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[硕士论文] 赵文元
环境工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:本课题主要以兰州市安宁区刘家堡某处废旧拆除建筑现场建筑垃圾为研究对象,利用建筑垃圾制备再生骨料,以再生骨料为原料制备环保砖,并对再生环保砖使用过程中存在的环境风险进行了分析。
  基于上述目的,本课题研究了再生环保砖的原材料特性、配合比设计、工艺流程。主要包括以下几个方面:(1)通过对再生骨料的工艺流程分析,得出适用于实验室生产再生骨料的生产工艺,并分析再生骨料与天然骨料性能存在差异。(2)再生环保砖保水层配合比参照《普通混凝土配合比设计规程》,设计再生环保砖保水层强度等级为C25,坍落度范围为35mm~50mm,确定试验砂率为0.36,水灰比为0.6。为最大效率利用建筑垃圾,试验设计再生骨料取代天然骨料,取代率分别为0%、20%、40%、60%、80%、100%,并研究了取代率对坍落度的影响。(3)经过对成型的再生环保砖保水层养护28d,对其进行抗压强度、保水率试验,研究发现,随着再生骨料取代率增加,再生环保砖抗压强度呈下降趋势,保水率逐渐增大,由此确定了再生骨料的最佳取代率。(4)再生环保砖储水层配合比参照《透水水泥混凝土路面技术规程》,确定试验水灰比为0.3。试验研究再生粗骨料全取代率下,不同目标孔隙率对储水层强度、透水性能的影响,目标孔隙率分别为20%、25%、30%,并确定了不同目标孔隙率下的试验方案。(5)根据再生环保砖储水层试验方案,对成型的再生环保砖储水层养护28d,并对储水层进行抗压、抗折强度、透水率测试,研究发现,随着目标孔隙率的增加,储水层抗压、抗折强度降低,透水率增大,并确定了储水层最佳目标孔隙率。(6)对制备成型的再生环保砖,通过酸雨模拟试验,分别测定了再生环保砖中的锌、铬、铅、镉的浸出量。并参考《地表水质量标准》(GB3838-2002)对其进行判定。通过固液萃取法对再生环保砖中孔隙水溶液pH测试,针对再生环保砖偏碱性的特点,提出降碱措施。
  研究结果表明:(1)再生骨料与天然骨料性能存在差异,再生骨料与天然骨料相比,表观密度小于天然骨料,而在压碎指标、吸水率、含水率等指标上,再生骨料大于天然骨料。根据规范要求,对再生骨料级配进行分析,再生骨料级配满足规范要求。(2)在基准水灰比为0.6,砂率为0.36时,单掺再生粗骨料为60%左右,再生环保砖保水层抗压强度及保水率达到最大值,单掺再生细骨料为50%左右,再生环保砖保水层抗压强度及保水率达到最大值。(3)基准水灰比为0.3时,目标孔隙率为25%左右,再生环保砖储水层抗压强度及透水性能达到最大值。(4)根据酸雨模拟实验结果,再生环保砖中镉未检出,随着取代率增加,锌、铬、铅都有一定量的浸出,对照《地表水质量标准》(GB3838-2002)中Ⅴ类水质中规定的要求,再生环保砖中的锌、铬、铅、镉浸出液浓度都低于标准中规定的要求,说明大部分重金属都有效固化在再生环保中,再生环保砖在使用过程中不会对环境造成风险。
[硕士论文] 陶仁乾
建筑与土木工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国新农村经济建设步伐的不断推进,农村环境建设逐渐受到重视,特别是农村生活污水的处理现状备受关注。我国北方地区因低温期长、水质不稳定、经济条件等的限制导致生活污水处理效果不佳、处理难度大、处理成本高等问题。本文针对目前我国北方地区生活污水中存在的问题,以聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)为主要混凝剂,开展HCA及其复配混凝剂对农村污水的强化混凝预处理的试验研究,从而减小后续处理单元的处理负荷,降低基建费用,最终实现对西北地区生活污水进行经济有效地防治的目标。
  HCA单因素试验主要因素分别为:水力条件(混合搅拌、絮凝搅拌强度及时间)、初始pH值、HCA投加量并以SS、TP及COD去除率为评价指标,结合分形维数以及Zeta电位的测试结果对HCA处理效果进行验证,得出各个因素参数值为:在水温为15℃-23℃范围内,混合搅拌速度400r/min,混合搅拌时间1.5min,絮凝搅拌速度100r/min,絮凝搅拌时间5min,初始pH值8.5-9.0左右,HCA投加量15mg/L,此时HCA对SS、TP及COD去除率分别可达92.2%、74.9%、65.1%。当HCA投加量为15mg/L时分形维数与Zeta电位分别为1.0149、-2.03mv,符合分形维数与Zeta电位的表征规律,同时进一步说明了试验筛选结果的合理性以及两种验证方法的适用性。
  为进一步优化HCA混凝参数,在单因素试验的基础上进行了正交试验,选取的主要因素分别为:初始pH值、HCA投加量、混合搅拌速度梯度、混合搅拌速度梯度、混合搅拌时间、絮凝搅拌速度梯度、絮凝搅拌时间。结果显示各因素对HCA处理效果的影响顺序为:初始pH值>HCA投加量>混合搅拌速度梯度>混合搅拌时间>絮凝搅拌速度梯度>絮凝搅拌时间。Zeta电位及分形维数的结果显示出与单因素试验结果类似的规律,即处理效果佳的絮体分形维数较大、Zeta电位的绝对值更接近0mv点位。正交试验优化HCA单独投加的混凝条件为:混合搅拌G值为244.3-268.2s-1(<15℃)、混合搅拌GT值为7329-8046、絮凝G值为38.9-40.5s-1、絮凝时间为5min、初始pH为8.5-9.0左右、HCA投加量为15mg/L。
  对正交试验结果的分析,初步进行了HCA处理生活污水的混凝机理探索,结果表明:混凝过程中,HCA主要是充分发挥其高正电荷性的特点,通过电性中和作用形成微小毛绒絮体,再通过吸附架桥、网捕卷扫等作用将细小絮体逐渐凝结为较大絮体颗粒最终沉降,从而达到去除水中污染物的目的。
  为进一步探究HCA复配混凝剂的处理效果,进行了HCA与无机混凝剂(FeCl3、PAC、PAFC)及有机混凝剂(PAM、AM)之间的复配试验,主要考察了投加比、初始pH值及投加量因素对复配混凝剂处理效果的试验。通过HCA与其他混凝剂复配组合处理效果的对比,当HCA∶PAC投加比为1∶20,投加量为10mg/L,初始pH值为8.5左右时,SS去除率在90%以上,TP去除率在65%左右,COD去除率在60%左右,与其他复配组合的处理效果相比,其形成的絮体颗粒较为粗大稳定,投量相对较少。
  针对西北地区生活污受温度影响较大的特点,文中探究了温度对HCA处理效果的影响,试验进行了常温与低温(15℃以下)两个温度环境下HCA处理效果的对比。结果表明温度对HCA处理效果影响较小,常温下各评价指标较低温时虽有提高但提高幅度均在10%以内。
  文末利用软件Design Expert8.0,根据Box-Behnken Design(BBD)实验设计对影响HCA处理生活污水效果的主要因素参数值进行了优化,过程中仍以SS、TP、COD去除率为评价指标,结果显示:正交试验絮凝搅拌时间为5min,初始pH确定为8.5左右,HCA投加量为15mg/L,通过响应面法优化后的结果所得初始pH值与正交试验结果接近,絮凝搅拌时间基本在5min左右,但HCA投加量优化值与正交试验值区别较大,对应SS、TP及COD去除率分别为90.2%、25.7%及39.9%。
[硕士论文] 孙国强
农业环境保护 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:近年来人类活动加剧特别是大量的工农业和生活污水给生态环境带来了巨大的压力,导致磷元素过度流向各类水体造成富营养化污染。当前污水处理中除磷主要有化学絮凝沉淀法除磷和微生物法除磷。生物法主要是利于微生物吸收污水中的磷并通过排出菌泥沉淀达到去除效果,但存在释磷和周期较短等问题而往往不能达到理想效果。化学絮凝剂是一种常见有效的除磷方法并被广泛应用,但容易导致污泥量增大,对后续处理增加难度,并且严重影响其他生物过程。近年来研究发现化学絮凝剂与生物除磷工艺相结合具有明显协同效应,这为磷的高效去除提供新的思路。因此本研究注重探讨了电解材料参数和化学絮凝剂对于除磷工艺效果的影响,将有助于污水处理中除磷的优化控制。
  首先研究了电解法对于污水处理中磷的影响,实验结果表明:铝电极的处理效果明显比铁电极的处理效果要好,铝电极的去除率比铁电极的除磷率高出30%左右。在电流大小为0.2A、电解间距为2cm以及电解时间为60min的条件下,最终的除磷率能达到97.8%,出水中磷浓度稳定在0.4mg·L-1左右,低于国家磷排放的标准(低于0.5mg·L-1)。
  研究了PAC、FeSO4、聚合硫酸铁、聚合氯化铁和聚合硫酸铝五种化学除磷试剂的混凝除磷效果,混凝实验结果表明,PAC、FeSO4、聚合硫酸铁、聚合氯化铁和聚合硫酸铝五种化学除磷试剂的最佳处理的pH分别为5,5,6,9和9。然后对于五种化学除磷试剂的复配的实验结果表明,相对于单一的除磷试剂,五种化学除磷试剂的复配对于除磷的效果都有不同程度的提高。聚合硫酸铁和聚合氯化铁在单独使用的时候去除效果不佳但是在进行复配后,聚合硫酸铁和聚合氯化铁的组合在配比为1∶1、浓度为10mg·L-1的时候除磷率能达到90%以上,而且无论酸性条件还是碱性条件对于除磷效果都没有影响,既减少了化学药剂的使用,又能提高除磷效果。
[博士论文] 彭立宇
化学工程与技术 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:经济的发展促进了生活水平的改善,也增加了餐厨垃圾的生成量,这不仅为环保问题带来巨大的压力和难度,同时餐厨垃圾的产生还伴随着生物质能的消耗,造成浪费。以往人们在对餐厨垃圾进行处理时,往往会造成二次污染,从而影响到环境。厌氧消化技术可通过微生物作用,促使餐厨得到分解,从而实现能量转化,生成甲烷,促使生物质能得到有效利用。但是现阶段的餐厨垃圾厌氧消化技术也面临着四个主要的问题:
  (1)餐厨垃圾预处理问题,特别是高油脂含量底物的预处理问题;
  (2)厌氧消化工艺运行稳定性问题,即如何建立参数体系和选取评价指标以保证厌氧消化工艺的连续稳定运行;
  (3)厌氧消化沼液处理问题,即如何实现餐厨沼液的无害化处理;
  (4)剩余污泥综合利用问题,即如何有效提高剩余污泥可生化性和提高废弃有机质的综合利用率。
  基于以上问题,本文重点进行了高油脂含量底物的预处理,厌氧消化工艺稳定运行和沼液及剩余污泥的处理等研究,使餐厨垃圾的可生化性进一步提高,同时对沼液和剩余污泥进行深度处理,降低了工艺本身对环境破坏的影响,提高了整体资源的综合利用效率。主要工作如下:
  1、为了提高餐厨垃圾中油脂的降解程度,增加生物气产量,将耦合了生物-物化的预处理方法应用于厌氧消化系统中。研究发现引入油脂降解菌可以提高油脂废水厌氧消化的效率。同时,引入超声和柠檬酸可以增加甲烷产量和提高油脂废水发酵效果。实验发现超声预处理可以提高初始阶段的甲烷产量,柠檬酸预处理则可以在随后的阶段中将较高的产甲烷趋势维持下去。实验分析表明,在油脂降解菌接种率为9%,超声时间为10min和柠檬酸浓度500mg/L下可实现最大的甲烷产量,为1100ml/gVS,是未经处理时的2.8倍,证明该处理方式可以有效促进油脂废水的降解。
  2、针对餐厨垃圾单相厌氧消化系统极易酸化,长期运行缺乏有效监控指标,极易导致发酵失败的问题,本文在中温条件下利用单相厌氧消化反应器进行了中试规模的启动和连续式单相厌氧消化系统运行试验。选取碱度作为评价厌氧消化系统稳定性的评价指标,同时考查该指标在系统长期稳定运行中对系统环境的调控作用。结果表明,本试验在启动及连续稳定运行时,碱度变化较于其他传统参数变化更加灵敏,适于作为调控指标。系统稳定运行后,底物总负荷可以达到12.9kg/m3/d,甲烷浓度可达到70%,生物气产率可达0.54m3/kg VS。与启动初期相比底物处理能力提高1.9倍,沼气产率提高1.2倍,厌氧消化系统启动成功并且可以连续稳定运行270d以上,同时还能实现较高的经济收益。
  3、为了解决沼液处理问题,本文进行了厌氧折流板反应器(ABR)工艺的考查。针对前期隔室酸化严重,后期隔室底物匮乏等问题,对反应器进行了改造并优化了进水工艺。实验结果表明,分区进料为6∶3∶1时反应器性能最佳,其死区占比仅为8.17%。反应器内污泥颗粒形成良好,菌落丰度高,分布较为合理。进水COD为4000-5000mg/L时,COD去除率在90%-95%之间,TN去除率约在60-70%间,其他主要参数也均达到工艺要求,但尚不能直接排放,需要进一步深度处理。
  4、针对沼液的进一步深度处理问题,本文采用了膜生物反应器(MBR)处理工艺。研究采用“搅拌-曝气”方式替代原有曝气方式运行,考查了外加连续搅拌对膜生物反应器MBR的运行效果的影响,研究发现,在外加连续搅拌下,MBR在COD和氨氮去除以及处理效率方面均优于无搅拌。其COD和氨氮去除率分别提升至95%和96%,出水COD降为40-60mg/L,符合国家一级排放标准,膜通量提升至14.68L/h*m2,是无搅拌下的3倍。同时发现连续搅拌下的污泥颗粒具有更大的比表面积和更多的附着位点。对于减小反应器占地面积,提高反应器运行效率和减小餐厨渗滤液处理费用来说具有较大优势。
  5、针对剩余污泥综合利用问题,本文基于微波和柠檬酸盐的协同作用,在剩余污泥的厌氧消化预处理阶段引入微波和柠檬酸盐耦合工艺,研究发现污泥的降解特性和产能特性得到显著提高,在微波功率20MJ/kg TS和柠檬酸钠浓度0.11g/g TS下,剩余污泥的生化甲烷能力达到218.88ml/g VS,比空白组提升了147.7%。实验发现,微波可对微生物絮体及微生物细胞进行破解,使胞内和EPS中的有机物得到快速释放,从而有利于进一步水解;而柠檬酸盐可通过解絮凝作用破坏紧密/松散联结型的EPS,进一步促进微波对EPS的破解作用。结果表明,微波和柠檬酸盐的协同作用将显著提高剩余污泥的厌氧消化预处理效果,提高剩余污泥的有效利用。
[硕士论文] 杨婷
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:厌氧氨氧化(ANAMMOX,AMX)是比传统除氮更节约成本且无污染化程度较高的工艺过程。本研究构建了厌氧移动床生物膜反应器(a lab scale anaerobic moving biofilm reactor,AMBBR)处理模拟市政废水,考察了低基质浓度、有机物和低温以及停运启动对反应器脱氮性能的影响,同时利用高通量测序方法解析菌群组成和丰度变化,并通过生物反应计量学分析氮脱除途径。以此,针对现实生活中AMX工艺的升级给予一些数据帮助。研究主要结论如下:
  (1)当基质浓度从39.7mg NH4+-N/L--12.8mg NH4+-N/L--24.8mg NH4+-N/L时,NH4+-N、NO2--N和TN的平均去除率分别是95.3%--65.2%--85.3%、95.7%--96.6%--97.7%和38.3%--62.6%--81.2%。低基质浓度降低了脱氮效率,但随着浓度提高而恢复。
  (2)添加100mg/L有机物干扰了系统连续运行的状态,但运行一段时间后,NH4+-N和TN的脱除效率得到提高。有机物的添加促进了AMX反应。
  (3)温度从35±1℃降到31±1℃时,氮的去除率没有显著变化;降低至25±1℃后,系统受到低温的冲击,氮去除率显著降低;适应温度后,去除率可恢复。
  (4)停运启动时,低氮浓度的启动速度最快,其次是低温;NO2--N的去除速度要快于NH4+-N;稳定运行后,低氮浓度和有机物存在的条件下脱氮效率可在短期内提升到80%以上,但低温条件下脱氮效率恢复较慢。
  (5)主要优势菌群(门)包括Proteobacteria,Bacteroidetes,Acidobacteria,Firmicutes,Actinobacteria,Planctomycetes,Chloroflexi.Planctomycetes(ANAMMOX菌)的丰度随浓度降低而降低,但浓度恢复后,其丰度又继续增加;添加有机物促进了Planctomycetes菌在生物载体显著生长;低温限制了Planctomycetes菌的生长,导致其丰度降低。
  (6)脱氮途径包含AMX、硝化、亚硝酸盐氧化和反硝化过程,AMX反应一直是最主要的除氮方式。
[硕士论文] 余琳
生态学 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:随着经济的发展和生活水平的提高,厨余垃圾的产量在与日俱增。然而,厨余垃圾不合理的堆放及处理,一方面易造成资源大量浪费,另一方面易导致水、土壤及大气污染。因此,探寻新型、高效的厨余垃圾处理方法是亟待解决的问题。本研究通过对本地家蝇进行诱捕驯化,采用正交试验设计探讨家蝇生物转化厨余垃圾最适的厨余垃圾配比、饲养密度及补料方式,通过对厨余垃圾转化率、幼虫生理生化指标进行测定,分析其转化效果及产品品质,并以幼虫产品作为饲料进行罗非鱼养殖试验,探究其用于鱼类养殖的可行性及安全性。
  (1)家蝇生物转化厨余垃圾的最优方法为饲养密度10.0g/kg,厨余垃圾配比为主食类∶菜肴类=1∶3,补料方式为一次性补料,此方法厨余垃圾转化率达75%以上,得到幼虫产量约120g/kg,幼虫个体重(50只计)约0.51g,幼虫粗蛋白含量约52%,符合国家鱼粉标准GB/T19164-2003(粗蛋白含量≥50%)。
  (2)家蝇生物转化厨余垃圾后,幼虫粗蛋白(52.8±2.12%)超过国家鱼粉标准GB/T19164-2003,且含有丰富的氨基酸,E%(必需氨基酸占总氨基酸)为45.1%,E/N(必需氨基酸与非必需氨基酸的比值)为0.83,均高于FAO-WHO提出的参考蛋白模式(40%和0.60);残余物水分25.4±5.02%,较转化前降低约59.5%,有机质含量59.0±2.18%,且含有较高的氮磷钾,可作为优质的有机肥原料。
  (3)家蝇幼虫进行罗非鱼养殖,家蝇鲜幼虫组的存活率最高达到90.0%,家蝇干幼虫组罗非鱼的增长率和肥满度最高,分别为75.7%和2.14%,家蝇干幼虫养殖的罗非鱼粗蛋白及粗脂肪含量均显著高于家蝇鲜幼虫组。
  (4)家蝇幼虫各重金属含量呈现锌(Zn)>铜(Cu)>镉(Cd)>铬(Cr)>铅(Pb)>镍(Ni),其中Zn、Cu、Pb及Cd富集系数均大于1,但其含量仍然低于国家鱼粉标准;残余物中重金属含量呈现Zn>Cu>Cr>Ni>Pb>Cd,其中重金属Zn、Cu、Pb、Ni较厨余垃圾重金属含量显著升高,但各重金属群均低于40.0,属A级无污染;家蝇干幼虫组养殖罗非鱼重金属含量低于市售干幼虫组,鲜幼虫组养殖罗非鱼重金属Cu、Cr、Cd、Ni含量低于其他组,无论家蝇干幼虫组或家蝇鲜幼虫组养殖罗非鱼,各重金属均不存在健康风险。
[硕士论文] 杨幽
植物营养学 广西大学 2018(学位年度)
摘要:为研究不同碳源及添加比例对于氮的去除率的影响,通过选取鹅卵石、沸石、蛭石和砂砾四种基质进行过柱实验,研究不同基质对于氮、磷等物质的去除率,筛选出最适宜作为人工湿地基质的材料,再通过添加稻草杆和玉米秸秆作为外加碳源,并分别按照0.5、1和2kg·m-2的比例加入已选基质实验柱中,比较不同碳源和不同添加比例下对氮、磷等物质的净化效果,筛选出合适的碳源比例。最后,选取美人蕉和风车草作为湿地植物,分别加入稻草杆和玉米秸秆,以研究人工湿地在不同植物、碳源和碳源比例的情况下对氮、磷等物质的去除率,选出一套最优组合,使得出水指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB189198-2002)一级标准A标准。通过实验得出以下结论:
  (1)不同种类的基质对于人工湿地的净化效果不同,当进水碳氮比达到5∶1时,在不添加碳源的情况下,鹅卵石、沸石、蛭石和砂砾四种基质的氮的去除率顺序分别是鹅卵石<砂砾<沸石<蛭石;磷的去除率顺序则是鹅卵石<蛭石<沸石<砂砾;对于COD的去除率则是鹅卵石<砂砾<蛭石<沸石。
  (2)在进水碳氮比约为2∶1时,添加稻草、玉米秸秆能够提高人工湿地对生活污水中N、P的去除率,添加稻草的去除率比添加玉米的去除率更好,且添加比例为1kg·m-2时效率达到最高。
  (3)不同种类的植物和碳源组合影响湿地氮、磷等元素的去除率,风车草对于湿地的净化效果好于美人蕉,风车草并加入为1kg·m-2的稻草对于湿地的净化效果最佳。
[硕士论文] 江承亮
环境工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:全世界每年产生大量的餐厨垃圾,极大地威胁着生态环境和人体健康。黑水虻生物转化作为一项新兴的餐厨垃圾处理技术,由于可克服餐厨垃圾处理主流技术的缺陷,且能有效地将废弃有机物转化为稳定的生物有机肥以及高附加值的虫体蛋白,而逐渐得到重视。但鲜有关于黑水虻肠道菌群对堆体菌群和代谢功能影响的研究。而昆虫肠道菌群已被证实不仅可对宿主产生各种影响,还在有机物的降解、昆虫影响环境等方面起着至关重要的作用。因此,本研究以黑水虻生物转化堆体、自然堆肥(即对照组)和黑水虻肠道为研究对象,采用高通量测序技术、PICRUSt、共现网络等技术以及入侵理论,探索黑水虻肠道菌群对堆体菌群和代谢功能的影响机制。本研究取得的结论如下:
  (1)黑水虻生物转化相比对照组具备更强的有机物质代谢和分解能力。黑水虻生物转化后C、N、H、S和P等含量均明显下降,减量率分别为48.8%、61.9%、52.0%、74.1%和43.5%,明显高于对照组;干物质减量为38.8%,明显优于对照组。此外,黑水虻生物转化餐厨垃圾的过程中β-糖苷酶、脲酶和酸性磷酸酶的活性,至堆肥结束分别升至295.8mol/(g·d)、12105μg/(g d)、17322nmol/(g·d),均显著高于对照组。
  (2)接种黑水虻幼虫后,堆体中的微生物多样性明显下降;群落结构明显改变;黑水虻转化组和黑水虻幼虫肠道组的biomarker分别为Corynebacterium和Dysgonomonas。堆肥结束后,部分肠道菌(12.9%)定殖在黑水虻堆体中,最高时有66.0%,而黑水虻肠道大部分细菌(85.6%)被初始餐厨垃圾中的细菌替代。此外,研究发现黑水虻堆体相较于对照组具有更强的外界抵抗力。
  (3)添加黑水虻幼虫后堆体的代谢功能明显加强,黑水虻堆肥组中有11种代谢功能以及42.3%的功能基因显著高于对照组,如同型产乙酸、碳水化合物的活性酶、三羧酸循环、氢代谢、糖酵解、硫化物代谢;仅有产甲烷和高分子物质水解等2种显著低于对照组,而代谢功能的强化是由于肠道菌群对堆体菌群的“重塑与改造”作用。
  (4)黑水虻幼虫肠道菌可通过入侵堆体生态位,对堆体菌群产生影响,堆体菌群可以同样的方式影响肠道菌群,两者的相互影响形成了一个介于两者之间的中间新生态位,而有机物的降解可能主要发生在这个新生态位中。有趣的是,这两种入侵主要是由一些低丰度菌调控,g_Corynebacterium、v_Dysgonomona、g_Sphingomonas、g_Staphylococcus和v_Anaerococcus等;此外,肠道菌入侵可能是导致堆体中微生物多样性减少的原因之一。
[硕士论文] 林伟
建筑与土木工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着D市经济的快速发展,城镇人口密度不断上升,城镇化水平日益提高,同时也产生了一系列水污染问题。D市某镇污水排放量持续增加,但排水设施落后,且缺乏污水处理的资金和渠道,导致大部分未经处理的污水直接排入了农村河道,从而污染了城镇内大部分的水体,因此研究与开发适用于符合小城镇污水处理特点的处理工艺已迫在眉睫。
  通过调查分析,D市该镇的的排污现状有两个问题:一方面污水收集系统现为雨污合流制,镇区几乎无排水管网,受纳水体为该镇的中心湖;另一方面,该镇没有污水处理厂,只有少量的化粪池,污水直接排放至水体。
  本设计内容针对以上问题,主要分为两部分:一是对污水管网进行改造,将雨污合流制改为雨污分流制;二是根据该镇的水质水量情况并结合当地的相关规划要求设计一套经济合理的污水处理系统,要求处理水质达到一级A标准。首先对该镇污水水量进行预测近期2017-2025年为4000m3/d,远期2026-2030年为8000m3/d。污水收集管网具体为将之前的合流管道改为雨水管道,在下方铺设污水管道,对污水管网进行重新设计。
  本文对各种二级生物处理、深度处理、除磷以及消毒工艺进行了技术经济比较和方案论证,最终确定污水处理工艺流程为:粗格栅+提升泵房+细格栅+沉砂池+CASS生物池+网格絮凝沉淀池+纤维转盘滤池+消毒,二级处理工艺选择CASS工艺,深度处理选用混凝沉淀+过滤工艺,网格絮凝池与斜管沉淀池合建,出水达到国标中一级A标准。本次设计规模较小,污泥产量较少,直接浓缩脱水,含水率达到60%后进行卫生填埋。
  根据前述污水、污泥处理工艺的比选结果,污水处理厂设计总规模为8000m3/d,近期4000m3/d,排水体制为分流制。远期总变化系数应为1.66,近期总变化系数应为1.80,远期最大时流量为553.4m3/h,近期最大时流量为300m3/h,连通管渠等按最大时流量计算。整个厂区分为三个部分,生产区内的构筑物根据进出水的方向按照工艺流程呈几字形布置。
[硕士论文] 桂园
市政工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,利用移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR)处理城市污水成为研究热点。在本研究中,选用了分段式MBBR反应器(分段式MBBR)和不分段式MBBR反应器(不分段式MBBR)两种MBBR反应器;分段式MBBR自下而上分为四个反应区,每两个反应区之间用布满小孔的挡板分隔。
  本研究以自配城市污水为研究对象,在不分段式MBBR中快速启动,培育出具有良好脱氮性能的生物膜。考察分段式与不分段式MBBR对城市污水的处理,分析比较这两种反应器,选择更具有优越性的反应器。在试验过程中,观察反应器运行的情况,并总结影响反应器运行的因素,针对各因素进行深入研究。同时针对低C/N比的城市污水,采取相应的措施保证反应器脱氮效率与稳定运行,以期为MBBR工艺处理低C/N比城市污水提供一定的依据。
  通过研究,获得如下主要结论:
  (1)本试验采用的填料为AQUAPOROUSGEL日清载体,采用间歇式进水和连续曝气的方法在DO为5.3mg/L左右、pH值为6.5左右时可使不分段式MBBR启动成功。当系统对COD、氨氮和TN的去除率分别稳定在87%左右、65%左右和20%左右时,填料由白色变成黄褐色,微生物镜检后发现填料上生长着大量好氧型细菌、硝化细菌和部分缺氧型细菌,此时可认为系统中的生物膜已经成熟。
  (2)本试验采用连续进、出水和连续曝气的方式检测柱状MBBR反应器是否分段以及DO、填充率、C/N比等因素对系统运行的影响。
  在DO为5.3mg/L左右、pH值为6.5左右时,进水氨氮浓度分别为35mg/L、50mg/L,分段式MBBR和不分段式MBBR对COD的去除效果差不多;对氨氮、TN和TP的去除效率,分段式MBBR明显优于不分段式MBBR。通过动力学负荷Ud、水力停留时间HRT和设计体积V三个参数的理论分析,证明分段式MBBR反应器优于不分段式MBBR;分段式MBBR自下而上的四个反应区中,微生物量、污染物去除率各不同。
  在pH值为6.5左右时,利用分段式MBBR在不同DO浓度下进行试验。当DO为4.5mg/L时,系统对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别为87%、85%、68%和37%,优于DO为5.3mg/L左右时的去除率。
  在DO为5.3mg/L左右、pH值为6.5左右时,利用分段式MBBR在填料填充率为40%、50%和60%时进行试验。结果表明,填料填充率为50%时,填料的流化性良好,填料之间的碰撞适当,对污染物的去除效果最好,其对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别约为85%、76%、57%和24%。
  在DO为5.3mg/L左右、pH值为6.5左右时,利用分段式MBBR对C/N比分别为7.1、5.1、3.4和2.3的城市污水进行处理。结果表明,随着C/N比的减小,系统对COD的去除率呈现下降趋势,但出水COD浓度相接近;C/N比为5.1时,氨氮、TN和TP的去除效果最好。说明分段式MBBR反应器对水质变化适应力很强,而C/N比的变化会对系统去除污染物的能力产生影响。
  (3)针对C/N比很低的城市污水,在连续进、出水和曝气的情况下,进行了分段式MBBR的两点进水和外加碳源两种运行方式的连续性试验,取得了更好的脱氮效果,为生产实践提供一定的理论参考。
  在DO为5.3mg/L左右、pH值为6.5左右时,采用两点进水的方式以合理利用碳源,让分段式MBBR从反应器底部和第三反应区分别进水。结果表明,采用两点进水有助于自养细菌的生长繁殖,系统对污染物的去除效果有一定程度的提高。
  在DO为5.3mg/L左右、pH为6.5左右时,将分段式MBBR的进水方式改为从底部进原水,从第三反应区进外加碳源。外加碳源分为葡萄糖、淀粉和乙酸钠。结果表明,淀粉作为外加碳源时,系统的脱氮除磷能力最差;葡萄糖和乙酸钠作为外加碳源时,其脱氮除磷的效果差不多;具体选用何种外加碳源,应综合考虑药剂成本的高低和反应时间的快慢等因素。
[硕士论文] 贾芳芳
环境工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来中国高速铁路事业发展迅速,随之产生的铁路污水处理问题也亟待解决。高速铁路正点率高站区内旅客滞留量少,造成站区内生活污水水质及水量不稳定、氨氮高而有机物少,呈现出碳氮比低的水质特点。所采用的传统生物处理工艺受限,尤其是TN、TP无法实现《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。因此研究、开发出适合于高速铁路站区生活污水特点的深度处理新技术具有重要意义。
  本文基于前期调研,运用自主研发的复合催化生物载体从耦合工艺出发研究出适合于高速铁路站区生活污水的深度脱氮除磷新技术、新工艺。首先开展实验室小试,探究不同运行条件(HRT、供气方式、低温)对反应器体系脱氮除磷的影响;接着开展现场中试,经调试、稳定运行后出水水质达标;结合研究数据进行动力学分析和微生物种群结构解析,建立了耦合技术的同步脱氮除磷机制;最后对复合催化生物载体造价及现场工程进行了经济性分析。研究结果表明:
  (1)实验室小试研究(Q=10.5~15.2L·d-1),在HRT=6h,反应器中间曝气DO=3.0±0.1mg·L-1,水温T=9-28℃条件下,污水脱氮除磷效率分别达85%、90%以上,出水水质可达GB18918-2002一级A排放标准。
  (2)现场中试试验(Q=2.0t·d-1)的工艺参数为HRT=6h,设备中间曝气控制DO=3.0±0.1mg·L-1,设备运行稳定,期间连续检测设备出水NH4+-N、TN、TP、COD,出水已由第三方检测机构检测,出水效果达标。
  (3)污水中氮的脱除是铁基质催化内电解与生物膜的共同作用,磷的去除以污水中磷参与铁基质催化内电解的化学作用为主导;Eckenfelder模型建立的脱氮除磷反应常数k分别为0.000998、0.005432min-1,优于同类反应器。
  (4)高通量测序和荧光定量PCR分析得出系统优势菌属为Sphaerotilus(球衣菌属)、Rhodobacter(红杆菌属)和Maritimimonas,未发现相关除磷菌,进一步验证了体系通过自养反硝化和化学除磷实现联合脱氮除磷的机制。
  (5)经济效益分析得出吨水投资费用为700元/t(其中填料吨水直接投资成本为50元/t),吨水运行费用为0.16元/t,经对比分析优于其他生物载体、外加碳源、化学除磷及污水提标工艺,是一种经济、高效的污水深度处理工艺。
  因此,此技术的研发可为高速铁路站区生活污水提标改造、深度脱氮除磷提供新思路、新工艺,可解决铁路站区生活污水深度处理常年未解决的难题。
[硕士论文] 张月
工商管理 河北工程大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,中国致力于加快城镇化的脚步,同时更加注重农村的生活环境质量。生活垃圾随意倾倒、清运不及时等问题影响农村居民的生活环境,因此农村的生活垃圾治理项目势在必行。2020年全面建成小康社会,脱贫攻坚战略和乡村振兴战略正在开展,更加坚定了农村生活垃圾治理项目的决心。但是,政府资金实力有限,缺乏先进的垃圾治理技术支持,在这样的社会和经济背景下PPP模式有了用武之地。本文主要从构建风险评价体系角度对农村生活垃圾治理PPP项目进行研究,目的是通过构建农村生活垃圾治理PPP项目的风险评价体系为风险评价和风险规避提供依据和支撑。
  本文在农村生活垃圾治理的现状和大量国内外文献的基础上,首先从农村生活垃圾和PPP模式基本理论入手,分别介绍了农村生活垃圾、PPP模式以及PPP项目风险的相关理论,为农村生活垃圾治理PPP项目的风险分析提供理论依据。随后对农村生活垃圾治理PPP项目进行风险分析,主要从项目特点,风险特征、风险来源以及风险识别方法进行分析,然后进行农村生活垃圾治理PPP项目的风险评价体系构建,评价体系包括评价主体和目标、风险评价指标体系以及基于层次分析法的模糊综合评价法,并以M村为例进行案例分析,最后提出农村生活垃圾治理PPP项目的风险应对策略。
[硕士论文] 吴勇
市政工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:在城镇污水排放量和处理规模随着城镇化率的提高不断增加的同时,污水处理厂的出水标准也在大幅提升,而城镇污水处理厂在(GB18918-2002)一级A稳定达标的改造中面临着偏低碳氮比影响生物脱氮能力、冬季水温低影响生物硝化和反硝化能力等难题。多级A/O-MBR组合工艺同时具有多级A/O工艺分段进水脱氮效率高、无硝化液回流、能耗低和MBR工艺高效固液分离、出水稳定、控制灵活的优点,在众多的一级A稳定达标组合工艺中备受青睐。
  本研究采用多级A/O-MBR组合工艺处理低碳氮比城市生活污水。重点研究了在系统启动期间,通过采用减小水力提留时间的方式、不排放剩余污泥的方式来提高污泥浓度至正常运行浓度,分析了污泥浓度增长期间,工艺处理效果和污泥特性的变化情况;系统启动期完成后,研究了污泥回流比、污泥龄、溶解氧等工艺参数对系统污染物去除效果的影响;研究通过增加内循环措施提高脱氮除磷效果,分析了反硝化除磷的强化效果;分析了污泥混合液特性、工艺参数对膜污染影响,研究了水力反冲洗和化学在线清洗的方式对膜通量的恢复情况。
  研究结果表明:
  (1)系统启动运行期间,得益于系统的不排泥运行和膜池的截留作用,反应器污泥浓度由2500mg/L提高到5000mg/L,但污泥活性有所下降。MLVSS/MLSS值由初始的0.85下降到0.79,总SOUR值由初期的22.5mgO2/(gMLVSS·h)下降至末期19.68mgO2/(gMLVSS·h)。系统启动运行期间,系统出水COD、NH4+-N、TN浓度均逐渐降低,TP浓度缓慢上升,至启动完成时出水COD、NH4+-N、TN、TP浓度分别为53.16、7.09、16.24、2.40mg/L,均无法达到一级A标准
  (2)对污泥回流比、SRT、DO的优化研究中发现,污泥回流比与系统COD去除效果正相关;与NH4+-N、TN、TP的去除效果负相关,回流比在50%时效果最佳。SRT对系统COD去除效果无明显影响;与NH4+-N、TN的去除效果正相关,但SRT过长也会使去除效果降低;与TP的去除效果负相关,考虑同时脱氮除磷的最优效果,选择SRT为20d较好,出水TN能稳定达到一级A标准,TP达到一级B标准。溶解氧采用1.5mg/L左右,脱氮除磷效果最佳,系统出水COD、NH4+-N、TN、TP均值分别为28.20、2.06、12.48、0.93mg/L,出水COD、NH4+-N、TN能满足一级A标准,出水TP满足一级B标准。
  (3)在工艺改进运行强化除磷的研究中发现,工艺改进后系统对COD和氨氮的去除效果无明显影响,平均去除率分别89.55%和98.38%;系统TN去除率有小幅提升,去除率由初期的76.92%提高到80.31%,系统TP去除率有明显提高,去除率由初期的74.81%提高到90.55%。到第40d时,系统出水COD、氨氮、TN、TP的浓度分别为26.63、1.12、10.33、0.48mg/L,均达到一级A标准。通过污泥静态分析实验发现,运行方式改变使得聚磷菌(PAOs)和反硝化聚磷菌(DPAOs)均得到富集,DPAOs占PAOs的比例由改进前的15%提高到改进后的24%。
  (4)随着污泥浓度和污泥龄的增加,TMP的增加速度越来越大,TMP达到设定的清洗压力的时间逐渐缩短。系统在SRT为10d,TMP平均增速最低为1.22KPa/d。TMP的增速随着曝气量的增加而降低,但过高的曝气量又会使TMP增速加快,本系统中适宜的曝气量为0.10Nm3/h。抽停比为8min:2min时,既有效减缓TMP增长又使产水量达满足要求。水反冲洗对膜通量的恢复效果随着反洗时长的增加而提高,但反洗时间延长到4min后为时,膜通量的恢复量不再显著增加。单纯的水力清洗只能缓解膜污染,不足以消除膜污染,采用0.2%的NaClO溶液对已污染膜进行化学清洗,可使膜通量恢复到初始状态的99.5%。
[硕士论文] 范国强
建筑与土木工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:卫生填埋法是现阶段最主要的城市生活垃圾处理处置方法,填埋法会产生大量的渗滤液,垃圾渗滤液对地下水、土壤、周围环境都会造成严重的污染,而且渗滤液有机组分含量高、可生化性差还含有有毒有害物质,严重阻碍常规处理方法的处理能力和处理效率,目前渗滤液的处理方法主要有化法、生化法、联合工艺法三类。本文结合渗滤液处理难点采用混凝+电化学氧化法联合处理工艺,针对兰州市垃圾渗滤液进行实验研究,尽最大程度降低渗滤液中氨氮和COD的含量并提高可生化性,为后续生化处理创造较好的实验条件,达到联合工艺中预处理的作用。
  兰州是西北寒旱地区典型城市,兰州市垃圾渗滤液具有全国垃圾渗滤液特点的普遍性又具有西北地区垃圾渗滤液的特殊性。本文主要在以下三个方面对兰州市垃圾渗滤液进行研究:
  (1)模拟填埋实验。通过查阅文献以及对兰州市垃圾组分调查,确定垃圾组分配比并进行模拟填埋实验。通过控制垃圾中的含水量进行垃圾最佳含水量和实际水量对照实验,分别测定两组填埋实验垃圾降解阶段过程中氨氮和COD的含量并分析垃圾降解规律,为填埋场设计及运营提供相关理论数据。模拟填埋实验通过对比两种条件下实验结果发现,保持生活垃圾最佳含水量可以有效增加垃圾降解速度,促进垃圾中有机物的快速降解,缩短降解周期,对实际填埋场中水分的控制有一定的参考价值。生活垃圾在填埋过程中有机物降解规律明显,氨氮浓度在填埋过程中呈稳步上升趋势,直到填埋柱中的垃圾降解充分后浓度趋于平稳,由最初283mg/L,逐渐上升到1000mg/L,最后在1000mg/L左右波动;COD浓度变化与氨氮浓度变化规律差异较大,COD浓度在填埋实验10天左右时间快速上升由2822mg/L快速上升到51019mg/L,后逐渐下降最终平稳在4400mg/L。
  (2)混凝实验。本实验是针对实际填埋场中COD峰值时段的水质进行处理混凝实验,通过与填埋实验COD峰值水样数据比较确定,选取环保公司垃圾渗滤液处理系统中调节池中的渗滤液为实验水样。实验选用经济高效的PAC、PFS、PFC三种混凝剂,通过调节混凝剂种类、混凝剂投加量和pH值确定COD和氨氮最佳去除率时的实验条件。混凝剂为PAC+PFS,投加量为8g/L,pH值为7.5时混凝实验可以达到最佳去除效果,此时氨氮去除率为40.2%;COD去除率为48.9%。通过调节PAC和PFS投加量调节实验,PAC∶PFS为1∶3时去除率达到最高。
  (3)电化学实验。电化学实验水样为混凝实验的出水水质,实验通过调节电极板种类、电流密度、NaC1投加量、pH值等因素的值确定实验条件,从而达到最佳去处效果,为后续生化实验奠定基础。实验采用正交分析法确定在电极为Ti/RuO2-IrO2-TiO2;NaC1投加量为2g/L;电流密度为7.5A/dm2;pH值为7时实验出水去除率最高,氨氮去除率达到56.5%、CODcr去除率达到59.3%。
  实验进水水质:氨氮浓度为2153mg/L,COD浓度为68312 mg/L,BOD5浓度为11164mg/L,B∶C为0.18。混凝+电化学实验后出水水质∶氨氮浓度为477mg/L,COD浓度为15441 mg/L,BOD5浓度为6537mg/L,B∶C为0.42。混凝+电化学实验对氨氮去除率为77.8%,对COD去除率为77.4%,B∶C由0.18上升到0.42,可生化性大大提升,对后续生化处理有着重要的意义,达到了最初的实验目的。
[硕士论文] 黄业翔
环境科学与工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:光合细菌(photosynthetic bacteria)是一种能同时进行污水净化、资源回收利用的有益微生物,但由于菌体难以自然沉降分离,流失情况严重,影响光合细菌在污水处理中的实际应用。目前,国内进行光合细菌絮凝固定化、并结合反应器处理生活污水的研究报道较少。因此,本研究以聚合氯化铝(PAC)作为絮凝剂,以三相生物流化床作为反应装置,优化絮凝固定化条件、污水处理条件,探究反应器运行条件及运行情况。本研究主要结论如下:
  (1)当3%PAC溶液投加量为60ml/L时,接近70%的光合细菌被絮凝沉降,且形成的絮凝颗粒直径在50~100μm之间,具有较快的沉降速度,利于菌、水分离。
  (2)通过条件优化研究得出,絮凝光合细菌投菌量为20%、C/N=11~15、pH=8~9、好氧黑暗的条件下,模拟污水中COD、NH4+-N去除率分别达到93.4%和57.8%;在葡萄糖添加量为0.3g/L、反应时间为12h、反应温度为25~35℃时,实际生活污水中COD、NH4+-N去除率分别达到93.9%和89.2%。
  (3)三相分离器可以将絮凝光合细菌截留在反应区,提高菌、水分离效果,有效解决反应器连续运行过程光合细菌易流失的问题。
  (4)添加0.3g/L葡萄糖,可以使出水COD、NH4+-N、TP浓度在12h内分别降低至25.0~77.0mg/L、1.5~4.0mg/L、0.5~1.0mg/L之间,达到国家一级标准(GB18918-2002)。当HRT提高至24h时,微生物发挥协同作用,在无外加碳源情况下,仍然维持反应器对生活污水的高效处理能力。
  (5)添加葡萄糖的前、后阶段内,光合细菌群落丰度呈迅速降低后缓慢回升的趋势,说明反应器运行过程需提供充足的小分子碳源,维持光合细菌生长代谢活性;同时,生活污水中携带微生物不断繁殖,使絮凝颗粒中微生物群落多样性迅速增加,光合细菌与多种异养微生物发挥协同作用,共同参与污染物处理过程,提高反应器对生活污水的处理能力。
[硕士论文] 王晨頔
物流工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国人口的增加和城市化进程的加快,城市生活垃圾的数量呈现逐年较快增长的趋势,因此处理问题变得尤为重要,而收集运输环节是城市生活垃圾处理的重要一环,严重影响到垃圾处理的经济效益、社会效益和环境效益。如今城市生活垃圾的研究和管理较多停留在末端治理和源头控制方面,而对于中间收集运输环节的关注相对较少,垃圾收运车辆的调度和路径优化问题的研究难以进行实际应用。现有研究目标较为单一且对多车型的研究较少,并且很少有进行分类运输的研究。因此本文以垃圾收运路径问题的研究缺口入手,提出了基于城市生活垃圾分类的清运车辆调度。
  通过对城市生活垃圾收运系统进行定性和定量分析,结合北京市原宣武区的城市生活垃圾清运现状,描述了现有收运路径并分析存在的问题,对中转站设备配置以及清运车辆调度进行研究。主要分两部分,一部分是对现有混装清运模式的车辆调度进行优化,另一部分是研究分类清运的车辆调度。首先结合排队论优化中转站卸料口的配置并进行经济效益分析;然后依据垃圾收运模式的特点,建立多目标、分批次、带时间窗的Rollon-Rolloff VRP模型,将实际问题中的限制转换成约束条件,重点结合成本以及车辆到达中转站后的卸车等待时间对清运车辆调度的影响建立模型。其次提出垃圾分类清运的车辆调度模式,分为分类联合清运和分类单独清运,属于点收集形式的VRP模型,分类联合清运和分类单独清运各有利弊,原宣武区的实际算例结果显示分类联合清运车辆使用数量和行驶距离较低,但是整体清运成本则是分类单独运输更有优势。
  模型求解方面,使用了粒子群算法在MATLAB软件上进行编程求解,得到不同模式下清运车辆的调度方案。对车辆调度方案进行对比分析,对于混装清运,模型计算结果显示优化后的车辆调度明显减少了车辆的排队等待时间并且减少了车辆使用数量;分类清运的车辆调度方案在车辆使用数量、行驶距离、成本、经济效益等方面与混装清运调度进行对比,虽然成本和车辆数量高于混装清运,但是给垃圾的中转筛分处理和末端的分类处理带来了有利影响,且后端利用收益大于清运相关成本,结合马家楼转运站的车辆资源情况,本文提出建议选择分类清运方式中的分类单独清运的车辆调度方案。
[硕士论文] 林兴
环境科学与工程 苏州科技学院;苏州科技大学 2018(学位年度)
摘要:以ANAMMOX为核心的城市生活污水处理工艺,是以资源回收为目的污水处理的发展方向。而城市污水主流PN-ANAMMOX工艺中却存在短程硝化易失稳,脱氮效能低的问题,针对于此,本文采用回流PN-ANAMMOX反应器对主流工艺中短程硝化稳定运行的调控策略及其脱氮性能进行了研究。在小试规模下,室温(20-30℃)以人工配水模拟有机物回收利用后的低氨氮(50mg L-1)废水,在启动PN以及PN-ANAMMOX联合后,通过对FA、DO以及联合运行中回流的调控,并最终在回流的作用下实现了NO3-N的稳定控制。最后对整体工艺进行优化,前置反硝化进一步降低出水总氮,实现联合工艺的稳定运行及脱氮能力的提升。主要结论如下:
  (1)对于低氨氮废水,在单一好氧区运行时,采用提高FA,限氧等常规控制手段难以实现NOB的稳定抑制,出水NO3-N浓度在短暂下降后仍呈上升趋势,表明NOB具有很强的适应性。
  (2)联合PN-ANAMMOX通过回流的方式实现了对NOB的稳定的抑制。回流的作用下,好氧区NO2--N暴露浓度降低,有效控制了出水NO2-N持续升高的问题。最佳回流比为3∶1,当回流比不足时,好氧区NO2--N偏高,不利于NOB的抑制。当回流比过高时,厌氧区ANAMMOX容易受到DO的影响,造成出水NO2--N的积累。
  (3)回流PN-ANAMMOX系统对温度变化具有良好的适应性,稳定的运行条件及良好的污泥截留效果使AnAOB保持良好活性。在持续降温的过程中,出水中始终无NO2--N累积。温度21℃左右,HRT:3.32h,回流比3∶1的条件下,PN-ANAMMOX运行稳定,出水NH4+-N和NO3--N浓度分别为896mg L-1和1428mg L-1,NRR为0.2kg(m3d)-1。
  (4)联合反硝化运行,出水总氮得到进一步去除。在C/N为0.8的条件下,出水NH4+-N和NO3--N浓度分别在6mg L-1和10mg L-1左右,系统TN去除率达到70%,COD去除率90%以上,整体NRR达到0.25kg(m3d)-1。
  (5)定量PCR结果表明,反应器进行回流后NOB的占比降低。从单一好氧区运行时到联合回流后,NOB的基因拷贝数从9.87×107降低至6.34×106,采用回流PN-ANAMMOX,在回流的作用下实现了NOB的稳定抑制。
[硕士论文] 刘宏
建筑与土木工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:新型短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺具有节省曝气能耗、缩短反应时间、不受碳源限制和污泥减量等优点,成功应用于垃圾渗滤液和污泥硝化上清液等处理高氨氮废水,但对于低氨氮的城市生活污水的研究较鲜见。本文对短程硝化和厌氧氨氧化反应分别进行工况优化,并进行组合工艺的脱氮性能的研究,为实际工程的应用提供理论参考。
  短程硝化主要研究成果:
  (1)探究交替好氧/缺氧和缺氧/好氧协同接种污泥对实现短程硝化的影响。温度控制在25+0.5℃,进水NH4+-N和COD平均浓度分别为65.59mg/L和219.10mg/L,
  ①在污泥不具备全程硝化活性条件下,采用交替缺氧/好氧模式(单周期4次交替缺氧∶好氧=30min∶30min)运行70周期,氨氮去除率(ARE)和COD去除率分别为98.67%和79.55%,亚硝积累率(NiAR)达到98.44%,成功实现稳定的短程硝化。
  ②在交替好氧/缺氧(单周期5次交替好氧∶缺氧=30min∶30min)污泥具备全程硝化活性条件下,运行64周期时,NO2-N出水浓度为19.04mg/L,NiAR高达99.21%,成功实现稳定的短程硝化。
  ③不具有全程硝化活性污泥在交替好氧/缺氧(单周期4次交替好氧∶缺氧=30min∶30min)模式下,运行58周期时,ARE和COD去除率分别为96.25%和77.43%,NiAR达到97.95%。
  (2)探究间歇曝气比对实现短程硝化的影响。温度控制在25±0.5℃,好氧∶缺氧间歇曝气比采用30min∶30min、40min∶20min和30min∶60min,分别运行到64、75和82周期时,NO2--N出水浓度分别为19.04、19.42及17.42mg/L,NiAR分别高达99.21%、95.47%和99.75%,均成功实现了稳定的短程硝化。
  (3)探究间歇曝气模式下温度对实现短程硝化的影响。控制温度分别为30℃、18℃和25℃,好氧∶缺氧时间为30 min∶30 min,分别运行61、90和70周期时,出水NH4+-N分别为0.68、1.28和0.98mg/L,ARE高达98.94%、99.57%和98.32%;NO2-N浓度达到20.57、20.18和19.04 mg/L,NiAR分别达到95.92%、99.58%和99.21%,三种温度下均成功实现了稳定的短程硝化。
  (4)探究间歇曝气模式下曝气量对短程硝化恢复的影响。对搁置2个月的短程硝化污泥进行恢复,在温度为25℃、交替好氧/缺氧时间比为30 min/30 min条件下处理实际生活污水,控制曝气量分别为120、100、80和60 L/h,出水NH4+-N浓度分别在第12、18、21和21周期之后稳定在5 mg/L以下;第30、35、38和42周期时,NO2-N浓度分别达到20.83、22.81、21.50和20.73mg/L,NiAR均高于99%,四种曝气量下均成功实现了短程硝化的恢复。
  厌氧氨氧化运行稳定阶段主要研究成果:
  在成功启动厌氧氨氧化反应的前提下,探究温度及进水基质比(NO2-N/NH4+-N)对稳定厌氧氨氧化性能变化的影响;采用ASBR(Anaerobic Sequencing Batch Reactor)反应器,处理人工模拟废水,控制进水pH为7.2±0.2,
  ①采用逐渐降温(30-25-20-15℃)的策略探究稳定运行情况,当温度降为15℃时,第36周期,ARE降低到60%左右,但仍然具有脱氮效果;
  ②温度为30℃,调节进水基质比(NO2-N/NH4+-N)为0.9、1.1、1.3、1.4、1.5及1.6,当NO2-N/NH4+-N的值为1.4,第28周期时,出水NH4+-N和NO2-N浓度分别为0.81 mg/L和1.52 mg/L;实际△NO2-N/△NH4+-N值约为1.37,△NO3-N/△NH4+-N维持在0.25~0.28,两者均接近理论值。
  短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺主要研究成果:
  采用SBR+ASBR组合工艺处理实际生活污水,探究完全短程硝化-厌氧氨氧化工艺脱氮效果。在短程硝化最佳运行工况(间歇曝气交替好氧∶缺氧=30min∶30min,温度为25℃,曝气量为80 L/h)条件下,确定最佳的运行模式为交替好氧6次和缺氧3次,NO2-N出水浓度维持在43 mg/L左右,采用ASBR反应器,温度为30℃,调节生活污水水量和短程硝化的出水水量为3∶5,即混合污水;混合污水逐渐代替人工配水的方式探究水质对厌氧氨氧化反应的影响。第43周期时,混合污水完全取代人工配水,实现了稳定的脱氮。当生活污水水量:短程硝化出水水量分别为3∶5、2∶3及2∶4时,进水NO2-N/NH4+-N基本维持在0.95~1.58,△NO2-N/△NH4+-N基本接近或略高于厌氧氨氧化理论值1.32,△NO3-N/△NH4+-N低于理论值0.26,系统实现了高效脱氮。
[硕士论文] 南彦斌
建筑与土木工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来我国在城镇生活污水处理方面取得积极成效,水体富营养化得到遏制,然而城镇生活污水浓度总体呈现低碳氮比、低碳磷比的特征,国内50%以上的城镇污水处理厂主体工艺采用A2/O,该工艺中硝化菌、反硝化菌和聚磷菌对碳源、泥龄存在竞争和矛盾,硝酸盐干扰厌氧释磷,导致同步深度脱氮除磷效率低下。因此,对生活污水进行深度脱氮除磷,才能根本性控制水体富营养化,缓解水资源短缺的现状。
  改良式A2/O-BAF双污泥系统是在A2/O-BAF的前端设置预缺氧段,降低在回流污泥混合液中携带的DO及NO3--N,使厌氧段的聚磷菌充分释磷;BAF中采用处于流化状态的改性生物填料,无需反冲洗。该系统集活性污泥法和生物膜法于一体,短泥龄的反硝化菌和聚磷菌在A2/O中以活性污泥形式生长,长泥龄的硝化菌在BAF中以生物膜状态存在,实现了时、空分离,避免了泥龄矛盾,使其各自在最佳的环境下生长;反硝化菌在A2/O缺氧段以有机碳源为电子供体、以回流硝化液中的NO3-N为电子受体,进行反硝化脱氮除磷,实现“一碳两用、一氮两用”。
  本课题采用改良式A2/O-BAF双污泥系统处理实际低碳氮比生活污水,在平均进水COD、NH4+-N、TN和TP浓度分别为188.75、60.26、61.57、4.90 mg/L的条件下,考察了组合工艺的启动及HRT和分段进水对系统脱氮除磷的影响。研究结果如下:
  A2/O反应器的启动处在冬季低温期(10~16℃),当预缺氧段、厌氧段、缺氧段和好氧段的容积比为1∶2∶5∶2时,TP的去除率达到80%以上,成功淘洗了硝化菌,在A2/O中实现反硝化吸磷;BAF采用人工配水,以接种挂膜法与自然挂膜法相结合的方式,控制进水NH4+-N和COD浓度分别为103.16和60.00 mg/L,运行至25 d时,硝化型BAF启动成功,填料表面生物膜由浅褐色黏性薄膜变为较厚的黄褐色生物膜,出水NH4+-N和COD的浓度分别降为36.17和6.66 mg/L,去除率分别高达62.7%和87.3%,出水NO3--N浓度达到60.23 mg/L;组合A2/O和BAF,历时25 d,出水水质达到稳定,实现了组合工艺的启动。
  系统启动成功后,在室温18~20℃条件下考察了HRT对脱氮除磷的影响。当SRT为12 d,污泥回流比为100%,硝化液回流比为200%,HRT为8h时,NH4+-N和TP的出水均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,但TN的去除效果较差;短HRT使硝化型BAF超负荷运行,硝化活性下降,HRT的减小使A2/O中生物量减少,系统脱氮除磷效果恶化。
  为提高碳源利用率,根据COD的物料衡算公式,分析评价了两段进水(预缺氧段和缺氧段)时碳源的利用情况,同时研究了其对反硝化除磷脱氮的影响。结果表明:当分段进水比为7∶3时,系统中碳源的有效利用率达85.8%,平衡百分比为92.4%,出水COD、NH4+N、TN、TP浓度分别为29.48、4.07、14.10、0.44 mg/L,去除率分别为82.1%、92.7%、75.5%、91.2%,同时反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例(DPAOs/PAOs)为98.8%。通过优化分段进水,碳源被有效利用,提高了同步脱氮除磷效果。
  采用低基质、低碳氮比生活污水(试验运行处在暑期),在分段进水比为7∶3时,考察了硝化液回流比对系统脱氮除磷的影响。结果表明:当平均进水COD、NHa+-N、TN、TP浓度平均为146.29、50.02、53.68、3.23 mg/L时,出水COD浓度均在50 mg/L以下,随着硝化液回流比的增加,出水NH4+-N、TN、TP均呈下降趋势,当硝化液回流比为250%时,出水NH4+-N、TN、TP浓度达到最低,分别为2.71、11.36、0.31 mg/L,且反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例达到最大为83.4%,强化了低基质连续运行时的同步反硝化除磷脱氮效果。
  本研究结果对改良式A2/O-BAF双污泥系统的快速启动、提高碳源的利用率及低碳氮比(或低基质)生活污水深度脱氮除磷具有重要的指导意义。
[硕士论文] 汪艳青
环境工程 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着我国人口的增长、城市化进程的加大、经济的发展、生活水平的提高,城市生活垃圾也以每年8%~10%的速度增长,中国已经变成了世界上最大的垃圾生产国。据统计,2015年我国仅城市生活垃圾清运量就达到了1.91亿吨,估计到2020年将达到2.81亿吨。这些垃圾超出了生物圈的同化能力,引起了很多消极的影响。目前,中国城市生活垃圾最主要的治理方式是卫生填埋(65.5%)和焚烧发电(32.5%),但是随着土地的日益稀缺以及填埋所造成的消极环境影响,越来越多的研究认为填埋不是一种可持续发展方式,生活垃圾焚烧发电将成为一种有吸引力的垃圾治理方式。事实也证明,近几年垃圾焚烧发电厂在中国市场前景良好,垃圾焚烧发电厂数目由2003年的47座增加到2015年的220座,焚烧垃圾的质量也相应由370万吨增长到6170万吨,然而一项技术不可能绝对完美,垃圾焚烧发电厂建设、运行过程中会消耗资源能源,同时也会产生直接或间接的污染物,这就需要系统投入更多的自然资源和人工输入去处理这些排放物,但是随着“蓝色垃圾焚烧发电厂”概念的提出,我国迫切需要的是具有更先进水平的资源综合利用垃圾焚烧发电厂的兴起。
  因此,本研究以能值理论和方法为基础,整合稀释方法、生态指标99(Eco-indicator99)评估方法、伤残调整寿命年(disability adjusted life years,DALY)评估方法、土地占用评估方法去定量化污染物排放影响。根据垃圾焚烧发电厂自身的特点,对经典的能值指标进行改进,以更全面地评估垃圾焚烧发电厂的可持续性发展。此次研究以四川省某垃圾焚烧发电厂为研究案例,提出三种情景分析研究(情景一:焚烧发电子系统+炉渣卫生填埋子系统;情景二:焚烧发电子系统+炉渣制备混凝土路面砖子系统;情景三:焚烧发电子系统+炉渣制备免烧墙体砖子系统),进行了一个整体综合的比较,探讨了在哪一种炉渣处理方式下能够使垃圾焚烧发电厂资源综合利用水平更高、对环境和社会效益更好、可持续程度更高。研究结果表明:
  (1)从能值流分析可知,情景一输入能值为8.21E+19sej/yr,其中,废物资源化利用输入(WR),免费的可更新输入(Rl),购买的可更新输入(FR)和购买的不可更新输入(FN)分别占总输入能值的20.32%,4.21%,2.39%和73.08%;情景二中输入能值为1.90E+20sej/yr,WR,Rl,FR和FN分别占总输入能值的23.71%,1.86%,1.15%和73.28%;情景三中输入能值为1.28E+20sej/yr,WR,Rl,FR和FN分别占总输入能值的35.20%,2.70%,1.60%和60.50%;总体而言,各情景中购买的不可更新能值占能值输入的比例都是最高,废物资源化利用输入所占比例次之。
  (2)从污染物排放影响定量化分析结果可知,污染物排放影响总的能值为1.67E+18sej/yr;其中生态服务和能值损失分别占了1.77%和98.23%。用于稀释镉(Cd)所消耗的生态服务最多,二氧化碳(CO2)引起的能值损失最大。因此,在这些研究系统中,烟气中的镉(Cd)和二氧化碳(CO2)应重点关注。
  (3)从指标结果来看,三种情景的废物治理成本(CUWE)分别为8.59E+13sej/t,1.65E+14sej/t,1.24E+14sej/t;正产出率(PRO)分别为1.225,2.861和1.230;改进的环境负荷率(IELR)分别为2.715,2.742和1.533;改进的环境可持续指标(IESI)分别为0.451,1.043和0.803;总体而言,单位废物治理成本(CUWE)指标值展示了情景一的优越性;正产出率(PRO)指标值显示了情景二的优越性;改进的环境负荷率(IESI)指标值又体现出情景三的优越性;改进的可持续发展(IESI)指数值表明情景二综合绩效最好。
  (4)三种情景分析中,污染物排放轻微地降低了每个情景的经济收益,为2.15%~5.46%;使每个情景的环境负荷率上升辐度为0.02%~0.05%;污染物排放对于每个情景的能值可持续指数的影响为2.17%~5.51%。总体而言,污染物排放对三种情景能值指标的结果影响较小。
  (5)与情景一相比,情景二和情景三的炉渣处理方式更环保、具有更高的可持续性。情景二和情景三相比较,情景二中用炉渣为原料生产混凝土路面砖有更好的综合性能。
  根据以上研究结果,本研究提出以下建议:(1)自主研发适合中国生活垃圾特点的垃圾焚烧发电设备和技术,实现其国产化;(2)从源头上减少生活垃圾产生量;(3)提倡、推行生活垃圾分类收集制度;(4)对生活垃圾焚烧后的灰渣进行合理的资源化利用,该研究中情景二应该被提倡,优先考虑,但是企业也必须加强原材料管理,重视控制空气污染物,关心产品市场需求;(5)为公众建立一个公开的信息系统;(6)完善生活垃圾收费体系;(7)政府应为废物资源化利用提供更多的支持。
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