羊粪生物炭强化CRI系统厌氧氨氧化脱氮性能研究

为提高人工快渗(CRI)系统的脱氮效率,制备羊粪生物炭(SMB)并考察了其对CRI系统厌氧氨氧化启动过程中氮转化效率的影响,结合生物炭表征、生物膜特性和菌群结构变化解析了SMB强化厌氧氨氧化脱氮性能的机理。结果表明,在CRI系统滤料层添加质量分数为20%的SMB,可在运行43 d后成功启动厌氧氨氧化,总氮(TN)去除率达到94.6%,其启动时间比未添加SMB时缩短了25.9%,脱氮效率比未添加SMB时提高了8.3个百分点。SMB的添加可为CRI系统内微生物提供更优质的载体条件,刺激胞外聚合物的分泌,形成更稳定的生物膜结构,比厌氧氨氧化活性比未添加SMB时提高了20.3%。添加SMB后,CRI系统内厌氧氨氧化菌属Candidatus_Brocadia的相对丰度增长到26.25%,同时Denitratisoma、Thauera、Flavobacterium等反硝化菌群协同共存于体系内,促使系统在更短的启动时间内获得更高的TN去除效果,强化其厌氧氨氧化脱氮性能。

Analysis of Microbial Molecular Ecology Techniques in Constructed Rapid Infiltration System

The microbial molecular ecology techniques, which were developed on the basis of molecular, were applied in studying the bacteria in Constructed Rapid Infiltration （CRI） system. These techniques are very efficient in better describing the bacterial diversity, microbial community distribution, and relations between microbial group structure and nitrogen contamination through the analysis of microbial nucleic acid sequence fragment in CRI. The results further revealed the removal mechanism of contamination, which is essential for the improvement of wastewater treatment in CRI.

基于ANN的SBBR-CRI处理模拟生活污水及其仿真研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR)与人工快速渗滤系统(CRI)工艺结合对模拟生活污水进行处理,由于该工艺影响因素与出水参数的复杂非线性关系,利用人工神经网络(ANN)对SBBR-CRI处理生活污水的过程进行仿真模拟.在MATLAB语言环境下,以DO、淹没时间/落干时间、曝气时间/停曝时间、进水COD、进水NH4+-N、进水TP为输入因素,出水COD、NH4+-N、TN和TP为输出因素,构建具有自适应学习规则的人工神经网络.结合最优网络运行参数:隐含层节点数6,初始学习率0.13,动量因子0.6,训练次数6000次,对样本仿真学习,预测值与实际值拟合度较好,样本的绝对平均误差率在7.5%之内,均方根误差均在0.085之内.结果表明,当DO为2mg/L,曝气时间/停曝时间为2/1,淹没时间/落干时间为1/3时,NH4+-N去除率能达到98%以上,TN和TP去除率85%以上,COD去除率94%以上.通过权重分析,进水NH4+-N、DO和进水TP对出水参数影响较大.

改进型人工快渗系统处理村镇污水效能研究——水力负荷周期的影响

在传统人工快速渗滤(CRI)系统的基础上,构建非饱水层、饱水层两段式改进型CRI系统,并以玉米芯作为饱水层的固体碳源,探究了水力负荷周期(3,6和12h)对村镇生活污水处理效能的影响,分析了其微生物机理.结果表明,改进型CRI系统的最佳水力负荷周期为6h,系统出水化学需氧量(COD)、氨氮、总氮和总磷平均浓度分别为5.40,0.91,5.59与0.47mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准.微生物分析结果表明,系统COD的去除与硝化作用发生在系统的非饱水层,Proteobacteria和Actinobacteria是有机物代谢主要的功能微生物,Nitrospirae是主要的硝化功能菌.饱水层的功能微生物Chloroflexi降解玉米芯为反硝化过程提供了充足的碳源,并且携带高丰度的反硝化关键功能基因促进了饱水层的反硝化过程.研究结果不仅可以为农业废弃物的资源化利用实现村镇生活污水的提质增效提供依据,还可以为改进型CRI系统强化村镇生活污水的处理提供技术支撑.

改进型CRI系统总氮去除效果试验研究

以改进型CRI系统为研究装置,以校园生活污水为研究对象,分别采取增加分段进水口以及溢流池的方式,探讨系统TN去除效果。结果表明,分段进水口设在反硝化段较适宜,既能促进反硝化反应的进行,又能进一步有效降解COD,90cm分段进水口的设置优于70cm分段进水口的设置;分段进水体积比为2:1时的TN去除效果优于进水比为1:1时的去除效果,TN去除率可以达到64.8%,出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准;溢流池的高度对于系统出水TN浓度影响较小,在考虑系统经济性条件下,30cm高的溢流池已能满足要求。

改进CRI系统处理高速公路服务区污水应用

针对高速公路服务区污水含氮浓度较高的特性,对人工快速渗滤(CRI)系统进行改进,增加了简易曝气池作为强化预处理单元。工程试验结果表明,改进后的CRI系统对服务区生活污水具有较强的抗冲击负荷能力和较好的污染物去除效果,水力负荷可达2.0m3.m-2.d-1;系统出水COD、SS、氨氮、TN等达到GB/T18918-2002一级A排放标准,平均去除率分别为89.5%、92.0%、95.3%、80.0%。经济效益高,具有良好的应用前景。

不同CRI对生活污水农灌利用的影响

研究不同CRI(人工快速渗滤系统)对生活污水农灌利用的影响。结果表明,从COD的角度考虑,CRI1的出水只能用于旱作和水作的灌溉;CRI3的出水可用于旱作、水作和非生食蔬菜的灌溉;CRI2的出水(第7 d除外)可用于所有农作物的灌溉,机械通风扩大了CRI2出水农田灌溉的适用范围。CRI1和CRI3的氨氮去除率很低,虽然机械通风提高了CRI2的氨氮去除率,但是机械通风只是改变了进水中氮的形态,并没有将其去除。CRI1和CRI3的平均总氮去除率差不多,而CRI2的平均总氮去除率最低,机械通风降低了CRI2的总氮去除率,从而充分保留了污水中的氮,使其处理后的出水更有利于农田灌溉。由于三组CRI不排泥,从长远考虑,机械通风对总磷去除率的影响可以忽略不计。

CRI工艺在三峡库区小城镇污水处理厂中的应用

三峡库区小城镇水环境污染日益严重。介绍了人工快速渗滤(CRI)工艺在重庆市某沿江小城镇小型污水处理厂中的应用,经过近一年的运行,取得了良好的效果。实践表明,该工艺投资省、运行成本低、处理效果好,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中一级B标准,可回用作厂内绿化和道路浇洒用水。

CRI技术在污水资源化氨氮降解中的试验研究

随着城镇化水平的提高,城市杂用水量激增,污水资源化过程中传统的除氮成本又难以承受。试验采用人工快滤(CRI)技术,运用室内土柱模拟的方法,得出3种湿干比(3 h/9 h,6 h/18 h,8 h/40 h)条件下,渗滤介质不同的两土柱对氨氮的去除率分别为73.61%、69.68%、67.59%和79.57%、75.27%、71.38%;同一土柱相同湿干比条件下,运行时间越短氨氮去除率越高。试验结果对比得出人工土壤配比柱2优于柱1,说明选择合适的介质对污染物去除的重要性,而缩短运行周期对去除率的影响不很明显。

基于CRI系统的农村生活污水脱氮模拟试验研究

为了探明人工快速土壤渗滤系统(CRI)处理农村生活污水的性能,在实验室中构建了CRI系统模拟柱,采用不同布水方式对农村生活污水进行模拟处理。结果表明:不同布水方式下CRI系统模拟驻对污水的处理效果表现出一定差异,但对NH3-N、NO3-N、TN等污染物质的迁移、转化、降解规律是一致的;CRI系统脱氮机理主要包括硝化与反硝化作用、挥发作用和吸附作用3个方面;可通过调整CRI系统的池体结构、优化快速渗滤池的滤料组成及运行模式等途径提升CRI系统对含氮污染物的去除效果。

工艺参数对CRI削减雨水径流中氮磷污染物的影响

为强化人工快速渗滤(CRI)系统对雨水径流中氮磷等污染物的净化能力,对水力负荷、介质层厚度和进水方式3个工艺参数进行优化。小试试验结果表明,当水力负荷为2 m/d、介质层厚度为70~100 cm时,在介质层表面和距表面30 cm处以2∶1同时进行分段进水,CRI系统对氮磷等污染物的净化能力最好。最佳运行条件下,系统对COD、TP、氨氮和TN的去除率分别为87.7%、90.1%、89.5%和40.5%。中试试验结果表明,CRI系统在上述运行条件下具有一定的稳定性和耐冲击负荷的能力,适用于对雨水径流的处理。研究结果可以为CRI系统的应用提供一定的理论支撑。

改进型人工快渗除磷效果及途径研究

针对人工快渗对磷去除效率低的问题,将碳酸钙作为改良剂用于构建人工快渗系统,以研究不同水力负荷下磷的去除效果及除磷途径和机理。结果显示:水力负荷在0.1 m^(3)/(m^(2)·d)和0.2 m^(3)/(m^(2)·d)时,人工快渗出水溶解氧质量浓度均高于2 mg/L,总磷去除率均达到99%以上。当废水经过系统上层时,磷主要以固化的形式去除,占总去除量的95.78%;在落干期,磷去除过程仍持续进行,以PH_(3)形式去除,磷转化为PH_(3)的过程可持续14 h,PH_(3)瞬时质量浓度最大为1.67 mg/m^(3)。填料中的脱氢酶、碱性磷酸酶活性均明显提高。高通量测序分析表明,系统中聚磷菌(Phosphate Accumulating Organisms,PAOs)较多,各菌属自上而下相对丰度分别为:陶厄氏菌属Thauera上层7.36%、中层0.24%、下层2.67%,不动杆菌属Acinetobacter上层0.35%、中层6.27%、下层0.93%,假单胞菌属Pseudomonas上层0.19%、中层0.38%、下层1.25%,节杆菌属Arthrobacter上层0.21%、中层0.09%、下层0.34%。尽管出水溶解氧质量浓度高于2 mg/L,但系统中厌氧菌、兼氧菌含量较高。与磷转化有关的菌群自上而下相对丰度分别为:变形菌门Proteobacteria上层57.05%、中层50.15%、下层46.79%,厚壁菌门Firmicutes上层1.14%、中层1.82%、下层6.74%,Clostridium_sensu_stricto上层0.06%、中层0.21%、下层1.09%。在快渗系统微生态中,同时具备好氧和厌氧菌群是磷转化为PH_(3)的重要原因。

市政管网溢流污水及微污染水高标准处理探索与实践

随着城市发展对水环境要求的提高,部分水环境敏感地区的污水处理排放标准要求在达到一级A标准的基础上,进一步提高至《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类甚至Ⅲ类水标准,湖北某核心水源地也在污水高标准处理方面进行了积极探索和实践。该水源地的某入库河流水质不达标,在推进源头减排措施的同时,结合该河来水量平衡分析,启动了该河水质净化工程,处理溢流污水和微污染河水,旨在进一步削减入河污染物,为入库控制断面水质达标提供最后一道屏障。工程设计规模为8万m^(3)/d,其中5万m^(3)/d为微污染河水,采用“高密度沉淀+人工快渗”作为主体处理工艺,3万m^(3)/d为市政管网溢流污水,采用“改良厌氧-缺氧-好氧+膜生物反应器(AAO+MBR)”作为主体处理工艺,出水水质COD_(Cr)、BOD_(5)、氨氮、TP浓度达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类和Ⅳ类水标准。该文系统介绍了工程项目的总体方案,项目投产以来,MBR区持续稳定处理市政管网溢流污水,人工快渗区由处理微污染河水调整用于应急处理上游某污水处理厂尾水,运行效果稳定,管理方便,为高标准处理溢流污水、微污染水及水环境提升项目提供技术参考。

苏北地区某镇农村生活污水分散式处理模式工程设计应用分析

经过实地调研与监测,梳理了苏北地区某镇农村生活污水分散处理模式存在的问题,结合农村污水常用分散处理技术和影响因素,从处理效果好、运营维护方便、运行费用低等方面综合考虑,提出了“黑水+化粪池+第四格处理单元+微生态人工湿地/强化快渗地”和“灰水+原位生态净化槽+微生态人工湿地/强化快渗地”农村生活污水分散处理组合工艺,设计并建设了最大处理规模为50m^(3)/d的农村生活污水分散处理系统。同时在系统建成后连续半年的监测数据表明,该组合工艺出水COD、HN_(3)-N、TN和TP水质指标优于《农村生活污水处理设施水污染排放标准》(DB32/3462-2020)二级标准。

湿干比对不同人工快速渗滤系统处理厌氧折流板反应器出水的影响

为提高人工快速渗滤系统(CRI)对厌氧折流板反应器(ABR)出水中化学需氧量(COD)和悬浮固体(SS)的去除效果,保证出水水质符合农田灌溉标准,同时保留污水中的N、P元素,通过设计3组不同填料高度(CRI_(1)为110 cm,CRI_(2)、CRI_(3)为160 cm)和不同复氧方式(CRI_(1)、CRI_(3)为自然通风,CRI_(2)为自然通风与机械通风相结合),研究了不同湿干比(1∶0、3∶1、1∶1、1∶3)对3组CRI去除COD、SS及保留N、P元素的影响。结果表明,当填料高度为160 cm、增加机械通风、湿干比为1∶0时,CRI对COD和SS的去除效果最好,且能较多地保留N、P元素,COD、SS及N、P元素的平均去除率分别为76.88%、90.80%、9.43%和66.71%,CRI出水不但满足农田灌溉水质标准,还保证了污水中的N、P元素归田,实现了水肥双重资源化。

人工快速渗滤系统的研究与应用

人工快速渗滤系统 (CRI)是在传统的污水快速渗滤处理系统 (RI)的基础上发展起来的一种崭新的污水土地处理技术 ,阐述了其定义、发展背景、运行方式、作用机理、工艺流程、设计参数以及目前存在的问题和解决措施。指出CRI系统对实现污水无害化、资源化具有重要的现实意义。

解决污水快速渗滤土地处理系统占地突出的新方法

根据污水快速渗滤土地处理系统的主要特点和局限 ,针对该系统占地突出这一问题 ,提出了通过采用人工填料 ,提高水力负荷 ,加快污水在系统中的渗透速度 ,从而减小系统占地面积的新方法。对随水力负荷的提高使系统可能产生的出水水质变差、介质堵塞以及投资费用增高等问题进行了分析 ,并且对在涿州进行的现场小型工程的试验进行了验证。得出结论认为改进的人工构建快速渗滤系统切实可行。

应用16SrDNA克隆文库解析人工快速渗滤系统细菌种群多样性

本文通过构建16S rDNA克隆文库开展了人工快速渗滤(CRI)系统表层(10cm深)细菌种群多样性研究,结果表明,在CRI系统表层填料中细菌多样性十分丰富,存在7个主要类群,其中不可培养的酸杆菌纲(uncultured Acidobacteria)和其它不可培养细菌(uncultured bacteria)在整个克隆文库中比例最大,比例为53.72%,其次是浮霉菌纲(uncultured planctomycete)和β-变形菌纲(β-proteobacterium),分别占文库比例的13.89%和8.33%;克隆文库中反硝化菌的比例高于亚硝化单胞菌属细菌(0.925%),没有出现Nitrospira属的克隆子。本文通过16S rDNA克隆文库揭示了在生物膜上存在的优势菌为不可培养菌,而假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和紫色色杆菌(Chromobacterium sp.)等在平板分离培养中出现的频率较高,两种方法之间的结果存在差异。本研究采用16S rDNA克隆文库方法揭示的结果,将为CRI系统生物降解的进一步提高提供依据。

人工快速渗滤系统对地表微污染水净化效果的试验研究

为确定人工快速渗滤系统净化微污染地表水的主要影响因素,在三家店水库下游的京永引水渠旁建立了人工快速渗滤系统,开展了不同季节三家店水库微污染水净化效果的试验研究。结果表明,夏季高温季节,CODMn和NH4+-N的平均去除率分别为45%和65%,去除率随着渗透速率的提高而降低,但是变化不明显;随着水温的降低,CODMn的去除率开始下降。在低温季节,CODMn的去除率明显随着渗透速率的提高而显著降低,而NH4+-N受温度和渗透速率的影响不明显,但其平均去除率仍可达到60%。试验结果表明:人工快速渗滤系统对微污染地表水中CODMn和NH4+-N有较好的净化效果,且该系统在冬季低温条件下仍可以正常运行,但为保证净化效果,需要适当减小渗透速率。

改进型人工快渗系统处理污染河水中试

优化设计了人工快渗池的结构与滤料组成并进行了处理污染河水的中试。结果表明,该改进型人工快渗池对COD、SS具有良好的去除效果,去除率分别达到了85%和90%以上。但是相比于传统的快渗池,改进型人工快渗池对COD、SS的去除效果并没有显著提高。饱水层的设置为反硝化菌提供了长期淹水的厌氧环境,使改进型人工快渗池对总氮的去除效果较传统快渗池提高了近20%。同时,在饱水层内填充萤石砂,也提高了系统对总磷的去除效果。