城市污水处理厂出水低浓度污染物的生物降解研究

由于城市污水处理厂出水中含有的低浓度污染物的性能稳定而不易被去除,为探索一种快速、直接的低浓度污染物的深度处理方法,通过采用富二价阳离子斜发沸石作载体的生物沸石曝气滤池对某城市污水厂二级处理出水中的低浓度污染物的去除进行了实验研究,研究结果表明,当污水厂二级处理出水水质年平均指标NH3-N、COD、BOD5、TP及浊度分别为27.4 mg/L、57.2 mg/L、20.4 mg/L、1.7 mg/L和16 NTU时,采用两级生物沸石曝气滤池串联工艺,在第一级生物沸石曝气滤池装填3 m生物沸石,水力停留时间1 h,气水比为2∶1;第二级生物沸石曝气滤池装填2 m生物沸石,水力停留时间为0.5 h,气水比为1∶1,最终出水年平均指标NH3-N 0.13 mg/L、COD 7.55 mg/L(CODMn)、BOD50.78 mg/L、TP0.6 mg/L、浊度为0.13 NTU,出水水质可满足热力发电厂循环冷却补充水的水质要求.此种方法为污水处理厂的出水提供了经济有效的回用途径。     

O_3-BAC工艺臭氧优化和有机物分子质量分布研究

为了确定3种工艺:混凝-沉淀-砂滤-后臭氧-生物活性炭滤池(工艺Ⅰ)、预臭氧-混凝-沉淀-砂滤-生物活性炭滤池(工艺Ⅱ)和预臭氧-混凝-沉淀-砂滤-后臭氧-生物活性炭滤池(工艺Ⅲ)中臭氧的最优投加量和投加方式,采用动态实验进行了不同工况下有机物的去除效果研究,并从臭氧利用率的角度对3种工艺进行比较。同时,为了明晰工艺Ⅲ中各个单元对有机物的去除机制,研究了各处理阶段的有机物分子质量分布情况。结果表明,工艺Ⅲ在最佳工况下出水水质最优,但单位臭氧利用率较低,单位臭氧去除CODMn、TOC分别为0.92 mg/L和0.55 mg/L。该工艺中预臭氧可显著降低有机物分子质量水平,混凝沉淀砂滤主要去除分子质量3 k Da的有机物,后臭氧则将大分子有机物进一步氧化为分子质量3k Da的有机物,后者通过生物活性炭滤池得到有效地去除。因此,通过臭氧和生物活性炭的联用,能够有效去除有机物,是一种适宜的饮用水深度处理工艺。     

BAF+常规工艺中砂滤池净水效果研究

以广州某水厂源水为处理对象,研究在曝气生物滤池(BAF)+常规工艺中砂滤池的净水效果。研究表明,砂滤池出水CODMn、NH4+-N的平均值分别为1.19 mg/L和0.08 mg/L;相对于沉淀池出水,砂滤池对上述指标的平均去除率分别为27.41%和63.86%;砂滤池出水NO2--N几乎检测不出。砂滤池对分子量(10 K的溶解性有机物有较好的去除作用;砂滤池中DO下降了1.80 mg/L,分析表明在砂滤池中发生了完全硝化反应。     

曝气生物活性炭滤池深度处理高浓度氨氮原水

实验研究曝气生物活性炭滤池对于高浓度氨氮原水的处理效果以及工艺运行稳定情况。以某自来水厂常规工艺沉淀池出水预加硫酸铵作为研究对象,原水氨氮平均浓度3.67 mg/L,实验条件:温度31.2℃,pH 7.13,滤速8~12 m/h,气水比0.5和1。采用3种不同工况条件进行实验,确定滤速10 m/h和气水比0.5的为最佳运行工况。在此工况下曝气生物活性炭滤池对于氨氮和COD Mn的平均去除率分别达到87.5%和19.2%,亚硝酸盐积累率为0.9%;出水氨氮浓度达到生活饮用水卫生标准GB5749-2006。同时炭滤池的出水浊度相比进水略微上升。     

直接过滤-臭氧-生物活性炭工艺用于城市污水二级处理出水深度处理的研究

采用砂滤-臭氧-生物活性炭工艺在北京市某污水处理厂开展了以污水再生回用为目的的城市污水深度处理中试研究.在臭氧消耗量5 mg/L,接触时间20 min,生物活性炭空床停留时间(EBCT)为20 min的条件下,出水浊度为1.5 NTU左右,色度接近0,UV254从0.162 cm-1降低到0.08 cm-1,DOC和CODMn分别从10.1 mg/L和12.8 mg/L降低到6 mg/L左右.由于对生物活性炭柱进行了曝气供氧,NH4 -N从40 mg/L降低到5 mg/L左右.     

超滤膜与后置砂滤池净水效果对比

将"混凝沉淀-前置砂滤池-升流式生物活性炭滤池"工艺出水分别进入后砂滤池与超滤膜组件,比较两者对水中的浊度、COD_(Mn)、氨氮、颗粒数及微型生物的去除效果。结果表明:超滤膜平均去浊率为31.57%,去浊优势不是很明显,但明显高于后砂滤池去浊率;对于COD_(Mn)的去除,后砂滤池的平均去除率为6.80%,优于超滤膜;后砂滤池对氨氮的去除率达到50.08%,相比超滤膜优势很明显;超滤膜出水颗粒数相对较平稳,且能有效保证饮用水生物安全性。后砂滤池的微絮凝作用,可使其出水浊度、COD_(Mn)及微型生物数量均有所降低,但其对微型生物的去除效果与超滤膜相比仍有不足。     

琼脂碳源生物反硝化去除水源水中硝酸盐

针对受硝酸盐污染的水源水,以琼脂为反硝化细菌的碳源和微生物载体,通过生物反硝化作用脱除水源水中的硝酸盐,并利用曝气生物滤池(BAF)去除琼脂反应器出水中残留的少量CODMn和NO2--N等污染物。实验结果表明,水源水自然接种的条件下,可以顺利启动琼脂反应器;在温度为25℃左右,琼脂反应器在进水NO3--N约25 mg/L、水力停留时间1.5 h时,能获得70%的硝酸盐氮去除率;曝气生物滤池在水力停留时间0.5 h、气水比2.8时,可控制最终出水的CODMn和NO2--N分别在5.0 mg/L和0.10 mg/L以下;琼脂反应器的脱氮效果与温度、进水NO3--N浓度及水力停留时间等有关。研究指出,琼脂反应器与曝气生物滤池构成的组合系统能较好地脱除水源水中的硝酸盐并且能控制最终出水水质,不会导致二次污染,从而获得合格的饮用水源水。     

给水曝气生物滤池内置粉末活性炭复合净水效果的研究

在给水曝气生物滤池内置粉末活性炭,对比分析其对各工艺单元水质净化效果的影响,确定给水曝气生物滤池内置粉末活性炭的作用与最佳投加量,研究表明,给水曝气生物滤池将活性炭截留在滤池内,大幅度提高了粉末活性炭利用率,部分未饱和粉末活性炭通过反冲洗排入后续常规处理系统,作为生物载体仍能够进一步发挥生物强化作用。当粉末活性炭的投加量为8 mg/L时,砂滤出水氨氮、CODMn、浊度和色度均值分别为：0.02 mg/L,1.82 mg/L0,.46 NTU和6度,去除率分别达到99.6%、71.2%、99.1%和80.6%,出水指标达到《生活饮用水卫生标准（》GB5749-2006）和《饮用净水水质标准（》CJ94-2005）规定的标准。与常规工艺相比,投加量降低了20%～60%。     

慢滤池去除污水中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的效能

将慢滤池用于污水二级出水的深度处理,并利用小试装置研究了慢滤池去除邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的效能。慢滤池采用粒径为0.4～0.6 mm,厚度为800 mm的石英砂做滤料并以0.1 m/h的恒定滤速运行。实验结果表明,慢滤池出水浊度、COD和色度远低于现行《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)的相应数值。污水二级处理出水中DEHP浓度为6.1～62.8μg/L时,经过慢滤池过滤后,DEHP浓度降为1.7～7.3μg/L。当接纳282.8μg/L的DEHP冲击负荷时,慢滤池出水DEHP仍能低于10μg/L。实验证明,慢滤池内的生物膜吸附过滤和生物降解共同保证了慢滤池去除DEHP的良好性能。     

反冲洗周期对生物除锰滤池去除效果的影响简

反冲洗周期是生物除铁除锰滤池的一个重要运行参数，实验中分别设定反冲洗周期为24、48和72 h，考察反冲洗周期对成熟稳定运行的滤柱出水铁、锰、氨氮和浊度的影响。结果表明，不同反冲洗周期，滤柱对铁、锰和氨氮均有很好的去除效果，出水中的总Fe、Mn²⁺和NH₄⁺-N的平均浓度分别为0.018、0.003和0.016 mg/L，0.010、0.001和0.014 mg/L，0.013、0.001和0.014 mg/L，均远低于国家标准，说明反冲洗周期变化对三者的去除效果没有影响。反冲洗周期为24、48和72 h时，出水平均浊度分别为0.27、0.38和0.57 NTU，反冲洗周期越长，出水浊度越高。滤柱沿程浊度分析发现，浊度主要在0~0.4 m去除，出水浊度与滤层厚度无关。反冲洗后5 min出水浊度为3.16 NTU，15 min降到了1 NTU以下，25 min降到了0.5 NTU，60 min大约降到了反冲洗前的水平。     

中置曝气生物活性炭工艺中的微絮凝

利用新型炭滤-砂滤工艺对南方湿热地区微污染源水进行中试规模的微絮凝实验研究。结果表明,接触絮凝时间为2~5 min时,投加1.0 mg/L的PAC微絮凝效果最好。运行稳定后,砂滤器出水浊度≤0.1 NTU,对COD Mn的去除效果有一定改善,微型水生生物的种类和数量也较炭滤器有大幅度下降,其中双层砂滤的效果优于单层粗砂,但其水头损失增长较快。通过微絮凝,砂滤器对炭滤器反冲洗后初滤水能有较好处理效果,可有效简化运行工艺。同时可保证滤后水中铝含量满足《生活饮用水卫生标准》的要求。     

潜流人工湿地对微污染河水的净化效果

为了探讨潜流人工湿地对微污染河水的净化效果,在野外条件下构建潜流人工湿地,分析了湿地中pH、氧化还原电位(ORP)和DO的进出水变化,考察了湿地中污染物的净化效果,探讨了温度对湿地净化效果的影响。各湿地进、出水DO浓度相差不大;除美人蕉湿地外,其余湿地出水pH较进水变化较小;植物湿地出水ORP较进水均有所增大。植物湿地对污染物的去除效果均优于空白湿地,且随着气温的升高,NH4+-N、TN和CODMn的去除率逐渐增加,去除率分别可达90%、50%和20%。TP去除率却未随温度发生明显变化,始终波动在30%～60%之间。相关性分析结果表明湿地中NH4+-N和TN的去除率与温度相关,较低的有机物浓度造成CODMn的去除率与温度相关性差,由于湿地对磷的去除主要以颗粒态磷(PP)为主,TP的去除与温度不相关。     

游泳池中隐孢子虫卵囊替代物的去除

隐孢子虫是常见的球状寄生虫。接触含有隐孢子虫卵囊的水体可致隐孢子虫病,主要的临床表现为腹泻,严重者可致死。游泳池是主要的传播场所。采用容积为5 500 L的游泳池,进行隐孢子虫卵囊替代物的修复模拟实验,研究在游泳池条件下絮凝沙滤技术对直径为4.5μm隐孢子虫卵囊替代物的去除效果。实验结果表明,氯化铝剂量为0.1 mg/L,沙滤料高度为30 cm,内循环流速为11.5 L/min,对隐孢子虫卵囊替代物去除率在90%以上。该技术对浊度具有较好的处理效果,当进水浊度降低且接近于出水浊度时,系统进入稳定运行阶段,对虫卵囊替代物去除率可以达到96%。     

Chlorine residuals and haloacetic acid reduction in rapid sand filtration

It is quite rare to find biodegradation in rapid sand filtration for drinking water treatment. This might be due to frequent backwashes and low substrate levels. High chlorine concentrations may inhibit biofilm development, especially for plants with pre-chlorination. However, in tropical or subtropical regions, bioactivity on the sand surface may be quite significant due to high biofilm development—a result of year-round high temperature. The objective of this study is to explore the correlation between biodegradation and chlorine concentration in rapid sand filters, especially for the water treatment plants that practise pre-chlorination. In this study, haloacetic acid (HAA) biodegradation was found in conventional rapid sand filters practising pre-chlorination. Laboratory column studies and field investigations were conducted to explore the association between the biodegradation of HAAs and chlorine concentrations. The results showed that chlorine residual was an important factor that alters bioactivity development. A model based on filter influent and effluent chlorine was developed for determining threshold chlorine for biodegradation. From the model, a temperature independent chlorine concentration threshold (Cl_threshold) for biodegradation was estimated at 0.46-0.5 mg L⁻¹. The results imply that conventional filters with adequate control could be conducive to bioactivity, resulting in lower HAA concentrations. Optimizing biodegradable disinfection by-product removal in conventional rapid sand filter could be achieved with minor variation and a lower-than-Cl_threshold influent chlorine concentration. Bacteria isolation was also carried out, successfully identifying several HAA degraders. These degraders are very commonly seen in drinking water systems and can be speculated as the main contributor of HAA loss.     

纤维与石英砂过滤技术的比较研究

提出了无需额外反冲洗装置与动力消耗的水力自清洗纤维过滤技术,与石英砂过滤进行了比较研究,探索该技术应用的可行性。结果表明,10 m/h滤速下纤维过滤与石英砂过滤相比,出水浊度、SS分别降低59%和86%,COD、TOC、TP和TN降低5%～20%,水头损失大幅降低,两者初始水头损失分别为0.12 kPa和3.97 kPa,5 h后分别达到1.58kPa和5.98 kPa。纤维滤柱反冲洗历时40 s,而石英砂滤柱为15 min,反洗耗水率分别为2.9%和6.9%。反洗后纤维滤柱出水浊度和SS分别为4.08 NTU、6 mg/L,低于石英砂滤柱的5.81 NTU、28 mg/L。水力自清洗纤维过滤技术可节省动力装置和动力消耗,反冲洗历时短、耗水率低,具有较好的应用前景。     

MBR净化受污染地表水的自然启动及稳定运行除污染特性

为了考察膜生物反应器(MBR)净化受污染地表水自然启动过程中功能菌群的成熟规律及碱度对MBR去除水中氨氮的影响,通过构建小试规模的MBR,考察了MBR处理受污染地表水的自然启动和稳定运行除污染特性。结果表明,MBR在自然启动过程中不会出现异养菌成熟的标志,系统对进水DOC、UV254和CODMn的平均去除率分别仅为(14.5±5.1)%、(12.6±5.6)%和(31.2±7.4)%,应考虑将其他工艺与MBR联用以提高系统的有机物去除能力。启动23天后,MBR中的亚硝化细菌成熟,NH3-N去除率达到80%以上;启动31 d后,MBR中的硝化细菌成熟,出水NO2--N稳定在0.05mg/L以下。碱度对MBR去除NH3-N效能影响较大,向进水中投加30 mg/L的NaHCO3能使MBR对NH3-N的去除率由(86.1±3.7)%提高至(98.0±1.6)%。在连续曝气、10 L/(m2.h)通量、每10 min反洗15 s运行模式下,MBR的膜污染较为严重,平均TMP增长速率为0.45 kPa/d,需进一步优化相关参数以实现MBR的长期稳定运行。     

水厂常规工艺去除有机物和总磷

有机物、总磷是我国地表水源主要污染物,涉及范围广,污染浓度高,是影响水厂出水安全的重要因素。以某水厂净水系统为依托,分析水厂常规工艺对有机物和总磷的去除效果及影响因素。研究表明,地表水源水厂所采用的混凝+沉淀+过滤+消毒的传统工艺对有机物的去除率不高,在22.1%～61.3%之间,平均去除率为38.3%;其中,混凝沉淀是常规工艺中去除CODMn的关键环节,占总去除效果的43%～68%,过滤环节去除率约为10%;温度和混凝剂投加量是影响CODMn去除效果的主要因素。常规工艺对总磷的去除效果较好,去除率约为60%～90%,冬季略低,其他季节略高;混凝沉淀单元与过滤单元对总磷均有较好的去除效果,去除率分别为25%～77%和40%～76%。在当前水质条件下,水厂现行工艺可满足常规状况下有机物和总磷的去除需要。     

高效聚合氯化铝对超滤膜污染影响的中试研究

针对某水厂以超滤为核心的短流程水处理工艺,在通过聚氯乙烯(PVC)超滤膜之前选择不同投加量(5、10、15和20 mg/L)的高效聚合氯化铝(HPAC)对长江下游原水进行混凝处理。通过跨膜压差(TMP)增长趋势、CODMn的去除率以及混凝后的水质,可知HPAC的最优投加量为15 mg/L。在此投加量下,运用体积排阻色谱法分析原水、膜前水、膜后水中各相对分子质量有机物的变化,可以发现混凝去除有机物的效果要优于超滤截留的。继而将HPAC与另外4种常用混凝剂:硫酸铝(分析纯)、氯化铁(化学纯)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁进行对比,结果表明,在它们各自最优投加量下,HPAC能够更有效地减缓超滤膜TMP的增长率,从而降低膜污染。因此,认为HPAC是与PVC超滤合金膜契合效果最佳的混凝剂。     

容积负荷对ANAMMOX生物滤池脱氮效能的影响及其基质动力学

采用2套启动成功的上向流厌氧氨氧化（ANAMMOX）生物滤柱，通过调节进水NaNO₂和（NH₄）₂SO₄ 的浓度负荷及水力负荷，改变进水容积负荷，探讨容积负荷对ANAMMOX生物滤柱脱氮效能的影响及其动力学模型。结果表明，滤速恒定条件下，通过提高进水基质浓度来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合Monod-Haldane基质抑制模型。进水NH₄⁺-N与NO₂^--N浓度分别低于100 mg/L和133 mg/L时，反应器脱氮效果不受明显影响，TN容积去除负荷可达4.21 kg/（m³·d），TN去除率可达80%以上。进水基质浓度恒定条件下，通过提高滤速来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合零级动力学方程。不受基质浓度抑制的条件下，滤速为3.0 m/h、进水容积负荷为8.82 kg/（m³·d）时，反应器总氮容积负荷去除量可达7.15 kg/（m³·d），总氮去除率可达81.1%。