煅烧改性净水厂污泥制备除磷材料工艺参数优化

针对净水厂污泥(WTPS)直接应用于富营养化水体除磷过程中存在向水体释放氨氮和有机物的问题,研究煅烧改性净水厂污泥(C-WTPS)制备除磷材料的可行性,考察C-WTPS的氨氮和有机物的释放情况,优化煅烧工艺参数.等温吸附试验和去离子水浸渍试验的结果表明:在煅烧温度为50~400℃,煅烧时间为0.5~4.0h范围内,最佳煅烧温度为400℃,最佳煅烧时间为2.5h;与WTPS相比,C-WTPS对磷的吸附量增长48.2%,氨氮和总有机碳(TOC)的释放量分别削减79.5%,71.9%,铵态氮和有机物的质量比分别削减80.5%,91.6%;C-WTPS制备除磷材料具有可行性,煅烧改性工艺不仅提高WTPS的磷吸附能力,而且大为削减了WTPS氨氮和有机物的释放量.     

锁磷剂和增氧剂对沉积物内源污染物钴的吸附

为探究不同吸附材料(锁磷剂和增氧剂)对沉积物内源污染物Co的影响机制,以太湖梅梁湾为研究区域,设计3组室内模拟试验(对照组、增氧剂组及锁磷剂组),基于高分辨率平衡式间隙水采样(HR-Peeper)装置采集4个阶段(加入吸附材料后的第4天、30天、90天、150天)水样,解析原位覆盖条件下沉积物剖面溶解态Co、Fe(Ⅱ)、Mn的垂向分布特征及相互作用机制。结果表明：锁磷剂和增氧剂未造成水体中的pH值和Eh值的剧烈变化;沉积物剖面中溶解态Co质量浓度降低了1.29%～45.87%,且30 d时的吸附效果最好;增氧剂组及锁磷剂组沉积物-水界面Co释放通量较对照组分别降低了1.00μg/(m²·d)和1.19μg/(m²·d);沉积物剖面Co的释放受铁、锰的氧化还原控制,且主要受锰的氧化还原控制;增氧剂对钴的吸附效果优于锁磷剂,且有效吸附时间更久。     

可调式覆盖床对富营养化水体的净化效果

针对活性覆盖材料吸附饱和失效和沉水植物在光照较弱的水体底部难以生存的问题,在污染底泥沉水植物与活性覆盖材料联合修复技术的基础上,研发一种可调节式富营养化水体污染底泥覆盖床装置,并开展室内静态模拟实验.结果表明:实验历时25 d,在苦草种植密度为30株·m~(-2),黑藻种植密度为8丛·m~(-2),沸石和活性炭混合覆盖强度均为1 kg·m~(-2)的条件下,基于沉水植物(苦草+黑藻)和活性覆盖材料(沸石+活性炭)联合的可调覆盖床系统对水体中氨氮削减率及高锰酸盐指数削减率分别达到98.78%,51.05%,可有效削减水体中氨氮和有机物的负荷.     

有机改性沸石覆盖抑制底泥氮磷释放的效果

制备了十六烷基三甲基铵(HDTMA)有机改性沸石,研究了该改性沸石覆盖底泥对底泥中氮磷释放的影响及机理,结果表明:①当HDTMA负载量为沸石外部阳离子交换容量(ECEC)的207%时,有机改性沸石吸附磷酸盐的效果最佳;最佳负载量条件下的有机改性沸石,对磷酸盐的吸附能较好地符合Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量为0.644 mg.g-1,常数K为0.295 L.mg-1;pH值对有机改性沸石吸附磷酸盐的性能有显著影响,随着pH值的增加对磷酸盐的吸附能力逐渐增强;共存阴离子(NO3-,HCO3-和SO42-)的存在会抑制有机改性沸石对磷酸盐的吸附.②最佳HDTMA负载量条件下有机改性沸石对氨氮的吸附作用符合Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量为13.0 mg.g-1,常数K为0.011 9 L.mg-1,且与天然沸石相比单位质量改性沸石的吸附量降低了20%左右.③有机改性沸石覆盖可以有效地抑制底泥氨氮的释放,但有效抑制底泥氨氮释放的持续时间与天然沸石相比缩短了1/5;有机改性沸石覆盖抑制底泥磷释放的效率与天然沸石相比大大加强,且投加的有机改性沸石越多,对底泥磷释放的抑制效果越好.     

沸石复合颗粒材料的制备方法优选及其脱氮除磷性能研究

开发一种具备氮、磷双重吸附能力的富营养化水体修复材料,以沸石为原料,将天然沸石碱洗后与Ca(OH)₂、膨润土进行混合,再通过调整混料比例、煅烧温度、煅烧时间、升温速率等过程,筛选出既具有脱氮、除磷能力,又具有一定机械强度的复合颗粒材料. 结果表明:复合颗粒材料最佳制备条件为沸石、Ca(OH)₂、膨润土混料质量比20︰1︰2,煅烧温度504 ℃,煅烧时间1.2 h,升温速率5.6 ℃·min?1. 通过单因素实验和相关性分析表明,各因素对材料磷酸盐吸附量、氨氮吸附量、散失率均有不同程度的影响,其中Ca(OH)₂与磷酸盐、氨氮吸附量均具有显著相关性. 当初始氮、磷质量浓度为25 mg·L?1时,新型复合材料对磷酸盐和氨氮理论吸附量分别为4.39、4.01 mg·g?1,去除率分别可达到87.7%和80.1%,散失率为11.4%.      

锁磷剂对府河底泥磷释放的影响

选用美国新一代锁磷剂SAE,进行了45、90、180g/m2 3种不同剂量的锁磷剂控制府河底泥磷释放的模拟实验研究.结果表明,SAE降低了府河河道底泥上覆水中的总磷(TP)、可溶性正磷酸盐(SRP)、可溶性总磷酸盐(DTP)含量,添加90g/m2和180g/m2 SAE的抑磷率达到80%以上且效果稳定.底泥中向上覆水释放的磷主要来自于可交换态磷(Ex-P)和铁铝结合态磷(NaOH-P),钙结合态磷(HCl-P)含量变化不显著,SAE的添加使得底泥中的磷形态发生了转变,Ex-P和NaOH-P向HCl-P转化,使得稳定态磷占比增大,降低了沉积物磷向上覆水释放的风险.     

矿物对黑臭水体氮磷释放抑制及流场仿真模拟

利用片状闽东南麦饭石作为覆盖材料,对受污染底泥进行覆盖并研究其对氮磷缓释的影响,探究不同覆盖量与流速对底泥氮磷污染物的抑制效果.结果表明,当麦饭石的覆盖量达到8 kg·m^-2以上,流速不超过0.1 m·s^-1时,对底泥原位覆盖488 h后上覆水满足Ⅳ类水质标准.研究结果表明麦饭石对氮和磷的吸附过程分别符合Langmuir和Freundlich等温模型;吸附类型分别为单分子层化学吸附和多分子层物理吸附.最后根据污染物的扩散迁移规律建立一种流场-浓度场耦合模型,模型预测的氮磷释放量与实验数据的平均相对误差分别为0.235和0.010,表明该模型对氮磷释放的计算与预测是准确可靠的.     

好氧颗粒污泥短程硝化处理养殖废水及N2O释放特性

好氧颗粒污泥可通过特殊的厌/好氧空间结构实现短程硝化,而短程硝化和好氧颗粒结构都可能导致温室气体N₂O释放.试验研究了处理养殖废水过程中好氧颗粒污泥短程硝化性能,及利用微电极探针定量分析N₂O过程释放特性.稳定运行期间,COD与氨氮平均去除率分别为76.8%和94.4%,短程硝化效率可达88.9%.根据微电极探针和气相色谱分析结果,好氧颗粒污泥系统厌氧和好氧阶段N₂O生成量分别占46.4%和53.6%,但短程硝化系统的N₂O释放主要来源于曝气吹脱作用;系统内N₂O中氮的释放量占进水氮的比例为2.1%,好氧颗粒污泥并未显著强化N₂O释放.     

电化学法处理蚀刻液中高氨氮废水研究

蚀刻液处理过程中所产生的废水残留有高浓度氨氮,其环境污染风险大且难治理.电化学氧化法因其快速、高效的处理效率受到学术界的广泛重视.文章系统地探讨了电化学氧化法去除蚀刻液处理过程中高含氮废水的机理和影响因素.结果表明：针对初始质量浓度为2 000 mg·L^-1的模拟氨氮废水,电化学氧化法去除其中氨氮的最佳条件为质量浓度ρC l-=6 000 mg·L^-1、初始pH=9、电流密度60 mA·cm^-2,电解3 h后,氨氮去除率达到86.87%;针对实际废水,氨氮去除率可达75.42%.此外,向电化学体系中引入沸石材料后,模拟废水和实际废水中氨氮去除率可分别提高到92.79%和83.17%.     

A^2O法处理城市生活污水的实验研究

本文考察了不同HRT、混合液回流比、污泥龄各种影响因素下,A2/O工艺的污水处理效果。研究表明：当系统HRT为24h,COD和氨氮的平均去除率分别为75.9%和79.8%;当回流比R为150%时,COD和氨氮的平均去除率达到70.0%和74.4%;当SRT为12d时,COD去除率、脱氮率、除磷率分别达到76.4%,66.2%,79.7%。     

轮叶黑藻腐解过程营养物质释放及微生物胞外酶活性变化规律

通过轮叶黑藻腐解模拟试验,分析了底泥和砂石2种基质条件下营养物质释放和微生物胞外酶活性变化特征。结果表明,试验结束时底泥组和砂石组的轮叶黑藻质量损失率分别为64. 62%和62. 15%。植物腐解过程释放的营养物质使得水体溶解氧含量迅速降低,TN、TP质量浓度迅速增加。试验结束时(146 d),上覆水体的水质基本恢复初始水平。水体有机质在56 d以色氨基酸类蛋白质为主,之后逐渐以类富里酸和类腐殖酸类物质为主。植物腐解过程与微生物胞外酶活性具有一定的响应关系,跟水体水质及植物本身的特性相关。纤维素酶、蔗糖酶密切相关(r=0. 70,P0. 05),且受植物TOC和水体TN的影响,过氧化氢酶与水体的DO和EC相关(P0. 05),碱性磷酸酶及脲酶则分别受TP和NH_3-N的抑制调节(P0. 05)。     

剩余污泥厌氧发酵过程中氮、磷的释放及其回收研究

剩余污泥在厌氧条件下会产生氨氮和磷酸盐,向环境释放引起水体富营养化.本文以南阳市污水处理净化中心污泥浓缩池中的剩余污泥为对象,研究剩余污泥厌氧发酵过程中氮、磷的释放规律,并向厌氧发酵上清液投加镁盐和碱溶液,探讨了磷酸铵镁(MAP)沉淀法回收发酵液中氮、磷的效率.     

Of pH and Eh on release of nitrogen and phosphorus from sediments of West Lake

The effects of pH and Eh on release of nitrogen and phosphorus from sediments of West Lake under different conditions were investigated by simulation test. Results showed that the net flux of NH4^ -N re-lease from sediments increased with pH, but NO3^- -N showed negative-going release at all tested pH levels.The net flux of NH4^ -N release from sediments was higher under anaerobic or aerobic condition of the overly-ing water, but only under aerobic condition would net release of NO3^- -N occur. It was also shown that phos-phorus released was mainly in its inorganic form, higher pH and anaerobic conditions of overlying water greatly stimulated release of phosphorus. In situ measurement at several West Lake locations indicated that sediment resuspension induced by boat propeller stimulated nutrients release from sediment into overlying water.     

沉积物再悬浮氮磷释放的机制与影响因素

在对沉积物再悬浮的诱因和方式进行分析的基础上,系统探讨了沉积物氮磷释放进入水体的机制与影响因素,提出了沉积物再悬浮引起的氮磷释放研究中应重点关注的问题。主要结论包括:沉积物主要因波浪与水流、人类活动及生物扰动等诱因而发生再悬浮;沉积物-水界面上氮磷不同形态之间的转化及迁移为沉积物氮磷的释放机制;上覆水体理化性质(如pH、盐度、温度、溶解氧与氧化还原电位)、沉积物性质(如粒径、氮磷赋存形态)、扰动时间与强度是沉积物再悬浮氮磷释放的关键影响因素。进一步研究应着重从沉积物再悬浮过程中氮磷释放的动力学过程、再悬浮沉积物氮磷释放的生物影响程度等方面深入开展。     

湟水河西宁段水体和沉积物中氮素转化关键过程与影响因素分析

于丰水期(2018年7月)和枯水期(2019年4月)分别在湟水河西宁段典型断面采集水体和沉积物样品共58个,枯水期同时采集污水处理厂出水样6个。利用实时荧光定量PCR方法,对12种氮转化功能基因进行定量分析。结果表明,湟水河平均总氮浓度为3.06±1.23 (1.308～6.51) mg/L。水体和沉积物中相对丰度较高的氮转化功能基因是narG,nirS和nosZ。氮转化功能基因的丰度和组成在沉积物中存在明显的季节差异,在水体中无明显季节差异。关键氮素转化过程是反硝化,对水体和沉积物氮素的去除贡献率分别为88%和98%。水体氮素转化主要受pH值、总氮及NO₃^--N调控,其中,氨氧化与NO₃^--N浓度负相关,反硝化与pH负相关。沉积物氮素转化与水体氮素浓度、沉积物pH值、总氮、总磷和有机碳等相关,其中,氨氧化与水体氮素浓度负相关,而反硝化主要受沉积物性质影响。进一步的分析结果表明,污水处理厂排放会显著降低水体中AOA-amoA, CMX-amo A, nir S, nxr B, napA, nar G...     

氧纳米气泡改性活性炭在河道底泥氨氮治理中的应用

氧纳米气泡改性颗粒物被广泛应用于对污染水体的界面增氧.为研究其对底泥-水界面增氧效果和底泥氨氮污染的修复能力,以活性炭作为负载材料制备氧纳米气泡,采用柱芯培养实验研究氧纳米气泡改性活性炭对河道底泥氨氮去除效果.结果表明:氧纳米气泡改性活性炭的加入将沉积物-水界面(sediment-water interface,SWI)的溶解氧(dissolved oxygen,DO)浓度由0.48 mg/L增加至6.10 mg/L,氧化还原电位(oxidation-reducation potential,ORP)由-34 mV增加至19 mV.利用薄膜梯度扩散技术监测实验期间SWI处氨氮和硝态氮的垂直浓度,上覆水中氨氮的浓度由1.65 mg/L降至0.54 mg/L,去除率为67.3％.沉积物中氨氮浓度由2.75 mg/L降至0.73 mg/L,去除率为37.5％.氨氮的释放通量降低了82.0％.氧纳米气泡改性活性炭既通过界面增氧促进硝化反应,降低了水体中氨氮浓度,也作为覆盖层隔绝沉积物中氨氮与上覆水的接触,降低沉积物中氨氮的释放.研究结果可为覆盖技术和曝气技术联合应用于削减河道底泥氮负荷提供基础数据支持.     

水体扰动对黑臭河道内源氮营养盐赋存形式的影响

设计了一套模拟河道底泥再悬浮装置,设定4个不同水体扰动强度的工况以及1个不扰动对照组,测量了不同水体扰动强度产生的流速以及溶解氧(DO)浓度变化情况,并据此计算出不同工况的雷诺数(Re).研究了不同扰动强度下氨氮、亚硝氮、硝氮和总氮在上覆水、浮泥层间隙水和黑泥层间隙水中的迁移转化规律.结果表明:不同曝气扰动强度引起不同溶解氧梯度分布,并导致底泥中内源氮营养盐赋存形式之间的不同转化途径,其中流速为28.8～32.0cm/s时,Re为1810～2113,DO平均值为5.08～7.50mg/L,上覆水中氨氮和总氮去除效果最好,表明曝气扰动对底泥内源氮中氨氮和总氮的转化行为影响最大.与不产生曝气扰动时相比,由于曝气复氧作用,浮泥层呈现较高的亚硝氮和硝氮浓度,这导致二者分别向上覆水和黑泥层扩散.对于扩散至黑泥层的亚硝氮和硝氮,会在缺氧或厌氧环境的黑泥层中进一步通过反硝化或厌氧氨氧化途径实现对内源氮的完全脱除.     

斜发沸石去除废水中氨氮及其再生研究

利用天然斜发沸石离子交换脱除氨氮机理处理污水厂二级出水,通过对沸石离子交换柱的NH4+交换量、沸石柱离子交换柱的再生和再生盐水的脱氮进行分析,确定了去除污水厂二级出水中氨氮的工艺流程和适宜参数,经处理后氨氮含量低于5 mg/L,达到一级A的国家排放标准(GB198918-2002)。本研究可为污水厂二级出水中氨氮的处理提供一定的技术依据。     

东江沉积物-水界面氮素迁移转化的影响因素

对东江东莞河段上覆水及底泥氮素的分布特征进行研究.采用室内土柱模拟实验方法,分析水体中和底泥-水体中氮素的转化过程,探讨环境因素对水体中氮素迁移转化的影响.试验结果表明,东江东莞河段总氮质量浓度范围为2.13~4.48mg/L,硝酸盐氮是主要的污染物存在形态,占总氮的64.9%;沉积物是水体氨氮的源,是酸盐硝氮和亚硝酸盐氮的汇;光照和扰动都能够降低氨氮的质量浓度;温度和初始pH值越高,越有利于氨氮的转化.