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生物炭对硫自养反硝化人工湿地深度净化污水厂尾水的影响
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作者 苑振华 刘光明 +1 位作者 陈启斌 王朝旭 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第2期559-571,共13页
为探究生物炭对硫自养反硝化人工湿地深度净化污水厂尾水的影响及微生物机理,分别构建硫磺+石灰石(CW-C)与硫磺+石灰石+杏仁壳生物炭(CW-B)垂直潜流人工湿地,测定不同水力停留时间(HRT)下出水COD、TN、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N、NH_(... 为探究生物炭对硫自养反硝化人工湿地深度净化污水厂尾水的影响及微生物机理,分别构建硫磺+石灰石(CW-C)与硫磺+石灰石+杏仁壳生物炭(CW-B)垂直潜流人工湿地,测定不同水力停留时间(HRT)下出水COD、TN、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、SO_(4)^(2-)和溶解氧浓度,利用高通量测序技术分析微生物群落结构,并用PICRUSt软件预测氮、硫循环功能基因相对丰度。结果表明,HRT=4 h时,CW-C和CW-B的TN平均去除率分别较其他HRT高6.18%-21.14%和5.63%-15.92%,且CW-B的NO_(3)^(-)-N去除率(均值96.66%)显著高于CW-C(95.50%,P<0.01)。生物炭在人工湿地中营造了更低的溶解氧环境,使硫自养反硝化微生物的主要菌门Bacteroidota和Chloroflexi以及主要菌属Chlorobium、Geothrix、norank_fPHOS-HE36和Thiothrix相对丰度增加,同时使异养反硝化微生物的主要菌门Actinobacteriota和Firmicutes以及主要菌属norank_fCaldilineaceae、unclassified_fRhodocyclaceae和Denitratisoma相对丰度增加;另外,生物炭使人工湿地硫酸盐同化还原过程功能基因(sat、cysH和sir)相对丰度升高。生物炭使硫自养反硝化人工湿地中异养反硝化占比升高,更利于NO3--N去除,同时促进硫酸盐同化还原过程,减少副产物SCO42-产生。本研究阐明了生物炭在硫自养反硝化人工湿地深度净化污水厂尾水中的角色,可为水资源再生循环利用提供理论依据。 展开更多
关键词 生物炭 硫自养反硝化 人工湿地 污水厂尾水 微生物群落
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改性稻壳生物炭对水中反硝化过程和N_(2)O排放的影响 被引量:4
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作者 王朝旭 刘勇超 +5 位作者 常智淋 陈启斌 王永 李作臣 闫铭 魏阳 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2908-2916,共9页
为探究H_(2)O_(2)改性和NaBH_(4)改性稻壳生物炭(BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4))对反硝化过程和N_(2)O排放的影响及机理,在制备并测定BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4)理化性质及其表面含氧官能团含量基础上,将未改性生物炭(BC)、BC-H_(2)O_(2)... 为探究H_(2)O_(2)改性和NaBH_(4)改性稻壳生物炭(BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4))对反硝化过程和N_(2)O排放的影响及机理,在制备并测定BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4)理化性质及其表面含氧官能团含量基础上,将未改性生物炭(BC)、BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4)以1%(w/V)的比例分别加入含有厌氧反硝化细菌(DB)的培养体系,开展DB去除模拟废水中低浓度硝酸盐(约10mg/L,以N计)的室内培养实验.结果表明,H_(2)O_(2)改性增加了生物炭表面的羧基含量,而NaBH_(4)改性增加了生物炭表面的内酯基和酚羟基含量.另外,傅立叶变换红外光谱分析表明,与BC相比,BC-H_(2)O_(2)的C=O含量明显增加.DB+BC-H_(2)O_(2)和DB+BC-NaBH_(4)处理的反硝化速率峰值较DB+BC处理提前12h出现,且分别高17.50%和6.32%.与DB+BC处理相比,DB+BC-NaBH_(4)处理的N_(2)O累积排放量增加10.43%,但差异不显著;DB+BC-H_(2)O_(2)处理的N_(2)O累积排放量显著增加165.54%,N_(2)O/(N_(2)O+N_(2))比值显著增加170.00%,但N_(2)O+N_(2)累积排放量之间无显著差异(P<0.05),表明BC-H_(2)O_(2)抑制反硝化过程中N_(2)O向N_(2)还原,进而促进N_(2)O排放,这可能与添加BC-H_(2)O_(2)使培养体系的pH值、碳生物有效性降低以及C=O含量增加有关. 展开更多
关键词 改性稻壳生物炭 硝酸盐 反硝化作用 N_(2)O排放
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基于CiteSpace的国内外人工湿地研究动态与未来展望 被引量:6
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作者 侯耀钧 陈启斌 +5 位作者 王朝旭 王永 李作臣 王亚炜 李亚男 崔建国 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1275-1286,共12页
人工湿地因具有耗资少、处理效果好等优点受到国内外学者的高度关注,相关研究文献数量大幅增长,但有关人工湿地领域的文献分析相对缺乏。基于文献计量学的方法,以中国知网(CNKI)核心期刊数据库和Web of Science(WoS)核心合集数据库为数... 人工湿地因具有耗资少、处理效果好等优点受到国内外学者的高度关注,相关研究文献数量大幅增长,但有关人工湿地领域的文献分析相对缺乏。基于文献计量学的方法,以中国知网(CNKI)核心期刊数据库和Web of Science(WoS)核心合集数据库为数据源,利用CiteSpace等软件对2000—2021年人工湿地领域国内外发表的文献进行统计分析;基于年发文量、发文国家、发文作者、研究方向和研究热点演化等的对比分析,揭示国内外研究动态差异。结果表明:2000—2021年,国内外关于人工湿地研究的年发文量呈快速上升趋势;在WoS核心合集数据库中,中国学者发文量居世界首位。国外人工湿地领域的主要研究方向,在传统研究的基础上还关注到了耦合微生物燃料电池技术与个人护理品等新兴污染物的去除等;国内人工湿地领域的主要研究方向围绕除污机理、除污效能、除污对象及其应用4方面展开。利用基因测序技术从微观角度研究人工湿地和人工湿地-微生物燃料电池耦合技术将是近年人工湿地领域的研究热点。人工湿地技术已进入成熟阶段,未来有望与更多新兴领域结合。 展开更多
关键词 人工湿地 文献计量学 知识图谱 研究热点 污水处理
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城镇污水处理厂尾水人工湿地研究现状及展望 被引量:10
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作者 闫春浩 陈启斌 +4 位作者 王朝旭 王志强 李作臣 孙兆森 崔建国 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3175-3178,3188,共5页
梳理了城镇污水处理厂尾水人工湿地的研究内容和现状,主要集中在基质筛选、微生物强化、植物选育、结构优化、电化学技术联用等五个方面,核心是提高尾水人工湿地的脱氮效能。未来需要构建基于基质和水生植物选择、工程运营监测等方面的... 梳理了城镇污水处理厂尾水人工湿地的研究内容和现状,主要集中在基质筛选、微生物强化、植物选育、结构优化、电化学技术联用等五个方面,核心是提高尾水人工湿地的脱氮效能。未来需要构建基于基质和水生植物选择、工程运营监测等方面的“基础数据库”,进一步揭示尾水人工湿地生物脱氮机理,提高工程的适用性和经济性。 展开更多
关键词 人工湿地 污水处理厂尾水 深度处理 强化脱氮
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技术标准视角下我国污水处理厂尾水人工湿地设计分析 被引量:7
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作者 马昱新 陈启斌 +4 位作者 王朝旭 李作臣 李伟强 申志鹏 崔建国 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1287-1294,共8页
人工湿地已逐渐应用于我国污水处理厂提标改造和尾水资源化利用工程实践中,并成为一项备受关注的技术。为指导和规范国内各地区污水处理厂尾水人工湿地工程的设计和建设,国家和地方相关职能部门及专业协会发布实施了多部尾水人工湿地技... 人工湿地已逐渐应用于我国污水处理厂提标改造和尾水资源化利用工程实践中,并成为一项备受关注的技术。为指导和规范国内各地区污水处理厂尾水人工湿地工程的设计和建设,国家和地方相关职能部门及专业协会发布实施了多部尾水人工湿地技术标准。在全面梳理国内外尾水人工湿地工程应用现状和当前指导尾水人工湿地设计、建设的相关技术标准实施情况的基础上,对不同层面尾水人工湿地技术标准从工艺选型、设计参数等方面进行对比分析。依据尾水人工湿地碳水平调控策略的可行性、经济性并结合实际工程应用可达性的综合分析,确定湿地结构优化、工艺改进、耦合工艺是优化尾水人工湿地工程设计和强化其脱氮效能的较好策略和途径。为保障人工湿地工程安全和正常运营,建议人工湿地工程设计时应依据当地的水文条件,进行湿地的总水量平衡计算。未来应构建基于基质和水生植物选择、工程运营监测等方面的基础数据库,加强技术标准在尾水人工湿地全生命周期中的指导作用。 展开更多
关键词 人工湿地 污水处理厂尾水 技术标准 深度处理
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外加碳源对生物炭基潜流人工湿地净化污水处理厂尾水效能的影响 被引量:13
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作者 刘勇超 陈启斌 +4 位作者 王朝旭 王加勇 孙兆森 张业国 魏阳 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1295-1303,共9页
生物炭作为一种多功能生态环保材料,近年来被广泛应用于人工湿地污水处理中,其可为异养反硝化提供碳源,从而提高人工湿地的脱氮能力。通过室内构建石英砂/杏仁壳生物炭基质(体积比7∶3)人工湿地,同时以石英砂基质人工湿地为对照,运行后... 生物炭作为一种多功能生态环保材料,近年来被广泛应用于人工湿地污水处理中,其可为异养反硝化提供碳源,从而提高人工湿地的脱氮能力。通过室内构建石英砂/杏仁壳生物炭基质(体积比7∶3)人工湿地,同时以石英砂基质人工湿地为对照,运行后期通过外加碳源设计不同碳氮比(C/N),且分别采用连续流和间歇流的运行方式,探究外加碳源对生物炭基水平潜流人工湿地深度净化实际污水处理厂尾水效果的影响。结果表明:外加碳源前,人工湿地的化学需氧量(COD)去除率为负,总氮(TN)和硝氮(NO_(3)^(−)-N)去除率在41 d内持续降低;而外加碳源后,石英砂单元和石英砂/生物炭单元的COD去除率分别增至37.88%~90.44%和73.60%~97.90%,TN和NO_(3)^(−)-N去除率也明显提高。在外加碳源使进水C/N为8且间歇流运行时,石英砂/生物炭单元的TN和NO_(3)^(−)-N去除率最高,分别达65.61%和74.20%。生物炭添加提高了湿地微生物生物量,同时创造了有利于反硝化作用发生的氧化还原环境,使石英砂/生物炭单元的COD、TN和NO_(3)^(−)-N去除率分别提高了5.66%~130.35%、9.34%~54.03%和8.71%~63.04%。外加碳源与生物炭添加可作为一种有效手段强化实际污水处理厂尾水人工湿地系统的脱氮效能。 展开更多
关键词 外加碳源 生物炭 潜流人工湿地 污水处理厂尾水 硝态氮
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