铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水的研究

采用铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水技术,开展模拟实验,考察了铁碳组、苦草组及铁碳耦合苦草组对黑臭水体的净化效果,讨论了水质净化机理.结果表明,处理20 d,耦合组对COD、NH₄+-N、TN和TP的去除率分别为94.2%、85.7%、82.9%和96.1%,水质指标分别稳定在13.68±1.81、1.41±0.75、5.02±0.86、0.21±0.05 mg/L; 溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)快速提升,分别由0.68 mg/L、-126.37 mV升高并稳定至(6.35±0.22) mg/L和(235.42±3.41) mV.耦合组对黑臭水的净化效果显著优于单一的苦草、铁碳填料组.耦合组的微生物多样性和丰度也有了明显改善,与降解有机物、脱氮除磷等过程相关的微生物群落相对丰度呈增加趋势,优势菌门有Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes,优势菌属为Sediminibacterium、Candidatus Nitrotoga、Pseudomonas.耦合组处理过程以铁碳微电解氧化还原降解COD、产生质子[H]和Fe2+ 为自养反硝化提供电子、Fe2+氧化后的Fe3+生成FePO₄沉淀等作用以及根际微生物和陶粒生物膜降解有机物和硝化反硝化作用为主,辅以苦草吸收氮磷,苦草光合产氧、根际泌氧作用及分泌物促进微生物硝化反硝化,通过协同作用净化水质.该研究为采用铁碳微电解耦合沉水植物快速净化河道黑臭水体提供了依据.     

铁碳内电解耦合蕹菜(Ipomoea aquatica)对黑臭污水脱氮效果的研究

构建了铁碳内电解耦合蕹菜技术体系,用于原位净化河道黑臭污水,采用单因素模拟实验,探究耦合体系植株密度、铁碳填料用量和陶粒用量对黑臭污水脱氮效果的影响规律.结果表明,在植株密度为80株/m2、铁碳填料用量为18 g/L和陶粒用量为52 g/L的适宜组合下,处理22 d后,TN和NH₄+-N的去除率分别为74.1%和99.6%,其质量浓度分别稳定在(13.65±1.24) mg/L和(0.18±0.04) mg/L.水体微生物丰度和多样性有了显著提高,主要优势细菌门是Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,主要优势细菌属为Pseudomonas、Escherichia-Shigella和Diaphorobacter,微生物群落演化更适宜脱氮.耦合体系通过协同作用净化水质,其作用过程包括:铁碳内电解产生质子[H]和Fe2+提供电子促进自养反硝化、蕹菜根际泌氧促进微生物硝化、陶粒生物膜与根际微生物之间的硝化反硝化作用、陶粒吸附氮.该研究为采用铁碳内电解耦合挺水植物净化河道黑臭污水提供了依据.     

硝酸盐介导底泥硫自养反硝化的过程、效应和应用

底泥黑臭是当前我国城市河道水环境污染中亟待解决的问题.近年来利用硝酸钙促生底泥土著微生物以修复底泥黑臭的原位处理技术受到了不少关注,然而对于该过程中关键的硫自养反硝化反应的研究较为少见.文章介绍了硫自养反硝化反应在环境治理领域的基础研究和相关技术应用情况,论述了硝酸盐介导的底泥硫自养反硝化反应的特点、产生过程、该反应过程中普遍存在的副产物(N2O、NO-2)累积现象,以及底泥硫自养反硝化相关功能菌群及其生态关系等方面的研究进展,提出了在这些研究领域中尚不清楚的一些科学问题.最后指出,对黑臭底泥修复过程中硫自养反硝化反应的脱氮过程、脱氮贡献率,以及该过程中功能菌种群生态特征变化的研究,可进一步促进我国城市河道黑臭治理研究工作的深入和发展.     

城市黑臭河道生态修复集成技术研究

该研究以南京市某黑臭河道为例,通过对其污染现状的综合分析,采用微纳米曝气—固定化微生物—浮岛滤床一体化生态修复集成系统分别从水体增氧、微生物负载增殖、植物吸收降解、填料吸附等途径对黑臭水体进行全面水质净化,使处理后河道水体消除间歇性黑臭,水体DO提高2～3mg/L,部分水质指标达到或优于地表V类水标准。     

新型铁碳微电解填料预处理船舶含油压舱水

采用新型铁碳微电解填料预处理船舶含油压舱水,通过单因素和正交实验,考察Fe/C投加量、电解时间、pH及曝气量条件下对COD和油含量的去除效果,并确定出最佳条件。实验结果表明,静态实验下各影响因素最佳条件为Fe/C投加量为200 g·L~(-1),电解时间为120 min,pH为4和曝气量为20 L·min~(-1),此时COD和油去除率分别达到77.96%和81.83%;影响因素主次顺序依次为Fe/C投加量电解时间曝气量pH。铁碳微电解对有机物去除符合一级反应动力学,动力学方程为y=0.012 09 x+0.049 67,相关系数R~2为0.949 4。     

铁碳微电解/H_2O_2耦合工艺预处理水中砷的研究

采用铁碳微电解/H_2O_2耦合工艺预处理水溶液中砷,研究了溶液初始p H、铁碳球投加量、曝气流量、H_2O_2投加量、反应温度和初始总砷(TAs)浓度等因素对砷去除效果的影响﹒结果表明,在铁碳微电解体系中加入H_2O_2能明显提高水溶液中TAs和三价砷(As(Ⅲ))去除率﹒当溶液初始TAs和As(Ⅲ)浓度分别为539 mg/L和368 mg/L,溶液初始pH为2.5,铁碳球投加量为530 g/L,曝气流量为60 m L/min,H_2O_2投加量为2 m L,在15℃下曝气反应1 h时,溶液中TAs和As(Ⅲ)去除率分别达到61.94%和55.06%;然而,未加H_2O_2,在同样条件下处理,TAs和As(Ⅲ)去除率分别为47.07%和41.97%﹒     

不同载体生物膜法对黑臭水体氨氮的去除比较

为了解决微生物菌剂法在治理黑臭水体氨氮时存在着菌剂流失和二次污染等问题,选取典型的有机填料聚丙烯纤维和无机填料沸石作为载体,比较了两种载体负载微生物性能及去除模拟废水氨氮的效果,并在此基础上对实际黑臭水体开展了氨氮去除的中试研究。结果表明:当两者投加量均为12 g/L时,聚丙烯纤维作为微生物载体的氨氮去除效果显著优于粒径为1 mm的沸石;经过60 h处理后,在未添加底泥的实际黑臭湖水中两者氨氮去除率分别为94.7%和88.3%;经过84 h处理后,在添加底泥的黑臭湖水中两者氨氮去除率也分别达89.7%和50.5%;通过环境扫描电子显微镜(ESEM)观察填料表面可知,载菌聚丙烯纤维上固定的生物量显著多于粒径为1 mm的载菌沸石。     

珠江流域重污染感潮河道黑臭治理新技术

采用底泥曝气、底泥稳定化及激活土著微生物等集成技术进行重污染感潮河道黑臭治理试验研究。结果表明:①通过底泥曝气,硫化物去除率可达到95.7%,臭味基本消除。②稳定化后底泥Cu,Pb,Zn,Cr释放量降低85%~95%,TP抑制率达到90%,底泥硫化物稳定在15mg/kg以下。③底泥土著活性污泥层对水体及底泥污染物有良好的降解作用,降解后表层底泥呈亮褐色,黑臭现象基本消除。     

硫化物对黑臭河道底泥反硝化潜势的影响作用研究

通过探究不同浓度硫化物对黑臭河道底泥反硝化过程的影响,同时分析底泥细菌、反硝化菌和硫酸盐还原菌的响应变化,为强化底泥反硝化脱氮提供理论依据与技术支撑.研究结果表明:较低浓度的硫化物(8 mg·L~(-1))对底泥反硝化潜势无明显影响;适宜浓度的硫化物(40和64 mg·L~(-1))对底泥反硝化有明显的促进作用,且浓度越高促进作用越明显;当硫化物浓度升高到96 mg·L~(-1)及以上时,还原态硫对反硝化过程起抑制作用,浓度越高抑制作用越明显.底泥经过一段时间的反硝化培养,细菌多样性以变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门为主;同时,底泥细菌总数明显增加,代谢菌群的nirS丰度比、dsrB丰度比分别为1.42%和0.05%,相较原始底泥(0.15%,0.19%),反硝化细菌增值明显,但硫酸盐还原菌数量有所下降.     

碳纤维生态草技术协同曝气对黑臭水体的修复

为解决强化混凝法原位修复黑臭水体中易形成的二次污染和底泥负荷问题,通过模拟试验研究了新型碳素纤维(carbon fiber,CF)生态草填料协同曝气技术对强化混凝处理后的黑臭水体的净化效果。试验原水采自某流动性差的小型封闭黑臭水体,经高锰酸钾强化聚合氯化铝混凝沉淀处理后的出水作为试验用水,分别研究了空白处理、单独曝气处理、单独CF生态草修复和CF生态草协同曝气处理后水体中的浊度、氨氮、COD (chemical oxygen demand)和UV254(ultraviolet absorption)的净化效果。结果表明:CF生态草具有良好的亲水性、吸附性和生物亲和性,10 d后即可形成成熟较厚的活性生物膜。CF生态草协同曝气技术修复黑臭水体的效果显著高于其他三种处理方式,水体中的浊度、氨氮、COD和UV254的最高去除率分别达到95. 37%、80. 78%、77. 27%和77. 50%。可见CF生态草与强化混凝技术联用修复黑臭水体,可解决混凝沉淀技术易产生的二次污染和底泥负荷问题;强化混凝、曝气和CF草生态修复三种技术相组合的新型黑臭水体修复工艺,在黑臭水体的整治和修复中具有良好的发展前景。     

应用生物强化技术对含食品废水的污水中菌群的改造研究

为改良活性污泥性能,采用生物强化技术,在含食品废水的污水处理厂曝气池中投加具有高效降解蛋白质、脂肪、苯胺的复合微生物菌剂(由异养硝化-好氧反硝化菌株以及反硝化聚磷菌组成),有效降低出水总氮(TN)、氨氮(NH₃-N)、COD,使其水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定的一级 A标准。实验结果表明:于曝气池投加复合菌剂后,出水水质有了很明显提升,二沉池出水TN去除率达到93.48%,在原有基础上提高近70%;NH₃-N去除率达83.15%,在原有基础上提高60%以上;COD去除率达到91.40%。在复配菌剂生长成熟并和曝气池内土著微生物形成共生菌群后,停止加菌2个月,并在此期间控制回流污泥,从而将生化池中污泥质量浓度持续降低(从9000mg/L降低到6000mg/L左右)。最终系统TN、NH₃-N、COD能够稳定达到GB18918—2002规定的一级 A标准,大大减少了原系统运行能耗。     

脱氮污泥驯化方法初探及曝气量控制研究

采用进水浓度逐步上升方法驯化脱氮污泥,获得的活性污泥脱氮性能良好,氨氮去除率达到90%以上,TN去除率最高达到59.0%.实验表明:采用该方法驯化脱氮污泥,实现同步硝化反硝化是有效可行的.在进水氨氮浓度每一提高阶段,氨氮去除率总有下降阶段,但经过3~7周的适应性运行后,系统氨氮去除恢复稳定,达到95%以上.同时,在该实验范围内,COD的提高对氨氮去除也有明显影响,氨氮去除率也有先下降后升高,最终稳定的过程.不同曝气量控制实验发现,在中间曝气量下(本实验为0.7 L/min),能实现较好的脱氮效果,TN去除率达到41.2%.实验表明,存在一中间曝气量,低于或高于该中间值,TN去除率均会降低,当曝气量比较低时,不仅TN去除受影响,氨氮去除率也会降低.     

A/O-MBBR工艺处理制革废水的研究

介绍了A/O-MBBR工艺对制革废水的进一步处理,考察了废水的有机物处理效果及氨氮(NH3-N)的处理效果。实验结果表明,当填料填充比例为60%时,有机物的处理效果:随着水力停留时间(HRT)的延长,COD去除率增加,当HRT达12 h时COD去除率达到92%;在HRT为12h时,随着进水COD质量浓度增加,COD去除率增加,在400 mg.L-1时达到95%,之后随COD质量浓度的继续增大其去除率有所下降。氨氮的处理效果:随着HRT的逐渐增大,氨氮质量浓度不断降低,在HRT为12 h时,出水氨氮质量浓度小于1.5 mg.L-1;氨氮去除率随进水COD质量浓度变大呈上升趋势,COD质量浓度在400 mg.L-1时氨氮去除率达到98%。     

铁碳微电解提高污水中易降解有机物的研究

污水厂进水易生物降解有机物（SS）含量低时难以保证污水处理效率,本文主要针对提高Ss方法进行研究。采用铁碳微电解法作为污水的预处理工艺,考察不同pH、停留时间和Fe/C比对微电解系统处理效能的影响。结果表明,在进水pH为4,停留时间为90 min,Fe/C为4:1时,SS提高率为35.4%,COD去除率为51.8%。模拟污水厂处理工艺,二沉池出水COD值为77.4 mg/L,增加铁碳微电解系统后二沉池出水COD值为48.9 mg/L。     

污泥回流比对双污泥BCR反硝化除磷效果的影响

以模拟华南地区的城镇污水研究对象,开展了污泥回流比对双污泥BCR反硝化除磷的影响研究. 结果表明:使超越污泥和回流污泥的回流比分别控制为0.6、0.4和0.2时, BCR工艺对COD去除率的均值分别为89.98%、89.48%和82.38%,出水COD平均质量浓度分别为20.94 、21.67 、37.66 mg/L;而总氮的去除率均值则分别为79.94%、80.58%和65.47%,出水总氮平均质量浓度分别为5.72 、5.75 、10.85mg/L;总磷去除率的均值分别为88.81%、91.64%和77.06%,出水总磷质量浓度均值为0.76 、0.59 、1.62mg/L,新工艺改善了传统双污泥连续流工艺出水NH4+-N质量浓度偏高的缺陷. 工艺在超越污泥回流比和回流污泥回流比均是0.4时处理效果最佳. 由于好氧硝化池与中沉池合建,好氧硝化池中的NO3--N与中沉池中的DPB接触而发生反硝化吸磷的反应而使部分总磷在好氧硝化池中被去除.     

缺氧—好氧系统预处理微污染河水的特性研究

采用新型异径筒填料和中心导流式曝气方式，设计制作了微污染河水的预处理装置，试验表明，停留时间在16h左右，CODcr、BOD5、NH3-N、SS去除率分别接近55%，70%，75%，80%，具有良好的出水水质。     

模拟河道生物反应器原位修复受污染水源水研究

以弹性填料为载体,考察了模拟河道生物反应器处理受污染水源水过程挂膜启动特性,并对曝气强度、水力停留时间(HRT)等工艺参数进行了系统性能影响研究.结果表明,模拟河道反应器经24 d挂膜启动后,氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、高锰酸盐(CODMn)的平均去除率分别达61.0%,29.6%,16.0%;HRT 24 h、体系溶解氧(DO)质量浓度(ρ)5.5~6.5 mg.L-1条件下,反应系统具有稳定的污染物去除能力,NH3-N,TN,TP,CODMn的去除率分别达到75.0%,11.1%,11.1%和26.1%.同时,增大曝气量和缩短HRT,污染物的去除效果均略有下降,后者对生物膜去污性能的影响较大.镜检结果发现,模拟河道反应器运行过程填料表面逐渐发生变化,由无色向棕褐色、褐绿色转变,并出现了藻类、细菌和后生动物等,生物量逐渐增多.结果初步揭示,填料表面附着的生物量及微生物种类与其对污染物的去除效率具有一定的相关性.     

微生物燃料电池强化铁碳微电解去除低浓度硝态氮技术

本研究成功构建一种耦合反应器,借助微生物燃料电池（MFC）来强化铁碳微电解还原硝酸盐能力,同时达到提高低浓度硝态氮去除效率和延长铁碳床使用寿命的目的。该耦合反应器运行原理在于利用阳极室内污泥发酵产电特性,为阴极室还原硝酸盐提供电子,强化铁碳床能力,减缓铁腐蚀过程。实验结果表明：在铁碳比为1:1、进水初始pH为7的条件下,该耦合反应器在实验初期对低浓度硝态氮（10 mg·L-1）的去除率为90.33%,而纯铁碳床反应器的硝态氮去除率仅有77.97%,耦合反应器的去除效率高于纯铁碳床12.36%,证明通过耦合MFC能够强化铁碳微电解还原硝态氮的能力。随着铁腐蚀程度的增加,运行20周期后耦合反应器对于硝态氮的去除效率仍高于纯铁碳床28.77%,证明耦合反应器能够延长铁碳床使用时间,并且当铁碳比较低时对硝酸盐去除的强化效果更好。