全耦合活性污泥模型(FCASM3)在A+A2/O工艺污水处理厂中的数值模拟应用

基于FCASM3建立了杭州市某污水厂A+A~2/O工艺模型.首先测定该污水处理厂的进水水质组分,以及不同阶段污染物浓度的变化和活性污泥中微生物动力学参数;然后,利用该厂2017年上半年的运行数据对模型进行校核.校核结果显示,该模型能够很好地模拟出系统中各物质的转化情况.最后,利用校核完成的工艺模型对该污水厂的主要工艺参数,包括溶解氧、污泥回流比和混合液回流比,进行多因素正交模拟试验.试验结果表明,该污水处理厂的最佳运行工况为:当A+A~2/O系统的好氧池氧传输速率(Oxygen Transfer Coefficient,KLa)、污泥回流比和混合液回流比分别控制在2 h-1、75%及250%时,好氧池TN出水浓度下降1.28 mg·L~(-1),脱氮效率提高了15.91%,同时该厂污水处理能耗降低.     

大型再生水厂不同工艺的COD、TN和TP去除效果及其影响因素分析

以北京某大型再生水厂为研究对象,通过统计分析历史数据,系统研究了2008和2013年不同工艺(倒置A2/O工艺、A2/O工艺、A2/OMBR工艺)中主要污染物COD、TN和TP去除效果的年际、年内汛期、寒冷季和温暖季的变化特征,并分析了2013年这3种污染物去除效果变化的影响因素.结果表明,同2008年相比,2013年不仅进水的COD浓度升高,TN浓度和TP浓度降低,导致进水的碳/氮/磷比值从2008年的100∶14.5∶1.4升高到2013年的100∶10.1∶0.9,而且主要污染物去除效果均有明显改善,改善幅度依次为TPCODTN.年内变化特征表现为:汛期进水COD、TN和TP的浓度降低但波动加剧,它们的去除率降低,因此汛期出水COD稳定、TN浓度降低而TP浓度波动;温暖季进水COD、TN和TP的浓度高,它们的去除率有不同程度提高,因此温暖季出水的TN浓度波动较大、COD和TP浓度稳定.冗余分析(RDA)结果表明,一期倒置A2/O工艺的出水TN和TP浓度同步波动,主要受工况变化影响,脱氮除磷的碳源竞争是导致出水TN浓度降低、TP浓度升高的重要原因.二期A2/O工艺的出水COD浓度和TN浓度主要受进水水质波动影响.三期A2/O-MBR工艺的出水水质最稳定,膜运行性能至关重要.     

倒置A2/O-MBR组合工艺处理生活污水效能及膜污染特性

将自制高强度PVA亲水化改性复合膜应用于倒置A2/O-MBR工艺中,处理模拟生活污水,考察了系统对COD、氨氮、总氮、总磷及浊度的去除效果以及膜性能的变化.结果表明,在不同回流比条件下,COD、氨氮、总磷等去除率变化不大,分别大于90%、95%、80%;回流比对总氮的去除效果有一定的影响,回流比为100%时去除率较低,当回流比从100%增加到300%时,去除率相应增大,在膜的高效截留作用下,膜出水浊度始终小于0.05NTU,控制膜通量为(12±0.5)L·(m2·h)-1,连续运行52 d,未对膜进行任何清洗,膜污染平均速率为13.22 Pa·h-1,膜污染进程缓慢.经FTIR分析,多糖和蛋白质是膜有机污染物的主要成分,多为亲水性物质.膜与污染物之间的微观作用力的测定表明LB为膜主要污染物,与FTIR分析一致.     

CASS工艺在某县城市污水处理厂应用实例研究

某县污水厂规模1.8万m3/d,采用CASS工艺进行城市污水处理,通过对污水曝气时间、污泥回流比、DO浓度、MLSS等条件进行控制,出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B排放标准要求,工艺对该污水具有较好的适应性.与其他CASS工艺运行情况相比,该厂CASS工艺设定曝气时间长,能耗高,宜根据水质水量的变化,调节设备运行台数及曝气时间,实现能耗的降低.     

污水处理厂不同工艺的污泥脱水效能分析及其影响因素研究

污泥脱水是污泥减量的主要手段,直接影响到后续污泥处理处置.本研究以北京某大型污水处理厂A2/O工艺和A2/O-MBR工艺污泥脱水为对象,基于2013年全年的运行数据,分析不同工艺的污泥脱水效果、絮凝剂投配率、污泥脱水电耗和污泥脱水成本,并通过冗余分析(RDA)研究了不同污水处理工艺污泥脱水性能的影响因素.结果表明,污泥脱水性能和絮凝剂投配率均呈现季节性变化特征,冬季污泥较难脱水,絮凝剂消耗大.A2/O-MBR工艺的脱水污泥含水率年均值为(81.92±1.64)%,A2/O工艺为(82.56±1.35)%,污泥脱水絮凝剂消耗(以DS计,下同)分别为(8.70±7.25)kg·t-1和(7.42±2.96)kg·t-1,电耗(以DS计,下同)分别为331.82 k W·h·t-1和121.57 k W·h·t-1.A2/O-MBR工艺的污泥脱水絮凝剂成本(以DS计,下同)为204.76元·t-1,用电成本为231.61元·t-1;A2/O工艺的污泥脱水絮凝剂成本为175.00元·t-1,用电成本为84.86元·t-1.RDA分析表明,水温等季节性因素引起污泥有机质变化是影响污泥脱水性能的关键因素之一,此外,污泥龄也与污泥脱水性能有一定相关性.     

间歇曝气A2/C氧化沟工艺处理城市污水中试研究

为降低氧化沟工艺的运行成本,研究了连续进水间歇曝气缺氧(Anoxic)-厌氧(Anaerobic)-Carrousel氧化沟(A2/C)工艺.采用A2/C氧化沟模型运用连续进水间歇曝气模式对城市污水处理进行了研究.结果表明,增强外源反硝化是提高脱氮效率的关键.在一定范围内加大回流比,能够提高间歇频率,减小各污染指标在反应系统中的积累.在曝气1 h,停止曝气3 h,回流污泥比200%的模式下(模式Ⅱ),出水CODcr,NH4 -N和TN分别为40～50 mg·L-1、3.0～5.7 mg·L-1和10.2～12.5 mg·L-1.3个模式在1个周期内平均曝气量分别为连续曝气过程的66%、50%、44%.模式Ⅱ中在线监测仪表数据分析显示,曝气过程中出现NH4 -N氧化的终点--在pH曲线上表现为出现"氨谷",若利用在线监测仪表在曝气阶段采用自动控制,则可避免过量曝气.采用实际城市污水,应用中试试验模型,能够为实际生产提供重要技术参数,为原有氧化沟工艺技术改造提供支持.     

北方某再生水厂MBR工艺设计

MBR因其显著的优势成为市政污水深度处理领域最有效的技术之一,但高昂的运行成本限制了MBR的推广应用。以北方某再生水厂大型MBR污水处理工程为例,探究所采用的新型膜装置以及合理的工艺设计对膜污染及运行能耗的控制效果。实际运行数据分析得出以下结论:1）进水污染物浓度虽然有较大波动,但其出水水质稳定,各项指标优于排放标准（DB 11/890—2012《城镇污水处理厂水污染物排放标准》）中B标准的要求。2）MBR系统采用PVDF材质,TIPS工艺制造的膜产品,膜丝强度大,组器填充密度高达895 m2/m3。3）MBR工艺采用先进的预处理系统和高强度脉冲曝气系统有效缓解膜污染,节省曝气量约25%。     

再生水厂退水对受纳水体水质和水生态的影响——以清河为例

为明确再生水水厂退水对水体水质和水生态的影响,本研究分别于2010年和2020年对清河再生水厂退水口及其上下游开展了水质和水生态调查.实地调查结果表明,与2010年相比,2020年清河再生水厂退水口河段平均pH由6.44上升为8.38,整体呈弱碱性;水质类别从劣V3类提升至地表水IV类,水环境质量明显改善;主要阳离子由Na⁺为主转向以Ca²⁺为主,阴离子Cl^-、SO₄^2-等浓度降幅分别为88.85%和93.75%;2020年该河段水化学类型为Ca-HCO₃型,盐渍化趋势明显.水生态状况转变与水质转变趋势一致,主要浮游植物种类由蓝藻门(Cyanophyta)向硅藻门(Bacillariophyta)转变,浮游动物以原生动物、轮虫和枝角类为主,再生水厂下游浮游生物群落多样性指数H’升高,浮游生物群落结构更为复杂.统计分析结果表明,COD、NO₃^--N等含氮营养物和Ca²⁺、HCO₃     

污水处理厂中有机磷阻燃剂的污染特征

为了研究污水处理厂中有机磷阻燃剂(organophosphorus flame retardants,OPFRs)的污染特征,于2017年采集苏州市8个污水处理厂(7个A2/O工艺与1个氧化沟工艺)的进水、二沉池出水、污水厂出水、生物池污泥以及脱水剩余污泥.采用加速溶剂萃取(ASE)-固相萃取方法测定了污水与污泥中10种OPFRs的浓度,并比较了两种不同工艺各个工艺段OPFRs的去除效果,估算了最终排入环境的日均排放量.结果表明:7种OPFRs在进水、出水、污泥中均有检出,进水和总出水中OPFRs总浓度范围分别为0.74~222.65μg·L~(-1)和0.46~175.41μg·L~(-1),均值分别为65.56μg·L~(-1)和22.99μg·L~(-1);二沉池出水中OPFRs总浓度为0.48~178.14μg·L~(-1),均值为43.14μg·L~(-1);估算污水厂出水中OPFRs日排放量为36.69~2 177.12 g·d~(-1).剩余污泥中OPFRs总含量(以干重计)范围为89.32~596.24μg·g~(-1),均值(以干重计)为249.35μg·g~(-1),剩余污泥中OPFRs的日排放量最小为3.57~7.15 kg·d~(-1),最大为47.70~95.40 kg·d~(-1).氧化沟工艺对OPFRs有较好去除,去除率达到92%;A_2/O工艺则为11%~99%,差异性较大.3种氯代类的OPFRs[分别为磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯]是进水与出水中主要成分,主要由于氯代OPFRs的使用量大和传统污水处理技术对其去除率低.     

水力停留时间对MFC-A2/O工艺处理生活污水的影响

在10 L的A~2/O反应器中构建微生物燃料电池(MFC)系统,以厌氧段作为阳极室去除有机物,缺氧段作为阴极室去除硝酸盐.结果发现,30 d左右可以达到最大输出电流.系统启动后进入稳定期对水力停留时间(HRT)进行优化,结果表明,当HRT=16 h时可以获得最佳出水效果,此时MFC的出水COD、总氮浓度分别比对照A~2/O反应器低14.6%和10.1%,在100Ω外阻下的输出功率密度为612 m W·m~(-3);当HRT=12 h时,产电效果最好,最大输出功率密度可以达到808 m W·m~(-3).     

模拟废旧线路板生物浸出液中铜的回收

如何将废旧线路板生物浸出液中离子态铜以高品位单质形式回收是实现生物浸出回收金属的关键环节.本研究采用电沉积法,考察了模拟废旧线路板生物浸出液在恒流条件下阴极材料、电流密度、初始pH和初始铜浓度对铜回收效率和能耗的影响.结果表明,比表面积越大的阴极材料(碳毡)对铜的回收效率越高,阳极室和阴极室铜回收效率分别为96.56%、99.25%,总能耗和单位产物能耗越小,分别为0.022 kW·h、15.71 kW·h·kg-1.随着电流密度的增大铜回收效率和能耗呈上升趋势,当电流密度为155.56 mA·cm-2,阳极室和阴极室铜回收效率均达最大,分别为98.51%、99.37%,总能耗和单位产物能耗达最高,分别为0.037 kW·h、24.34 kW·h·kg-1.初始铜离子浓度对铜回收效率有明显影响,初始铜离子浓度越高,铜离子浓度下降的越快,总能耗越高,单位产物能耗越小.而初始pH值对铜回收效率没有明显影响.在优选条件下,阴极材料为碳毡,电流密度为111.11 mA·cm-2,初始pH=2.0,初始铜浓度为10 g·L-1,阳极室和阴极室铜回收效率分别为96.75%、99.35%,总能耗和单位产物能耗分别为0.021 kW·h、14.61 kW·h·kg-1,沉积的铜在阴极材料表面呈束状分布且未检测到氧的存在.     

恒电流模式下污泥电渗透的脱水性能及能耗分析

对传统机械脱水后的污泥采用电渗透技术进行二次脱水,在恒电流模式下研究了电流密度、机械压力、污泥厚度、初始含水率对脱水效率及能耗的影响.结果表明:在恒电流模式下,增加电流密度和初始含水率及降低污泥厚度对污泥电渗透脱水速率有促进作用.脱水后的最终含水率随着机械压力和初始含水率的增加及污泥厚度的降低而降低.电渗透脱水的最佳工艺参数为:电流密度为178.3 A·m~(-2),机械压力为31.4k Pa,污泥厚度为0.8 cm,初始含水率为81.5%,脱水后污泥的含水率可降至51. 3%.恒电流模式下污泥电渗透脱水单位能耗为0. 135～0. 269kW·h·kg~(-1),初始含水率对能耗影响最大,初始含水率每增加2%,单位能耗平均降低0.05 kW·h·kg~(-1).     

倒置A2/O-MBR处理城市污水的中试研究

针对城市生活污水,研究了两点进水倒置A2/O-MBR系统对COD、NH4+-N、TN、TP、出水SS、跨膜压差(TMP)的影响.结果表明,该系统对COD、NH4+-N具有较高的去除率,出水符合GB 18918-2002中一级A标准;当混合液回流比为200%时,系统出水TN浓度小于15 mg.L-1;正常排泥后,系统对TP的去除率达90%左右;在膜丝未大量断裂前,系统出水SS小于10mg.L-1;随着系统的运行,TMP逐渐增大,不正确的曝气方式会导致TMP迅速增加.膜截留对COD、TP、SS有直接去除作用,由于膜滤出水中没有固体损失,可以精确控制污泥龄,有利于世代周期较长的硝化菌和反硝化菌在反应器中生长;当污泥浓度增加到6 500 mg.L-1左右,进水量增加0.5倍对出水水质影响很小.     

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.     

Influence of aeration intensity on the performance of A/O-type sequencing batch MBR system treating azo dye wastewater

Among the numerous parameters affecting the membrane bioreactor (MBR) performance, the aeration intensity is one of the most important factors. In the present investigation, an anoxic/aerobic-type (A/O-type) sequencing batch MBR system, added anoxic process as a pretreatment to improve the biodegradability of azo dye wastewater, was investigated under different aeration intensities and the impact of the aeration intensity on effluent quantity, sludge properties, extracellular polymeric substances (EPS) amount generated as well as the change of permeation flux were examined. Neither lower nor higher aeration intensities could improve A/O-type sequencing batch MBR performances. The results showed 0.15 m³·h⁻¹ aeration intensity was promising for treatment of azo dye wastewater under the conditions examined. Under this aeration intensity, chemical oxygen demand (COD), ammonium nitrogen and color removal as well as membrane flux amounted to 97.8%, 96.5%, 98.7% and 6.21 L·m⁻²·h⁻¹, respectively. The effluent quality, with 25.0 mg·L⁻¹COD, 0.84 mg·L⁻¹ ammonium nitrogen and 8 chroma, could directly meet the reuse standard in China. In the meantime, the sludge relative hydrophobicity, the bound EPS, soluble EPS and EPS amounts contained in the membrane fouling layer were 70.3%, 52.0 mg·g⁻¹VSS, 38.8 mg·g⁻¹VSS and 90.8 mg·g⁻¹VSS, respectively, which showed close relationships to both pollutant removals and membrane flux.     

除磷颗粒诱导的同步短程硝化反硝化除磷颗粒污泥工艺

以低C/N比生活污水为研究对象,接种成熟除磷颗粒污泥,通过联合调控好氧时间及曝气强度成功将其诱导成具有同步短程硝化反硝化除磷功能的颗粒污泥,并分析了此过程中系统脱氮除磷特性变化.结果表明,好氧段曝气强度为5L·(h·L)~(-1),在较短曝气时间下(140 min)可实现AOB的富集,但同步硝化反硝化能力难以提高;降低曝气强度为3. 5L·(h·L)~(-1),延长曝气时间(200 min),好氧段氮损增加.根据pH及DO曲线进一步优化曝气时长抑制NO_2~-向NO_3~-转化,优化后系统出水TP 0. 5 mg·L~(-1)和TN 15 mg·L~(-1),可实现氮磷的同步去除.在系统功能由单纯的除磷向同步脱氮除磷转化的过程中,释磷量下降,PAOs在内碳源储存过程中的贡献比例有所下降,但仍占主体地位(60%).批次实验表明,颗粒中可利用NO_2~-为电子受体的DPAOs占绝大部分达52. 43%,其富集减轻了系统的碳源压力,从而改善脱氮除磷效果.     

采用移动电极法提高机械脱水污泥电动脱水能效的试验研究

采用一种能移动阳极的电动脱水模型试验装置,对机械脱水污泥开展了固定间距电极和移动电极的电动脱水试验,比较分析了这2种方法的脱水效果及对应的能耗.试验结果表明:固定间距电极法脱水处理过程中,阳极附近已脱水污泥的阻抗增加,消耗的电压和电能上升;而后面未脱水污泥分得的电压下降,导致其脱水效果从阳极至阴极衰减.移动电极法通过移动阳极逐步越过已脱水污泥部分,将电压作用在未脱水的污泥,避免了电能消耗在高阻抗的脱水污泥,显著提高了能效,脱水过程中电渗流量稳定,脱水效果均匀.采用移动电极法进行脱水处理时能耗随加载电压梯度的增加而上升,随试样长度的缩短而降低.当采用8 V·cm-1电压梯度的移动电极处理5 cm长度的污泥时,污泥含水率可由初始的82.1％降至62.2％,所需要的能耗约为89.8 kW·h·m-3.     

生物活性炭(PACT)对印染废水A2/O工艺强化运行效果的表征

采用A2/O(PACT)工艺处理水解酸化后的印染废水,对其生物强化效果进行了表征.结果表明:在粉末活性炭投加量为100 mg·L-1的条件下,对比A2/O工艺,A2/O(PACT)对COD的去除率提升超过10%,其处理能力可以达到0.6~1.0 kg·kg-1活性炭,有效提升了系统的冬季运行效果.GC-MS、毒性表征结果表明,A2/O(PACT)针对苯环类、稠环类、杂环类等特征有机污染物具有更好的处理效果.紫外-可见光光谱以及分子量分布检测结果表明:A2/O(PACT)对大分子物质(染料类、腐殖类显色物质等,800~1000 Da)的去除有较为明显的促进效果.此外,针对污泥的镜检发现,A2/O(PACT)活性污泥中具备更加完整的生物相,SEM检测结果也表明,PACT系统中粉末活性炭的生物载体作用明显.