不同温度下高温好氧消化工艺的溶氧特性

为探索ATAD(自热式高温好氧消化)污泥系统中ρ(DO)及其对污泥稳定化的影响,分别考察了在不同消化温度下不同成分污泥(初沉泥、二沉泥和混合泥)的E_h(氧化还原电位)、污泥溶胞效果和污泥稳定化效果. 结果表明:在消化的24 d中,尽管曝气充足,但消化前期E_h仍处于0 mV以下,并且随着消化时间的延长,E_h逐渐升至0 mV以上,说明ATAD工艺系统并不是全程好氧状态,消化前期处于兼氧或厌氧状态,后期才呈好氧状态. 65 ℃下容易使细胞破裂发生分解,污泥上清液中ρ(SCOD)(SCOD为可溶性化学需氧量)和ρ(TP)维持较高值,至消化结束时,ρ(SCOD)仍高达13 708 mg/L,ρ(TP)为126.4 mg/L,ρ(PO₄3+-P)为106 mg/L. 尽管消化前期E_h较低,但在15 d时VSS去除率仍超过38%,满足US EPA(美国国家环境保护局)A级污泥VSS去除率的标准. 消化初期的兼氧和厌氧状态没有减缓污泥达到稳定化,因此在合适范围内减少曝气量有利于ATAD工艺的工程化应用.      

反应温度对自热式高温好氧消化(ATAD)中试系统运行的影响

城市污水污泥是城市污水处理厂的副产物,需要稳定化处理。本试验设计了由2个圆罐串联的自热式高温好氧消化中试系统处理城市污水污泥。通过批式试验探讨反应器温度对污泥稳定化处理效果的影响,以及影响反应器自升温的因素。试验发现①反应温度对挥发性的有机物的去除有显著影响,反应温度越高,VSS去除率越高。②影响反应温度的主要因素有进泥浓度、消化时间和曝气量。当进泥的VSS浓度为37.2g/L时,ATAD反应器最高温度可到49℃,只需14～17d的消化时间VSS的去除率可达到41.7%,污泥能达到稳定化。     

城市污水厂H2S排放浓度与水质和泥质指标的相关性

于2011年7月—2012年11月对某污水厂进水单元(包括进水泵房、格栅和曝气沉砂池)、污泥浓缩池及储泥池中ρ(H₂S)及其对应的污水水质〔温度、ρ(DO)、pH、ρ(COD_Mn)、ρ(硫化物)〕和污泥泥质指标〔w(AVS)(AVS为酸可挥发性硫化物)、ORP(氧化还原电位)、温度、pH〕进行了长期监测,分别采用单因素和多因素统计方法分析了ρ(H₂S)与污水水质、污泥泥质指标之间的相关性. 结果表明:监测期间进水泵房、格栅、曝气沉砂池、污泥浓缩池及储泥池中的ρ(H₂S)分别为0.08~4.27、0.04~111.61、0.16~115.69、0.007~0.04和0.21~4.00mg/m3. 进水泵房、格栅和曝气沉砂池中的ρ(H₂S)与污水温度呈显著正相关,与污水pH、 ρ(DO)呈显著负相关. 当污水温度低于15℃、ρ(DO)高于0.20mg/L或pH高于7.2时,进水泵房、格栅、曝气沉砂池中ρ(H₂S)维持在较低的水平,分别低于0.27、3.90和7.34mg/m3. 污泥浓缩池和储泥池中ρ(H₂S)与污泥w(AVS)呈显著正相关,与ORP呈显著负相关.      

微曝气预处理对高固污泥厌氧消化产甲烷的影响

以高固污泥为研究对象,探究额微曝气预处理对污泥厌氧消化产甲烷的影响。实验结果表明微曝气预处理能够强化高固污泥厌氧产甲烷,并且最佳的微曝气强度为0.4 vvm,相应的甲烷产量为312 m L/g挥发性悬浮固体。此外,微曝气有助于溶解性有机物的释放,当曝气强度为0.4 vvm时,溶解性COD与总COD的比值为0.31,溶解性蛋白质和多糖的含量分别为2.5、1.2 g/L,进一步研究发现微曝气能够促进挥发性脂肪酸(VFA)的积累和VSS的减量。微生物种群研究表明微好氧曝气能够促进Firmicutes的相对丰度,并且在0.4 vvm曝气强度作用下,Firmicutes的相对丰度为40.6%。     

NaCl对好氧颗粒污泥短程硝化反硝化的影响

利用SBR(序批式反应器)研究了不同ρ(NaCl)、曝气时间、ρ(COD_Cr)、进水ρ(NH₄+-N)对AGS(好氧颗粒污泥)短程硝化反硝化的影响. 结果表明,在pH、温度和ρ(DO)为8.0、30 ℃和3 mg/L条件下,以及ρ(NaCl)、曝气时间、ρ(COD_Cr)和ρ(NH₄+-N)为20 g/L、8 h、600 mg/L和70 mg/L时,η_A(NH₄+-N去除率)和NAR(NO₂--N积累率)达到最佳. 当进水ρ(NaCl)为10 g/L时,NOB(亚硝酸盐氧化菌)被完全抑制,AOB(氨氧化菌)能够保持正常活性. ρ(COD_Cr)较高时能够促进NAR的提高. 经过116 d的培养,AGS短程硝化反硝化的耐盐极限为50 g/L,此时η_A小于50%,AOB被严重抑制,AGS丧失硝化能力. AGS的同步硝化反硝化作用明显,SND(同步硝化反硝化率)平均值为24.2%,SNDV(同步硝化反硝化比速率)平均值为0.63 h-1,低ρ(DO)比高ρ(DO)下的SND同步硝化反硝化作用更为明显.      

好氧-沉淀-厌氧工艺剩余污泥减量化的影响因素

研究了好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺污泥减量效果以及ORP、污泥回流比、厌氧污泥浓度、厌氧污泥停留时间、有机负荷和废水种类等因素对OSA 工艺污泥产率的影响.结果表明,连续流OSA 工艺平均污泥产率为0.24g/g,比相同条件下传统活性污泥(CAS)工艺污泥产率下降44.34%.降低ORP 主要从污泥衰减效果和能量解偶联两方面影响OSA 工艺污泥产率.间歇实验结果表明,浓缩污泥ORP 从-100mV降到-250mV 时,污泥衰减更加显著,污泥产率从0.43g/g 降至0.32g/g.污泥回流比是OSA 工艺污泥产率重要影响因素,以实验运行稳定性和污泥产率相结合为原则,连续流实验的最佳回流比为0.33.提高厌氧污泥浓度,延长厌氧污泥停留时间,有利于污泥减量.Ns 从0.41kg/(kg·d)提高到1.13kg/(kg·d),将乙酸钠为唯一碳源的配水改变为屠宰废水,均能使CAS 工艺污泥产率提高,而OSA 工艺污泥产率基本不受影响,因此OSA 工艺污泥减量率相对于相同条件下CAS 工艺提高6%左右.      

不同污泥含固率的高温微好氧-中温厌氧消化工艺研究

为探讨城市污泥高温微好氧-厌氧两级消化耦合工艺(TAD-MAD)中CH_4产气情况,考察了不同污泥含固率条件下TADMAD工艺中的p H、总碱度、VSS去除率、挥发性脂肪酸(VFA)和沼气产量以及沼气中CH_4含量,并与中温厌氧消化工艺(MAD)进行对比。试验结果表明,在未调节污泥初始p H的条件下,在消化过程中污泥p H能维持在6.5~7.8之间,适宜甲烷菌生长。TAD-MAD工艺中高温微好氧消化2 d,VFA含量大幅度增加,最高为8 524.70 mg/L,有利于后续中温厌氧消化产甲烷。TAD-MAD工艺系统中累积单位VSS甲烷产气量和CH_4含量均高于MAD工艺。TAD-MAD工艺最佳进泥TSS为7.12%,污泥经过24 d的消化,VSS去除率能达到40%,而MAD的VSS去除率仅为35.12%。TAD-MAD工艺累积单位VSS甲烷产气量为116.56 m L/g VSS,超过MAD的85.72 m L/g VSS。且TAD-MAD工艺产甲烷持续时间较MAD工艺长,CH_4含量总体高于MAD工艺,表明TAD-MAD工艺在VSS去除、甲烷产气量和甲烷含量方面均优于MAD工艺。     

阶梯曝气对城市污水好氧颗粒污泥系统的影响

为实现低C/N城市污水的同步脱氮除磷,采用SBR反应器以厌氧/好氧(A/O)为运行方式,在保持总曝气量900 L不变的条件下调整曝气策略[将均匀曝气2. 81 L·(h·L)-1改为先高强度4. 22 L·(h·L)-1后低强度1. 88 L·(h·L)-1的"高/低曝气"和先低强度1. 88 L·(h·L)-1后高强度4. 22 L·(h·L)-1的"低/高曝气"].试验考察了不同曝气策略下系统的脱氮除磷性能及污泥特性.结果表明,高/低曝气下系统的脱氮除磷效果最佳,出水NH_4+-N、NO_2--N、NO_3--N和TP浓度分别为0、0. 15、8. 12和0. 04 mg·L~(-1),总氮(TN)和总磷(TP)去除率分别为78. 33%和99. 19%,同步硝化内源反硝化(SNED)作用明显,SNED率为77. 08%.且相比于均匀曝气,系统硝化速率及反硝化速率均增加,反硝化速率(以N/VSS计)达到整个运行过程中的最大值,为14. 33 mg·(g·h)-1,同时颗粒污泥密实度、沉降性能及稳定性提高,污泥容积指数(SVI)为23. 49 m L·g~(-1).调整曝气策略为低/高曝气后,系统脱氮除磷性能变差,TN和TP去除率均降至最低,分别为51. 26%和58. 32%,但此时系统硝化性能最佳,氨氧化速率和硝酸盐生成速率均达到整个运行过程中的最大值,分别为14. 92 mg·(g·h)-1和7. 50 mg·(g·h)-1,同时颗粒污泥中丝状菌大量繁殖、结构松散、沉降性及稳定性均变差,SVI升至40. 76 m L·g~(-1).故采取高/低阶梯曝气策略有利于AGS系统高效脱氮除磷及提高稳定性.     

TVS／TFS去除率在ATAD污泥稳定评价的应用

在ATAD(Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion,自升温高温好氧消化)工艺污泥稳定评价中引入TFS．提出“TVS/ TFS去除率”的概念,得出“TVS/TFS去除率”可以代替“VS(g)去除率”而成为一种新的污泥稳定指标的结论;采用数学微分的方法分析了“TVS/TFS去除率”和“VS(g)去除率”的数据误差问题,进泥TS为60g/L,TVS/TS为56％的运行条件下,前者的最大数据误差仅为3．16％,远小于后者的误差最大值15．45％,即引入TFS解决了“VS(g)去除率”数据波动大的问题;TFS的引入还节约了污泥稳定研究所需的时间和工作量。     

进水CODCr负荷对MBR去除雌激素的影响

为了探究MBR进水COD_Cr负荷对雌激素去除的影响,设置了不同进水ρ(COD_Cr)下的3组MBR,检测其对E1(雌酮)和EE2(17α-乙炔基雌二醇)的去除效果,并通过污泥浓度、污泥粒径以及微生物数量分析,揭示MBR污泥特性对E1和EE2去除效果的影响. 结果表明,尽管进水ρ(COD_Cr)差异较大,但3组MBR均取得了较好的COD_Cr及NH₃-N去除效果. 出水ρ(SEs)(SEs为类固醇雌激素)随进水ρ(COD_Cr)的增加而降低,当初始ρ(SEs)均为50 μg/L时,进水ρ(COD_Cr)为93.00、295.27、504.40 mg/L的MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均分别为3.26、3.02、1.17 μg/L和4.76、4.46、2.64 μg/L. 随着初始ρ(SEs)的提高,出水中ρ(E1)、ρ(EE2)均有不同程度提高,当初始ρ(SEs)升至200 μg/L时,MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均值分别为5.61、5.64、3.82 μg/L和8.14、7.87、6.57 μg/L. 相同条件下,MBR对E1的去除效果显著优于EE2.相关性分析表明,E1、EE2去除负荷均与COD_Cr去除负荷显著负相关,与NH₃-N去除负荷显著正相关(P<0.05),MBR中E1、EE2的去除是由有机物共代谢和硝化共代谢共同作用的结果,硝化过程与雌激素降解过程呈相似的环境条件要求.      

空气提升式反应器处理制革污泥的中试研究

设计了1个280 L空气提升式生物沥浸反应器,利用特异嗜酸性硫杆菌为主的微生物复合菌群对制革污泥进行了较长期的(连续运行43批次)生物沥浸脱铬试验.研究了1.0～3.0 m3/h不同通气量对生物沥浸法脱铬效率的影响.结果表明,不同处理条件下污泥均能快速充分混匀,通气量不足1.5 m3/h时经过至少90 h才可获得80%以上的Cr溶出率.综合多因素考虑,本试验规模下通气量为2.0 m3/h较为合适,72 h Cr溶出率可达92.5%.研究还发现,在通气量为2.0 m3/h或以上时,体系溶氧值随pH值的下降而明显上升,最终DO可达到5 mg/L以上.因此,在工程化运行中可在每个沥浸周期的后期调低ALR反应器的供气量,控制DO值在2.0 mg/L左右满足LX5和TS6菌的生长需求即可,以此控制运行成本.     

五孔支撑纤维膜在MBR运行中的特性研究

实验室自行研发的PVDF/PMMA/TPU共混体系的五孔支撑膜具有高强度耐冲击的特点,在一定程度上改善了传统中空纤维膜的断丝情况。将选择典型的、具有代表性的MBR工艺流程,采用自主研发的五孔膜制成帘式组件,用于处理经水解酸化后的印染废水。实验讨论了水力停留时间,曝气强度和污泥浓度对于出水水质的影响,最后确定最优的操作条件为:MBR的水力停留时间为20 h,曝气强度为2.45 m/m.h,污泥浓度为4 500 mg/L。     

进料负荷调控培养好氧颗粒污泥的试验研究

采用厌好氧交替的SBR反应器,以进料负荷（即进水浓度）作为主要控制参数,研究了好氧颗粒污泥的关键培养技术.结果表明,在30 min的较长污泥沉降时间下,通过进料COD 0～900 mg·L^-1的负荷调控,可以有效控制反应器内污泥生长.初始接种污泥的沉降性能对颗粒污泥产生很重要,SVI值保持在20～50 mg·L^-1才能有助于颗粒污泥形成和培养.应用“空曝”这种强力负荷调控方式可大大改善污泥沉降性能,并促进颗粒污泥的形成.通过进料减负荷运行可很好实现污泥的“完全颗粒化”培养.颗粒化转变出现在进料浓度COD 400～500 mg·L^-1,污泥浓度约8～10 g·L^-1.“完全颗粒化”污泥的性能优异,粒径约1.0 mm,SVI值25～35 mg·L^-1,最大沉降速率60 m·h^-1.污泥颗粒过程的发生可能决定于SBR的独特间歇式运行,即基质浓度的贫富交替,减负荷运行可强化基质贫富交替并增大颗粒化过程的驱动力.     

生活污水常温处理系统中AOB与NOB竞争优势的调控

常温（19℃±1℃）条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比（C/N）实际生活污水,研究氨氧化菌（AOB）与亚硝酸盐氧化菌（NOB）竞争优势的调控,在接种全程硝化污泥的系统中使AOB成为优势菌群,启动并维持常温短程硝化.通过控制曝气量为40 L/h使系统溶解氧处于较低水平（DO_average<1.0 mg/L）,同时结合好氧硝化时间的优化控制,即在pH值“氨谷"点前及时停止曝气的短周期定时控制,强化AOB的竞争优势.待AOB的竞争优势初步形成后（亚硝酸盐积累率NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N达到50％）,每周期曝气时间随着NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N的提高由3 h逐步延长至4 h、 5 h,从而提高NH⁺₄-N去除率,进一步增强AOB在系统中的竞争优势,短程硝化成功启动,NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N稳定在95%以上.FISH检测结果表明AOB大约占总菌群的9.97％.在线控制好氧硝化时间可以很好地维持短程硝化效果,NH⁺₄-N去除率达到97%以上.研究还表明,对于全程硝化污泥常温下如果不限制溶解氧,单纯依靠短周期定时控制无法使AOB成为优势硝化菌群.     

曝气强度对蠕虫捕食污泥过程的影响

利用寡毛纲蠕虫-水丝蚓(Limnodrilus sp.)的捕食实现污泥量的削减,并针对曝气强度对蠕虫捕食污泥过程的影响,考察了不同的曝气强度所引起的蠕虫活性、泥水性质和污泥减量效能等的变化.结果表明:蠕虫对曝气强度的耐受能力有限,其受损程度与曝气强度和时间正相关,低强度的间歇曝气下蠕虫受损数量较低,为总数的1.7%.蠕虫的组织乳酸脱氢酶活力在2.8~9.5m3/(m2·h)的曝气强度下明显升高,表现了较高的物质代谢和能量消耗水平.较低的曝气强度下污泥上清液中硝酸盐氮的累积较轻.蠕虫对污泥的捕食能够抑制低曝气强度下溶氧缺乏所引起的污泥容积指数(SVI)增加,改善污泥的沉降性.在2.8m3/(m2·h)的间歇曝气下,污泥减量效率比连续曝气的污泥减量效率更稳定.     

Experimental study on pressurized activated sludge process for high concentration pesticide wastewater

Pressurized biochemical process derived from traditional activated sludge processes is an innovative technology for wastewater treatment. The main advantage of the pressurized process is that the oxygen transfer barrier can be overcome by increasing the dissolved oxygen level. In this study, high concentration pesticide wastewater was treated by pressurized activated sludge process. It was found that the removal of chemical oxygen demand (COD) increased steadily with the increase of operating pressure, aeration time, and sludge concentration. When the operation pressure was 0.30 MPa and the aeration time was 6 hr, 85.0%–92.5% COD, corresponding to an effluent COD of 230–370 mg/L, was removed from an influent COD of 2500–5000 mg/L. The obtained outlet COD concentration was lower than 350–450 mg/L for the identical process operated under the atmospheric pressure. In addition, pressurized biochemical process could produce a higher COD volumetric loading rate at 5.8–7.6 kg COD/(m3·day), compared with 2.0–2.8 kg COD/(m3·day) using the same equipment at the atmospheric pressure. The COD concentration followed a modified Monod model with Vmax 2.31 day-1 and KS 487 mg/L.     

淀粉酶促进剩余污泥热水解的研究

考察了微好氧条件下,外加淀粉酶对污水处理剩余污泥热水解的影响,以及水解过程中污泥上清液各成分的变化情况,并对酶水解过程的动力学进行了分析.结果表明,淀粉酶的加入对剩余污泥的热水解有促进作用.在最适温度50℃,酶投加量0.5g/L条件下,水解4h后,污泥中SCOD/TCOD达到30.98%,比未加酶时高7.68%.在淀粉酶催化作用和热水解的共同作用下,污泥固体溶解,大分子碳水化合物被水解成小分子糖类,固相蛋白质溶出,并进一步水解.污泥水解过程中,上清液糖、蛋白质浓度均呈现先增加后降低趋势.加酶后污泥上清液中糖、蛋白质浓度分别于4h、6h达到最大值271.43mg/L和1437.37mg/L.污泥水解反应前4h内,VSS溶解率和SCOD/TCOD增加迅速,符合一级反应动力学,4h后反应趋于平衡.4h时VSS溶解率达到22.01%.     

厌氧-缺氧-好氧处理城市废水

用厌氧－缺氧－好氧中试反应器系统对城市废水进行处理。结果表明,此系统可去除９０％总ＣＯＤ,８９％ＴＳＳ,９３％ＶＳＳ,氮和磷的去除率分别为８０％和４０％。在此系统的缺氧相污泥中,脱氮硫杆菌的最高含量,最高脱氮作用率,氧化Ｎａ２Ｓ的最高浓度,Ｓ＾２－的最高污泥负荷率分别为１．１×１０＾８／ｇＶＳＳ,３．６ｍｇＮＯ３＾－／ｇＶＳＳ·ｈ,１７５０ｍｇ／Ｌ和２５ｍｇＳ＾２／ｇＶＳＳ·ｄ。     

两段活性污泥法处理味精废水的中试研究

采用两段活性污泥法处理味精废水 ,试验规模 0 5m3/h ,当进水CODCr浓度 16 80～ 70 30mg/L,NH3 N浓度 2 0 6～ 1999mg/L时 ,经石灰中和 ,空气吹脱对离交废水的预处理后 ,出水CODCr<10 0 0mg/L。试验中 ,兼氧池和一段好氧池污泥浓度保持在 6 0 0 0～ 80 0 0mg/L之间 ,二段好氧池保持在 40 0 0～ 6 0 0 0mg/L之间。生物处理总停留时间 5 0h。在离交废水预处理中 ,pH中和至 9 5～ 10 ,鼓气量在 10 0m3/h左右 ,水温加至 5 5℃左右 ,经 8h ,可将原水NH3 N从12 0 0 0mg/L左右 ,脱除 6 5 %以上 ,出水氨氮可达 40 0 0mg/L左右。     

嵌入式旁路污泥减量污水处理系统研究

为了减少活性污泥工艺中剩余污泥的产量以及解决目前污水处理厂无机物积累的问题,开发了一种集旁路污泥减量、污泥淤砂分离、侧流化学除磷、强化氮磷去除于一体的嵌入式旁路污泥减量污水处理系统,中试反应器规模10m3/d,并稳定运行超过90d.试验结果表明:出水ρ(NH4+-N)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD)分别为(0.5±0.3),(8.6±1.6),(0.14±0.04),(26.8±8.8)mg/L,出水水质能够稳定的达到一级A标,并且远低于其限值.系统运行期间,活性污泥系统的MLVSS/MLSS值逐渐升高,其值从初始的0.33增加到了0.52;该工艺系统有效的防止了无机颗粒在活性污泥系统中的积累.在系统稳定运行过程期间,其表观产率系数Yobs为0.103gVSS/gCOD,该工艺系统展示了良好的污泥减量性能.