2种磷酸盐生长环境对同步去除与富集磷酸盐工艺的影响

针对同步去除与富集磷酸盐溶液的问题,研究了在低磷环境和低磷高磷交替环境下悬浮填料生物膜反应器的除磷能力和释磷能力,采用扫描电子显微镜(SEM)和高通量测序对第0、45和95天的污泥进行了表征。结果表明:低磷环境下好氧出水磷酸盐浓度稳定在0.5 mg·L~(-1)以下,厌氧阶段的最大释磷量为6.05 mg·L~(-1);在低磷高磷交替环境中,好氧出水磷酸盐浓度基本在0.5 mg·L~(-1)以下,富磷溶液浓度最高可达63 mg·L~(-1)。SEM结果表明,同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜反应器中的主要微生物是杆状菌。高通量测序结果表明:第0、45和95天的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度分别为48.3%、57.1%和89.1%,占主导地位;而红环菌科(Rhodocyclaceae)的相对丰度分别为18.1%、19.0%和30.8%,是反应器中的优势菌科;动胶菌属(Zoogloea)是同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜工艺中的主要功能菌。在悬浮填料生物膜工艺中,低磷高磷交替的生长环境下培养的聚磷生物膜能够使好氧出水的磷酸盐浓度达到国家排放标准,并在厌氧阶段得到高浓度的磷酸盐富集溶液,且这种生长环境更适合聚磷微生物的生长。     

温度对SBR强化生物除磷工艺除磷性能的影响

以厌氧/好氧交替运行的序批式反应器(SBR)为对象,利用荧光原位杂交技术(FISH),研究了温度(20、25和30℃)对强化生物除磷(EBPR)的影响。结果表明,温度为20℃时,系统的磷去除率高于98%,厌氧释磷速率和好氧吸磷速率分别为55.70 mg P·(gVSS·h)~(-1)和45.16 mg P·(gVSS·h)~(-1),聚磷菌(PAOs)占总细菌(EUB)的比例达到90%,而聚糖菌(GAO)的比例只有1%;温度升高到25℃后,除磷效果不断降低,释磷速率和吸磷速率逐渐下降,PAOs的比例下降,而聚糖菌(GAOs)的比例不断增加;温度为30℃时,出水水质恶化,磷去除率仅为67%,释磷速率和吸磷速率分别为33.66 mg P·(gVSS·h)~(-1)和17.55 mg P·(gVSS·h)~(-1),GAOs的比例高达87%,而PAOs的比例仅为5%,在与PAOs的竞争中,GAOs处于优势,导致除磷效果降低。     

温度和pH值对活性污泥法脱氮除磷的影响

温度和pH值是影响污水脱氮除磷效果的2个重要因素.试验采用连续搅拌槽式反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR),通过对不同温度和pH值条件下的硝化、反硝化、释磷和吸磷反应速率的测定,总结出温度和pH值对活性污泥生化反应速率的影响规律.试验表明,硝化和反硝化速率随温度的升高而加快.在5℃和33℃时,硝化速率分别为0.01 kg NH4 -N/(kg VSS·d)和0.28 kg NH4 -N/(kg VSS·d);在5℃和30℃时,反硝化速率分别为0.097 kg NO3--N/(kg VSS·d)和0.476 kg NO3--N/(kg VSS·d);但温度对吸磷和释磷速率的影响不大.pH值对硝化、反硝化、吸磷和释磷速率均有显著影响,在pH值为7.74时,硝化速率为0.095 kg NO3--N/(kg VSS·d);而在pH值为4.9和10.08时,硝化速率仅为0.005 kg NO3--N/(kg VSS·d)和0.006 kg NO3--N/(kg VSS·d).在pH值为7.85时,反硝化速率达到最大值0.36 kg NO3--N/(kg VSS·d);而在偏酸性和碱性条件下,反硝化速率显著下降.     

CAST工艺不同运行模式对系统除磷性能的影响研究

采用循环式活性污泥法（CAST）处理人工配水，研究了3种不同运行模式下CAST工艺对磷酸盐的去除情况，分析了不同运行模式下每个周期内磷酸盐的变化规律以及CAST反应器的除磷途径，通过缺氧吸磷速率和好氧吸磷速率得到了3种运行模式下系统内反硝化聚磷菌占总聚磷菌的大概比例。研究表明：系统稳定后，3种运行模式下出水磷酸盐浓度的平均值分别为0．48、0．15和0．04mg／L，平均去除率分别为90．03％、96．91％和99．07％；CAST系统除磷是在传统聚磷菌和反硝化聚磷菌的共同作用下完成的，其中3种不同运行模式下系统内反硝化聚磷菌占总聚磷菌的大概比例分别81．1％、77．1％和79．7％。     

预缺氧池配水比对Johannesburg工艺脱氮除磷效果的影响

以处理城市污水的中试规模Johannesburg工艺为对象,探讨不同配水比对预缺氧池的反硝化及Johannesburg工艺脱氮除磷效果的影响。在总HRT为12.86 h,预缺氧池HRT为0.6 h的条件下,当配水比分别为0%、10%、20%和30%时,预缺氧池硝酸盐去除率分别为37.67%、78.95%、87.62%和94.95%,对应的厌氧池磷酸盐浓度分别为8.72、19.37、16.1和12.99 mg/L。预缺氧池最佳配水比为10%,此时厌氧段释磷速率、好氧吸磷速率和缺氧吸磷速率分别为6.94、3.17和2.12 mg/(g MLSS·h),厌氧池中磷的最大浓度和污泥中的磷最大含量可达到19.37 mg/L和25.7 mg TP/g MLSS。出水COD、NH3-N、TN和TP等各项水质指标有80%以上的概率达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》一级A标准。     

氧化锌纳米颗粒对污水生物除磷的影响及其机理研究

在序批式反应器中探究了不同浓度氧化锌纳米材料(ZnO NPs)对污水生物强化除磷的影响。结果表明:(1)低质量浓度(1mg/L)ZnO NPs对污水生物除磷影响不明显,而高质量浓度(32mg/L)ZnO NPs能明显降低生物除磷效率(除磷效率仅为55%左右)。(2)高浓度ZnO NPs的存在能抑制厌氧释磷和好氧吸磷。32mg/L ZnO NPs作用下聚磷菌相对丰度仅为21.6%,明显低于空白组,与除磷相关的酶活也明显低于空白组。     

不同碳源条件下聚磷菌代谢特性

利用2套SBR系统在厌氧好氧交替条件下对聚磷菌(phosphorus accumulating organisms,PAO)进行富集,分别采用乙酸和丙酸作为碳源。通过对典型周期内磷酸盐,聚羟基烷酸(polyhydroxyalkanoates,PHAs),糖原和多聚磷酸盐变化情况的分析,探讨了不同碳源下,聚磷菌胞内碳源物质的代谢机理以及其对于生物除磷的影响。结果表明,以乙酸为碳源时,PHAs的合成量和分解量都要高于丙酸为碳源,且PHAs主要成分以聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)为主,污泥的比释磷速率和比吸磷速率都要高于丙酸为碳源的情况。     

实际污水与模拟污水活性污泥系统的特性差异

实验中经常采用人工配置的模拟生活污水,为了研究其与实际生活污水活性污泥系统的特性差异,采用2个序批式间歇反应器(SBR)进行平行实验(厌氧、好氧方式运行),系统地考察了在进水主要组分和运行参数相同的情况下,不同原水对活性污泥系统脱氮、除磷、比好氧速率、污泥絮体形态和出水水质等方面的影响。结果表明,模拟污水系统的硝化活性强于实际污水系统,两者的平均硝化速率分别为7.43 mg NH4+-N/(L.h)和5.55 mg NH4+-N/(L.h)。在前置厌氧段,模拟污水系统的释磷量比实际污水系统高出36.45%。两者在后续好氧阶段都能够充分吸磷。模拟污水系统的平均比好氧速率(SOUR)高达64.54 mg O2/(g MLSS.h),而实际污水系统的则只有32.81 mg O2/(g MLSS.h)。模拟污水系统的污泥絮体疏松,粒径小,形状不规则,沉降性差,沉后出水平均悬浮物浓度(SS)为20 mg/L;而实际污水系统的污泥絮体则密实、粒径大,沉降性好,沉后水十分清澈,SS几乎检测不出。     

基于氧利用速率表征好氧吸磷过程特性

过程监测及调控是废水生物除磷工艺得以长期稳定运行的基础。为了获取氧利用速率(OUR)在生物除磷过程的潜在应用及该过程氧利用特性,开展聚磷菌好氧吸磷过程的呼吸测量实验,分析了OUR曲线变化与磷酸盐浓度变化、胞内聚合物(PHAs)氧化、外源COD存在与否与浓度变化及pH变化之间的响应关系。研究得到如下结果:富集污泥无磷酸盐存在时,体系依然存在明显的氧利用行为,在不吸磷的情况下聚磷菌胞内的PHAs依然会好氧氧化;外源COD的存在将改变PAOs吸磷速率并延长好氧吸磷的结束时间;体系初始pH的不同导致好氧吸磷效率、吸磷过程pH变化趋势及变化程度的不同;不同的初始条件得到不同的OUR。分析证实,利用测量OUR来监测聚磷菌好氧吸磷过程的运行状态是可行的。     

常规运行模式下循环式活性污泥工艺除磷性能的研究

研究了常规运行模式下循环式活性污泥(CAST)工艺对磷酸盐的去除,考察了运行周期内反应器选择区和主反应区中磷酸盐、硝酸盐的浓度变化,并分析了CAST反应器的除磷途径和限制性因素,在此基础上测定了系统内反硝化聚磷菌所占的比例。研究表明,系统运行稳定后,出水磷酸盐的平均值为1.9mg/L,平均去除率约为62%;系统除磷是在聚磷菌和反硝化聚磷菌的共同作用下完成的,其中反硝化聚磷菌所占比例为81.1%。     

污泥停留时间对单级好氧生物除磷的影响

以丙酸钠为单一碳源,设置4组不同污泥停留时间(SRT)的SBR(R1:SRT=9 d;R2:SRT=12 d;R3:SRT=18 d;R4:SRT=24 d),考察SRT对单级好氧生物除磷的影响。实验结果表明,当SRT分别为9、12、18和24 d时除磷效率分别为34.2%、85.0%、93.3%和76.7%,单位VSS除磷量分别为1.97、4.62、4.70和3.59 mg-P/g-VSS,SVI分别稳定在89、93、98和123 mL/g左右。随着SRT增大,系统除磷效率及单位VSS除磷量先升高后下降,并在SRT=18 d时达到最大值,而污泥沉降性能逐渐变差。分析各组反应器中内聚物的变化表明,R1中的微生物在外源基质消耗阶段利用糖原质的分解合成多β羟基烷酸盐(PHA),但PHA消耗阶段没有磷酸盐的大量吸收,表现出聚糖菌的代谢方式;R2、R3和R4中的微生物在外源基质消耗阶段通过TCA循环合成PHA,在PHA消耗阶段大量合成聚磷,表现出聚磷菌的代谢方式。     

反硝化除磷的影响特性试验

采用SBR反应器(厌氧/缺氧/好氧工艺),分别研究了乙酸盐及硝酸盐浓度变化对反硝化除磷的影响特性。试验结果表明,当进水COD浓度>230mg/L时,乙酸盐浓度的变化对释磷、除磷速率等影响并不显著。在硝酸盐浓度<30mg/L时,硝酸盐浓度越高,缺氧段除磷速率也就越高。在C/P>23,C/N>5条件下,SBR系统对磷、氮去除率在90%以上。     

溶解氧对EBPR主流除磷及侧流磷回收性能的影响

采用交替厌氧/好氧(An/O)模式下运行的SBR,考察不同溶解氧(DO)浓度(1.0、0.5、0.1 mg·L~(-1))对同步侧流磷回收的强化生物除磷(enhanced biological phosphorus removal,EBPR)主流系统除磷及侧流磷回收性能的影响。结果表明,整个实验阶段主流系统对COD、NH_4~+-N及TN的去除均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》一级A标准,其中TN因出水NO_3~--N浓度的降低而降低,故TN去除率升高。DO为1.0 mg·L~(-1)和0.5 mg·L~(-1)时对磷的去除率分别为99.0%和95.4%,主流系统出水磷达标率分别为96.0%和84.0%。而当DO浓度过低(0.1 mg·L~(-1))时,硝化与吸磷对有限电子受体的竞争及吸磷时间不足导致反应结束时系统内平均磷残留量达1.02 mg·L~(-1),除磷率降至87.2%。鉴于侧流磷回收是对主流系统的磷剥夺,会影响污泥的好氧吸磷能力,继而厌氧阶段释磷量因侧流提取降低。与此同时,DO为1.0 mg·L~(-1)时,侧流磷回收率较其余2个工况高,且此工况下主流系统的厌氧释磷及好氧吸磷能力均最高,考虑到主流工艺的可靠运行及出水稳定性,认为DO=1.0 mg·L~(-1)为最优工况。     

进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,考察了不同进水氨氮浓度(20,40和60 mg/L)条件下好氧/缺氧/延长闲置SBR的脱氮除磷效果,并通过分析典型周期内氮磷元素及微生物体内各储能物质的变化,探究了进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响机理。结果表明,进水氨氮浓度为20,40和60 mg/L时,系统总磷(TP)去除率分别为96.6%、90.1%和81.8%,总氮去除率分别为93.1%、74.9%和60.0%。研究表明,进水氨氮浓度可影响好氧释磷与吸磷、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)合成、缺氧反硝化以及闲置段释磷。进水氨氮浓度越高,用于微生物生长的碳源越多,PHAs的合成量越少,则好氧段吸磷减少;较高的进水氨氮浓度使缺氧段反硝化不彻底,较多的硝态氮将抑制下一周期好氧段释磷,系统脱氮除磷性能减弱。     

不同电子受体对聚磷菌吸磷性能的影响研究

采用人工配水,在厌氧/好氧交替运行的序批式活性污泥反应器(SBR)中,富集了全菌数量80%以上的聚磷菌(Candi-datus Accumulibacter Phosphates)。以此为基础,研究了O2及不同浓度NO3--N、NO2--N对聚磷菌吸磷的影响。结果表明,在一定的条件下,聚磷菌可以NO3--N和NO2--N为电子受体进行缺氧吸磷;NO3--N浓度对聚磷菌的吸磷速率影响很小;聚磷菌可以低质量浓度NO2--N(≤40mg/L)为电子受体,但不能以高质量浓度NO2--N(≥80mg/L)为电子受体,而且高浓度NO2--N对聚磷菌吸磷产生抑制甚至对细菌本身存在毒害;NO2--N为电子受体时,其抑制浓度和污泥本身以及外界条件都存在很大的关系,各个研究结论不尽相同,其影响过程有待进一步的探讨。     

反硝化除磷的影响特性试验

采用SBR反应器（厌氧/缺氧/好氧工艺）,分别研究了乙酸盐及硝酸盐浓度变化对反硝化除磷的影响特性.试验结果表明,当进水COD浓度＞230 mg/L时,乙酸盐浓度的变化对释磷、除磷速率等影响并不显著.在硝酸盐浓度＜30 mg/L时,硝酸盐浓度越高,缺氧段除磷速率也就越高.在C/P＞23,C/N＞5条件下,SBR系统对磷、氮去除率在90%以上.     

温度对生物除磷系统微生物种群关系及动力学的影响

以西安市第三污水处理厂的氧化沟工艺为对象,利用荧光原位杂交技术(FISH),研究了温度对强化生物除磷系统(EBPR)除磷性能及微生物种群关系的影响。结果表明:当水温低于20℃时,厌氧释磷速率和乙酸吸收速率随着温度上升逐渐增加,聚磷菌(PAOs)占总细菌(EUB)的比例也逐渐增加;当水温在20~25℃之间,厌氧释磷速率达到最大值,为10.86 mgP·(gVSS·h)~(-1),乙酸吸收速率随温度升高持续增加,PAOs占EUB的比例也达到最大值,为6.65%;当水温高于25℃时,厌氧释磷速率随温度的升高而下降,而乙酸吸收速率则继续增加,聚糖菌(GAOs)的数量已经超过PAOs而成为优势菌,导致处理效果下降。通过对实验数据的统计,得出活性污泥厌氧乙酸吸收速率的温度系数为1.018。     

COD对生物除磷颗粒污泥稳定性影响研究

颗粒污泥稳定性是影响其应用的主要因素之一.以SBR中成熟的生物除磷颗粒污泥为研究对象,探讨进水COD浓度对系统稳定性的影响.结果表明,当进水COD浓度由300 mg/L逐渐升高到500 mg/L时,磷去除率由93%降低到88%;当进水COD浓度在400 mg/L以下时,污泥的最大比释磷速率和比吸磷速率分别为45.2 m...     

碳源对静置/好氧/缺氧SBR脱氮除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,分别以丙酸钠、乙酸钠/丙酸钠(1∶2碳/碳)、乙酸钠和葡萄糖为外加碳源,建立同步脱氮除磷的静置/好氧/缺氧序批式反应器(SOA-SBR)。通过比较长期运行过程中各反应器的脱氮除磷效果,考察不同碳源对静置/好氧/缺氧SBR脱氮除磷性能的影响,并通过分析典型周期内氮、磷元素及微生物体内储能物质的变化,探究其影响机理。结果表明,丙酸钠为碳源时SBR能获得96%的最佳除磷效果以及78.3%的总氮去除率;乙酸钠为单一碳源时可取得92.3%的除磷率和93.7%的总氮去除率;而混合碳源对于氮、磷的去除能力介于丙酸钠和乙酸钠之间;葡萄糖为单一碳源时系统对于磷和总氮的去除率仅26%和36.7%。丙酸钠和乙酸钠均能取得良好的同步脱氮除磷效果,但乙酸钠对总氮去除能力更佳。通过分析典型周期中内聚物含量变化表明,微生物体内聚羟基脂肪酸酯(PHA)和糖原质含量的变化与系统反硝化能力和溶解性正磷酸盐(SOP)去除效果呈正相关性。     

倒置A~2/O与常规A~2/O工艺除磷效果对比

通过对西安市某污水处理厂倒置A2/O工艺的沿程监测和工艺解析,分析明确了该工艺生物除磷效果差的影响因素。研究表明,缺氧池反硝化不完全,厌氧池高浓度硝酸盐是抑制聚磷菌释磷的重要因素。当厌氧池内硝酸盐浓度大于4 mg/L时会明显抑制生物除磷效果。硝酸盐的浓度在1~4 mg/L时,随着硝酸盐浓度的升高,释磷效果显著降低。为避免硝酸盐对聚磷菌的影响,需将厌氧池硝酸盐浓度控制在1 mg/L以下。硝酸盐对聚磷菌释磷的影响原因是生物脱氮除磷对碳源的竞争,以乙酸钠和原污水为碳源分析硝氮盐对释磷效果的影响。结果表明,易于生物降解的优质碳源更有利于聚磷菌在厌氧环境下释磷,倒置A2/O的前置式缺氧池首先将大量优质碳源用于反硝化,而造成后续厌氧池聚磷菌释磷效果差。针对这一研究结果,对该污水厂提出将倒置A2/O调整为常规A2/O的改造方案,改造后厌氧池硝酸盐浓度由3.57 mg/L降低至0.89 mg/L,聚磷菌释磷量提高1.8倍,系统除磷效果增强,出水总磷降低至0.66 mg/L,与倒置A2/O相比降低0.21 mg/L。