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Microbial community characterization,activity analysis and purifying efficiency in a biofilter process

Journal of Environmental Sciences 2013年第4期25卷 677-687页

作者： Hong Xiang Xiwu Lu Lihong Yin Fei Yang guangcan zhu Wuping Liu School of Energy and Environment Southeast University Key Laboratory of Environmental Medicine and Engineering Ministry of Education School of Public Health Southeast University Guizhou Provincial Center for Disease Control and Prevention

The growth and metabolism of microbial communities on biologically activated carbon （BAC） play a crucial role in the purification of drinking water. To gain insight into the growth and metabolic characteristics of microbial communities and the efficiency of drinking water treatment in a BAC filter, we analyzed the heterotrophic plate count （HPC）, phospholipid, dehydrogenase, metabolic function and water quality parameters during start-up and steady-state periods. In the start-up process of the filter with natural biofilm colonization, the variation in heterotrophic plate count levels was S-curved. The total phospholipid level was very low during the first 5 days and reached a maximum value after 40 days in the filter. The activity of dehydrogenase gradually increased during the first 30 days and then reached a plateau. The functional diversity of the microbial community in the filter increased, and then reached a relatively stable level by day 40. After an initial decrease, which was followed by an increase, the removal rate of NH4＋-N and COD_Mn became stable and was 80% and 28%, respectively, by day 40. The consumption rate of dissolved oxygen reached a steady level after 29 days, and remained at 18%. At the steady operation state, the levels of HPC, phospholipid, dehydrogenase activity and carbon source utilization had no significant differences after 6 months compared to levels measured on day 40. The filter was shown to be effective in removing NH4＋-N, NO2--N, CODMn, UV254, biodegradable dissolved organic carbon and trace organic pollutants from the influent. Our results suggest that understanding changes in the growth and metabolism of microorganisms in BAC filter could help to improve the efficiency of biological treatment of drinking water.

关键词： biologically activated carbon microbial community microbial biomass and activity metabolic function pollutant removalrate

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紫外-微臭氧工艺降解微囊藻毒素的动力学特性

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东南大学学报（自然科学版） 2005年第3期35卷 438-441页

作者：朱光灿吕锡武东南大学土木工程学院南京210096

研究了紫外微臭氧工艺降解微囊藻毒素(MC)的动力学过程与特性.结果表明:MC-RR,MC-YR和MC-LR三种MC在紫外微臭氧反应器中的降解过程为一级动力学反应,半降解时间分别为74.5,32.2和24.2min;降解速率不受初始藻毒素浓度的影响,湖水中天然... 详细信息

研究了紫外微臭氧工艺降解微囊藻毒素(MC)的动力学过程与特性.结果表明:MC-RR,MC-YR和MC-LR三种MC在紫外微臭氧反应器中的降解过程为一级动力学反应,半降解时间分别为74.5,32.2和24.2min;降解速率不受初始藻毒素浓度的影响,湖水中天然有机物(NOM)能捕获自由基,抑制MC的降解,葡萄糖对MC的降解没有影响;紫外微臭氧工艺主要通过HO·等自由基对MC侧链Adda基中不饱和共轭双键的破坏而降解MC,并使藻毒素脱毒.紫外微臭氧工艺可用于降解饮用水中MC.

关键词：微囊藻毒素臭氧工艺动力学特性紫外动力学过程动力学反应天然有机物降解过程降解速率共轭双键自由基对 MC 反应器葡萄糖不饱和饮用水湖水

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采用混沌粒子群优化算法的水质模型参数辨识

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东南大学学报（自然科学版） 2009年第5期39卷 1018-1022页

作者：袁君陈贝朱光灿东南大学能源与环境学院南京210096

提出了一种新的适用于水质模型参数辨识的混沌粒子群优化(LCPSO)算法.与粒子群优化(PSO)算法相比,该算法将Logistic混沌搜索嵌入到PSO算法中,利用混沌变量产生初始粒群,并对子代部分粒子群体进行微小扰动,随着搜索过程的深入逐步调整扰... 详细信息

提出了一种新的适用于水质模型参数辨识的混沌粒子群优化(LCPSO)算法.与粒子群优化(PSO)算法相比,该算法将Logistic混沌搜索嵌入到PSO算法中,利用混沌变量产生初始粒群,并对子代部分粒子群体进行微小扰动,随着搜索过程的深入逐步调整扰动幅度,以克服PSO算法的早熟、易陷入局部极值等固有缺陷.采用标准测试函数,将该算法与遗传算法(GA)和PSO算法进行比较,证明了其收敛速度和寻优能力的优越性.采用实测水质数据,将LCPSO算法应用于具有一定工程价值和复杂程度的Dobbins-Camp BOD-DO水质模型的参数辨识.结果显示,所得水质数据与实测值误差平方和仅为0.1503,且相对误差在±0.2%范围内,故该算法可为水质模型的参数辨识提供一条新的途径.

关键词：水质模型参数辨识 Logistic混沌粒子群优化

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进水碳磷比对连续流反硝化除磷工艺脱氮除磷效果的影响

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东南大学学报（自然科学版） 2012年第1期42卷 94-98页

作者：史静吕锡武朱光灿朱文韬东南大学能源与环境学院南京210096

针对连续流双污泥反硝化除磷工艺,考察进水碳磷质量比(m(C)/m(P))对化学需氧量(COD)、氨氮和总磷(TP)去除效果的影响.系统进水COD和氨氮分别保持在250和45 mg/L左右,通过改变进水TP浓度来调整m(C)/m(P).实验结果表明:在m(C)/m(P)比分别... 详细信息

针对连续流双污泥反硝化除磷工艺,考察进水碳磷质量比(m(C)/m(P))对化学需氧量(COD)、氨氮和总磷(TP)去除效果的影响.系统进水COD和氨氮分别保持在250和45 mg/L左右,通过改变进水TP浓度来调整m(C)/m(P).实验结果表明:在m(C)/m(P)比分别为64.1,42.0,33.0和17.8的情况下,TP去除率分别为93.2%,92.0%,78.3%和65.8%,除磷效率明显降低.在m(C)/m(P)>42.0的情况下,出水TP低于0.5 mg/L.随着m(C)/m(P)的降低,反硝化聚磷污泥释磷量和净聚磷量增加,净聚磷量分别为3.63,5.33,6.26和10.3mg/L.m(C)/m(P)减小有利于提高生物除磷系统的稳定性,但出水磷浓度会有所增加,可通过适当延长后置曝气池停留时间来降低出水磷浓度.m(C)/m(P)对COD的去除和脱氮的效果影响不大,COD去除率保持在85.6%～93.1%,氨氮的去除率大于93%.

关键词：碳磷比反硝化除磷脱氮除磷连续流双污泥工艺

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加气混凝土砌块吸附初期径流中磷的效果与机制

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环境工程学报 2018年第8期12卷 2202-2209页

作者：张小玲朱光灿东南大学能源与环境学院南京210096 东南大学无锡太湖水环境工程研究中心无锡214135

为发掘具有高效除磷性能的新型基质,提高人工湿地处理初期径流能力。选用废弃的加气混凝土砌块(加气块)作为实验材料,通过吸附动力学、吸附等温线实验及磷形态分析实验等探究其对磷的吸附机制,并将其作为基质应用于人工湿地中处理初期... 详细信息

为发掘具有高效除磷性能的新型基质,提高人工湿地处理初期径流能力。选用废弃的加气混凝土砌块(加气块)作为实验材料,通过吸附动力学、吸附等温线实验及磷形态分析实验等探究其对磷的吸附机制,并将其作为基质应用于人工湿地中处理初期降雨径流,与传统基质砾石作对比,考察湿地除磷效果。结果表明:吸附过程随时间呈现快速吸附、缓慢平衡的特点,且可用准二级动力学方程拟合;吸附过程中溶液的pH、Ca^(2+)浓度均随时间增加而升高;Langmuir吸附等温方程相较于Freundlich可更好地描述加气块对磷的等温吸附过程,最大吸附容量(Q_m)为4 170.71 mg·kg^(-1);吸附主要是以Ca-P形式的化学吸附,且不易解吸。加气块湿地除磷效果明显优于砾石湿地。因此,将加气块应用于湿地处理初期经流,能有效提高湿地除磷能力。

关键词：吸附除磷加气混凝土砌块初期降雨径流人工湿地

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粉末活性炭吸附强化长距离输水管道反应器净水效能实验研究

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东南大学学报（自然科学版） 2016年第4期46卷 801-806页

作者：赵艳朱光灿石晶晶王卫东南大学能源与环境学院南京210096 东南大学建筑设计研究院有限公司南京210096

模拟实际原水输水管道,构建了长距离管道生物化学反应器,研究了粉末活性炭对管道中污染物的强化去除作用.结果表明:有机污染物的去除效率随粉末活性炭投加量的增加而提高;当反应时间为8 h,粉末活性炭投加量为17 mg/L时,COD_(Mn),TOC,DOC... 详细信息

模拟实际原水输水管道,构建了长距离管道生物化学反应器,研究了粉末活性炭对管道中污染物的强化去除作用.结果表明:有机污染物的去除效率随粉末活性炭投加量的增加而提高;当反应时间为8 h,粉末活性炭投加量为17 mg/L时,COD_(Mn),TOC,DOC和UV254的去除率分别达到51.2%,45.9%,56.5%和70.6%,分别比未加粉末活性炭时提高了34.5%,34.8%,42.1%和57.0%;而粉末活性炭对藻类和氨氮的去除效果不明显.同时,微囊藻毒素-LR、六氯苯和邻苯二甲酸酯类物质的去除率分别达到61.1%,42.1%和49.0%,提高了49.3%,31.4%和31.2%.粉末活性炭能够有效抑制消毒副产物的生成.因此,针对污染较严重的水源水或遇到突发污染事故时,向管道内投加粉末活性炭能有效促进污染物的去除.

关键词：原水长距离管道生物化学反应器粉末活性炭微量有机污染物消毒副产物

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紫外-微臭氧工艺中O_3的产生及其在有机物降解中的作用

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第2期45卷 655-662页

作者：赵光宇吕锡武朱光灿张然东南大学能源与环境学院江苏南京210096

研究以低压汞灯作为光源的高级氧化工艺中石英玻璃套管内O3的产生情况,考察紫外-微臭氧工艺(UV-microO3)对氯苯、苯胺和甲基叔丁基醚的去除能力,分析O3在降解有机物中的作用。研究结果表明:套管内空气接受185 nm紫外辐射能够产生一定质... 详细信息

研究以低压汞灯作为光源的高级氧化工艺中石英玻璃套管内O3的产生情况,考察紫外-微臭氧工艺(UV-microO3)对氯苯、苯胺和甲基叔丁基醚的去除能力,分析O3在降解有机物中的作用。研究结果表明:套管内空气接受185 nm紫外辐射能够产生一定质量浓度的O3,当空气以3.0 L/min的流量通过套管时产生O3质量浓度为0.778 mg/L,降低进气湿度和压强均有利于O3的产生;低质量浓度O3的投加能够显著提高UV对有机物的去除效果,不同工艺对氯苯、苯胺和甲基叔丁基醚的去除能力由大到小为:UV-microO3,UV/曝气,UV;投加羟基自由基(·OH)清除剂——叔丁醇对UV-microO3去除有机物产生抑制作用;UV-microO3去除有机物过程中O3分子的直接氧化作用可忽略,而O3受到紫外激发产生的·OH发挥了重要作用。在氯苯、苯胺和甲基叔丁基醚的去除中,·OH的贡献率分别为:48.29%,65.31%和69.05%,ACUCHEM程序模拟结果验证了该结论。

关键词：紫外-微臭氧羟自由基高级氧化工艺氯苯苯胺甲基叔丁基醚

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农村生活污水处理工艺综合效能评估

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东南大学学报（自然科学版） 2012年第3期42卷 473-477页

作者：孔赟朱光灿张亚平吴磊东南大学能源与环境学院南京210096 东南大学无锡太湖水环境工程研究中心无锡214135

针对农村生活污水处理设施综合效能评价体系的缺乏问题,研究并建立了农村生活污水处理设施综合效能评估的指标体系.指标体系由技术部分和经济部分构成,采用德尔菲法确定指标的权重,同时对水质数据和经济数据进行标准化,最后建立评估体系... 详细信息

针对农村生活污水处理设施综合效能评价体系的缺乏问题,研究并建立了农村生活污水处理设施综合效能评估的指标体系.指标体系由技术部分和经济部分构成,采用德尔菲法确定指标的权重,同时对水质数据和经济数据进行标准化,最后建立评估体系,并用于评价农村生活污水处理设施综合效能.结果表明,厌氧池-梯式生态滤池和厌氧池-生态塘-生态渠评估综合效能值分别为0.902 6和0.804 5,工艺效能评价结果分别为"非常好"和"好",有效地反映了设施的实际处理效能.

关键词：农村污水处理工艺综合效能指标体系评估模型

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多点交替进水阶式A^2/O工艺强化脱氮除磷

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环境科学研究 2015年第9期28卷 1466-1473页

作者：徐立然周晓莉朱光灿袁俊东南大学能源与环境学院江苏南京210096 东南大学无锡太湖水环境工程研究中心江苏无锡214135

为强化CMICAO(多点交替进水阶式A2/O)工艺的脱氮除磷性能,通过调整进水C/N〔ρ(CODCr)/ρ(TN)〕、进水端厌氧池和缺氧池的进水流量比对CMICAO工艺参数进行优化,考察其对氮、磷去除的影响.结果表明:试验条件下,C/N的提高可增强SND(同步... 详细信息

为强化CMICAO(多点交替进水阶式A2/O)工艺的脱氮除磷性能,通过调整进水C/N〔ρ(CODCr)/ρ(TN)〕、进水端厌氧池和缺氧池的进水流量比对CMICAO工艺参数进行优化,考察其对氮、磷去除的影响.结果表明:试验条件下,C/N的提高可增强SND(同步硝化反硝化)作用,氮的去除效果也随之提高,C/N≥7时,前好氧池同步硝化反硝化率达到61%,出水ρ(TN)≤9.0mg/L;在相同工况下,较低的C/N下反硝化除磷现象更明显.综合考虑,C/N在5~7范围内,可取得较好的整体脱氮除磷效果.优化工艺进水碳源分配可提高碳源利用效率,氮、磷的去除效果受进水流量比的影响较大,当厌氧池和缺氧池进水流量比为2.0时,可强化缺氧池的反硝化除磷作用,TN和TP去除率分别为75%和92%,出水ρ(CODCr)、ρ(NH+4-N)、ρ(TN)和ρ(TP)分别为28.7、1.9、9.2和0.27 mg/L,通过优化实现了CMICAO工艺对氮、磷去除的强化.

关键词：多点交替进水阶式A2/O工艺同步硝化反硝化反硝化除磷 C/N 进水碳源分配优化

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阶段时间对CMICAO工艺低温运行特性的影响

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土木建筑与环境工程 2013年第2期35卷 118-123页

作者：朱光灿雷晓芬许卓吕锡武东南大学能源与环境学院南京210096 东南大学无锡太湖水环境工程研究中心江苏无锡214135 中蓝连海设计研究院江苏连云港222004

研究了低温下多点交替进水阶式A2/O(CMICAO)工艺阶段运行时间对污染物去除率的影响,探讨了DO、ORP以及pH状态参数与污染物去除率之间的关系。结果表明,水温8～10℃,泥龄13d,水力停留时间16h,污泥浓度2 680～3 560mg/L,污泥回流比30%,阶... 详细信息

研究了低温下多点交替进水阶式A2/O(CMICAO)工艺阶段运行时间对污染物去除率的影响,探讨了DO、ORP以及pH状态参数与污染物去除率之间的关系。结果表明,水温8～10℃,泥龄13d,水力停留时间16h,污泥浓度2 680～3 560mg/L,污泥回流比30%,阶段1至6的运行时间为3、2.5、2、3、2.5、2h时,工艺出水TN、氨氮、NO3--N和TP浓度的平均值分别为10.1、1.1、7.4和0.8mg/L。硝化反应结束时,pH由下降转为上升,ORP上升趋于平缓,DO上升趋缓;反硝化结束时,ORP曲线明显跌落,pH由上升趋于平缓并略有下降;释磷结束后ORP曲线由下降趋于平缓。降低前好氧池DO浓度,有助于同步硝化反硝化作用的发生,从而提高脱氮效率,节省能耗。

关键词：多点交替进水阶式A2 O(CMICAO)工艺硝化反硝化污水处理

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