副产物较之更易降解.可见ASBR能有效降解渗滤液DOM各组分物质.     

A/O-混凝-BDD组合工艺处理垃圾渗滤液的研究:Ⅱ.有机物去除机理

在A/O-混凝-BDD组合工艺系统最优运行条件下,采用紫外扫描、分子荧光、GC-MS、红外光谱等多种方法从不同角度深入分析A/O-混凝-BDD组合工艺的各段工艺进出水有机物组成和结构特性的变化,剖析不同工艺去除有机物的机理。结果表明,A/O工艺对脂肪族有机物支链和类色氨酸容易去除,对类富里酸有较好的去除,而对类腐殖酸较难去除;水力停留时间(HRT)从4.0 d增加至10.7 d时,增强了系统对类色氨酸和类富里酸的去除;回流比从3.0增加至3.5时,增强了系统对类色氨酸的去除,但对类富里酸的去除效果变差。混凝过程主要去除脂肪族和蛋白质类有机物以及类腐殖酸,对类富里酸去除效果较差,出水中仍残留部分芳香性物质。BDD对渗滤液中残留的各种难降解有机物均能够有效降解。     

MIEX~@树脂对水库水中有机物的去除特性

为了充分发挥磁性离子交换树脂(MIEX@)对有机物的去除能力,利用烧杯试验研究了MIEX@树脂对水库水中有机物的去除特性,以溶解性有机物DOC、UV254、有机物三维荧光光谱(3DEEM)、有机物相对分子量分布、有机物分级特征和消毒副产物生成量等指标进行表征。结果表明:投加树脂15mL/L、反应20min时,DOC和UV254的去除率分别为58.4%和82.2%,三卤甲烷生成潜势(THM-FP)和卤乙酸生成潜势(HAAFP)的去除率分别为55.6%和82.1%。有机物相对分子量分布和分级特征测定结果表明:MIEX@树脂主要去除常规工艺无法有效去除的中小分子区间的亲水性和疏水性的有机物,从而可以有效控制消毒副产物的产生。有机物三维荧光光谱扫描结果表明:MIEX@树脂对芳香族蛋白Ⅱ(BOD5)、富里酸类物质和微生物代谢产物类有机物均有一定的去除能力,特别是芳香族蛋白Ⅱ和富里酸类物质。     

人工湿地净化尾水效果的研究

采用种有美人蕉(Canna indica)的水平流和垂直流人工湿地对污水处理厂尾水进行处理,通过检测COD、TN、NO_(3-)-N、NH_(4+)-N、TP等指标分析探讨温度、pH和进水指标等因素对湿地系统净化能力的影响。COD、NH_(4+)-N、NO_(3-)-N、和TN去除率可分别高达66%、98%、62%和79%,其中NH_(4+)-N经湿地系统处理后可达到《地表水环境质量标准》(GB 18918-2002) I类标准。TN、NH_(4+)-N、TP在垂直流湿地系统中的去除率均高于水平流湿地系统,COD在水平流湿地系统中的平均去除率(53. 5%)却高于垂直流湿地系统(47. 3%)。通过对水平流和垂直流湿地净化尾水效果的分析比较,表明垂直流湿地系统比水平流湿地系统在净化尾水方面更具优势。此外,Pearson相关性分析表明人工湿地系统中进水NH_(4+)-N浓度和气温对TN、NO_(3-)-N和NH_(4+)-N的去除有显著影响。上述研究结果能为高效运用人工湿地处理污水处理厂尾水提供科学依据和技术指导。     

潜流人工湿地中有机物的去除

研究了中试规模的潜流人工湿地废水处理系统中有机物的去除,探讨了总悬浮物(total suspended solid,TSS)、总有机碳(total organic carbon,TOC)、总碳(total carbon,TC)等对有机物(COD)去除的影响.结果表明,进水COD,TSS,BOD,TOC和TC浓度对潜流湿地系统中COD的去除有显著影响,通过沿程样品的分析发现,COD的去除主要发生在湿地的前半部.     

波形潜流人工湿地污水处理技术研究

将波形潜流人工湿地(wavy subsurface flow constructed wetland，简称W-SFCW)在相同条件下与水平潜流人工湿地进行对比试验．W-SFCW床优化了传统潜流人工湿地的水流流态，使污水在W-SFCW床内进行波式流动，充分发挥了湿地系统降解污染物的能力．试验结果表明：W-SFCW在污染物去除方面明显优于传统潜流人工湿地．在相同试验条件下，W-SFCW对污水中COD，NH4^ 和TP的去除率分别比SFCW提高12．6％，22．0％和8．4%。     

不同分子量DOM对垃圾渗滤液生物处理组合工艺中DBP和DEHP去除率的影响

采用小型生物处理组合工艺(上流式厌氧污泥床+曝气生物滤池+缺氧反应器+膜生物反应器, UASB+ BAF+ANO+MBR)处理老龄垃圾渗滤液, 考察了邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)两种内分泌干扰物在组合工艺中的去除, 以及与渗滤液中溶解性有机质(DOM)去除的关系。结果表明, 组合工艺对DBP和DEHP的去除率可分别达到92.9%和95.2%, 且与DOM腐殖化作用(即腐殖质的芳香性和分子量)密切相关。溶解性有机碳(DOC)主要分布在分子量为1~100 kDa的有机组分中, 此时腐殖质的芳香性较强, DBP和DEHP的浓度也较高。经过工艺处理后, 该组分的DOC和芳香性有效降低, 相应两种污染物的去除效果也更为明显。渗滤液原水及各工艺段中DOC与DBP及DEHP浓度的正相关性, 表明二者之间相互作用更有利于污染物的有效去除。     

Characterization of dissolved organic matter in a dynamic membrane bioreactor for wastewater treatment

This paper systematically examined the characteristics of dissolved organic matter(DOM) in a dynamic membrane bioreactor(DMBR) for municipal wastewater with a laboratory-scale continuous-flow device.Experimental results showed that the system performed excellent pollutants’ removal efficiencies.The increase of trans-membrane pressure(TMP) for the dynamic membrane(DM) could be divided into three stages,i.e.,zero increase stage,slow increase stage and abrupt rise stage.The maximal fouling rate of the DM reached to 4.34 kPa/h in abrupt rise stage.It was observed that the polysaccharides(PS) concentration of DOM samples gradually increased from the anaerobic zone to the aerobic zone in sequence,but the proteins(PN) concentration performed an opposite trend.The DM could retain a small part of the large molecular substances(>10 kDa) in the aerobic zone.Two particular fluorescence peaks appeared in the anaerobic zone and in the anoxic zone were also found in the effluent,which illustrated the dynamic cake layer closed to the stainless steel mesh might induce an anaerobic/anoxic micro environment.Based on the three-dimensional excitation-emission matrix(EEM) fluorescence spectroscopy analysis,aromatic proteins,aromatic proteinlike substance,fulvic acid-like substances and soluble microbial by-product-like materials could be biodegraded effectively in the DMBR,and the DM could partly remove the humic acid-like substances and soluble microbial by-product-like materials.     

水力停留时间对溶解性有机物特性的影响

借助凝胶过滤色谱(GFC)和三维荧光光谱,研究膜-生物反应器处理餐饮废水中水力停留时间thr对溶解性有机物特性的影响.研究表明,随着thr的减少,膜出水GFC图谱中的第二个峰值不断向小分子量方向迁移,且分子量分布范围逐渐变宽;thr对污泥胞外聚合物的分子量分布影响较小;进水中主要荧光物质是高、低激发波长类色氨酸,出水中主要荧光物质是紫外区和可见区类富里酸,且随着thr的减少,4号和5号装置的膜出水中出现高激发波长类色氨酸,同时峰值的发射波长较进水分别红移5 nm和10 nm.     

用于地下回灌的城市污水臭氧处理

为回用城市污水 ,以缓解我国水资源日益短缺的紧张局面 ,研究了臭氧对典型城市二级生化出水 (北京高碑店污水处理厂 )中有机物的去除效果。对以 AOX表征的有机物 ,臭氧与之的直接反应和间接反应的去除率存在限值 ,直接反应的最大去除率可达 2 4% ,间接反应的最大去除率可达 3 8%。间接反应中 ,NO-2 、细菌、苯系物优先与臭氧反应 ,AOX、DOC反应慢 ,臭氧去除 AOX是氧化卤素原子的脱卤作用。二级生化出水经臭氧处理后 ,还可以有效去除细菌 ,并破坏大分子及苯环 ,从而提高了水的可生化降解性。臭氧消耗量为 2 4mg/ L 时 ,再经土壤含水层处理 ,出水 DOC值可达地下水水源标准     

Characterization of chromophoric organic matter in effluent from Vitamin C wastewater anaerobic-aerobic treatment

Chroma is not effectively removed from Vitamin C (VC) wastewater by traditional anaerobic-aerobic treatment. This means current treatment does not meet the strict new discharge standard for VC wastewater in China. However, to date, no studies have investigated the removal of chroma from VC wastewater, or characterized the chromophoric organic matter in wastewater. In this study, choromophoric organic matter in effluent from anaerobic-aerobic treatment of Vitamin C wastewater was characterized using high performance gel permeation chromatography (HPGPC), ultrafiltration, and infrared (IR) and ultraviolet-visible (UV/Vis) spectroscopy. Routine water-quality indices were determined, and indicated that the organic matter in the effluent contained nitrogen. The molecular weight of most organic matter in this effluent was below 1000 Da, while the remainder was between 1000–3000 Da. These compounds are likely biodegradation products of high molecular weight organic matter in the effluent, which are raw materials and byproducts from VC production. IR spectra indicated that the low molecular weight (<1000 Da) organic matter and higher molecular weight (1000–3000 Da) organic matter contain similar major functional groups, including -OH, -NH₂, -CO-NH₂, -C=O-, and -COO⁻. The effluent was treated using electrolysis, and UV/Vis spectra of this effluent before and after electrolysis indicated that -C=O is an important chroma group in this effluent. Electrolysis can easily break -C=O, and provides a feasible technology for the advanced treatment of anaerobic-aerobic effluent from VC wastewater treatment.     

渗滤液生化出水DOM在深度混凝过程中的去除特征

采用3种高新絮凝剂, 对采集自垃圾填埋场渗滤液处理工艺生化单元出水的样品进行3个阶段的深度混凝处理。采用紫外–可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)和电喷雾傅里叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)对3个阶段的样品中溶解有机物(DOM)进行表征, 以此来探究DOM在混凝过程中的去除转化特征。UV-Vis光谱分析结果表明, 经过混凝处理, 水中小分子物质的比例增大, 腐殖化程度降低, 缩合度降低。EEM分析结果表明, 经过混凝处理后, 类蛋白质和类腐殖酸物质的去除效果十分显著。FT-ICR MS分析结果表明, 在不同的混凝阶段, 絮凝剂去除的DOM有较强的选择性。最终出水残留的DOM主要是一些分子量较小、含有大量杂原子、具有较低不饱和度、O/C <0.3和H/C>1.5的物质。     

水平潜流人工湿地对邻苯二甲酸酯类的去除效率分析

邻苯二甲酸酯(Phthalate acid esters,PAEs)是一类生产量大、应用广泛的人工合成有机化合物,在环境中普遍存在;同时,PAEs作为一类环境内分泌干扰物,对人类及生态环境都具有潜在威胁.人工湿地系统作为一种污水处理技术,已被用于处理各种类型的污水,但其对PAEs的去除效率的研究尚不多见.本文通过对天津一个实际运行中的水平潜流人工湿地系统中进出水及单元内部水样的采集,探讨处理单元水中常见的4种PAEs,即邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的去除效果,结果显示,在进出水及湿地单元内部均检测到4种目标PAEs,进水及出水中PAEs平均总质量浓度分别为2.53、0.98μg·L-1,在湿地单元内部存在PAEs质量浓度随着水流方向降低的趋势,其中,DMP的质量浓度始终都低于另外3种PAEs的质量浓度.该人工湿地对DMP、DEP及DBP的去除效果较好,而对DEHP的去除效果则较差.     

人工湿地处理化工尾水试验研究

在自行建造的人工湿地中试系统上,通过对化工尾水的实际处理试验,获得较好的处理效果,一些特征污染物经处理后,能达到规定排放标准,并分析了水力停留时间对人工湿地中COD,BOD,NH4^＋—N,TP,Cu,挥发酚和AOCI等去除效果的影响及其规律,探明了各自的净化机理,试验结果表明人工湿地系统处理化工尾水方法可行;工艺参数建议水力停留时间以4d为宜,进水COD负荷小于42．8kg·（10^-4m^-2d^-1）。相关运行参数为人工湿地技术的一步发展及其工程设计与运行管理提供了参考。