猪粪沼液的磁混凝预处理工艺优化及评估

以高悬浮物、高氮磷与高有机物的猪粪沼液为研究对象,采用磁混凝进行预处理,以浊度去除率为主要考察指标,结合单因素实验和正交实验,优化磁混凝工艺参数,并简要分析磁混凝机制及评估其作为沼液资源化利用的预处理工艺的效能。研究结果表明,优化的磁混凝条件是PAC、PAM、磁种的投加量分别为5 g·L~(-1)、120 mg·L~(-1)、3 g·L~(-1),转速为250 r·min-1。经磁混凝处理后,猪粪沼液的浊度、SS、COD、TP与PO34--P浓度降为2 235 NTU、 3.84 g·L~(-1)、10 302 mg·L~(-1)、133 mg·L~(-1)和62.58 mg·L~(-1),去除率分别为92.90%、84.42%、70.63%、91.90%和50.3%。同时,磁混凝对氨氮与K的去除率较低,分别为6.49%和16.12%,浓度分别为4 072.5 mg·L~(-1)和4 176 mg·L~(-1),利于后续的沼液资源化利用。磁种加载后在混凝过程中被絮体包裹,形成密实的磁絮体,显著提高了沉降性能,沉降时间由传统混凝的25 min降为5 min,同时污泥量显著减少。综上,磁混凝可高效削减沼液的悬浮物,且保留氮与钾等营养物质,促进沼液资源化利用。     

生物沥滤去除污泥、土壤和底泥中3种重金属比较研究

以硫酸亚铁为底物,对城市污泥、土壤和河流底泥进行生物沥滤实验,探讨了污泥、底泥和土壤在沥滤过程中重金属的去除效果和化学形态转化规律,了解当地土壤在酸化条件下重金属的释放过程,并对三者的研究结果进行比较分析。结果表明,污泥生物沥滤对重金属(Zn、Cu和Pb)的沥滤的沥滤效果较佳(去除率75.45%、63.12%和40.96%)。沥滤过程中,重金属Cu在生物沥滤中期(3~5 d)沥出效果较好,而Zn和Pb则在沥滤后期(5~9 d)。同一重金属在不同沥滤体系中的形态变化过程差异较大,沥滤后的污泥、土壤和底泥中的重金属大部分呈现稳定状态。     

基于物化生化耦合的污水深度脱氮除磷新工艺

为了解决常规污水处理技术无法进行完整的硝化反硝化过程,污水厂出水中氨氮、总氮、总磷偏高以及运行成本较高的问题,以某污水厂排水为研究对象,通过物化与生化耦合,构建化学催化生物耦合床(CCBF)脱氮系统,研究CCBF系统对污水厂排水中氨氮、总氮、总磷和COD的去除效能。结果表明:当DO为5.5～6.0 mg·L~(-1)、RT为8 h、C/N为1.5∶1时,CCBF可将NH_4~+-N从48.5 mg·L~(-1)降至4.58 mg·L~(-1)、TN从51.2 mg·L~(-1)降至6.5mg·L~(-1)、 TP从6.6mg·L~(-1)降至0.48mg·L~(-1)、 COD从78.5mg·L~(-1)降至33mg·L~(-1),去除率分别达到89.5%、85.7%、92.5%和57.9%;污水经处理后,氨氮、总氮、总磷、COD均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A排放标准。利用Eckenfelder方程对系统脱氮过程进行模拟,求得n_(NH_4~+-N)=0.314 764,n_(TN)=0.282 21,K_(NH_4~+-N)=0.128 024,K_(TN)=0.218 59,与水力负荷为0.000 8～0.007 m~3·(m~2·min)~(-1)的常规生物处理相比,系统内部生物量充足、活性高,物化与生物耦合强化效果明显。     

核桃壳骨架构建剂对污泥脱水性能的影响

污泥最终处置的困难在于提高泥饼的含固量和降低其含水率。研究用核桃壳做骨架构建剂对污泥进行调理对污泥脱水性能改善的影响。通过测定污泥比阻(SRF),毛细吸水时间(CST)以及抽滤后污泥含水率,探究核桃壳骨架构建剂对污泥脱水性能的影响。结果表明,采用核桃壳做骨架构建剂调理污泥的最佳添加量为4∶6(核桃壳与污泥干重比),最佳粒径为0.25 mm。用真空抽滤脱水,核桃壳调理后污泥的含水率明显降低。含水率为97.5%的原泥经过29 min真空抽滤后泥饼含水率降至70.52%;按核桃壳与污泥干重比4∶6,添加粒径0.25 mm的核桃壳后,泥饼含水率降为63.57%,SRF由初始的3.73×1013m/kg,降为调理后的1.06×1013m/kg。     

底物对生物沥滤去除污泥中Cu、Zn的影响

分别以FeSO2·7H2O、单质S粉为底物,对污泥中的重金属进行生物沥滤试验.通过分析生物沥滤过程中pH、Fe2+、SO22-的变化及Cu、Zn的滤出率.探讨不同底物对重金属生物沥滤的影响.试验结果表明,以FeSO2·7H2O或单质S粉为底物.利用污泥中固有的硫杆菌可以降低污泥的pH.从而使重金属滤出.以单质S粉为底物的处理中,污泥pH最低下降到2.1;以FeSO2·7H2O为底物的处理中,pH最低下降到2.6.经14 d的生物沥滤,以单质S粉为底物时,底物为6 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为18.8%和34.8%;以FeSO2·7H2O为底物时,底物为25 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为29.1%和36.8%.优于以单质S粉为底物的滤出效果.     

短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用

针对垃圾填埋场渗滤液生物脱氮高耗能的问题,通过对A/O/N工艺处理垃圾渗滤液进行短程硝化反硝化调试,对溶解氧(DO)、污泥浓度(MLSS)、污泥龄(SRT)、混合液回流比、pH、碱度进行定性定量分析,研究了不同条件下垃圾渗滤液生物处理阶段COD、氨氮及总氮去除效果,探讨了影响亚硝酸盐氮积累的因素。结果表明,好氧池低溶解氧能成功启动短程硝化,垃圾渗滤液稳定实现短程硝化反硝化脱氮。运行条件为:O反应器DO浓度0.5～0.8 mg·L~(-1),N反应器DO浓度1.5～2.2 mg·L~(-1),MLSS 3 500～4 500 mg·L~(-1),污泥龄9～13 d,混合液回流比1 100%,N反应器pH 7.6～8.2,N反应器碱度1.1 g·L~(-1)。短程硝化调试后,硝化阶段亚硝化率稳定在85%以上,COD、氨氮及总氮去除率分别达95%、98.6%、94.2%以上,节省30%碳源量和20%曝气量。     

反硝化生物滤池中生物膜量与脱氮效果和脱氢酶活性的关系

采用自主研发的中试反硝化生物滤池处理传统活性污泥法的二沉池出水,研究了稳定运行下生物膜量与脱氮效果和脱氢酶活性之间的关系。结果表明:根据VSS/SS=0.78、VSS/SS0.78、VSS/SS0.78,将SS分为3个区域,分别为区域1(232.5～1 246.6 mg·L~(-1))、区域2(1 246.6～2 542.7 mg·L~(-1))、区域3(2 542.7～3 523.9 mg·L~(-1))。在区域2内能获得最大的NO_3~--N和TN去除能力,去除率分别为95.0%和85.7%及最大的总脱氢酶活性(TDHA),为112.5 g;单位质量生物膜脱氢酶活性(DHA)与SS和VSS之间显著负相关,R~2分别为0.822和0.876;TDHA随SS的增加而增加,直至VSS/SS开始减小时随之减小。DHA能较好地从微观层面反应微生物的活性,TDHA可从宏观层面反映整个反应器的生物活性,为反硝化生物滤池运行提供参考。     

生物沥滤-焚烧法处理制革污泥中铬迁移转化研究

采用生物沥滤-焚烧方法,先将制革污泥中大部分难溶的有毒重金属——铬从固相溶出转移至液相,之后将沥滤后制革污泥进行有效的固液两相分离,并对分离后的固相污泥进行焚烧处理实验,研究生物沥滤-焚烧处理法对制革污泥中的总Cr在不同介质中的浓度影响。结果表明,生物沥滤法处理制革污泥后,以金属离子交换形态存在的总Cr含量增加,其中68.56%的总Cr6+和87.70%的总Cr得以去除,去除效果十分明显;将沥滤脱水后的污泥进行焚烧处理,以残渣态形式存在的总Cr相对含量变大,迁移能力减弱;铬在高温下与其他重金属元素形成复杂的金属化合物及络合物:Cr1.3Fe0.7O0.5、Na4(CrO4)(SO4)、Ca5(CrO4)3O0.5,有助于今后进一步对整个生物沥滤-焚烧处理过程进行反应机理研究。     

多级生物膜反应器对煤气化废水的处理

采用4级生物膜反应器串联处理煤气化废水,分析了反应器的启动过程、污染物去除能力及沿程水质特征,考察了水力停留时间(HRT)、进水污染物负荷对处理效果的影响。结果表明:系统在16 d的培养时间内可快速完成微生物的驯化及固定化;在连续进水、持续曝气的运行方式下,各反应器均具备对NH_4~+-N、COD、TN及SS的同步去除能力,在HRT=55.6 h、ρ(NH_4~+-N)=245~363 mg·L~(-1)、ρ(COD)=761~1 764 mg·L~(-1)、ρ(TN)=262~377 mg·L~(-1)、ρ(SS)=121~143 mg·L~(-1)的进水条件下,反应器出水NH_4~+-N、COD、TN及SS的质量浓度分别为0.23~1.37、16.3~26.1、91.6~139和12.3~18.5 mg·L~(-1),平均去除率分别为99.8%、98.1%、65.8%和88.2%,同步硝化反硝化效率为70.1%;在HRT≥39.2 h、进水NH_4~+-N负荷≤0.203 kg·(m~3·d)~(-1)、进水COD负荷≤1.357 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,出水NH_4~+-N、COD浓度均能满足GB 31571-2015排放标准要求。     

短期有机冲击下船用景观一体化反硝化除磷装置的处理效能

为高效、稳定处理船舶生活污水,研究了船用景观一体化反硝化除磷装置面对短期水质波动的效能变化,采用富集反硝化聚磷菌(DPAOs)的ABR-CSTR连续流组合工艺耦合生态单元处理船舶生活污水,对比了ABR进水容积负荷(VLR)为1.2 kg·(m~3·d)~(-1)、COD为350 mg·L~(-1)的基准条件,通过短期内提高进水中有机底物的浓度,来模拟1.5倍和2.0倍进水有机负荷的有机冲击,此外通过控制硝化液回流比及溶解氧获得应对冲击的调控策略。结果表明:在2种短期冲击下,COD去除率分别为94.1%和92.6%,出水BOD和TN可达标,生物单元出水磷平均为0.76 mg·L~(-1)和1.14 mg·L~(-1),缺氧吸磷量为7.13 mg·L~(-1)和5.82 mg·L~(-1),生态单元可深度降解氮磷及缓冲波动;在1.5倍VLR下,调整硝化液回流比由200%至300%,反硝化吸磷量由7.10 mg·L~(-1)升至7.41 mg·L~(-1),在2.0倍冲击下,提高硝化液回流比对系统除磷帮助甚微,将DO从1.5 mg·L~(-1)升至2.0 mg·L~(-1),吸磷量由5.17 mg·L~(-1)升至6.01 mg·L~(-1),系统反硝化除磷效果得以提升;污泥特性方面,ABR内MLVSS/MLSS比值和EPS量随有机底物浓度的提高而上升,厌氧段EPS增幅最大,可由154.5 mg·g~(-1)升至164.2 mg·g~(-1)和183.4 mg·g~(-1)。ABR-CSTR-生态单元一体化装置面对短期有机冲击具有稳定处理效果,研究结果可为船舶生活污水的治理提供参考。     

不同污泥浓度对生物沥滤过程的影响

以硫酸亚铁盐作为底物，氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）为主要沥滤微生物，在底物投配比为10 g/L，温度为25℃，曝气量为1 L/min的条件下，对5种不同浓度的桂林城市污泥中重金属进行生物沥滤试验。结果表明，生物沥滤的污泥浓度宜控制在25.6 g/L，沥滤3 d后，污泥中超标元素Cu、Zn和Cd的去除率分别达到58.17%、75.90%和93.64%，沥滤处理后污泥中残余重金属含量符合污泥农用的国家标准。     

规模化猪场粪污废水生物聚沉氧化新工艺及其生产性实验效果研究

针对我国猪场粪污废水现行厌氧-好氧活性污泥法处理模式达标难度大、运行成本高的问题,研发出生物聚沉氧化新工艺(bio-coagulation dewatering followed by bio-oxidation, BDBO)。在广东惠州某5万头猪场构筑了采用该工艺的实际工程,通过现场采样,详细分析新工艺各个单元的污染物,包括化学需氧量(COD)、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的变化情况,研究了新工艺对猪场粪污废水的处理效果及机制。结果表明,在水力停留时间(HRT)仅为2.5 d的新工艺系统中,猪场粪污原水(进水)的COD、氨氮和TP分别为(11 697±1 484)、(837±25)、(532±97)mg·L~(-1),处理出水水质分别为(273±58)、(44±9)、(4.5±1.0)mg·L~(-1),总去除率分别达到了97.7%、94.7%、99.2%,出水远优于广东省地方畜禽养殖业污染物排放标准(DB 44/613-2009)。运行成本大约6元·t~(-1),比原常规处理系统(采用生化处理+物化处理组合工艺)出水水质更好,成本约为原处理系统的1/2~1/3,并同步解决了污泥的深度脱水问题。研究发现新工艺可相对快速处理达标并且成本相对较低,其机制在于废水进入常规生化系统(A2/O)之前,高效去除了悬浮颗粒物(SS),使得以SS形式存在的COD、P和部分N被大幅度削减。新工艺解决了目前猪场废水处理时间长、难达标(尤其是氨氮)、运行成本高的难题。     

栅藻和小球藻在4种养殖废水中的生长及净化效果对比研究

利用经过处理的鸡场养殖废水、猪场沼液(简称猪沼)、池塘养殖废水和BG-11培养基分别培养斜生栅藻和普通小球藻,对比2种微藻在各培养液中的生长、对废水中氮磷的净化效果以及微藻油脂的积累情况。结果表明:经过23 d的培养,小球藻处理组中,小球藻+猪沼培养液中可收获藻粉0.353 1 g·L~(-1),小球藻+BG-11中可收获藻粉0.189 8 g·L~(-1),高于其他3种培养液中的收获量。栅藻处理组中,栅藻+BG-11中收获的藻粉最多,为0.168 5 g·L~(-1),其次为栅藻+猪沼培养液(0.131 1 g·L~(-1))。2种微藻对不同废水培养液的净化效果不同,但总体来说,栅藻和小球藻对总磷的去除效果最好,去除率在89.32%~98.69%。对硝氮的去除率也在60%以上。另外,利用猪沼培养的小球藻油脂含量最高,达到50.34%;培养的栅藻油脂含量与BG-11中相近,并高于其他培养液。因此,利用猪场沼液培养栅藻和小球藻具有可行性。     

UASBB-两段接触氧化处理规模化猪场废水的中试研究

研究了中试上流式厌氧污泥床生物膜反应器(UASBB)-两段生物接触氧化(BCO)处理规模化猪场废水工艺。结果表明,经过227 d运行,UASBB中成功地实现了同步厌氧氨氧化甲烷化反硝化;两段BCO经45 d成功地挂膜,并控制一段BCO池DO 1.4~1.8 mg/L,实现短程硝化积累NO-2-N;耦合UASBB和两段BCO,回流一段BCO的NO-2-N,确定最佳外回流比为300%;COD负荷达2.81 kg/(m3·d),中试系统对规模化猪场二级沼液、一级沼液、原水COD的去除率分别为94.7%、93%和96.9%,TN负荷达0.487 kg/(m3·d),去除率分别为84.1%、82.8%和84.7%,NH+4-N负荷达0.293 kg/(m3·d),去除率分别为92%、92.9%和88.5%;出水水质符合《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596-2001)。     

Fe2+活化过硫酸盐对市政污泥EPS性能的影响

针对污泥难以脱水、处理难度大的问题,通过过硫酸盐高级氧化技术联合造纸污泥作为骨架对市政污泥进行调理,以泥饼含水率、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、胞外聚合物(EPS)中蛋白质和多糖的分布关系,以及滤饼和滤液中总氮、总磷含量为指标,研究Fe~(2+)活化过硫酸盐联合造纸污泥骨架构建体对EPS的影响。结果表明:将造纸污泥与市政污泥1∶2混合,再添加过硫酸盐和Fe~(2+),对污泥的调理效果最好,泥饼的含水率由74.52%降至69.57%,SRF降低了66.23%;蛋白质和多糖的分布关系为S-EPSLB-EPSTB-EPS,滤饼中总氮所占比例由94.60%下降至65.62%,EPS被有效破解,污泥脱水效果显著改善。     

Engelbart SST工艺农村生活污水一体化治理设备的应用效果及运行能耗

针对农村生活污水水质水量波动性大的特点,应用基于Engelbart SST工艺的一体化处理设备对农村生活污水进行了处理,并考察了该设备在水质波动情况下的处理效果与运行能耗。结果表明,在DO为0.3～0.5 mg·L~(-1)、回流比为1 000%～2 000%、HRT为12～15 h、MLSS为5 600～8 800 mg·L~(-1)的工艺条件下,配合化学除磷,设备COD、NH_3-N、TN、TP平均去除率分别可达到95.3%、94.9%、78.9%、92.2%。该设备表现出了良好的抗波动能力,在COD、NH_3-N、TN处理负荷较设计值波动幅度分别为-39.7%～171.0%、-34.8%～96.9%、-45.0%～61.1%的条件下,出水COD≤50 mg·L~(-1)、NH_3-N浓度≤5.0 mg·L~(-1)、TN浓度≤15 mg·L~(-1)。该设备利用曝气自动控制系统在经济DO条件下运行,吨水能耗为0.24～0.33 kWh。本研究结果可为农村污水处理的技术选择和运行提供参考。     

好氧接触氧化+Fenton组合工艺处理皮革废水

采用接触氧化工艺代替传统A~2O工艺中的活性污泥法来处理皮革废水,研究缺氧HRT、好氧HRT、混合液回流等因素对系统处理效果的影响。结果表明,在进水COD、氨氮以及TN分别为550~986,84~127,99~148 mg·L~(-1)的情况下,取消缺氧段以及混合液回流,控制好氧HRT=18 h,好氧柱DO为2.5~3.5 mg·L~(-1),好氧柱内发生了同步硝化反硝化,系统COD、氨氮以及TN的平均去除率分别为74.76%、98.35%以及67.63%。生化出水氨氮达到广东省《水污染排放限值》(DB 44/26-2001)第2时段一级标准。采用Fenton工艺深度处理生化出水,在m_(H_2O_2)/m_(COD)=1.5,m_(Fe~(2+))/m_(COD)=0.2,pH=3以及反应时间为4 h的反应条件下,可以将COD由150~220 mg·L~(-1)降至100 mg·L~(-1)以内。     

A/O系统处理低C/N奶牛场废水中的抗生素

为处理奶牛场废水中常检出抗生素,考察了小试规模缺氧/好氧(A/O)系统对低C/N奶牛场废水中常规污染物和抗生素的处理效果。当进水COD、总氮、氨氮和总磷分别在1 242～4 350、830～1 367、818～1 291和6～12 mg·L~(-1), A池和O池水力停留时间(HRT)分别为3～4 d和2.05～5.4 d时,系统出水COD400 mg·L~(-1)、氨氮10 mg·L~(-1)、总氮去除率为40%～60%(无外加碳源)、总磷基本没有去除;通过调节硝化液回流比(1.0∶1～1.3∶1)可在进水COD/总氮≥3.1时实现碱度的自给自足;对11种磺胺类和8种β-内酰胺类抗生素研究发现,共检出9种磺胺类和1种β-内酰胺类抗生素(总浓度为5.89～17.31μg·L~(-1)),系统对抗生素的总去除率大于93%;先后2次向进水中人为添加8种磺胺类抗生素(每种浓度先后为50μg·L~(-1)和200μg·L~(-1))不会影响系统运行的稳定性,且抗生素的总去除率大于90%,A池和O池的抗生素去除率分别为15.0%～34.2%和69.1%～91.4%;在O池中的HRT降低50%时,系统对抗生素的总去除率基本不变。除甲氧苄啶外,其余7种磺胺类抗生素主要在O池中均得到去除,这与其分子结构中的S—N键有关。以上结果对奶牛场废水处理后还田具有重要的参考价值。     

预酸化下营养剂添加量对生物沥浸处理洗毛废水的影响

洗毛废水是洗毛生产工艺排出的兼具高COD、高悬浮固体浓度、高色度、难固液分离等典型特征,且对环境存在潜在污染的一类工业废水。通过摇瓶实验,研究了预酸化条件下,生物沥浸技术对洗毛废水的处理效果。结果表明,当洗毛废水经预酸化至p H 5.5、营养剂浓度≥4 g/L、回流比例为1∶1的情况下,3个批次实验内复合菌群生物沥浸过程稳定,洗毛废水能够很好地完成生物沥浸过程。反应结束后体系p H稳定在3.0左右,COD去除率高达90%以上,色度由原来的1 875倍降到20倍,沉淀中油脂去除率高于65%,且比阻降低至原来的0.2%~0.3%。而在对照处理中,体系p H值稳定在8.0左右,COD去除率小于10%,油脂去除率不足10%,洗毛废水比阻仅降低20%。因此,采用预酸化及生物沥浸作用有利于洗毛废水酸化处理的连续运行并具有良好的应用前景。     

AnMBR/A/OMBR处理焦化废水的运行条件优化与运行效果

采用厌氧膜生物反应器/缺氧/好氧膜生物反应器(An MBR/A/OMBR)处理某焦化厂实际焦化废水,通过优化运行参数使该工艺达到最佳运行工况,并考察最佳运行条件下系统长期稳定运行的处理效果。结果表明,向进水添加磷源能满足微生物的生长需求并促进脱氮过程,同时控制OMBR内的pH能较好地保证系统出水NH_3-N的去除率和稳定性。AnMBR/A/OMBR系统的最佳运行条件为:总HRT为61.3 h,进水TP浓度为(2.3±0.3)mg·L~(-1),OMBR内pH为(7.5±0.2)、DO为4~6 mg·L~(-1),回流比为2∶1。当系统进水COD、TOC、NH_3-N和TN的平均浓度分别为(1790±17)mg·L~(-1)、(447.3±9.1)mg·L~(-1)、(107.3±5.2)mg·L~(-1)和(221.9±5.6)mg·L~(-1)时,在最优条件下系统出水的平均浓度分别为(254±76)mg·L~(-1)、(53.8±3.2)mg·L~(-1)、(3.9±1.1)mg·L~(-1)和(70.0±8.8)mg·L~(-1),去除率分别为(85.7±0.9)%、(88.0±0.7)%、(96.4±1.1)%和(68.5±3.7)%。进水中Ⅰ、Ⅱ区芳香族蛋白质类似物和Ⅳ区溶解性微生物副产物的总和所占比例达88.5%,系统出水中Ⅱ区芳香族蛋白质类似物占40%,含量最高。