城市污水人工土快滤处理系统的生物修复

针对人工土快滤床长期进行，在淹水状况下由于入水有机物浓度大于系统处理能力而造成的有机质积累和堵塞现象，通过国内外资料调研，从微生物、植物、土壤动物3个方面，讨论了应用生物修复技术来解决上述问题的可能性。     

城市污水人工土快滤床运行方式的试验研究

在北京地区的秋，冬季和成都地区的春，夏季，用模拟人工土柱处理城市污水，研究不同季节人工土快滤床的最佳运行方式。试验结果证明，春，夏季以连续配水8h，干化16h的水力负荷率较高，秋季以连续配水8 h,干化40h的水力负荷率较高，冬季以连续配水16h，干化128h的水力负荷率较高。COD，BOD5，SS和去除率和处理出水浓度以连续配水8h，湿干比较大的运行方式较好，而TN是以配水8h，湿干比较小的运行方式较好。     

厌氧—好氧串联系统对慢速可生物降解COD的去除（Ⅰ）—对不同基质COD的去除能力

利用高温（55℃）升流式厌氧污泥床和好氧移动床生物膜反应器串联系统，研究了淀粉，纤维素和降乙烯醇（PVA）这3种在食品加工，造纸和印染工业废水中常见的慢速可生物降解COD基质的去除过程。淀粉－COD能够完全被生物降解，纤维素－COD在厌氧反应器中通过污泥床的截留和纤维物的沉降作用可以从水中完全去除，单一的PVA基质难于被生物降解，但是，PVA－COD在淀粉和PVA的双组分溶液中可以得到一定的去除率。     

人工防护林作用下风沙土成土过程的研究进展

人工防护林是防风固沙,有效防治沙漠化的重要措施之一。在沙漠地区建立人工防护林,可以有效防止土壤侵蚀,促进土壤有机质及粘粒积累,促使地表结皮形成,不仅对流沙起到了固定作用,而且促进了风沙土的成土过程。本文结合植物－土壤相互作用理论,分别从植物地上部分对养分的阻滞和聚集,以及减少土壤表面蒸发;地下部分的固沙和物质的分解与营养补给等方面综述了生物防护林在风沙土成土过程中的作用。同时,从以往的研究发现,在风沙土成土过程中,土壤机械组成变细,比重和容重减小;土壤剖面结构分异显著,分层增加;土壤含水量和养分显著聚集;土壤微生物数量和种类增加,活性增强,酶活性也大幅度提高。总之,随着沙漠生物防护林的建造,林下风沙土性质发生了明显的改良作用,逐渐发展成固定风沙土。这说明人工防护林和风沙土的成土过程是协同发展的,这不仅有利于沙漠防护林的可持续管护,也有利于沙漠化的防治和退化生态系统的恢复与重建。     

土壤动物在土壤有机质形成中的作用

作为土壤生态系统重要组成部分的土壤动物,在土壤元素循环转化和迁移过程中发挥着重要的作用。土壤动物是凋落物分解的"微型粉碎机",通过体内"特殊转换器",影响土壤有机质的转化、腐殖质的形成。本文从土壤动物对地表枯落物分解入手,分析了影响土壤动物对凋落物分解的因素,土壤动物通过刺激土壤酶活性,与土壤微生物群落一起,加快土壤有机物的分解,促进土壤腐殖质的转化。旨在拓宽土壤动物生态功能,丰富土壤腐殖质形成机理学说,对保护土壤生物多样性、提高土壤地力、保障粮食安全具有重要的科学意义。     

上杨试验区水土保持生态系统中土壤微生物的性态与物质能量的转化

本试验采用国际晚近研究的新进展方法进行检测，试验表明土壤微生物总活性夏季比冬季强烈，人工森林生态系统比对照地（稀树草坡微生物总活性增强２０倍，每年被分解转化的有机物质量果园地比对照地增加１倍多，土壤微生物库中生物营养元素的库贮量果园地比对照地也增加了１倍，土壤微生物对能源营养物质的转化归还量，果园和人工森林生态系统都比对照地增大。     

水热条件和土壤类型对纤维素分解菌的影响

试验选择中国东部3个气候带上的主要农田土壤:寒温带黑龙江海伦的黏化湿润均腐土(黑土)、暖温带河南封丘的淡色潮润雏形土(潮土)和中亚热带江西鹰潭的黏化湿润富铁土(红壤),在海伦、封丘和鹰潭3个生态试验站建立土壤置换试验,研究玉米不同生育期水热条件和土壤类型对好氧性纤维素分解菌数量的影响。结果表明,暖温带气候条件下土壤好氧性纤维素分解菌数量高于中温带和中亚热带气候条件;土壤类型显著影响了土壤好氧性纤维素分解菌数量,变化顺序为黑土>潮土>红壤;在玉米不同生育期土壤纤维素分解菌数量的顺序均为抽雄期>收获后>种植前;施用化肥提高了土壤中好氧性纤维素分解菌的数量。相关分析显示土壤好氧性纤维素分解菌数量与土壤有机质、全氮、全磷、全钾、含水量和pH值呈显著正相关,土壤温度和含水量是影响土壤好氧性纤维素分解菌数量的重要环境因子。通径分析结果表明,土壤养分是决定土壤好氧性纤维素分解菌数量的主要因子,水热条件对其直接作用并不明显,但水热、施肥、土壤类型对纤维素分解菌数量有显著的交互作用。     

中国亚热带地区(长江流域)土壤形成的一般特性

长江流域的主要地区皆属于湿润的亚热带地区,因而决定了该区土壤的性质和特征。众所周知,亚热带土壤形成的一个极主要特性是:整个生物和化学分解作用十分强烈;它是在热、光和水分充足的条件下,以及在较长时间内较深的土层都是湿润和温暖的,并且在生物无休眠期的情况下进行的。这种对有机体生命活动有利的条件加速了上述的分解过程,一般比我们所处的温暖亚热带快二至三倍。无论是在天然生长的木本和草本植物群落地区,或者是在几乎全年种植作物的田地上,有机物和土壤中有机残余物的积累都有相应的增加。有机物的分解和矿物质化在微生物活动十分强烈的情况下进行得这样快,一方面,不能促成土壤中腐殖质的大量积累;另一方面,加速了生物循     

杂色云芝生物滤塔净化甲苯废气效果

为研究生物滤塔中优势菌种杂色云芝净化甲苯的性能。选择松树皮和火山石为生物滤塔填料,杂色云芝为功能微生物,甲苯为目标污染物,研究杂色云芝在生物滤塔中的生长情况及不同停留时间和进气载荷对去除率、去除负荷,系统压降变化的影响等。结果表明:采用强制循环挂膜法,在20 d内即可完成微生物挂膜,且在木质素氧化酶没有参与的条件下杂色云芝生物滤塔对甲苯表现出较好的去除效果。生物滤塔净化过程中气体停留时间(Gas rentention time,GRT)为148.3 s,进口负荷为7.28 g/(m~3·h)时,生物滤塔的最大去除能力为6.73 g/(m~3·h),该系统的最高去除率为92.4%;GRT为37.1s,进口负荷为58.25 g/(m~3·h)时,生物滤塔的最大去除能力为47.07 g/(m~3·h),去除率在80%以上。试验条件下,系统的压降均在500 Pa以下,说明系统的经济性良好。     

毛管逆滤渗污水净化反应器原理研究及室内试验验证

污水回用是解决城市缺水问题的一条有效途径。该文提出了一种新方法，尝试利用多孔介质毛细管作用过滤生活污水。制造了4个毛管逆滤渗污水净化器，采用普通河砂作为过滤介质进行了室内试验。试验采用两个因素：水势差、滤池内外径比。水势差选取4个水平：0.11、0.26、0.41、0.56 m，外层与内层水池直径比选取3个水平：14/6、12/6、10/6，以研究利用毛细管作用净化污水的可行性，并定量确定水势差及内外层水池的相对大小对该系统运行效果的影响。用反应器去除污水COD的多少来评价过滤效果。结果表明，过滤速度及净化效果与水势差之间呈极显著的对数相关关系，两者都随着水势差的增大而提高。当水势差为0.56 m时，COD的去除率可高达80%左右，过滤速度可以高达0.15 m/h。外层与内层水池的直径比(D/d)越大滤速越小,但该比值对COD的去除率无明显影响。该装置在运行过程中，污水被过滤介质所覆盖，有效地避免了污水的刺激性气味和蚊蝇孳生对周边环境的影响。     

填料碳种类对蚯蚓生物工程床净化畜禽养殖污水的影响

蚯蚓对不同种类填料碳的分解转化特征各异,继而影响蚯蚓生物工程床净化养殖污水的效果。为明确填料碳种类对净化畜禽养殖污水的影响特征,以水稻秸秆和水稻秸秆生物炭为生物工程床碳源填料,采用间隙式布料方式,连续22 d监测进水和出水水质。结果表明:秸秆填料的生物工程床对畜禽养殖污水特征污染物平均削减量分别为硝态氮67.2%,氨氮81.4%,总氮79.5%,磷酸盐29.9%,总磷35.2%,COD 21.4%,EC值77.8%;秸秆填料的生物工程床中添加蚯蚓后改变了特征污染物削减量,提升平均削减量分别为氨氮11.1%、总氮10.4%、磷酸盐17.8%、总磷73.9%和COD 27.3%,降低平均削减量分别为硝态氮10.3%和EC值3.4%;生物炭填料的生物工程床对畜禽养殖污水特征污染物平均削减量分别为硝态氮36.8%,氨氮86.2%,总氮53.4%,磷酸盐21.2%,总磷33.3%,COD 33.3%和EC值51.7%;生物碳填料的生物工程床添加蚯蚓后改变特征污染物削减量,削减量平均提升分别为硝态氮0.4%、氨氮1.4%、总氮10.6%、磷酸盐26.0%、总磷29.5%、COD 39.2%和EC值0.7%。秸秆填料和生物炭填料的生物工程床对出水p H值增加量平均为3.1%和7.7%,添加蚯蚓后出水p H值下降,平均下降率为0.1%和7.7%。总之,填料碳种类和蚯蚓活动显著影响生物工程床净化养殖污水的效果,秸秆填料有利于畜禽养殖污水硝态氮、总氮、磷酸盐、总磷和EC值削减;生物炭填料有利于畜禽养殖污水氨氮和COD削减,并显著增加出水p H值。生物工程床添加蚯蚓后明显提高畜禽养殖污水氨氮、总氮、磷酸盐、总磷和COD的削减,但不利于硝态氮削减。     

农业废弃物两相厌氧处理技术的研究

以两只750ml UASB反应器分别作为酸化相和甲烷相进行农业废弃物厌氧处理的研究,两相中,都培养出了颗粒污泥。酸化相有机负荷达240kgCOD/m~3[bed]·d,HRT=1.6h,酸化率66％,COD去除率4％～8％,甲烷相有机负荷达88kgCOD/m~3[bed]·d,HRT=3.7h,COD去除率大于85％。两相COD总去除率大于90％,总有机负荷60kgCOD/m~3[bed]·d。并结合扫描电镜照片,对两相颗粒污泥的形成,菌体分布规律等进行了探讨。     

陆生植物菜用于有机废水的生态治理研究

试验研究了陆生植物蕹菜对有机废水的治理效果,结果表明:蕹菜在水体中可有效降解COD、有机氨氮;在曝气、进料COD浓度为1300mg/L条件下,COD降解率达90%以上,而进料COD浓度为2600mg/L时,COD最大处理能力达10.56g/L.d;蕹菜对无机氨氮降解率达94%,有机氨氮降解率达73%以上。与水葫芦废水处理过程相比,蕹菜具有较广泛的水体环境适应性,对猪场废水具有一定处理效果。     

人工快速渗滤法处理干旱区小城镇污水的试验研究

人工快速渗滤法作为一种处理效率较高、处理成本较低、运行维护技术要求低的分散式污水处理技术,比较符合小城镇污水处理需求。针对西北干旱区小城镇水环境污染日益严重,利用模拟系统研究了不同填料比和不同湿干比对人工快速渗滤系统处理小城镇污水时COD、总磷、凯氏氮和铵氮去除效果的影响。结果表明,土砂比2∶1的系统污染物去除效果优于其他填料比,对COD、总磷、凯氏氮和铵氮的去除率分别为35.05%～65.07%、53.27%～70.38%、10.42%～49.65%和11.61%～50.27%。COD、凯氏氮和铵氮的去除率在湿干比1∶1时最高,分别为27.86%～65.07%、49.65%～53.18%和50.27%～57.14%。在湿干比1∶5时,总磷的最高去除率为45.37%～69.15%。     

Water Movement Characteristics in a Multi-Soil-Layering System

The Multi-Soil-Layering (MSL) system consists of soil units arranged in a brick-like pattern that are surrounded by layers of zeolite or alternating particles with a homogeneous size that allow a high hydraulic loading rate. Characteristics of the changes in the water movement, hydraulic retention time (HRT) and system weight during the wastewater treatment in the MSL system were investigated using a laboratory-scale MSL system (D10 × W50 × H73 cm). As the loading rate increased from 1,000 to 5,500 L m⁻² d⁻¹, wastewater preferentially flowed into the permeable layers in the MSL, which decreased the contact of the wastewater with the soil mixture layers. HRT was inversely related to the loading rate. HRT decreased from 20 to 1 h, as the loading rate increased from 250 to 6,000 L m⁻² d⁻¹. As an indicator of the system condition, the weight variation of the system was determined during the wastewater treatment. When the weight was stable, input and output of wastewater and decomposition of organic matter appeared to be equilibrated. When the weight increased, the system started to clog. Due to clogging, the efficiency of COD and phosphorus removal decreased, while the efficiency of nitrate removal increased.     

猪场废水厌氧消化液后处理技术研究及工程应用

猪场废水经过厌氧消化后，可生化性变差，BOD₅/COD仅为0.19，并且碳、氮倒置，比例严重失调，给后续好氧处理带来很大困难。采用序批式活性污泥法(SBR)工艺直接处理厌氧消化液，污染物的去除效果很差，COD仅去除8.31%，NH₃-N去除78.7％。通过改善厌氧消化液的可生化性和培养高效脱氮菌种等措施，COD、NH₃-N去除率改善显著，COD、BOD₅与SS的去除分别达到89.6%～93.4%、97.9%，95.6%，特别是对NH₃-N，达到了99%以上去除效率。将实验室结果应用于实际工程，也取得了好的效果，工程上SBR系统对猪场废水厌氧消化液的COD去除90%左右，出水COD基本上在300 mg/L以下。NH₃-N去除率大于99%，出水NH₃-N小于10 mg/L。BOD₅去除率大于98%，出水BOD₅小于20 mg/L。TN去除率大于90%。     

曝气生物滤池对玉米青贮渗出液处理效果

为了考察曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)处理玉米青贮渗出液的效果及其影响因素,重点考察了水力负荷、气水比、有机负荷和滤床高度。结果表明:水力负荷从0.5m3/(m2.h)升高到3.0m3/(m2.h)过程中,化学需氧量(COD)和NH3-N的去除率先升高后降低,当水力负荷1.5m3/(m2.h)时COD和NH3-N的去除率分别达到最大为83.5%、74.9%;增加气水比使得系统中溶解氧充足,可明显提高COD和NH3-N去除率,当气水比为3.5:1时COD和NH3-N的去除率分别达到最大为87.5%、75.2%;低有机负荷不利于COD和NH3-N的去除,当有机负荷为COD2.4kg/(m3.d)时,COD和NH3-N去除率最低分别仅为49.6%、58.5%,有机负荷为COD4.8kg/(m3.d)时去除率最高分别可达80.9%和75.9%,但过高的有机负荷反而对NH3-N去除不利,当有机负荷为COD7.2kg/(m3.d)时,NH3-N去除率降低为61.7%;滤床高度对硝化反应去除NH3-N影响较大,NH3-N生物硝化反应去除行为主要发生在0.6～1.0m区域。试验表明采用BAF系统处理玉米青贮渗出液是可行的,也为类似性质废水处理和改善农村水环境质量提供有益的参考。     

Factors Influencing Anaerobic Biodegradation of Biodiesel Industry Wastewater

Economic and environmental stimuli for biodiesel production have also increased production of glycerol, a byproduct present in biodiesel industry wastewater (BIW). The objective of the present study was to analyze which factors influenced glycerol biodegradation in anaerobic sequencing batch reactors (AnSBR) in the attempt to optimize chemical oxygen demand (COD) removal efficiency. Six factors were analyzed: pH, temperature, mixing speed, influent COD, inoculum mass, and reaction time. The results indicated that mixing speed, temperature, mass of inoculum, and reaction time had direct influence on COD removal efficiency in BIW. The reactor used in the experiments operated with efficiencies and applied loads above those mentioned in the literature. The mathematical model generated in this study can be used for estimating efficiency, process control and scale up of AnSBR.     

雨水滤清净水系统的设计与试验验证

针对黄土高原发展坡地高效农业面临的缺水及水源水质差而传统微型沉沙池效率低,清淤困难等问题,基于调控降雨径流,高效利用水土资源的理念,根据生物与物理净化的不同特点,设计出一套生态环保型高效滤清净水系统并进行了试验验证。结果表明,能源牧草柳枝稷作为植被过滤带与滤清池组合系统,对泥沙和总磷最大拦截效果分别达到98.62%和93.6%,对化学需氧量(COD)的最大拦截效果达到56%,说明柳枝稷植被过滤带对泥沙和污染物的拦截效果明显。并在此基础上再铺设不同粒径砂石的滤清池,只需拦截植被过滤带下来的柴草,使布置大幅简化,造价大幅降低。该系统可广泛应用于黄土高原坡地高效农业水源净化系统。     

Phosphorus retention in the soil matrix of constructed wetlands

Abstract

Constructed wetlands may be described as soil/plant systems for wastewater treatment in which pollutant removal is based on general principles of nutrient transformation in soils. Currently perceived as “black boxes”; by engineers, the design and operation of these systems may be greatly improved based on the knowledge gained from several decades of studying nutrient cycling in soil‐plant systems. This paper reports on an attempt to operate this linkage. Three pilot scale systems planted with reed, cattail, and water hyacinth were used to study the role of the soil matrix in phosphorus (P) removal over a period of five months. Phosphorus removal was superior in the soil‐based systems with a mean P reduction from the influent concentration (24 mg‐mL^‐1) of 80% compared with 54% in the soilless bed. Recycling the effluent into the system in order to increase the detention time did not contribute to improving removal, except in the soilless bed. This indicates that P removal in the soil‐based systems is rapid, and that an equilibrium value may be reached beyond which no further removal is possible. The effect of a lime amendment on the improvement of P removal was studied in batch tests in a decarbonated sand amended with 1.4%, 12.2%, 21%, 38%, and 49% calcium carbonate (CaCO₃). Phosphorus removal from solution can be significantly improved by the addition of small amounts of lime (2–4%). Fixation is also faster and sustainable in lime‐amended sands. These results suggest that P removal from wastewater can be greatly enhanced by the addition of small amounts of lime to the soil substrate.