人工湿地系统以铝污泥为基质的几个关键问题

在人工湿地污水处理过程中，铝污泥泥饼可作为湿地植物生长的基质以及微生物膜附着生长的多孔载体。经过对铝污泥人工湿地系统的深入研究，旨在阐明此类人工湿地应用的主要关键问题：①铝污泥是否适用于人工湿地？②铝能否从铝污泥中滤出？③铝污泥在湿地中的使用寿命有多久？④磷是否可以从使用过的铝污泥中回收再利用？⑤是否会有堵塞现象的发生，该如何解决？结果表明：从物理、化学测试结果来看，铝污泥是一种适合的人工湿地填料；湿地系统出水中铝确有滤出，但这只发生在试验最初的10—14d之内，且浓度大大低于饮用水准则中规定的限值；铝污泥在人工湿地中的使用寿命为4～17年；从使用过的铝污泥中提取磷是可行的；湿地在运行中会发生堵塞，可考虑采用系统轮空休息及替换为反粒度砾石床延缓堵塞。

以给水厂铝污泥为基质的人工湿地研发概述

爱尔兰都柏林大学人工湿地研究小组首次提出了铝污泥人工湿地的概念,将给水厂的脱水铝污泥用作人工湿地填料,以强化其对污水的处理效果,尤其是对高浓度含磷污(废)水的处理。经过近10年的探索研究,对铝污泥人工湿地的机理、处理效果以及湿地结构、运行方式等都进行了广泛深入的系列研究和分析评价。铝污泥被证明是一种优良的湿地填料;而且铝污泥高效的磷吸附能力可以回收污水中的磷资源,使用后(饱和后)的铝污泥可进行磷回收或用作肥料。这一"以废治废"的概念符合可持续发展思路,具有良好的经济和环境效益。

铝污泥人工湿地/微生物燃料电池工艺性能初步研究

水体污染和能源危机是当今人们亟待解决的两大难题,通过结合人工湿地及微生物燃料电池技术,开发出的人工湿地/微生物燃料电池耦合技术在同时解决这两大难题上具有巨大潜力。基于以铝污泥为填料的人工湿地/微生物燃料电池工艺,初步研究了其在不同运行机制下的污水处理效果和微生物燃料电池的产电性能。结果表明:上下同时进水方式与单纯上流式运行方式相比,电池的最大功率密度提升约60%(从0.168 W/m^3提高到0.268 W/m^3),对氨氮的去除率也有一定提高(从55%左右提高到75%左右),但对COD的去除率较上流式进水低(从84%左右降到64%左右);电极间距以及阴极的氧气供给对两种运行方式下电池性能的影响相当;通过多级运行的方式不仅可以提高出水水质,适当改变运行条件,电池的产电性能也可得到一定的提升。

间歇曝气铝污泥基质人工湿地处理高浓度养猪废水

尽管人工湿地(CWs)最显著的优点是不需要人工曝气,但在处理高浓度废水时进行适当的人工曝气以保障污染物的彻底去除仍不失为一个符合逻辑的选择。目前CWs中普遍采用的人工曝气方案是在整个反应器中连续曝气,该方式虽然能强化有机物和氨氮的去除,但反硝化过程受到严重抑制,总氮去除十分有限。针对此问题,研发了一个间歇曝气的铝污泥基质人工湿地系统,并在该工艺中进一步结合了预反硝化、分步进水等强化总氮去除的工艺原理,在处理高浓度养猪废水时实现了非常高效的有机物和氮、磷去除,对COD、BOD_5、NH_4^+-N、TN、TP的平均去除率分别达到88%、96%、97%、90%、97%。间歇曝气的运行方式不仅创造了利于总氮去除的宏观环境,还在微观上诱导形成了同步的短程硝化与反硝化这一高效的脱氮途径。

铝污泥人工湿地/活性污泥法耦合工艺的除污性能

为改善城市水环境和地表水水质,国家出台了《水污染防治行动计划》。其中很重要的一项就是对现有污水处理厂进行提标改造,强化对氮、磷的去除。通过铝污泥人工湿地与传统活性污泥工艺的嵌套结合而研发的一种新型工艺——GBR工艺为之提供了一种新的升级思路。通过小试尝试将SBR反应器优化为GBR工艺。结果表明,在维持反应器工作容积不变的情况下,GBR工艺将反应器的最大氮负荷和水力负荷分别提高了53%和33%,而且对COD、总氮和磷的平均去除率分别高达87.7%、93.6%和95%。分析表明,铝污泥人工湿地通过磷吸附、改善污泥性状等功能实现了GBR处理能力和效率的提高。总之,GBR工艺在当下污水处理厂的提标改造中具有很大的开发应用潜力。

铝污泥人工湿地污水处理系统小试研究

将给水厂脱水铝污泥泥饼用作人工湿地的填料,通过单级系统和多级系统试验,采用"潮汐流"运行方式探索将其应用于高浓度含磷污水处理的可行性和有效性,并以此研发铝污泥人工湿地污水处理系统。结果表明:铝污泥可作为生物膜附着生长的载体,并适宜湿地植物生长,对污染物质COD、BOD5、SS、活性磷(RP)、溶解性活性磷(SRP)、NH3-N等均可有效去除,对磷的去除率可达到90%以上。在实际应用中常采用多级系统,则铝污泥人工湿地系统的使用寿命将大大长于基于磷吸附等温试验所估算出的吸附饱和时间。

铝污泥基质潮汐流人工湿地强化除污中试

低传氧速率和缺乏强化生物除磷过程是限制传统人工湿地中污染物（有机物、氮、磷）被去除的主要因素。为解决上述问题，爱尔兰都柏林大学人工湿地研究小组研发了世界上首个以铝污泥为基质的潮汐流人工湿地（A1S—TFCWs）工艺。该工艺以吸磷能力较强的脱水铝污泥为人工湿地的主要填料，彻底解决磷的去除难题；采用潮汐流运行方式，极大地提高了人工湿地的传氧速率和处理能力。总结了该工艺现场中试近一年的运行效果。该中试系统在10～70倍于传统人工湿地的污染物负荷下，对COD、氨氮和总磷的平均去除率分别达到70％、90％、90％以上，处理能力和效率均达到了活性污泥工艺水平。唯一的问题在于反硝化易受到碳源不足的限制。这可通过进一步的工艺改进加以克服，从而能使该类系统成为污水三级处理的主体工艺之一。