倒置A~2/O在污水脱氮处理中的实践研究

倒置A2/O工艺污水脱氮处理中相较于传统工艺具有明显的优势,其应用也越来越广泛。本文将以倒置A2/O法在污水脱氮处理中的实践作为研究对象,旨在为污水脱氮处理中A2/O工艺的应用提供参考。     

A~2O-MBR工艺的脱氮除磷特性研究

将传统的脱氮除磷工艺(厌氧/缺氧/好氧,A2O)与膜分离技术相结合,构建具有强化脱氮除磷作用的A2O-MBR工艺。以某城市污水处理厂的A2O-MBR工程为研究对象,通过长期的跟踪监测和实验研究,结果表明,该工艺具有非常好的脱氮除磷效果,出水总氮、氨氮及总磷的平均浓度分别为5.69 mg/L、1.32 mg/L和0.18 mg/L,去除率分别达到85%、94%和97%,优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。另外,硝化速率随温度的降低而降低。释磷/吸磷效果较好,趋势明显。     

新式A/O/A/O型SBR用于同步除磷脱氮的工艺研究

以沈阳建筑大学生活区的生活污水为研究对象,采用A/O/A/O型SBR系统富集反硝化聚磷菌实现同步除磷脱氮,研究温度、pH、不同碳源对同步除磷脱氮效果的影响。试验结果表明:A/O/A/O型SBR系统在厌氧2 h、好氧1.5 h、缺氧1.5 h、好氧0.5 h的方式下运行,成功富集了反硝化聚磷菌。温度为25℃,pH=7.5,以乙酸钠为碳源时,A/O/A/O型SBR系统对COD、TN、TP的去除率分别达到90%、88%和92%,出水效果达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。好氧时间由3 h缩短为2 h,可以节省约33%的能耗。     

分点进水改良A2/O工艺的挂膜启动

针对解决传统A2/O工艺处理低C/N污水中的一些不足以及在脱氮除磷中效率低的问题,提出1种新型分点进水改良A2/O工艺,采用污泥接种启动方法,在无外加碳源情况下,以实际生活污水为处理对象,重点对挂膜启动过程进行分析研究。结果显示:分点进水改良A2/O工艺,在好氧池悬浮填料填充率为30%,ρ（DO）为1.5~3.0 mg/L,污泥浓度为2.5~3.0 g/L运行条件下,21 d可完成系统启动,对COD、NH₄+-N、TN、TP去除率分别为90.08%、91.31%、61.67%和87.31%。分点进水改良A2/O工艺可以克服传统A2/O工艺在脱氮除磷过程中碳源的限制,在系统快速挂膜启动同时,能够对氮、磷有着较高的处理效果,出水水质稳定达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。     

不同SBR系统N2O排放及微生物群落比较

为了解污水脱氮中微生物群落对N₂O排放的影响,在相同的工艺条件下,研究了制药厂(A)和啤酒厂(B)2种不同来源污泥在SBR系统中的N₂O排放特性.结果发现:①A和B 2个系统总氮去除率在97.5%和98.6%的情况下,脱氮中N₂O态氮所占比例分别为6.35%和2.84%,相差2倍以上.②A系统的N₂O排放时期主要集中在好氧硝化段,而B系统则主要集中在缺氧反硝化段.③在1个脱氮周期内,A系统只有1个N₂O排放高峰,出现在好氧硝化段(第3小时);而B系统有2个N₂O排放高峰,分别出现在好氧硝化段(第3小时)和缺氧反硝化段(第6小时).采用PCR-DGGE技术分析微生物群落特征发现,A系统和B系统的微生物群落有明显差异,表明污水脱氮中微生物群落是影响N₂O排放的重要因素.通过优化微生物群落结构,可有效控制污水脱氮中N₂O排放.      

初始pH值对新型好氧/缺氧/好氧/延长闲置(O/A/O/EI)序批式反应器脱氮除磷的研究

以人工合成废水为研究对象,建立新型好氧/缺氧/好氧/延长闲置(O/A/O/EI)序批式反应器,探究了初始p H为6.0,7.0和8.0时对O/A/O/EI脱氮除磷性能的影响,最后控制初始p H=8.0来处理实际生活污水。通过比较不同初始p H值作用下新型工艺的脱氮除磷效果并分析微生物体内代谢储能物质的周期变化,探讨了初始p H值对O/A/O/EI工艺脱氮除磷的影响机理。结果表明:合成废水初始p H=8.0时,O/A/O/EI工艺能表现出良好的生物脱氮(93±2)%除磷(92±3)%性能,单位VSS的除磷量为(4.01±0.15)mg/g,脱氮量为(5.23±0.27)mg/g。控制p H为8.0时处理实际生活污水,生物脱氮除磷分别为(85±2)%和(87±3)%,效率较低的原因可能是实际污水的可利用COD有限(130~240 mg/L)。     

两级生物选择同步除磷脱氮新工艺

针对现有市政污水处理工艺难以兼顾同时生物脱氮除磷的矛盾,结合生活污水低碳氮比的特点,通过在传统的A/O工艺的基础上增设了1个厌氧选择器以提供生物释磷最适宜环境,1个缺氧选择器以避免回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷影响以及防止污泥膨胀,开发了一种新型的2级生物选择同步除磷脱氮新工艺.研究表明,应用2级生物选择反硝化除磷脱氮工艺处理生活污水,当进水COD/TN=4.4, COD/TP=33的情况下,稳定期的COD、氨氮、总磷的去除效率分别可达到88%、90%和97%,出水水质达到了国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准,反硝化除磷量占总除磷量的35%,并且缺氧段硝酸盐量和缺氧吸磷量成明显的线性关系,平均每消耗1mgNO3--N约吸收1.8mgTP,此线性关系可作为本工艺反硝化除磷的一个重要控制参数.     

两种改良型A~2/O工艺的实例介绍

现有的城市污水处理厂大多采用A2/O工艺,此法对污水除磷脱氮较为有效,但由于生物脱氮和生物除磷是相互矛盾的,所以其效果仍不理想,故许多污水处理厂会在传统A2/O工艺基础上进行改良。在此,介绍两个污水处理厂改良型A2/O工艺的实例,以供参考。     

A/O短程硝化反硝化工艺结合污泥厌氧水解处理低C/N比城市生活污水

在处理低C/N比城市生活污水时,通过控制溶解氧实现A/O工艺短程硝化反硝化脱氮。结果表明:当DO为(2.0±0.5)mg/L时,亚硝化积累可达67.45%,出水TN浓度为18.97 mg/L。结合污泥厌氧水解工艺,将污泥在33℃,不调节pH,厌氧水解18 h后的产物上清液与原污水以1∶10混合作为进水,出水TN浓度为14.68 mg/L,达《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准。     

污水处理厂升级改造中氨氮控制工艺的研究

文章研究"生物膜+活性污泥"复合工艺,将生物膜法与传统的A2/O污水处理脱氮工艺结合起来,形成了"生物膜+A2/O"复合工艺。2种工艺有机地融合于一个反应系统中,既节省用地又延长污泥龄,使脱氮除磷的效果大大提高。用该工艺处理城市污水,其出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,用作景观用水和一般回用水,可广泛地应用于污水处理厂的升级改造。     

Performance of hybrid constructed wetland systems for treating septic tank effluent

The integrated wetland systems were constructed by combining horizontal-flow and vertical-flow bed, and their purification efficiencies for septic tank effluent were detected when the hydraulic retention time （HRT） was 1 d, 3 d, 5 d under different seasons. The results showed that the removal efficiencies of the organics, phosphorus were steady in the hybrid systems, but the removal efficiency of total nitrogen was not steady due to high total nitrogen concentration in the septic tank effluent. The average removal rates of COD （chemical oxygen demand） were 89%, 87%, 83%, and 86% in summer, autumn, winter and spring, respectively, and it was up to 88%, 85%, 73%, and 74% for BOD5 （5 d biochemical oxygen demand） removal rate in four seasons. The average removal rates of TP （total phosphorous） could reach up to 97%, 98%, 95%, 98% in four seasons, but the removal rate of TN （total nitrogen） was very low. The results of this study also indicated that the capability of purification was the worst in winter. Cultivating with plants could improve the treated effluent quality fTom the hybrid systems. The results of the operation of the horizontal-flow and vertical-flow cells （hybrid systems） showed that the removal efficiencies of the organics, TP and TN in horizontal-flow and vertical-flow cells were improved significantly with the extension of HRT under the same season. The removal rate of 3 d HRT was obviously higher than that of 1 d HRT, and the removal rate of 5 d HRT was better than that of 3 d HRT, but the removal efficiency was not very obvious with the increment of HRT. Therefore, 3 d HRT might be recommended in the actual operation of the hybrid systems for economic and technical reasons.     

一体化A/O生物膜反应器脱氮特性研究

根据传统好氧硝化和缺氧反硝化生物脱氮的工艺原理,设计并制作了一体化 A/O生物膜反应器,并就其对模拟生活污水的脱碳、脱氮处理效果进行了试验。结果表明,该一体化反应器在水力停留时间 HRT=24h时,COD的去除率达到 97%以上,硝化率和 TN的去除率分别达到92%和82%。出水NO3-N和NO2-N浓度保持在7.4mg/L和0.2mg/L左右。对各区污泥进行的硝化活性试验结果表明,该一体化反应器的缺氧区内存活有一定数量的具有硝化活性的细菌。     

Simultaneous removal of COD and nitrogen using a novel carbon-membrane aerated biofilm reactor

A membrane aerated biofilm reactor is a promising technology for wastewater treatment. In this study, a carbon-membrane aerated biofilm reactor （CMABR） has been developed, to remove carbon organics and nitrogen simultaneously from one reactor. The results showed that CMABR has a high chemical oxygen demand （COD） and nitrogen removal efficiency, as it is operated with a hydraulic retention time （HRT） of 20 h, and it also showed a perfect performance, even if the HRT was shortened to 12 h. In this period, the removal efficiencies of COD, ammonia nitrogen （NH4^＋-N）, and total nitrogen （TN） reached 86%, 94%, and 84%, respectively. However, the removal efficiencies of NH4^＋-N and TN declined rapidly as the HRT was shortened to 8 h. This is because of the excessive growth of biomass on the nonwoven fiber and very high organic loading rate. The fluorescence in situ hybridization （FISH） analysis indicated that the ammonia oxidizing bacteria （AOB） were mainly distributed in the inner layer of the biofilm. The coexistence of AOB and eubacteria in one biofilm can enhance the simultaneous removal of COD and nitrogen.     

高效藻类塘对农村生活污水的处理及氮的迁移转化

研究了高效藻类塘系统处理高氮农村污水氮的去除及其迁移转化规律.高效藻类塘和水生高等植物塘水力停留时间分别为8 d和4 d,进水总氮和氩氮分别为17.13-133.2 mg/L和1.85～108.3 mg/L,两级高效藻类塘对总氮和氨氮的全年平均去除效率分别为29.4%和91.6%,季节处理效率排序为夏季>秋季>春季>冬季.高效藻类塘中氨氮的降解和转化途径依次为硝化作用、藻类同化吸收及其他途径、氨氮挥发;硝化作用占氨氮总转化量的50%以上;高效藻类塘内可以发生氨氮沉淀,但可忽略不计.总氮的去除以藻类同化形成颗粒有机氮经分离后得以去除为主,氨氮挥发较少.可采用藻类塘出水回流至化粪池或改进水生高等植物塘构造强化反硝化.提高系统的整体脱氮效果.     

生化法处理造纸废水的试验研究

采用UASB反应器和A/O池组合的生化法进行了造纸废水处理的试验研究.结果表明,UASB反应器处理造纸废水,废水可生化性得到明显改善.COD去除率与水力停留时间呈正相关性,UASB反应器水力停留时间取24 h合适.该生化法COD去除率达93.33％,氨氮去除率达87.72％,系统出水COD浓度能满足造纸行业低档纸回用水要求.造纸废水中污染物成分比较复杂,经过UASB反应器和A/O池处理后有机成分变化比较明显,污染物种类梯级减少.通过A/O池处理,污染物减少一半,主要是小分子和低碳烷烃类,还含有少量难降解有机物.     

焦化废水厌氧氨氧化生物脱氮的研究

采用厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺处理焦化废水,在厌氧34℃、pH值7.5~8.5,HRT为33h的条件下,经过115d成功启动厌氧氨氧化反应器.当进水NH4+-N、NO2--N浓度分别为80、90mg/L左右时, TN负荷可达160mg/(L·d),系统NH4+-N和NO2--N的去除率最高分别达86%和98%,TN去除率可达75%. GC-MS分析结果表明,酚类是焦化废水中较易被生物利用的有机物,ANAMMOX过程对好氧短程硝化工艺出水残余低浓度酚类有机物有进一步去除作用.     

HRT对A/O-BF处理低碳氮比农村生活污水脱氮的影响

通过四组平行小试装置,研究空床水力停留时间(HRT)对缺氧/好氧生物滤池(Anoxic/oxic biofilter,A/O-BF)去除低碳氮比(C/N)农村生活污水中氮的影响;结合高通量测序,研究了不同HRT条件下的脱氮效能和微生物群落变化特征,优选出最佳HRT.结果表明:①缺氧段HRT为6 h的条件下,好氧段HRT为9和10 h时,A/O-BF对NH₄+-N和TN的平均去除率均分别为99%和75%,显著高于HRT为7 h(分别为93%和66%)和8 h(分别为96%和70%)时的情况.②好氧段HRT为9 h的条件下,缺氧段HRT为6 h时,A/O-BF对TN的平均去除率为78%,明显高于HRT为4 h(59%)、稍高于HRT为5 h(74%)和7 h(75%)时的情况.③好氧段HRT为9 h时,其硝化菌属Nitrosomonas和Nitrospira的总丰度占11.42%,明显高于HRT为7 h(4.61%)、8 h(7.39%)和10 h(7.64%)时的情况.④缺氧段HRT为6 h时,其主要的反硝化菌属Denitratisoma占5.83%,明显高于HRT为4 h(0.81%)、5 h(2.90%)和7 h(3.27%)时的情况.研究显示,HRT影响A/O-BF的脱氮效能和微生物群落分布特征,处理低碳氮比(1.4~3.0)农村生活污水时,A/O-BF好氧段和缺氧段的最佳HRT分别为9和6 h.      

HRT对城市污水厂尾水反硝化深度脱氮的影响

污水厂尾水回用作为水源时,其ρ(TN)较高是亟待解决的问题. 在调研污水厂尾水水质的基础上,利用MBBR(移动床生物膜反应器)对其进行深度脱氮,并考察HRT(水力停留时间)对不同填料(聚乙烯和陶粒)的MBBR运行效果的影响. 结果表明,NO₃--N是尾水中氮的主要形态,其质量浓度约占ρ(TN)的80.8%±8.4%. HRT分别为12、8和4 h时,对NO₃--N去除率影响不大,均能达到90%以上,但反硝化能力随着HRT的缩短而成倍增加;HRT为4 h时各反应器的反硝化能力最大,聚乙烯和陶粒MBBR中分别为(28.4±14.5)和(27.4±14.3)mg/(L·d)(以NO₃--N计). 随着HRT的减少,COD_Cr去除率呈降低趋势. 三维荧光分析表明,进、出水中均含有类富里酸和类蛋白质等DOM物质. HRT为8 h时MBBR对DOM的去除率最高,聚乙烯填料MBBR对有机污染物的去除效果略优于陶粒填料. 综合考虑氮和有机污染物去除效能,聚乙烯和陶粒填料MBBR优化HRT均为8 h.      

厌氧膜生物反应器出水生物脱氮技术研究

为解决AnMBR（厌氧膜生物反应器）出水NH₄+脱除的问题,提出利用AnMBR出水中残余COD_Cr、溶解性CH₄以及低价态硫元素,通过构建缺氧滤池和好氧滤池进行生物异养和硫自养脱氮的方法,进一步削减AnMBR出水COD_Cr、去除溶解性CH₄、同时同步生物脱氮.结果表明:①缺氧滤池与好氧滤池经过120 d单独驯化与33 d串联驯化后,在HRT（hydraulic retention time,水力停留时间）为6 h、进水为实际AnMBR出水的工况条件下,出水ρ（TN）为17.93 mg/L,去除率为52.7%;出水ρ（NH₄+-N）为2.78 mg/L,去除率为92.3%,达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准.在HRT为8 h工况条件下,出水ρ（TN）为14.60 mg/L,去除率为59.0%;出水ρ（NH₄+-N）为2.22 mg/L,去除率为93.7%,达到GB 18918-2002一级A标准.②脱氮滤池中氮脱除路径主要包括残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化,并通过物料衡算评价了三者对于氮脱除的贡献,在HRT为6 h的工况条件下,脱氮滤池脱氮过程中残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化三者占比分别为54.1%、24.3%和21.5%;在HRT为8 h的工况条件下,脱氮滤池脱氮过程中3种途径占比分别为70.4%、13.8%和15.8%.研究显示,脱氮滤池可以实现对AnMBR出水的低耗生物脱氮以及整体水质的达标排放.      

城市生活垃圾渗滤液的ASBR-SBR生物脱氮研究

将ASBR和SBR反应器组合起来,形成一种序批式操作的垃圾渗滤液处理工艺,两反应器的运行周期均为12h。将原水加入ASBR中进行厌氧消化,研究了废水在28.8h～72h四种不同水力停留时间(HRT)下的处理效果,结果表明,将ASBR的HRT控制在36h,在保持41.2%COD去除率的同时,出水BOD5/COD及BOD5/NH4+-N分别为0.41和4.6,对有机物和氮的后续好氧生物去除较为有利。以HRT为36h方式运行的ASBR出水为进水,研究了每周期进水量占反应器混合液比例R分别为0.67、0.50、0.33和0.17情况下,SBR去除有机物及脱氮的效果,结果表明,对于pH较低的垃圾渗滤液,R≤0.5时,反应器内反硝化反应产生的碱度和硝化反应消耗的碱度较为平衡,pH稳定在脱氮微生物适宜的范围内,脱氮及去除有机物的效果较好,对COD去除率在88%～90%,NH4+-N去除率在96%～98%,TN去除率在55%～84%,其中TN去除率与R存在较好的线性相关性,TN去除率随着R的减小而逐步提高.