低表观气速间歇曝气AGS-SBR系统处理实际生活污水

实验选用3个SBR反应器接种污水厂活性污泥,R1采用高表观气速(SGV)连续曝气,R2采用低SGV连续曝气,R3采用低SGV间歇曝气,在低碳氮比的实际生活污水中培养好氧颗粒污泥,探究不同SGV曝气条件对好氧颗粒污泥的形成及系统处理效果的影响.经过120d的培养,R1､R2和R3中颗粒粒径分别为(754±78),(812±86),(1183±93)μm,R3的脱氮除磷效果优于R1和R2.结果表明,应用低SGV间歇曝气策略在低碳氮比实际生活污水中培养的好氧颗粒污泥脱氮除磷性能良好,且系统中反硝化聚磷菌(DPAO)占聚磷菌(PAO)比例为24.75%.

关于环境天然纳米颗粒提取及其携带有机污染物的定性测试研究

以土壤中提取天然纳米颗粒携带有机污染物的非靶标筛查为目的,建立了一种超声离心提取-固相萃取-气相色谱质谱结合的筛查方法。采用沉淀-超声-离心-抽滤-超声-离心的方法路径,对土壤天然纳米颗粒进行提取,得到纳米颗粒原液,通过固相萃取对其上携带的有机污染物进行浓缩富集纯化,用气相色谱-质谱联用(GC/MS)法对污染物进行了快速定性分析。本方法用于北运河河道两侧地下水及土壤污染带,进行纳米颗粒携带的污染物监测及有机污染来源分析,为环境治理提供指导依据。

含水层中纳米颗粒提取及有机物检测研究

本文研究含水层中天然纳米颗粒的取样、分离和提取技术,DLS分析粒度分布以及体积分数分布,TEM-EDS等分析微观结构、元素组成和价态,高通量技术分析天然纳米颗粒所携带的有机污染物成分。研究结果确定了不同深度天然纳米颗粒的提取、粒度分析和稳定性分析方法;发现含水层样品中含有大量天然纳米颗粒,分布体现正态趋势,粒径多为100 nm以下;天然纳米颗粒不稳定并随着时间发生团聚;天然纳米颗粒存在Si、Al、Fe、Na、Ca、Mg等元素,并携带酚类、羧酸衍生物类等有机物。

响应曲面法优化改性漂珠对水中三氯乙烯的吸附性能

本文对工业废弃物漂珠进行煅烧改性,制备易回收的吸附材料。以三氯乙烯作为目标污染物,研究改性漂珠吸附污染物的可行性和不同改性参数对去除污染物的影响。通过Box-Behnken设计-响应曲面法以煅烧温度、煅烧时间及粒径为影响因素,建立以三氯乙烯吸附量为响应值的预测模型,对改性漂珠进行XRD、SEM-EDS、BET等表征分析以探讨材料的吸附性能。结果表明,煅烧改性后的漂珠表面疏松多孔,比表面积增大2.4倍左右,影响改性漂珠吸附水中三氯乙烯的因素顺序依次为:煅烧时间>煅烧温度>粒径。模型优化的最优吸附条件为:粒径为0.25~0.38 mm,煅烧温度为640℃,煅烧时间为80 min,预测吸附最大值为1326μg/g,试验值为1344μg/g,两者仅相差1.4%。通过高温煅烧改性的漂珠具备更优良的吸附性能,是一种可大规模生产、以废治废、易回收的环保材料。

交替饥饿下PN1/PN2系统抑制NOB研究

为了抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长繁殖,采用序批式反应器(SBR)运行PN1/PN2系统,设置4组反应器R1~R4,分别设置连续运行段和交替饥饿/恢复运行段.饥饿期溶解氧(DO)浓度分别设置为(1±0.5),(2±0.5),(3±0.5),(4±0.5)mg/L,探讨交替周期的选取、饥饿期DO条件对功能菌活性、污泥浓度、粒径及胞外聚合物(EPS)的影响,以期实现部分硝化段的稳定运行.结果显示,相比于好氧氨氧化菌(AOB),NOB在面对饥饿时表现得更为敏感,活性衰减速率更高,恢复期前3d AOB的活性恢复速率高于NOB,因此3d的交替周期能够有效抑制NOB并保留AOB活性.采用交替周期为3d的交替饥饿/恢复策略进行70d的运行,4组反应器的亚硝酸盐氮积累率(NAR)分别达到73.36%、84.43%、91.21%、95.97%,运行过程中出现了污泥减量化的现象,但经过一段时间的适应后R1~R3的污泥浓度能够保持稳定,而R4则呈下降趋势;交替饥饿/恢复策略使系统逐渐排除沉降性能较差的絮体,而沉降性能好的污泥留在反应器内,第70d 4个反应器的污泥粒径分别达到190.69,197.56,207.69,153.56µm;环境变化刺激微生物分泌更多EPS,因此4组反应器污泥的EPS含量都呈现不同幅度的升高.实验结果表明交替饥饿/恢复策略可以刺激污泥产生有利的变化,实现有效的NOB抑制以及稳定的NO_(2)^(-)-N积累.

基于不同污泥量间歇饥饿的CANON工艺启动

为了探究不同污泥量间歇饥饿对于全程自养脱氮(CANON)工艺启动的影响,R1、R2和R3反应器分别采用水力筛分间歇饥饿、部分污泥间歇饥饿和全部污泥间歇饥饿3种不同的方式启动CANON工艺.结果显示,R1、R2和R3反应器分别在第44,66和58d顺利启动,第70d时,其总氮去除率分别达到73.63%、71.56%和67.40%左右,粒径分别达到了404,359和306μm.分析表明,水力筛分间歇饥饿方式可以选择性地针对絮状污泥进行饥饿,避免间歇饥饿对于污泥EPS及粒径的负面影响,在有效抑制NOB菌活性的同时易于保持相关功能菌的活性;部分污泥间歇饥饿的方式在一定程度上避免了AOB和ANAMMOX活性的衰减,但同时NOB的抑制效果也较差;整体间歇饥饿策略对于NOB的抑制效果最好,但同时也不利于CANON工艺相关功能菌的活性保持.

纳米零价铁/过硫酸盐去除2,4-二氯酚的动力学研究

为更好地理解纳米零价铁(nZVI)激活过硫酸盐(PS)的机制和动力学,基于Langmuir-Hinshelwood机理,结合nZVI/PS体系中主要的反应步骤对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的降解过程建立动力学模型。使用不同影响因素下(包括nZVI投加量、初始PS浓度和初始2,4-DCP浓度)PS,2,4-DCP浓度变化数据拟合动力学模型并确定速率常数,通过对速率常数的敏感性分析得到:2,4-DCP降解的整体反应动力学是由前体表面复合物内部发生电子转移反应形成硫酸根自由基SO_(4)^(·-)以及2,4-DCP被羟基自由基OH·降解这两个过程来控制的。

厌氧氨氧化颗粒污泥的长期保藏及快速活性恢复

在4℃且无基质的条件下,将厌氧氨氧化颗粒污泥保藏230 d之后进行活性恢复,探究添加葡萄糖和丙酸钠两种有机碳源对于快速活性恢复的影响.经过230 d的长期保藏,厌氧氨氧化菌活性为0.013 g·(g·d)^(-1),仅为保藏前的6.02%,且平均粒径为135.05μm,骤降至原来的38.23%,污泥解体、颜色发黑.在活性恢复阶段,R2和R3反应器分别添加葡萄糖和丙酸钠作为有机碳源,恢复结果显示,经过15 d的恢复,R1、R2和R3反应器的PN含量分别达到了126.30、188.86和168.82 mg·g^(-1),厌氧氨氧化菌活性均有所提升,分别达到了0.145、0.185和0.126 g·(g·d)^(-1),其中,添加葡萄糖作为有机碳源的R2反应器厌氧氨氧化菌活性最高,恢复到了保藏前的85.65%,且总氮去除率达到81.61%.第20d时,R1、R2和R3反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的粒径分别为289.81、359.66和314.37μm,表明厌氧氨氧化颗粒污泥的长期保藏不是无法克服的难题,且在恢复阶段添加葡萄糖不仅可以有效提高EPS含量,促进颗粒生长和黏附,而且丰富了厌氧氨氧化的反应途径,使其在恢复阶段与其他细菌的底物竞争中占据优势,更快地恢复活性.

厌氧推流进水对反硝化除磷好氧颗粒污泥系统的影响

实际生活污水成分复杂,且碳氮比较低,而厌氧推流进水可以通过提供局部高底物浓度来加强好氧颗粒污泥对进水中COD的利用.实验采用间歇曝气的方式在序批式反应器(SBR)中培养好氧颗粒污泥,以实际生活污水为进水,接种污水厂污泥.R1采用厌氧快速进水,R2采用厌氧推流进水,探究不同进水模式对生活污水好氧颗粒污泥系统的影响.结果表明,快速厌氧进水条件下,R1中更早出现颗粒结构,但在运行71 d时出现颗粒破裂的现象;应用厌氧推流进水模式的R2生成的颗粒结构较R1的更为致密,颗粒表面更加光滑,且反硝化聚磷菌(DPAO)的富集效果更好.最终R1和R2反应器内DPAO占聚磷菌(PAO)的比例分别为14.17%和22.07%.结果表明,厌氧推流进水模式能够加强颗粒污泥对进水中COD的利用,有利于富集DPAO,生成结构更加致密稳定的颗粒,实现"一碳两用",获得更好的脱氮除磷效果.

低温地下水净化工艺中氨氮去除性能及机制

在东北某自来水厂,以中试滤柱开展了低温(5~6℃)高铁锰氨[Fe(Ⅱ)11.9~14.8 mg·L^(-1)、Mn(Ⅱ)1.1~1.5 mg·L^(-1)和NH4+-N 1.1~3.2 mg·L^(-1)]净化工艺实验,以探究氨氮去除途径与生物滤柱的除氨性能.结果表明,滤柱在启动初期就对氨氮具有良好的去除效果,通过理论分析与实验验证可知,TNloss是由铁氧化物对氨氮吸附造成,氨氮转化为硝氮的过程是生物硝化作用.氨氮质量浓度提高过程中,由于吸附位点有限,铁氧化物对氨氮的吸附量稳定在1 mg·L^(-1)左右,氨氮氧化去除量不断增加,其中在滤柱上部滤层的去除量远大于下部滤层,DO是限制氨氮氧化去除量进一步增加的限制因素.滤速提升过程中,铁氧化物对氨氮吸附时间缩短,吸附量有所减少,空床接触时间(empty bed contact time,EBCT)缩短,使得单位体积滤料中硝化菌硝化去除的氨氮减少,需要增加滤层厚度以提升氨氮去除效果.

不同好氧/缺氧时长联合分区排泥优化生活污水短程硝化反硝化除磷颗粒系统运行

采用生活污水接种人工配水下成熟短程硝化反硝化除磷颗粒,通过不同好氧/缺氧时长联合分区排泥优化调控短程硝化反硝化除磷系统运行.结果表明,调控好氧/缺氧时长联合分区排泥可实现系统的稳定运行.后期稳定期出水COD浓度在50 mg·L^(-1)以下,出水TN浓度低于15 mg·L^(-1),TN去除率达83%左右并保持平稳,出水P浓度均在0.5 mg·L^(-1)以下,平均去除率为93.72%.同时,分区排泥(70%顶部污泥和30%底部污泥)可作为筛选微生物的途径,维持了良好的亚硝化和除磷性能,使粒径分布更为集中,并保证氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和反硝化聚磷菌(denitrifying phosphate accumulating organisms,DPAOs)的生长优势.缺氧时长的增加提高了缺氧异养菌的生长速率,使得缺氧异养菌分泌出更多的EPS,确保了颗粒污泥性状的改善和后续维持稳定.

间歇梯度曝气下缩短SRT强化短程SNEDPR系统脱氮除磷

为了探究间歇梯度曝气下污泥龄对氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的影响,研究短程硝化内源反硝化除磷系统对于处理低C/N比生活污水的优势作用,本文采用SBR反应器培养好氧颗粒污泥,实验进水采用实际生活污水.结果表明,在SRT由50 d逐渐降低至30 d过程中,比氨氧化速率由3.16 mg·(g·h)^(-1)增加至4.38 mg·(g·h)^(-1),比亚硝酸盐氧化速率由3.4 mg·(g·h)^(-1)降为1.8 mg·(g·h)^(-1)左右,可知NOB活性降低约44%,从而使系统实现了短程硝化.当SRT为30 d时,由典型周期实验可知亚硝酸盐最大积累量可达6.93 mg·L^(-1).由于系统中污泥浓度随SRT的减少而略有降低,因此在反应进行至40 d左右时根据DO曲线采取降低曝气量的策略,最终SRT为30 d时系统出水COD浓度为40.76 mg·L^(-1),TN浓度为12.4 mg·L^(-1),TP浓度为0.31 mg·L^(-1),强化了系统中C、N和P的同步去除,最终得到了稳定运行的短程硝化内源反硝化除磷系统.同时好氧颗粒污泥EPS含量与SRT呈现负相关性,蛋白质含量由污泥龄为50 d的66.7 mg·g^(-1)升为30 d的95.1mg·g^(-1),多糖保持在12.1~17.2 mg·g^(-1)的范围内,说明SRT的降低对蛋白质含量的影响较多糖大,当SRT为30 d时,PN/PS值保持在6.2左右,好氧颗粒污泥在该条件下仍能保持较好的结构稳定性.