A2/O工艺污水处理厂运行参数优化的数值模拟

为了确定活性污泥系统A2/O工艺的最佳运行工况,将FCASM2-HYDRO模型应用于德清狮山污水处理厂A2/O工艺污水处理过程的数值模拟中.根据FCASM2-HYDRO模型分别建立了厌氧池、缺氧池、好氧池的数值模拟方程.采用有限元法求解,并使用MATLAB语言建立一套数值模拟程序.利用数值模拟程序分别模拟了工艺参数条件、流量、进水碳氮磷比对德清狮山污水处理厂污水处理效果的影响.由数值模拟结果得到了该厂目前最佳的运行工况:污泥回流比为50%,混合液回流比为100%,泥龄为15d,进水COD:NH4 -N:PO34-P比控制为100:8:1.     

填料型A2/O工艺污水处理及反硝化除磷效能

填料型A~2/O工艺是在A~2/O工艺的基础上通过向厌氧池、缺氧池、好氧池中投加醛化纤维式组合填料,将传统活性污泥法与生物膜法相结合组成一套脱氮除磷的新系统,文章对填料型A~2/O工艺与传统A~2/O工艺处理生活污水的效果进行了对比研究,以及对该复合式工艺在不同硝化液回流比下反硝化除磷能力进行了分析.研究结果表明,相同条件下,填料型A~2/O工艺对生活污水的处理效果要优于传统A~2/O工艺,分别使COD和氨氮的去除率达到92.5%和93.1%.试验通过增加硝化液回流比的措施使得反硝化聚磷菌在填料上富集程度增大,当硝化液回流比为300%时,缺氧池的NO-3-N浓度为3.03 mg·L~(-1),吸磷量最大为26.28 mg·L~(-1),胞内聚合物PHB代谢活性最好,利用率最高为1.32 g·g~(-1)·L~(-1).体现了填料型A~2/O工艺具有显著的反硝化除磷效果.     

基于正交实验的A~2/O工艺运行方式优化

采用GPS-X软件构建了南方某城市污水处理厂A~2/O工艺数学模型,并对模型参数进行调整,通过静态模拟和动态模拟验证了该模型的可靠性。以A~2/O工艺对TN、TP的去除效果为考察指标,利用所建立的模型对A~2/O工艺运行中的混合液回流比(MLR)、污泥回流比(RAS)、好氧池溶解氧(DO)、系统SRT进行了单因素分析和正交试验分析。单因素试验结果表明:当DO为1.5 mg/L,MLR为400%,RAS为110%,系统SRT为22 d时,TN去除效果最佳;当DO为1.1 mg/L,MLR为150%,RAS为60%,系统SRT为12 d时,TP去除效果最好。由正交试验结果可知:MLR对TN、TP去除效果影响显著;RAS对TP去除效果影响显著。A~2/O工艺脱氮除磷的最佳运行参数为:MLR为350%,RAS为90%,DO为1.2 mg/L,系统SRT为20 d。在此条件下,出水TN浓度能达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准要求。     

一种改良型A~2/O工艺脱氮除磷的影响因素研究

在传统A~2/O工艺基础上,提出了一种改良型A~2/O工艺(两级生物选择同步脱氮除磷工艺)。为了防止回流污泥中的硝酸盐进入厌氧区,在传统A~2/O工艺的厌氧区后耦合一小型缺氧选择池,进行反硝化和污泥回流;同时,在缺氧区通过反硝化除磷实现"一碳两用"。研究了C/N比、硝化液回流比、混合液回流比和污泥回流比对系统脱氮除磷的影响,结果表明:系统获得最佳脱氮除磷效果的工艺参数如下:进水为C/N=6、混合液回流比为150%、污泥回流比为100%、硝化液回流比为200%。     

A2/O工艺脱氮特性研究及其污泥膨胀控制

通过试验,分别考察了不同HRT、DO、混合液和污泥回流比、温度等条件下,A2/O工艺的脱氮效果和有机物去除效果.结果表明,对于城市生活污水而言,当好氧区水力停留时间为6 h、DO为4 mg/L、混合液回流比为300%、污泥回流比为100%时,A2/O工艺能获得较好的脱氮效果和有机物去除效果.同时,也对如何控制运行中发生的丝状菌型污泥膨胀问题进行了初步的研究,并通过投加次氯酸钠和补充新鲜污泥的方法成功地控制了一次污泥膨胀.     

回流比对投料A~2/O工艺脱氮除磷影响的中试研究

试验采用了投料A2/O脱氮除磷工艺在广州市某污水处理厂进行中试,考察了不同混合液回流比及污泥回流比对投料A2/O工艺脱氮除磷的影响。结果表明,混合液回流比对COD、TP和NH3-N影响较小,对TN的去除率影响较大,系统混合液回流比为200%时,系统处理效果最佳;污泥回流比对系统整体功能的影响较大,随污泥回流比的增大,各指标的去去除率随之增大,结合处理效果和能耗情况,污泥回流比为75%时系统效果最佳。     

多级MBBR与A~2O工艺处理低C/N生活污水对比分析

结合包头市某污水厂A~2/O工艺的运行情况,对比分析多级MBBR与A~2/O工艺对低碳氮比生活污水的处理效果及污泥减量化的性能。试验结果表明:多级MBBR工艺处理低碳氮比生活污水时,出水COD、总氮和氨氮平均值分别为23.1、10.2、2.07 mg/L均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,其平均去除率分别为90.7%、85.2%、96.7%;各项指标均优于A~2/O工艺,特别是TN能够稳定达标,解决了低碳氮比污水TN难以达标的问题。但是多级MBBR工艺除磷效果不佳,需要额外投加药剂化学除磷。多级MBBR工艺同时表明:反应器的污泥产率为0.12,约为A~2/O工艺的1/4~1/5,污泥减量效果显著。同时多级MBBR工艺为A~2/O工艺提标改造提供新的思路。     

应用二沉池污泥层高度控制A/O 工艺污泥回流量

鉴于城市污水处理厂每日、每小时的进水量波动性很大,采用传统的恒定污泥回流比或固定污泥回流量控制会引起二沉池出现巨大的水力波动,从而影响系统处理效果.以二沉池污泥层高度作为控制变量,建立了回流污泥控制策略和控制器.采用A/O 工艺中试试验装置,在处理实际生活污水的情况下,对所建立的控制器进行了验证,结果表明,与传统恒定污泥回流比控制相比,TN 去除率可以提高10%,污泥回流量可以降低20％,且可以维持系统稳定运行.     

AAO工艺强化脱氮的研究

针对城镇污水厂1级A稳定达标,优化了AAO工艺强化脱氮的运行参数,通过生产性实验研究了混合液回流比、污泥回流比、溶解氧对出水NH3-N、TN和COD的影响。通过正交试验结果得出:最优参数为:混合液回流比200%、污泥回流比80%,DO为3mg/L。     

基于BioWin的污水处理工艺模拟及优化分析——上海市松江西部污水处理厂一期改造工程

针对上海松江西部污水处理厂一期改造工程,应用BioWin3就其主体工艺建立模型,进行模拟分析;通过对分段进水量S、混合液回流比R、污泥回流比r等参数的动态模拟,以及生物反应器的含氧量DO、污泥龄SRT等参数的动态、静态相结合模拟,以期从工艺运行参数调整和工艺改造两方面进行预测分析,为该项目的改造和扩建提供参考。模拟结果显示:BioWin3可作为污水处理厂运行管理的有效工具,在污水处理厂设计、升级改造及扩建中也可发挥重要作用。     

A2/O流量分配处理低C/N污水性能与微生物结构

针对现有城市污水处理厂进水碳源不足的问题,通过建立多段进水改良A~2/O中试反应器处理低C/N(C/N 5)城市污水,以研究多段进水对其脱氮除磷性能和微生物种群结构变化的影响.结果表明,与传统厌氧段进水的模式相比,多段进水优化了进水碳源在厌氧段和缺氧段中的分布,从而提高了系统的反硝化脱氮和反硝化除磷性能; Q预缺∶Q厌∶Q缺=0. 1∶0. 2∶0. 3(阶段Ⅳ)为系统的最佳工况,此时出水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为30. 10、1. 85、9. 41和0. 71 mg·L-1,去除率分别为89. 41%、95. 30%、83. 00%和90. 09%;在120d的试验过程中,系统均未出现丝状菌膨胀现象,曝气池活性污泥沉降性能良好,好氧池活性污泥SVI随着缺氧段进水比例的增加而降低,至阶段Ⅴ达到最佳状态,此时的SVI和VSS/TSS分别为112. 09 m L·g-1和0. 84;通过对各阶段好氧区活性污泥16S rRNA基因测序数据的梳理,发现系统较好的脱氮除磷和污泥沉降性能分别与6类异养型菌属、4类反硝化菌属、5类聚磷菌属和2类菌胶团菌属的富集,3类丝状菌的淘汰密切相关.     

Biological nutrient removal by internal circulation upflow sludge blanket reactor after landfill leachate pretreatment

The removal of biological nutrient from mature landfill leachate with a high nitrogen load by an internal circulation upflow sludge blanket （ICUSB） reactor was studied. The reactor is a set of anaerobic-anoxic-aerobic （A^2/O） bioreactors, developed on the basis of an expended granular sludge blanket （EGSB）, granular sequencing batch reactor （GSBR） and intermittent cycle extended aeration system （ICEAS）. Leachate was subjected to stripping by agitation process and poly ferric sulfate coagulation as a pretreatment process, in order to reduce both ammonia toxicity to microorganisms and the organic contents. The reactor was operated under three different operating systems, consisting of recycling sludge with air （A^2/O）, recycling sludge without air （low oxygen） and a combination of both （A^2/O and low oxygen）. The lowest effluent nutrient levels were realised by the combined system of A^2/O and low oxygen, which resulted in effluent of chemical oxygen demand （COD）, NH3-N and biological oxygen demand （BOD5） concentrations of 98.20, 13.50 and 22.50 mg/L. The optimal operating conditions for the efficient removal of biological nutrient using the ICUSB reactor were examined to evaluate the influence of the parameters on its performance. The results showed that average removal efflciencies of COD and NH3- N of 96.49% and 99.39%, respectively were achieved under the condition of a hydraulic retention time of 12 hr, including 4 hr of pumping air into the reactor, with dissolved oxygen at an rate of 4 mg/L and an upflow velocity 2 m/hr. These combined processes were successfully employed and effectively decreased pollutant loading.     

A2/O短程硝化耦合厌氧氨氧化系统构建与脱氮特性

针对现有城市污水处理厂普遍面临进水碳源不足影响脱氮效率的问题,通过调控A²/O系统曝气分区比例、溶解氧（DO）浓度和污泥龄（SRT）构建短程硝化耦合厌氧氨氧化系统,以研究不同工况下该系统的脱氮性能、脱氮途径和微生物种群结构的变化情况.研究结果表明在低C/N进水（C/N=5）情况下,该系统具有稳定优良的脱氮性能.在140 d试验过程中,反应器经历了氨氧化细菌（AOB）、亚硝酸盐氧化细菌（NOB）共培养阶段（阶段Ⅰ）、AOB筛分阶段（阶段Ⅱ~Ⅲ）与厌氧氨氧化细菌（AnAOB）富集阶段（阶段Ⅳ）,系统的脱氮途径也由初始的全程硝化反硝化逐步转化为短程硝化耦合厌氧氨氧化脱氮;系统的脱氮效率在阶段Ⅳ达到最佳状态,此时该系统出水NH₄⁺-N和TN的平均浓度分别为1.20 mg·L^-1和7.03mg·L^-1,其对应的去除率分别为97.69%和87.83%;Illumina MiSeq测序结果表明,短程硝化耦合厌氧氨氧化的系统中Nitrosomonas和Nitrosospira这两类AOB的富集和Nitrospira、Nitrococcus 和Nitrobacter这3类NOB的淘洗是系统发生短程硝化的主要原因,Candidatus Kuenenia和Candidatus Jettenia这两类AnAOB的富集是系统发生厌氧氨氧化的关键所在,对实现深度脱氮具有重要作用.     

污泥厌氧产酸发酵液作碳源强化污水脱氮除磷中试研究

为研究城市污泥厌氧产酸发酵液作为补充碳源强化生活污水脱氮除磷系统的效果和可行性,建造了一个总有效体积为4 660 L的A2/O中试反应系统,以实际城市污水为研究对象,考察了添加污泥产酸发酵液后的污水脱氮除磷效果并和单纯添加乙酸作碳源的效果进行了比较.结果表明,在进水COD为243.7 mg·L-1、NH+4-N为30.9 mg·L-1、TN为42.9 mg·L-1、TP为2.8 mg·L-1、硝化液回流比为200%和污泥回流比为100%的条件下,向缺氧池中投加乙酸能增强系统脱氮除磷效果,反应器的最佳进水流量和投加碳源SCOD增量分别为7 500 L·d-1和50 mg·L-1.污泥发酵液代替乙酸作为外加碳源时的平均出水COD、NH+4-N、TN和TP去除率分别为81.60%、88.91%、64.86%和87.61%,相对应的出水浓度分别为42.18、2.77、11.92和0.19 mg·L-1,满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918-2002所规定的一级A标准.结果表明,投加污泥产酸发酵液作为脱氮除磷碳源可达到和乙酸同样的效果,具有实际可行性,这为城市污泥处理处置实现资源化提供了一条新的可行途径.     

低温条件下分流式侧流-AAO工艺污水处理及同步污泥减量效果研究

当前剩余污泥产量巨大及低温条件下运行不稳定是城市污水处理厂活性污泥技术面临的主要挑战和制约.基于此,本文通过向厌氧-缺氧-好氧(AAO)系统中的污泥回流系统引入分流式侧流厌氧系统,以实现强化污水处理和同步污泥减量的目标.结果发现,当侧流分流比例为30%时,分流式侧流-AAO系统能够实现最好的污泥减量效果,污泥累计排放量减少18.43%,污泥表观产率下降19.70%;并且分流式侧流-AAO系统的COD、氨氮和总氮去除效率分别为88.56%、83.12%和71.60%,均略高于AAO系统.同时该条件下,分流式侧流-AAO系统能够在51 d后实现良好的总磷去除效率,并维持出水TP浓度稳定在0.50 mg·L,而AAO系统则需要93 d后才能实现稳定的总磷去除效果.在适当的分流比条件下,分流式侧流厌氧池内能够实现TN的有效去除,可以作为提升水处理系统脱氮能力的潜在手段.     

Elucidating the removal mechanism of N,N-dimethyldithiocarbamate in an anaerobic-anoxic-oxic activated sludge system

N,N-Dimethyldithiocarbamate （DMDTC） is a typical precursor of N-nitrosodimethylamine （NDMA）. Based on separate hydrolysis, sorption and biodegradation studies of DMDTC, a laboratory-scale anaerobic-anoxic-oxic （AAO） system was established to investigate the removal mechanism of DMDTC in this nutrient removal biological treatment system. DMDTC hydrolyzed easily in water solution under either acidic conditions or strong alkaline conditions, and dimethylamine （DMA） was the main hydrolysate. Under anaerobic, anoxic or oxic conditions, DMDTC was biodegraded and completely mineralized. Furthermore, DMA was the main intermediate in DMDTC biodegradation. In the AAO system, the optimal conditions for both nutrient and DMDTC removal were hydraulic retention time 8 hr, sludge retention time 20 day, mixed-liquor return ratio 3：1 and sludge return ratio 1：1. Under these conditions, the removal efficiency of DMDTC reached 99.5%; the removal efficiencies of chemical organic demand, ammonium nitrogen, total nitrogen and total phosphorus were 90%, 98%, 81% and 93%, respectively. Biodegradation is the dominant mechanism for DMDTC removal in the AAO system, which was elucidated as consisting of two steps： first, DMDTC is transformed to DMA in the anaerobic and anoxic units, and then DMA is mineralized to CO2 and NH3 in the anoxic and oxic units. The mineralization of DMDTC in the biological treatment system can effectively avoid the formation of NDMA during subsequent disinfection processes.     

MBR污水处理工艺中活性污泥动力学参数测定

缺乏可靠的污泥动力学设计参数是膜-生物反应器（membrane bioreactor,MBR）工艺在实际应用中遇到的主要问题之一.以某座处理城市污水的实际规模MBR工程的好氧活性污泥为对象,采用耗氧速率表征方法,测定计算得到以下动力学参数值：异养菌产率系数Y_H＝0.693、自养菌产率系数Y_A＝0.263、异养菌衰减系数K_dH＝0.108 d^-1、自养菌衰减系数K_dA＝0.089 d^-1、COD最大比去除速率v_mS＝1.94 mg·(mg·d)^-1、COD去除半饱和常数K_S＝34.6 mg·L^-1、氨氮最大比去除速率v_mN＝0.18 mg·(mg·d)^-1、氨氮去除半饱和常数K_N＝1.06 mg·L^-1.以上结果与传统活性污泥法工艺（CAS）中污泥的文献报道值相比,Y_H和K_dH较高,而v_mS和v_mN较低.MBR的高污泥浓度条件可能是导致上述差异出现的主要原因.     

CEM-UF组合膜-硝化/反硝化系统处理低C/N废水及种群结构分析

本研究采用具有氨氮富集分离特性的阳离子交换膜-超滤(CEM-UF)组合膜与硝化/反硝化结合处理低C/N废水,考察该系统不同流量比下低C/N废水的硝化、反硝化脱氮特性,并通过对硝化、反硝化活性污泥进行16Sr DNA高通量测序,分析功能微生物群落结构特征.结果表明,系统进水TN为60 mg·L-1,COD/TN为2.65下,各流量比下硝化均有较好效果,平均氨氮去除率为98.7%,流量比值由1∶2上升到1∶6过程中,反硝化m(COD)/m(NO-3-N)随之升高,1∶6时平均硝氮去除率达到最高,为86.28%,系统总氮去除率由22.56%上升到46.8%.Illumina高通量测序结果表明,硝化污泥中可以固氮的Proteobacteria菌门占30.9%,重要的亚硝酸盐氧化菌Nitrospirae菌门占3.06%,属水平上检测到氨氧化菌(AOB)Nitrosomonas和Nitrosospira,亚硝酸盐氧化菌(NOB)Nitrospira和Nitrobacter,AOB与NOB菌比例较高,与硝化反应器中较好的硝化效果相一致.反硝化污泥中Proteobacteria菌门占主导地位(53.13%),其次是Bacteroidetes菌门(10.93%),在属的水平上检测到Dechloromonas、Thauera、Castellaniella、Alicycliphilus、Azospira、Comamonas、Caldilinea和Saccharibacteria多种具有反硝化脱氮作用的相关菌属,反硝化菌所占比例为25.91%,反硝化污泥中具有反硝化功能的微生物丰富,反硝化效果良好.     

Cu2+对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响

短程生物脱氮工艺在废水处理中已经得到较为广泛的应用,其反硝化过程是实现氮去除的关键步骤,而关于废水中常见重金属离子Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响尚无系统研究.选取A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,通过批次试验及SBR长期试验分别探究了Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的短期及长期影响.短期试验结果表明,Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程具有明显抑制作用,对污泥反硝化活性的半抑制浓度EC50为4. 79 mg·L-1.在长期影响试验中逐渐提高污泥对Cu~(2+)的耐受浓度,当Cu~(2+)浓度为0. 5 mg·L-1和1 mg·L-1时,污泥反硝化活性降低后均能够通过驯化恢复至原有水平;而Cu~(2+)浓度升高至3 mg·L-1后污泥反硝化性能遭到破坏且难以恢复,NO_2~--N去除率降低至10%以下,反硝化系统遭到严重抑制.但是,停止投加Cu~(2+)后污泥反硝化活性在第14 d恢复至原有水平.同时,在Cu~(2+)的长期影响过程中,EPS含量增多,对微生物抵御Cu~(2+)的毒害起到重要保护作用,促使污泥粒径增大,污泥沉降性得到提高.