污水处理过程中的氮和磷去除方法研究

工业化与城市化步伐愈发迅猛,水环境污染日趋加剧过度引进氮、磷等养分将引发水华、赤潮等生态风险。城市生活污水中氮、磷去除策略探究迫不及待。本文着重探讨氮脱除与磷脱除技术。首先,本文对国内外现有的脱硝工艺进行了比较和分类。传统的脱硝技术主要包括硝化、反硝化以及深度脱硝。如今,这项技术已成熟应用。通过实验验证,效果显著,同步脱氮过程中的磷化反应(SNDP)以及零价铁方法的实用性已得到验证。实验证实,SNDP工艺可一举实现硝化、脱氮及除磷之功效,系统运行效能显著提升。深入探讨各类治疗方案的利弊,磷在废水中的去除效果。除却传统的化学沉淀技巧之外,生物脱磷吸附技术研究有序推进中,其中,特定场景下的生物磷消除方法,借助微生物的吸附能力,用于水处理的高效磷去除材料,活性炭与纳米复合材料均具有优异的磷去除效能。关键在于采用适当的工艺组合,实现氮磷高效经济去除之目标。这种方式满足了排放标准,使得水资源得以循环利用。总之,各类氮磷去除技术的研究得以深入探讨,这项技术为工程领域提供了坚实保障。

IAA对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响

废水中高浓度的盐会抑制微藻的生长,通过添加外源植物激素吲哚乙酸(IAA)来促进微藻在盐胁迫下的生长,同时考察不同微藻和盐离子种类对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响。结果表明,流加模式下培养28 d,小球藻、链带藻、四尾栅藻的最高生物量分别为0.55、0.66、0.75 g/L,总氮和氨氮去除率分别为70.7%、88.5%、79.7%和90.7%、92.6%、92.4%,总磷去除率均达到90%以上。四尾栅藻在模拟高盐废水培养24 d后,高质量浓度IAA(20 mg/L)对其生长效果最好,生物量最高可达0.403 g/L,低质量浓度IAA(≤2 mg/L)对其无明显促进作用甚至抑制生长;高质量浓度IAA(20 mg/L)的总氮和氨氮的去除效果最好,去除率分别为20%和44.1%;总磷去除率为97.2%,其余5组总磷去除率均维持在15%左右。此外,不同种盐条件下四尾栅藻生物量分别为0.667 g/L(空白组)、0.750 g/L(Cl^(-)组)、0.898 g/L(NH_(4)^(+)组)和1.037 g/L(NH_(4)^(+)+Cl^(-)组),各组氮磷去除效果无明显差别,总氮和氨氮去除率分别在30%和50%左右,总磷去除率90%以上。以上研究表明高浓度IAA在盐胁迫条件下对四尾栅藻生长有明显的促进作用,且NH_(4)^(+)和Cl^(-)混合盐离子组获得的四尾栅藻生物量最高。

蛋白核小球藻-硝化细菌共培养条件优化与氮磷去除效果

以氮磷去除为目标,探讨蛋白核小球藻与硝化细菌的适宜共培养条件。采用单因素实验研究了pH、光照强度和光照时间对微藻生物量与氮磷去除效果的影响,通过响应面模型确定了藻菌共培养的最佳条件:pH为8.17、光照强度为5693.31 lux、光照时间为20.67 h,验证该条件下藻细胞、氨氮和总磷浓度分别为4.49×10^(7) cells/mL,0.01 mg/L和1.01 mg/L,与模拟值相对误差均小于3%;该条件下藻菌共培养物对氨氮去除率比单独蛋白核小球藻和硝化细菌实验组分别高16.03%和8.12%,总磷去除率分别高27.22%和89.24%。研究结果可为蛋白核小球藻与硝化细菌共培养物在养殖尾水氮磷去除中的实际应用提供依据。

银川平原水葫芦·大薸引种栽培及水体氮磷去除研究

通过在中温带区域(宁夏银川)设置不同浓度梯度水体处理引进栽种水葫芦和大薸,探寻其中后期生长特征以及利用对氮、磷等营养物质的强吸收作用,解决农田退水富含高氮、高磷等营养物质问题。结果表明,水葫芦、大薸喜高浓度营养元素的生长条件,在高浓度(T4、C4)处理条件下生长最好。水葫芦、大薸对于水体氮磷去除效果显著,对水体氮去除率最高可达84.54%、81.55%;对水体磷去除率最高可达99.17%、98.66%。植物死亡枝体腐烂后,体内氮磷元素会返还水体,应在生长放缓时期及时收割。总磷、溶解氧和pH是影响水葫芦生长存活的关键环境因子;除溶解氧因子外,大薸对其余水质指标均响应显著,与总氮、瞬时水温和总氮相关性强。两者长势良好,夏季能适应中温带区域(宁夏银川)气候,解决农田退水富含高氮、高磷等营养物质问题具有可行性。

凤眼莲修复系统中磷去除途径及其对底泥磷释放的影响

[目的]本文旨在探讨凤眼莲生态修复系统中磷素的去除途径及各途径对总磷去除量的贡献率,分析凤眼莲对底泥磷释放的影响,明确系统中磷变量的去向和分配问题,为凤眼莲生态修复技术的应用提供数据支撑。[方法]在滇池气候条件下,利用漂浮植物凤眼莲,结合滇池湖水与底泥,构建凤眼莲生态修复系统,设置2种覆盖度（60%和100%）,开展了为期30 d（重复3个周期）的静态模拟试验。[结果]在本试验条件下,水体总磷初始浓度较低,凤眼莲吸收作用对系统总磷去除量的贡献率最高,约占系统总磷去除量的80%左右;根系吸附对总磷去除量的贡献率较低,约为6%~8%;根系脱落物对系统总磷去除量的贡献率极低,低于2%。底泥吸附不再成为系统中的除磷途径;相反,底泥中的磷素向水体释放。凤眼莲能够有效降低水体总磷浓度,也能吸收底泥中的磷素;凤眼莲对无机磷形态中的铁/铝磷（Fe/Al-P）和有机磷（OP）的释放过程具有显著影响（P〈0.05）。种养凤眼莲降低了水体溶氧,在系统中形成厌氧条件,有利于底泥中铁/铝磷的释放。试验水体的碱性条件有利于底泥有机磷的矿化,凤眼莲的吸收作用强化了碱性条件对有机磷释放的影响。[结论]在本试验中,凤眼莲的吸收作用是该植物修复系统中的主要除磷途径,也间接促进了系统中底泥磷的释放。在野外工程实践中,凤眼莲的吸收作用对于水体磷素消减的影响主要取决于其种养面积与采收生物量。

人工湿地填料磷去除效果的影响因素分析

为分析人工湿地填料磷去除效果的影响因素,选取页岩、粗砾石、铁矿石、麦饭石等不同填料进行等温磷吸附实验和室内小试磷去除研究。结果表明,填料类型和粒径影响填料磷吸附性能。上述填料磷吸附性能依次为页岩>铁矿石>麦饭石>粗砾石且页岩最大磷吸附量随粒径增加而减小。水力负荷(HLA)变化对不同填料磷去除效率影响效果不同,当HLA从200mm·d-1降至142.8mm·d-1时,粗砾石构建湿地总磷去除率增加大约10%;麦饭石因为吸附渐进饱和总磷去除率呈现出不断下降趋势;铁矿石可能受微生物影响导致Fe等金属元素释放,总磷去除率从大约6%(HLA=200mm·d-1)上升至35%(HLA=142.8mm·d-1)左右;页岩受HLA变化影响较小,总磷去除率基本稳定在80%以上。综合上述实验结果发现填料种类、粒径及水力负荷均影响湿地填料磷去除效果。

沉水植物对景观河道水体氮磷去除的研究

通过川蔓藻和篦齿眼子菜对天津泰达景观河道水体氮磷去除的室内试验研究和实际水体测量结果,考察了不同形态的氮和磷酸盐的去除情况.在对试验结果(TN的去除率为42.40%～43.48%、NO3-N的去除率为38.02%～41.51%、NH3-N的去除率为96.54%～99.73%、PO4-P的去除率为94.31%～99.70%)和实际水体测量结果(TN的去除率为60.45%、NO3-N的去除率为51.83%、NH3-N的去除率为46.08%、PO4-P的去除率为66.39%)进行对比分析的基础上,提出了通过适时收割川蔓藻和篦齿眼子菜来去除水体中氮磷的有效途径,为防治再生水景观河道水体富营养化的发生发展提供理论依据和技术指导.

初始密度及饥饿对栅藻LX1氮磷去除的影响

研究了初始密度、饥饿处理对栅藻LX1(Scenedesmus sp. LX1)氮磷去除的影响,以探索微藻去除氮磷的强化手段。在本研究范围以内(0.125×106～12.5×106个·mL-1),初始密度为12.5×106个·mL-1的栅藻LX1对氮磷的去除效果最好,培养3d后对TN、TP的去除率分别达到了74.7%和100%;去除速率分别为3.73、0.67mg·L-·1d-1;饥饿处理3d的栅藻LX1生长良好,培养5d后对TN、TP的去除率分别达到了51.3%、82.2%,去除速率分别为1.54、0.33mg·L-·1d-1,分别比对照增加了24.4%和60.2%。高初始密度和饥饿处理有利于提高栅藻LX1对氮磷的去除效果。

不同湿地植物土壤氮、磷去除能力比较

湿地植物是湿地的重要组成部分,也是决定湿地降解污染物、发挥净化功能的决定性因素之一。选取黄花鸢尾、睡莲和芦苇作为研究对象,采用野外氮、磷控制试验对植物吸收和去除土壤氮、磷能力进行了比较研究。结果表明:不同湿地植物的净增生物量差异较大,变化范围在12.81～119.43 g.m-2之间,其中黄花鸢尾净增生物量最大,芦苇最小;3种湿地植物地上部分植株氮、磷吸收率差异明显,对氮、磷的吸收贡献率分别在23.96%～41.86%和2.18%～12.73%之间,其中睡莲的氮、磷吸收贡献率最大;3种湿地植物土壤氮、磷去除率也有明显的差异,分别在12.20%～45.28%和33.3%～52.56%之间,土壤氮的去除率由高到低依次是黄花鸢尾、睡莲、芦苇,土壤磷的去除率依次是黄花鸢尾、芦苇、睡莲,3种湿地植物对土壤磷的去除效果要优于对土壤氮的去除效果。对土壤氮、磷去除率与湿地植物净增生物量、植株氮、磷含量、植物氮、磷吸收率的相关分析表明,湿地植物的净增生物量是决定湿地植物土壤氮、磷净化能力的一个重要因素。因此,在选择利用湿地植物的净化功能时,应优先考虑去除率高的植物种,从通过收割植物去除氮、磷的角度看,植物地上部分植株氮、磷含量越高越有利于通过收割植物去除氮、磷,可以大大提高净化效果,以达到净化的目的。本研究为进一步揭示湿地植物对过剩营养物质的净化机理奠定基础,为湿地生态恢复植物筛选工程提供科学依据,对湿地保护与恢复具有重要的指导意义。

农村生活污水磷去除及回收技术

磷是地球上所有生物生长必需的营养元素,同时也是一种潜在的水环境污染物,会导致水体富营养化。从生活污水中去除和回收磷,既可以减轻水体富营养化,又能实现磷资源的循环利用。国内外开展了大量城市大规模污水处理厂磷去除技术研究,但对农村生活污水的磷去除技术关注较少。综述了生活污水的磷去除及回收技术,尤其是适合农村小规模污水处理的技术,包括化学沉淀法、生物法、吸附法、人工湿地法等,分析比较了各种方法的优缺点,重点分析了其在农村小规模污水处理工程应用的可行性。

水蕴草对不同程度富营养化水体中氮磷去除能力的研究

通过静态模拟试验，研究了沉水植物水蕴草[日D幽a幽n5a俨店n曲．）白印．]对5种不同程度富营养化水体中氮、磷的去除能力。实验结果表明，水蕴草在5种不同程度富营养化水体中均能正常生长，且对水体中的氮、磷均表现出良好的净化效果。5种不同程度富营养化水体的TN、N03-N、NH4-N、TP浓度分别由初始的3-36、2．25-27、1．2-9，1．2-14．4mg／L降至0．29-6．82、0．3-5．8、0-1．035、0．022-5．51mg／L。在模拟的不同营养浓度条件下，水蕴草对5种水体中TN、N03-N，NH4-N、TP的累积去除率分别为：17％-28％、62％～88％、30％-70％，60％-100％。研究同时发现，水蕴草可以较好地净化不同程度的富营养化水体，并能保持清洁水体水质。

生物培养物的氮磷去除及生物质产出能力研究

排放废水中的过剩氮磷引起的水体富营养化是我国水体污染中最严重的问题之一,生物培养物能够吸收、去除污水中的氮、磷和有机物等污染物,并将其转化为生物质,在废水处理和生物能源生产方面的应用前景广阔。文章选用单一微藻、混合微藻、藻-菌共生和活性污泥等4种生物培养物,分别在二级出水、BG11和合成污水中进行培养实验,分析比较其去除水体中的总磷和氨氮以及生物质产出的能力。结果表明:藻菌共生系统与藻类处理污水更具有优势,可以在第4天将二级出水处理到满足景观出水的标准;藻菌共生系统具有更高的蛋白质以及油脂的生物质产出,在培养后期的蛋白质含量为41.14%~54.12%,总脂的含量为11.83%~20.13%;氨氮与生物培养物蛋白质含量有良好的相关性。

不同浅层含水介质系统对排污河渠中磷去除效果影响的模拟实验

通过模拟 3种不同的浅层地下含水介质系统对排污河渠中磷去除实验 ,发现不同的含水介质对排污河渠中的总磷都有去除和净化的功能 ,并随着含水介质厚度的增加 ,总磷的去除率逐渐升高。不同的含水介质对总磷的去除效果不同 ,中砂对总磷的去除效果明显优于粗砂。去除磷的主要机理为吸附和沉淀 ,含水介质对磷去除的主要影响因素有介质的颗粒大小、不均匀系数、粘粒含量等。由于排污河渠长期的污水渗漏会在河床底部形成底泥 ,增强了对磷的去除效果 ,所以排污河渠一般不易造成对地下水的磷污染。

铁炉渣在稻田水磷去除中的应用

为了阐明铁炉渣对稻田水磷去除的有效性及机制,在介绍了铁炉渣磷去除技术的基础上,重点以福州平原稻田为研究区域,采用原位采样与室内分析法测定并分析了铁炉渣施加对稻田水磷的影响,并探讨了铁炉渣施加对稻田水磷去除的有效性。结果表明,施加铁炉渣可有效地去除稻田水中的磷元素,并随着铁炉渣施加浓度从2 Mg/hm2增加到8 Mg/hm2,其对稻田水磷的去除效率逐渐增强。从水稻生长季平均去除效率看,8 Mg/hm2铁炉渣施加对稻田水磷的去除效率为27.8%;从时间变化来看,铁炉渣施加在磷含量出现峰值时对稻田水磷的去除效率最为明显;除了铁炉渣的物质组成和多孔结构调节稻田水磷去除效率外,pH和温度的变化也在控制铁炉渣施加对稻田水磷去除的效率上起着重要作用。研究成果可为施加铁炉渣去除磷技术在稻田水磷去除研究中的广泛应用提供实验和理论依据。

紫色母岩作基质或覆盖材料对景观水体氮磷去除效果研究

选取重庆地区分布面积较广的蓬莱镇组、飞仙关组和遂宁组3种不同紫色母岩,研究其作基质或覆盖材料对富营养化景观水体氮磷去除及微生物群落结构的影响。结果表明,利用3种紫色母岩作基质时对水体总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果差异较大,蓬莱镇组的去除效果最好;利用3种母岩作覆盖材料时3种母岩均可显著抑制底泥TN、TP的释放,且处理间无显著差异。等温吸附试验表明,3种母岩对TN的吸附均为单层分子吸附和表面吸附,对TP的吸附主要为单层分子吸附,其中,蓬莱镇组母岩的物理吸附能力较强,对TN、TP的最大理论吸附量分别为0.259、0.619 mg·g^(-1)。3种母岩作基质或覆盖材料处理后均会不同程度地改变系统中微生物的群落结构,且不同母岩在水体中释放出的微量元素含量不同,其中,蓬莱镇组紫色母岩向水体中释放的钙(Ca)、钾(K)、铜(Cu)、锰(Mn)、钼(Mo)元素均显著高于飞仙关组和遂宁组紫色母岩。综上,无论作基质还是覆盖材料,蓬莱镇组母岩对氮磷的治理效果均较好,这主要是由于其对水体氮磷的物理吸附作用强于另外2种母岩。此外,3种紫色母岩作基质或覆盖材料时会向系统中释放微量元素,从而影响系统微生物群落结构,进而影响景观水体氮磷的治理效果。

冬春两季表流人工湿地-氧化塘交替组合氮磷去除效果研究

针对人工湿地冬春两季对尾水中氮磷的去除效果较差的弱点,为达到湿地处理系统全年水质目标,构建了表流人工湿地-氧化塘交替系统,以某污水处理厂尾水为处理对象,研究冬春两季该湿地系统对尾水氮磷的去除效果。结果表明:氧化塘对TN和氨氮的去除效果优于表流人工湿地,两者的间隔使用,有效的改善了冬春两季氮磷的去除情况。冬春两季对TN的去除率范围分别为30%～54%、55%～66%;对氨氮的去除率范围分别为33%～55%、75%～82%;对硝态氮的去除率范围分别为21%～47%、49%～58%;对TP的去除率范围分别为50%～69%、64%～69%。表流人工湿地与氧化塘的交替组合,一定程度上弥补了单纯表流湿地冬春季存在的弱点,从而对尾水处理取得更好的效果。

三种植物对流动富营养化水体氮、磷去除效应比较

在富营养化流动水体中利用浮床隔断分别种植豆瓣菜Nasturtium officinale R.Br.、水芹菜Oenanthe javanica(Blume)DC和菖蒲Acorus calamus L.三种植物,对供试水体各植物种植前、种植过程中植物不同发育期水质总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、硝态氮(NO3-N)、总磷(TP)浓度等各指标进行测定,绘制处理过程中各指标变化曲线,计算三种植物对供试水体N、P去除率,评价各自去除效果。结果表明:三种供试植物中总氮(TN)去除效果从大到小排列是:菖蒲、豆瓣菜、水芹菜,水芹菜显著低于其它二种植物的处理效果,而菖蒲和豆瓣菜之间差异不显著;总磷(TP)去除效果从大到小排列是:豆瓣菜、水芹菜、菖蒲,菖蒲显著低于其它二种植物处理效果,豆瓣菜与水芹菜之间差异不显著。

响应面法优化藻菌共生系统氮磷去除能力研究

对污水处理厂二级出水进行深度处理可以有效缓解水体富营养化,相比于活性污泥法,藻菌共生系统对氮磷的去除更加高效。文章选用小球藻与活性污泥共生系统,针对光照强度、曝气量、CO2体积分数进行了单因素实验和响应面实验。结果表明:在单因素方面,柱状光生物反应器中的光照强度、曝气量、CO2体积分数对藻菌共生系统的效率有很大的影响,当光照强度为5000 lx,曝气量为0.6 L/min,CO2体积分数为10%时,藻菌共生系统拥有最佳的去除效率;而在响应面方面,当最优条件为光照强度为5000 lx,曝气量为0.6 L/min,CO2为10.5%时,得到的结论与单因素分析实验基本一致;NH3-N和TP的去除率最高可分别达到97.3%、96.4%,而且持续的曝气避免了硝化作用和反硝化作用,对活性污泥法的复杂工艺起到了简化作用。

4种湿生植物对城市生活污水中氮磷去除效果的研究

选取城市生活污水排污口至污水流入汾河的缓冲地带作为研究区域,以生长状况良好、生物量大的4种湿生植物作为研究材料,研究其对城市污水中氮磷的去除效果。试验结果表明,与植物的平均氮磷含量相比,4种湿生植物的总氮及总磷浓度明显偏高,其中总氮浓度尤其突出;经过密集植物群落过滤后的污水样中总氮和总磷浓度与未经过植物群落的污水样中的总氮和总磷浓度相比,有明显的下降趋势,说明所测的植物群落对缓冲地带的污水中总氮、总磷去除效果显著。该试验可为构建汾河流域生态治理污水的设想提供一定的参考依据。

太湖流域污水处理厂氮磷去除现状及效能的研究

调研了沿江苏省太湖流域周边的具备脱氮除磷工艺的城镇污水处理厂,选取其中具有代表性的12家污水处理厂,对其进水水质特性、氮磷的去除效果、提标改造的措施及处理成本进行了分析。发现污水厂进水B/N值范围为1.75~4.78,B/N值在4以下的概率为67.7%,表明太湖流域超过半数污水处理厂B/N比较低,脱氮碳源不足。出水达标的污水处理厂出水TP、NH3-N和TN浓度分别控制在0.31 mg/L、3.84 mg/L和13.1 mg/L以下,表明大部分污水厂脱氮除磷完全能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》一级A标准。各厂全年平均出水TP、NH3-N和TN浓度分别能低于一级A标准限值的38%、23.2%和12.7%,TP、NH3-N和TN去除效果最佳时分别能低于一级A标准限值的88%、94%和63.3%,表明在工艺稳定运行的条件下,通过提标改造,污水厂具有生物脱氮除磷的潜力。污水厂保证满负荷运行能降低污水处理成本;良好的运行管理也能降低成本。