仿生微曝气技术对农村生活污水处理效果和机理的初步研究

农村生活污水是水体富营养化的主要污染源之一。本研究提出了仿生微曝气技术,考察了该技术对农村生活污水的处理效果与基质上生物膜的基本性状。研究发现,该技术能使水体pH值维持在7.0左右,DO质量浓度维持在2.0~2.6 mg·L^(-1)的范围。仿生微曝气处理对SS、COD、TP、NH_(3)-N、TN均有较好的去除效果,第10天时去除率分别达到了79.6%、87.6%、53.0%、89.2%、69.4%。其中,第2天和第4天时仿生微曝气处理对SS、COD、TP、NH_(3)-N的去除率低于普通曝气处理的(P<0.05),但从第6天及以后,两种处理对污染物的去除率差异不明显(P>0.05);仿生微曝气处理对TN的去除率一直高于普通曝气处理的(P<0.05)。仿生微曝气处理中生物膜生物量、PN含量、PS含量、细菌多样性等均优于普通曝气处理的。仿生微曝气技术在农村生活污水的治理中具有较好的应用前景,将有助于黄河流域生态保护和高质量发展。

Effect of artificial aeration on the performance of vertical-flow constructed wetland treating heavily polluted river water

Three lab-scale vertical-flow constructed wetlands （VFCWs）, including the non-aerated （NA）, intermittently aerated （IA） and continuously aerated （CA） ones, were operated at different hydraulic loading rates （HLRs） to evaluate the effect of artificial aeration on the treatment efficiency of heavily polluted river water. Results indicated that artificial aeration increased the dissolved oxygen （DO） concentrations in IA and CA, which significantly favored the removal of organic matter and NH4＋-N. The DO grads caused by intermittent aeration formed aerobic and anoxic regions in IA and thus promoted the removal of total nitrogen （TN）. Although the removal efficiencies of CODEr, NH4＋-N and TN in the three VFCWs all decreased with an increase in HLR, artificial aeration enhanced the reactor resistance to the fluctuation of pollutant loadings. The maximal removal efficiencies of CODEr, NH4＋-N and total phosphorus （TP） （i.e., 81%, 87% and 37%, respectively） were observed in CA at 19 cm/day HLR, while the maximal TN removal （i.e., 57%） was achieved in IA. Although the improvement of artificial aeration on TP removal was limited, this study has demonstrated the feasibility of applying artificial aeration to VFCWs treating polluted river water, particularly at a high HLR.

人工曝气生态净化治理农村黑臭水体效果探究

为研究农村黑臭水体的治理方法,用狐尾藻开展模拟试验,之后用“狐尾藻+人工曝气”法在某坑塘进行治理工程试验。结果表明,狐尾藻对水中总氮、氨氮、总磷具有明显的去除效果。在“控源截污+清淤疏浚”的基础上,通过“狐尾藻+人工曝气”组合工艺可明显消除黑臭现象,透明度和溶解氧明显提高。最终该坑塘黑臭水体氨氮、溶解氧、透明度均达到《农村黑臭水体治理工作指南(试行)》中表1监测指标阈值。因此,在“控源截污+清淤疏浚”的基础上,利用“狐尾藻生态净化+人工曝气”组合工艺对农村黑臭水体具有很好的治理效果。

重污染感潮河道底泥释放特征及其控制技术研究

以珠江三角洲城市重污染感潮河道为对象,研究了底泥污染物（重金属、有机物和营养盐）在静态、潮汐作用影响及人工曝气扰动下的释放特征.在此基础上,采用曝气充氧、重金属化学固定、激活底泥土著微生物等联合技术对底泥释放进行控制,研究其控制效果.结果表明：①感潮作用加速了底泥污染物的释放,与静态释放相比,Cu、Zn、Pb、Cr、COD、NH＋4-N和TP的平均释放速率提高了1-4倍,释放量增加了0.3-1.8倍;底泥平均耗氧速率提高了1.28倍.②人工曝气扰动使底泥污染物局部急剧释放,并使泥水界面由弱碱性变成弱酸性;在有氧环境,NH^＋4-N、TP的释放得到有效抑制.③投加石灰调节pH至8-9,上覆水体Cu、Zn、Pb、Cr的去除率达到85%-98%,同时还可去除92%的TP和86%的浊度;在微碱性好氧条件下,Cu、Zn、Pb和Cr的释放量稳定在300μg·L^-1以下.④底泥土著微生物层对水体及底泥污染物有良好的降解作用,通过间歇曝气COD、NH^＋4-N、TP去除率分别可达到85%、92%和71%;但微生物层具有较高的耗氧速率,达到45g·m^-2·d^-1.

人工增氧型复合湿地污染物净化效果

针对传统人工湿地负荷低、硝化能力弱和易堵塞的缺点,结合曝气生物滤池与人工湿地强化理论的研究成果,自主开发了人工增氧型复合湿地工艺,即生物接触氧化预处理+微曝气垂直流湿地+水平潜流湿地。通过对滇池北岸城郊混合制污水处理的模型试验,分析该工艺流程各净化单元的污染物去除效果。结果显示,人工增氧型复合湿地对不同水力负荷和污染负荷都体现了较强的缓冲调节能力和较高的净化效果。对污染物的总去除率分别为SS 94.5%、CODCr71.3%、氨氮72.3%,在进水总氮10.0 mg.L-1条件下实现了41.9%的总氮去除率,出水总氮均值为5.8 mg.L-1。

人工曝气对垂直潜流人工湿地运行效率的影响

为了进一步提高人工湿地系统的运行效能,通过设置4组不同曝气强度的单元垂直潜流人工湿地反应器,对基质内人工曝气对湿地运行效率的影响以及在不同温度条件下对保持湿地运行稳定性上的作用进行了试验研究.结果表明:当气水比为6时,反应器内部的溶解氧环境最为适宜,整体的运行效率达到最优,其COD去除率为67.10%,NH3-N去除率为62.08%,TN去除率为60.19%,TP去除率为94.97%;适当的人工曝气能够较好地保持垂直潜流湿地在不同季节条件下的运行稳定性.

碳氧调控下人工湿地净化效果的协同与拮抗研究

从人工湿地脱氮效果的重要限制因子——溶解氧和碳源着手,构建了一种人工湿地碳氧联合调控脱氮系统,研究了曝气、碳源投加、碳氧联合调控下人工湿地的净化效果.结果表明,曝气促进了TSS、COD、TN、NH_4^+-N、TP的去除,但夏季时会导致NO_3^--N的积累;碳源投加提高了TN、NO_3^--N的去除,但冬季时会导致COD去除率的下降碳氧联合调控下人丁湿地对TN、NO_3^--N的去除表现出协同作用,对NH_4^+-N、COD的去除表现出独立作用,而对TP、TSS的去除表现出一定的拮抗作用.另外,对于以氨氮为主的"低碳高氮"污水,人工湿地碳氧联合调控系统脱氮效率达87.3%,可见该强化系统适用于"低碳高氮"污水的处理.

溢流坝人工加糙对城市河流复氧力的研究

以成都市府河、南河上所建橡胶坝为例,实地观测其复氧效果,在室内进行了光滑型与加糙型溢流坝的复氧对比试验,发现加糙型溢流坝复氧能力明显优于其光滑型溢流坝.在此基础上,对府河、南河上橡胶坝做适当的人工加糙后,模拟了河流沿程水质变化状况.结果表明:在溢流坝面上设置人工加糙物后,水体紊动加剧,空气被卷吸进入水体形成溶解氧,增加了水体溶解氧.

江南某城镇河道水体污染现状分析及修复

通过多次监测,分析了引起江南某河道污染黑臭的原因,通过采取人工曝气、投加微生物菌剂、底泥控制、种植水生植物等措施对该河道进行深度处理。实际运行结果表明,工程能够有效去除水体中的有机物、氨氮、磷等污染物,起到应急修复河流污染、长效保持河流水质的作用,达到预期目标。

组合工艺修复受污染河水的模拟河道试验研究

基于模拟河道反应器,研究了通过曝气充氧,设置阻流板,并辅以投加高效微生物的组合工艺对污染水体的修复效果。研究表明该河道自然运行状态下对COD、TP、NH3-N、TN去除率分别为7.44%、4.88%、5.70%和10.60%,组合工艺条件下系统对COD、TP、NH3-N、TN去除率分别提升至33.96%、17.29%、20.73%和25.43%。组合工艺对污染水体具有良好的修复效果,能为城市河道治理工程的实施提供依据和技术支持。

曝气对垂直流湿地处理水产养殖废水脱氮的影响

人工湿地作为一种有效的污水处理技术，现已被逐渐拓展到水产养殖业中。鉴于其与养殖竞争有限土地资源的弊端，如何构建节地高效型湿地成为未来研究的重点。曝气增氧是强化潜流湿地净化效能的重要措施之一，但是关于曝气强度以及净化效率与影响因素的关系仍缺乏深入系统的研究。为此，该文设计构建了7组不同要素组合的垂直流湿地小试系统，同步或分阶段探讨了曝气强化对垂直流湿地脱氮的影响。研究结果表明，无论曝气与否，构建的7组湿地系统于试验运行工况下都存在明显的硝化过程，且空气复氧和植物根系泌氧足以弥补硝化作用耗氧量。曝气增氧进一步强化了湿地内部的矿化和硝化过程；鉴于养殖废水不缺乏碳源（该研究各组湿地进水碳氮比在28.4～30.6之间），湿地内部的反硝化几率增大，导致曝气后总氮的去除效率提高。但是曝气条件下过高的溶解氧又会进一步抑制反硝化过程，从而也会导致系统总氮去除速率的下降。因此，对垂直流湿地而言，曝气强度不是愈高愈好。为了获得更高的脱氮效率，建议可以通过延长水力停留时间或者在垂直流湿地尾部增设水平潜流湿地来补充反硝化过程，进而提高系统对总氮的去除效果。

人工强化生态滤床技术在条子河水体改善工程中的应用

通过小试装置,考察了温度、曝气位置、曝气强度等因素对人工生态滤床运行效果的影响。结果表明,温度对滤床运行影响较大。但在低温情况下,滤床亦有一定的处理效果。在滤床沿程不同单元进行人工强化曝气,滤床前端处理效果明显优于滤床中后端。低温情况下强化曝气,滤床处理效率也可提高10%以上。这表明人工强化生态滤床技术在河流水体改善应用中处理效果明显,具有可行性和实用性。

泄洪洞侧墙的人工强迫掺气减蚀研究

采用常见的底部掺气设施时,反弧段下游附近边墙仍存在较大范围的掺气盲区,从而反弧段下游边墙容易产生空蚀破坏。利用反弧段上游掺气坎空腔进行人工强迫通气的试验表明,增加反弧段前掺气坎的掺气能力,虽能一定程度减小反弧段下游边墙的清水区范围,但难以将其完全消除。反弧段下游边墙清水区直接强迫通气的试验表明,通过边墙通气孔进入水流的气体扩散范围很小,且由于沿边墙高度各点动水压力不一样,很难保障沿边墙高度掺气的均匀性;同时,强迫通气所需的动力设备功率很大。因此,在实际工程中采用人工强迫通气减免反弧段下游侧墙的空蚀难度很大。

CEPT-曝气生物滤池低温下处理模拟灰水的应用研究

实验研究了在冬季低温条件（2～10℃）下，化学温凝预处理-曝气生物滤池（CEPT／BAF）工艺处理模拟灰水的效果。考查了混凝预处理效果、BAF的出水水质与滤料高度的关系、水力负荷对出水COD的影响、直链烷烃苯磺酸钠（LAS）对出水NH3-N等的影响。研究表明：经过预处理（PAC为40mg／L）后的模拟灰水，BAF的有机负荷去除率达到40％～55％；COD、LAS的去除主要发生在滤料前端1．2m处，去除率达到70％，去除率与滤料高度近似呈指数关系下降；在COD负荷、水力负荷不变的情况下，当进水LAS从23mg／L降到9mg／L时，BAF的NH3-N的去除率则从41％上升到72％，说明较高浓度的LAS对亚硝化及硝化细菌有一定影响。模拟灰水经过化学混凝／曝气生物滤池处理之后，出水水质NH3-N、COD和LAS分别在10、40和4mg／L以下。

SBR法曝气量的模糊控制

介绍了SBR法处理啤酒废水的过程中,将在线检测的溶解氧浓度(DO)与人工神经网络系统相结合实现对曝气量的模糊控制的试验研究。结果表明,在同一曝气量下,反应初始阶段(8～10min)溶解氧浓度的大小不仅能够间接的反映进水有机物浓度(COD)的大小,而且可以预测整个反应过程溶解氧浓度高低,而溶解氧的高低还可以由曝气量大小控制。因此,人工神经网络系统可根据初始阶段DO的大小及变化情况预测进水有机物浓度和相应的曝气量,与此同时,以初始阶段的DO作为曝气量的模糊控制参数,实现对曝气量的模糊控制。

自动增氧型人工湿地对废水中COD的去除效果

针对常规人工湿地中溶解氧不足的问题,采用页岩空心砖构建自动增氧型人工湿地系统,研究构建系统对废水COD的净化效果。结果表明,自动增氧型湿地内的DO比人工强化曝气型湿地高0.1 mg/L左右,COD去除率达到85%以上,比人工曝气型湿地高2%左右。这说明构建的自动增氧系统可提高湿地系统内部供氧能力,提高湿地系统对废水COD的净化效率。

生态浮床及辅助技术治理汇丰河黑臭水体

采用生态浮床为核心,辅以微曝气复氧、纳污减污栅和人工介质等多项技术,对上海市汇丰河黑臭水体进行治理,工程取得了预期效果,水体透明度由原来的平均小于20 cm增加到平均50 cm以上,主要水质指标NH3-N、TP、CODMn的最大净化率平均分别达到了69.9%、80.7%和63.5%,河道生物多样性显著提高。

复合生物技术在城市河流污染修复中的应用

在南方某污染河流强制污染修复试验中,采用人工曝气与投加复合生物酶相结合的技术进行底泥消减,再使用梅花式菌剂接种法将菌剂与生物促生剂接种至水体及底泥中。接种后2 d内因接种操作扰动及生物促生剂含大量氮、磷元素使各水质指标呈上升趋势,接种第3 d起COD、TP、NH_3-N浓度迅速下降,水质得到改善;第8 d左右COD、TP、NH3-N去除率达到最高,投菌后10 d内DO平均浓度上升50%,COD、TP、NH3-N平均去除率分别在45%、40%、40%以上。结果表明:采用复合生物技术治理城市污染河流,可以初步消除河流黑臭、改善河流水质、恢复河流自净能力。

我国污染河流治理与修复技术现状

文章针对我国河流污染现状及存在问题,重点介绍了国内外的几种污染河流治理技术,结合我国河流污染特点,分别分析了人工曝气、化学絮凝、化学除藻、植物修复、微生物修复及生物膜法修复等各类技术的优缺点和适用性,提出了对于污染河流治理修复技术选择应考虑的主要因素和基本原则,为我国河流污染治理提供参考。

曝气联合生物制剂对白洋淀沟壕水体的修复效果研究

本研究于2019年7-10月采用底部层流曝气+硅藻促生+微生态菌剂联合应用的方法对白洋淀沟壕水体进行了修复,测定并比较了修复前后水体理化指标和藻类群落结构的变化。结果显示:底部层流曝气+硅藻促生+微生态菌剂联合应用的修复技术可以减小水体表层和底层间的pH、水温、DO差异,并增加水体pH、透明度、底层溶解氧。8月份开始,试验区氮磷相关指标值均低于对照区(除NO_(3)^(-)-N外),COD_(Mn)与对照区无显著差异。试验期间从各采样点样本中共观察到浮游藻类8门108属169种。种类组成最多的是绿藻门,共41属66种,其次是硅藻门,23属45种,再次足蓝藻门,28属32种,试验区和对照区藻类物种组成无显著差异。试验区和对照区浮游植物数量变化范围分别为3.65×10^(6)~25.85×10^(6) cells/L和13.54×10^(6)~50.33×10^(6) cells/L,生物量变化范围分别为7.10~66.40 mg/L和28.60~177.20 mg/L,对照区浮游植物的数量和生物量的最大值出现在8月份,试验区则在9月份,9-10月份,试验区的浮游植物数量和生物量显著低于对照区。7-9月份,绿藻门、蓝藻门和隐藻门的贡献率>90%,9-10月份硅藻门的比率逐渐升高,试验区硅藻门占比最高达22.92%,显著高于对照区;多样性指数均表现为试验区高于对照区。伪鱼腥藻属和拟柱孢藻属、隐藻属和蓝隐藻属等陆续成为水体中的优势藻种,其中伪鱼腥藻一直是水体中的优势种。结果表明该水体修复方法对试验区水质有一定的改善作用。