降雨过程对污水处理厂无机颗粒物特性及活性污泥的影响

取消初沉池的污水处理厂,粒径小于200μm细微无机颗粒物将直接进入生化池,或悬浮或沉积,进而影响生化池的运行。以山地城市某污水处理厂为例,跟踪监测了夏季2个月的6次降雨过程中旋流沉砂池进出水无机颗粒物的粒径和浓度,并同期测定了生化池活性污泥浓度以及污泥MLVSS/MLSS比值。研究发现:旱季旋流沉砂池进出、水中的无机颗粒物平均粒径分别为65.25μm及54.14μm,浓度均值分别为146 mg·L-1及128 mg·L-1,无机颗粒去除率12.33%;降雨旋流沉砂池进出、水中的无机颗粒物峰值平均粒径分别为140.48μm及94.54μm,峰值平均浓度分别为2 167 mg·L-1及1 591 mg·L-1,无机颗粒去除率26.58%;旋流沉砂池对粒径≥200μm颗粒的去除较稳定,对细微无机颗粒物的去除效率约10%。研究进一步发现,降雨中颗粒物浓度分别与雨前晴天数及平均雨强呈线性正相关关系。通过核算生化池无机颗粒物的物料平衡关系,得知研究期间生化池累积无机颗粒物总量410.25 t,其中399.45 t沉积在底部,其余悬浮于活性污泥混合液中。活性污泥MLVSS/MLSS由0.52降至0.40,MLVSS由1 410 mg·L-1降至930 mg·L-1,污泥活性下降,系统运行效能受到影响。     

细微泥沙对污水生化处理系统的影响及其归趋特性

大量运行数据表明,取消初沉池的污水厂泥沙淤积严重、污泥MLVSS/MLSS比值低,严重影响了污水厂的正常运行和功能提升。以取消初沉池后不能被有效去除的粒径≤200μm的细微泥沙为研究对象,通过对比实验的方法研究了不同粒径细微泥沙对污水生化处理系统的影响及其归趋特性。运行结果表明,当在污水中分别投加粒径为26、73、106、165和210μm的细微泥沙300 mg/L时,运行40 d后,生化系统活性污泥的MLVSS/MLSS比值将从启动初期的0.84分别下降至0.27、0.29、0.59、0.65和0.73,且随MLVSS/MLSS比值的下降,混合液SVI值也明显降低,反应器底部淤积泥沙量分别相当于进水泥沙总量的31.0%、47.4%、75.2%、75.9%和91.6%,表明小粒径颗粒更容易被活性污泥包裹,引起污泥MLVSS/MLSS下降,大粒径颗粒更容易淤积在反应器底部;由于泥沙淤积致使颗粒粒径越大,通过排放剩余污泥除砂的量越少,按照粒径递增的顺序,通过剩余污泥外排的除砂量分别相当于进水泥沙总量的44.5%、31.3%、20.3%、20.5%和7.2%。     

初沉池对污水中无机悬浮固体的影响

随着生物除磷脱氮工艺的大量使用,初沉池的设置和取消一直在学术和工程界存在争议。以重庆市某污水厂为对象,从对无机悬浮固体(ISS)、COD和TN去除效果的角度探讨了初沉池在污水处理系统的重要性。研究结果表明,在合流制排水体制下,该污水厂进水污染物浓度非常高,COD、SS和ISS的平均浓度分别为560、1 100和780 mg/L;初沉池对COD、SS和ISS的去除率分别为61%、78%和85%,对ISS的去除率比COD高20%左右;污水经过初沉池沉淀之后,ISS/COD从1.7下降到0.7左右,COD/TN从8.0左右下降到4.3,粒径由40μm下降到30μm。初沉池对大粒径的ISS具有较好的去除效果,未能被去除的小粒径ISS容易悬浮在混合液中,降低MLVSS/MLSS。从ISS/COD的削减和保持混合液MLVSS/MLSS正常的角度来讲,初沉池不应取消。     

细微泥沙粒径对活性污泥产率的影响及其计算公式

针对我国城镇污水处理厂进水SS/BOD5值普遍偏高,在取消初沉池后出现泥沙淤积、污泥浓度提高和污泥MLVSS/MLSS(f)值下降等问题,利用实验室SBR研究了不同粒径的细微泥沙对活性污泥产率的影响,并在对国内外现有污泥产率公式进行具体分析的基础上,提出了对于污泥产率公式的优化方法,并借此推导出f值的预测表达式。结果表明:当在进水中分别掺入体积平均粒径为19.8、72和118.6μm的细微泥沙300 mg/L时,在系统运行36 d后,污泥浓度从启动初期的3 450分别提高至7 898、5 389和3 742 mg/L,MLVSS/MLSS则从0.67分别下降为0.33、0.48和0.59;活性污泥产率由0.498分别提升至1.257、0.813和0.575 kg MLSS/kg BOD5,利用悬浮系数ω对ATV污泥产率公式进行优化修正,计算值与实测值的相对误差分别由修正前的46.1%、125.8%和219.3%降至修正后的8.4%、8.9%和3.5%,所得的产率更贴近实际;通过修正后的ATV产率公式建立f值的预测表达式,计算值与实测值的相对误差分别为18.3%、12.6%和4.4%。     

多菌群污水生物处理反应器中污泥分布的试验研究

在多菌群污水生物处理反应器处理城市污水的试验中,对反应器主反应区内水平中线及垂直中线上所布设取样点位的混合液悬浮固体(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)、污泥沉降比(SV30)及污泥容积指数(SVI)进行了检测分析。结果表明,MLSS与MLVSS分布趋势大致相同,在水平方向与垂直方向污泥浓度总体呈现大小交替型分布;SV30与SVI在水平方向总体呈现出周边大、中心小的非对称分布,而在垂直方向由上到下呈现出先增大后减小再增大的分布趋势。污泥浓度与污泥沉降性能的差异分布,对将反应器进水点分布在污泥浓度高值区域、污泥回流点布置在污泥浓度低值区域及出水点选定在污泥浓度较低且沉降性能较好区域有着重要的指导作用,为反应器的优化控制提供了理论依据。     

聚丙烯酰胺废水的好氧颗粒污泥降解研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)内通过逐步提高进水中聚丙烯酰胺(PAM)的浓度实现了好氧颗粒污泥的驯化.经过43 d稳定运行,成功培养出性状良好且对PAM具有较高降解活性的PAM好氧颗粒污泥,其PAM平均降解速率达2.230 mg/(L·h).系统内PAM好氧颗粒污泥的混合液悬浮固体(MLSS)为9.85 g/L,污泥体积指数(SVI)为39.21 mL/g,湿污泥密度为1.034 g/cm3,平均粒径为1.85 mm,单个颗粒污泥的沉降速率为8.2～12.8 mm/s.     

好氧颗粒污泥降解甲基叔丁醚的实验研究

以絮状活性污泥为接种污泥,以甲基叔丁醚(MTBE)为唯一碳源,通过调控运行参数,在SBR反应器中可成功培养出降解MTBE的好氧颗粒污泥.成熟的好氧颗粒污泥平均粒径为202.7 μm,污泥容积指数(SVI)为75 mg/L,污泥混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)为1 311 mg/L,污泥表面可观察到球菌、短杆菌和长杆菌等不同菌落.反应器进水MTBE高达650 mg/L时,出水可维持在10 mg/L以下,去除率达98%以上(其中挥发部分约占25%).变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹图表明,稳定阶段污泥内微生物种群丰富,且种类与数量基本保持稳定.     

污泥淤砂分离器对分离分流污泥性质的影响

为解决我国很多城镇污水厂活性污泥的MLVSS/MLSS普遍偏低,污泥中泥沙淤积严重的问题,根据水力旋流器的分离原理,开发了污泥淤砂分离器,实现污泥中生物基质和淤砂的分离分流,研究污泥淤砂分离器主要结构参数排口比(底流口直径/溢流管直径)对分离分流污泥性质的影响。实验结果表明,排口比为0.4时,污泥经过污泥淤砂分离器后,得到的底流污泥MLVSS/MLSS比原污泥减小了34%,溢流污泥MLVSS/MLSS增大了16.8%,污泥中的生物基质富集在溢流污泥中,淤砂富集在底流污泥中;底流污泥浓度MLSS比原污泥增加了2.6倍,底流污泥SVI和CST分别减小了68%和70%,底流污泥浓缩效果明显,沉降性能和脱水性能大幅提高,有利于底流污泥的处理处置;进一步减小排口比,底流污泥浓缩效果、沉降性能和脱水性能均进一步提高。     

筛选制备微生物菌剂降解剩余污泥

活性污泥法处理污水工艺伴随大量剩余污泥的产生,有效减量污泥是污水处理厂可持续运营的关键。为了实现高效环保的降解剩余污泥,对筛选芽孢杆菌制备微生物菌剂进行了研究。提出以产酶芽孢杆菌为出发菌株,通过测定菌株对污泥混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids,MLSS)的直接减量效果以及菌株在限制性培养基内的传代稳定性和对污泥有机质及总氮(total nitrogen,TN)的去除率,得到3株污泥高效降解菌株10001、11009和R10。实验结合扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)优化了其菌剂的制备工艺,菌剂复配比例,最适应用pH和最佳处理时长。确定选取喷雾干燥工艺制备微生物菌剂,当10001、11009和R10菌剂添加量分别为0.45%、0.80%和0.55%(质量体积比),剩余污泥pH为7.0时,经过72 h降解处理,达到剩余污泥最佳降解效果即有机质去除率达25.4%,总氮去除率达48.8%。扫描电镜分析结果显示菌剂的失效时间约为7 d。     

常温下好氧颗粒污泥的形成过程及除污性能

接种产絮脱氮菌剂TN-14强化普通活性污泥在常温下实现快速颗粒化。研究了污泥颗粒化过程中污泥形态、浓度(MLSS)、体积指数(SVI)、粒径分布、胞外多糖(PS)和蛋白(PN)的变化规律,以及除污性能。结果表明,反应器污泥在45 d内完全实现颗粒化,成熟颗粒污泥粒径多在0.6~1.0 mm之间;颗粒化期间,系统内污泥浓度略有增加,而污泥体积指数SVI值呈下降趋势。污泥PS和PN含量均明显增加,成熟稳定期污泥PS和PN含量分别维持在84.22~90.46 mg/g MLVSS以及294.22~345.26 mg/g MLVSS。污泥颗粒化后对污水除污能力都有一定的提高,颗粒污泥稳定运行阶段出水COD、氨氮、TN和TP值都能满足一级A类排放标准(GB18918-2002)。     

高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养及其特性分析

为实现高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养,以反硝化颗粒污泥为接种污泥,对高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养进行了研究。在降低进水硝酸盐(NO_3~-)浓度的同时,采用逐步升高进水高氯酸盐(ClO_4~-)浓度的方法,考察了高氯酸盐还原颗粒污泥培养过程中ClO_4~-的去除以及颗粒污泥的特性。结果表明:以反硝化颗粒污泥为接种污泥,经过50 d快速培养出高氯酸盐还原颗粒污泥,ClO_4~-去除速率达96%以上;其混合液悬浮固体浓度(MLSS)为50.68 g·L~(-1),混合液挥发性固体浓度(MLVSS)为40.58 g·L~(-1),主要粒径分布在0.60 mm和1.00～2.00 mm。NO_3~-浓度逐步降低的培养方式可缓解ClO_4~-对颗粒污泥中各类微生物的毒性,为高氯酸盐颗粒污泥的快速培养提供了新的方法,具有重要的理论和实践意义。     

减量脱水菌剂处理柠檬酸废水污泥的中试

利用规模为5m3的中试装置考察菌剂对柠檬酸废水污泥减量脱水效果的影响。结果表明:(1)满负荷运行阶段,菌剂处理后污泥的混合液悬浮固体质量浓度(MLSS)和混合液挥发性悬浮固体质量浓度(MLVSS)平均值分别为9.76、6.06g/L,比原污泥分别减量6.69%、12.93%;真空抽滤泥饼含水率平均值为78.12%,比原污泥下降11.87百分点;溶解性COD(SCOD)为214.40~323.71mg/L,平均值为279.69mg/L,相对于原污泥SCOD平均值,SCOD去除率可达到44.89%。说明菌剂可有效减少污泥量,改善污泥脱水效果,可进一步改善水质,对该柠檬酸废水污泥有着很好的针对性。(2)菌剂处理后污泥的脱水效果明显。较高压力、加入聚丙烯酰胺(PAM)及选用孔隙较小的滤纸均能进一步提高污泥的脱水效果。     

摇动床生物膜反应器和活性污泥法组合技术处理高浓度有机废水的研究

利用摇动床生物膜反应器(简称摇动床)技术具有的容积负荷高与污泥产量低的优点,在普通活性污泥池的前部填充高性能丙烯酸树脂纤维(Biofringe)填料,研究了摇动床和活性污泥法组合技术处理高浓度有机废水的有效性。结果表明,该组合技术具有很强的有机物去除能力,当进水COD平均质量浓度由1500mg/L上升到2514mg/L时,出水COD的平均去除率基本保持在96%以上;整个运行阶段的出水COD浓度均满足《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的二级标准;当进水NH4+-N浓度增加时,NH4+-N的去除率由99.7%降低到76.5%,但是在试验运行的整个阶段,摇动床和活性污泥法组合技术系统都表现出较强的硝化能力;活性污泥池中最高的混合液悬浮固体(MLSS)质量浓度为10625mg/L,最高MLSS约为普通活性污泥法的4倍;运行结束后的污泥产率为0.186,污泥产率仅为普通活性污泥法的50%左右。     

活性污泥法处理高钙废水中污泥特性的变化

通过单级SBR法处理模拟高钙废水,研究了活性污泥法处理高钙废水的过程中钙离子对COD,MLVSS,MLSS,SVI,污泥增长速率,污泥形态结构及生物相的影响,揭示活性污泥法处理高钙废水的过程中污泥量巨大的原因。采用逐步增加钙离子浓度的方法,检测到在污泥培养期([Ca2+]=0 mg/L),COD去除率为98.1%,MLVSS和MLSS稳定在4 900~5 500mg/L,污泥增长速率为67 mg/(L·d),SVI为55~60 mL/g;在驯化处理期([Ca2+]=120~2 400 mg/L),COD去除率降至87.37%,MLVSS降至2 500 mg/L,MLSS增加至19 300 mg/L,污泥增长速率为212.31 mg/(L·d),SVI降至25 mL/g;在冲击期([Ca2+]=4 000 mg/L),COD去除率降至69.23%,MLVSS降至1 600 mg/L,MLSS迅速增加至24 200 mg/L,污泥增长速率为816.67 mg/(L·d),SVI降至14 mL/g。经显微镜观察发现,污泥絮体由松散变得密实,生物相由钟虫等指示性微生物变为不适应环境的胞囊结构。结果表明,随Ca2+浓度的增加,COD去除率下降,MLSS迅速增加,MLVSS和SVI急剧缩小,说明活性污泥中的活性微生物逐渐减少,而无机物组分逐渐增多;钙离子的加入促使系统碳酸平衡向右移动,使离子状态的钙大部分转化为难降解的碳酸盐,并附着于污泥絮体上,污泥绒粒被压缩,使污泥颗粒密实度及MLSS迅速增加,导致污泥排放量巨大。     

污泥脱水性能的关键影响因素研究

针对目前污泥脱水性能影响因素不明的问题,研究通过对SBR在7种运行工况条件下活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的提取和测试,并采用SPSS软件分析,探讨MLVSS/MLSS、胞外蛋白质/胞外多糖、胞外蛋白质含量、胞外多糖含量、EPS总含量对污泥脱水性能的影响。研究结果表明,MLVSS/MLSS、胞外蛋白质/胞外多糖是影响污泥脱水性能的关键因素,并建立了脱水污泥含水率和污泥结合水含量的影响因素模型:脱水污泥含水率=0.229×(MLVSS/MLSS)+0.023×(胞外蛋白质/胞外多糖)+0.539、污泥结合水含量=2.876×(MLVSS/MLSS)+0.335×(胞外蛋白质/胞外多糖)-0.012,通过对7个城市污水厂污泥脱水性能测试比较表明,模型对脱水污泥含水率和污泥结合水含量预测值相对误差分别在±1%和±5%以内,对污泥脱水性能预测效果良好。     

混凝剂对生物造粒流化床污泥中微生物生理生态的影响研究

为了系统研究聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)对生物造粒流化床颗粒污泥生理生态的影响,对投加PAC或PAM后活性污泥的特性和硝化菌群的空间分布进行了对比研究,同时考察了投加混凝剂后的污染物去除效果.结果表明,与不投加混凝剂相比,投加PAC后,运行60 d时反应器中混合液悬浮固体(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)浓度分别提高了73％、29％；通过平板计数法计算结果可知,未投加混凝剂、投加PAC、投加PAM的反应器中微生物的增长是非常稳定的,投加PAC或PAM都促进了细菌的生长和繁殖；荧光原位杂交鉴定结果表明,各个反应器中亚硝化菌(AOB)或硝化菌(NOB)所占比例均基本相当,且AOB数量均略高于NOB数量；投加PAC或PAM都能够提高COD的去除率；投加PAC可大大提高TP的去除率；3个反应器中各种形态氮的去除效果非常接近,脱氮主要靠硝化菌群的生物降解作用,投加PAC或PAM对微生物的硝化作用没有抑制.     

序批式反应器处理垃圾渗滤液的污泥颗粒化及污染物去除性能研究

应用序批式反应器(SBR)处理垃圾渗滤液,以絮状活性污泥为接种污泥,经过37 d的运行,反应器内出现小粒径颗粒污泥。第50 d,反应器中污泥完全颗粒化。稳定运行期间,反应器内污泥的平均粒径为0.7 mm;SVI5min一直维持在较低的水平(27~47 mL/g);MLSS基本稳定在3 700~4 500 mg/L;当COD和氨氮的平均进水浓度为2 150 mg/L和312 mg/L时,平均出水浓度分别为540 mg/L和35 mg/L,去除率分别为75%和89%。     

低温胁迫下Ca2+对厌氧氨氧化污泥脱氮效能影响研究

为了解决厌氧氨氧化(ANAMMOX)污泥在低温下脱氮效能较低的问题,采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,通过投加不同浓度的Ca~(2+),考察低温胁迫下Ca~(2+)对ANAMMOX污泥脱氮效能及特性的影响。结果表明:低温胁迫下ANAMMOX污泥脱氮效能明显降低,当Ca~(2+)投加量为0mmol/L时,氨氮、亚硝态氮去除率分别降至50%、54%,UASB反应器的TN去除负荷最低为0.094kg/(m~3·d);投加一定Ca~(2+)对ANAMMOX反应有正面促进作用,在最佳Ca~(2+)投加量(0.04mmol/L)下,氨氮、亚硝态氮去除率可分别提高至65%、68%,TN去除负荷提高至接近0.200kg/(m~3·d),脱氮效能是未投加Ca~(2+)时的2倍左右,但Ca~(2+)投加量大于0.04mmol/L时,脱氮效能开始呈现下降趋势。投加Ca~(2+)可以增大污泥颗粒粒径,提高污泥的混合液悬浮固体(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)浓度,但对污泥活性的提升不明显。     

好氧污泥颗粒化过程的影响因素分析

影响好氧颗粒污泥性质的因素多且复杂,具有灰色系统的特点.应用了灰色关联分析方法对好氧颗粒污泥的重要参数污泥体积指数(SVI)、沉降速率、颗粒粒径和污泥浓度(MLSS)进行了关联影响分析.结果表明:对颗粒污泥SVI的影响顺序为沉降速率＞颗粒粒径＞ MLSS,说明沉降速率对活性污泥的形态转变和颗粒化过程的作用最明显,SVI可作为评判颗粒化进程的一个理想指标;沉降速率对MLSS的影响最弱;颗粒粒径的最佳值为1.3～1.5 mm,此时,颗粒粒径对SVI降低的贡献最大,从而使颗粒污泥的沉降性能得到很大改善,并且使MLSS达到最大.     

垃圾渗滤液厌氧处理过程颗粒污泥生长特性

以上流式厌氧反应器为例,研究了渗滤液厌氧处理过程中颗粒污泥的生长特性。结果表明,反应器运行阶段,颗粒污泥粒径由0.96 mm增长至1.06 mm,MLVSS/MLSS大于0.76,污泥能够保持较高的活性。高污泥负荷有利于0.90 mm颗粒污泥生长,0.60~0.90 mm污泥颗粒生长过程中结构不稳定,易发生解体。厌氧颗粒污泥生长过程中,粒径较大的颗粒污泥的孔隙结构较为疏松,它对污泥的活性产生影响。随着孔隙率增大,污泥沉降速度由0.88 cm/s升至0.97cm/s。颗粒污泥表层与内部微生物分布不同,表层微生物以球菌为主,各微生物种群间紧密联系,颗粒污泥内部以短杆菌为主。