温度对SBR单级好氧生物除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,以丙酸钠作为单一碳源,分别设置温度为5、15、25、35℃的4组序批式反应器(R1、R2、R3、R4),考察了温度对单级好氧工艺除磷的影响。结果表明,稳定运行阶段,R1、R2、R3、R4出水磷浓度分别为4.05、2.17、1.34和0.11 mg/L,去除效率分别为61.5%、79.3%、87.2%和99.0%,吸磷速率分别为0.501、1.432、2.538和3.700mg P/(g VSS·h),即提高温度有利于磷的去除。此外,各反应器中多聚磷酸盐激酶(PPK)和外切磷酸盐酶(PPX)活性分别为0.093、0.213、0.376、0.549 U和0.010、0.019、0.029、0.025 U,导致吸磷速率和释磷速率随之增大,可知温度影响聚磷菌PPK和PPX的活性,从而影响除磷效果。静置阶段,聚磷菌体内储能物质糖原质和聚羟基脂肪酸酯基本保持不变,但各反应器均出现了释磷现象,聚磷作为主要供能物质,单位释磷量分别为1.95、6.42、9.90和9.56 mg P/(g TSS),提高温度可促进静置段聚磷分解提供能量,从而驱动好氧吸磷达到更好的除磷效果。     

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。     

利用亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集

依据DPB原理,利用SBR动态反应器和静态释/聚磷装置.以A2/O工艺厌氧段污泥为种泥,研究以亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集,同时对选择、富集污泥的反硝化聚磷性能进行了考察.结果表明:利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌存在于A2/O厌氧段污泥中,通过厌氧/好氧和厌氧/缺氧方式运行后,聚磷菌总数由1400个/mL增加到32 000个/mL,其中反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例也由14.5%提高到81%,磷酸盐和亚硝酸盐去除率分别由最初的8.65%和7.55%上升到91%和95.62%;筛选与富集利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌时,缺氧段进水COD的浓度须控制在10 mg/L以下;当体系处于稳定状态,且亚硝酸盐氮浓度高达30 mg/L时,并未对反硝化聚磷菌的生存产生抑制和体系运行产生干扰,此时磷酸盐出水低至1.06 mg/L.     

改性生物质炭与聚磷菌联合去除废水中的磷

为了探索改性生物质炭与聚磷菌联合去除废水中磷的效果,将铁改性生物质炭以及聚磷菌投加入序批式废水处理装置中,间隙进水,间隔一定时间测定水中磷浓度随时间变化,并探讨不同水力停留时间、进水COD浓度以及初始磷浓度对联合除磷的影响。研究结果表明,铁改性生物质炭和聚磷菌联用能高效去除废水中磷,在30℃、水力停留时间6h、COD浓度280 mg·L~(-1)、初始磷浓度5 mg·L~(-1)并且持续曝气条件下,联合除磷效果最优,其磷去除率可达97.94%。铁改性生物质炭和聚磷菌联合能有效去除废水中磷,为废水除磷提供了新技术。     

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%。     

磷酸盐对高基质厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响

采用模拟废水,在UASB反应器中研究磷酸盐对厌氧氨氧化(Anammox)工艺的长期影响,考察了厌氧氨氧化反应器处理高磷酸盐、高浓度含氮废水的可行性。结果表明:当磷酸盐在进水中的浓度低于750 mg·L~(-1)(25.8 mmol·L~(-1))时,Anammox工艺的脱氮效果较好,且磷酸盐浓度对废水中氮的去除及转化效果影响不大,当磷酸盐浓度增至800 mg·L~(-1)(25.8 mmol·L~(-1))时,Anammox工艺的脱氮性能被抑制,NH+4-N的去除率从96.5%降至74.1%,NO-2-N从97.8%降至75.6%,NRR(nitrogen removal rate)从5.7 kg·(m3·d)-1降至4.4 kg·(m3·d)-1。停止投加磷酸盐后,反应器的脱氮性能得到快速恢复。     

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。     

城市污水处理厂二级处理出水中磷深度去除技术

以某城市污水处理厂二级出水为研究对象,分析了其中磷的形态及浓度分布,分别采用FeCl_3、PAC、Al_2(SO_4)_3混凝剂和羟基铁颗粒吸附剂开展了基于化学法和吸附法的深度除磷技术的研究。在相同的水质和环境条件下,对不同形态磷的去除效果进行了分析,并对两者的技术经济性进行了对比。结果表明,该厂二级出水中TP浓度的平均水平为0.332 mg·L~(-1),其中可溶性活性磷酸盐为主要存在形态,占TP浓度的64.16%。与FeCl_3相比,Al_2(SO_4)_3和PAC比较适合本实验原水水质,当其投加量为3 mg·L~(-1)时,出水TP可降至0.05mg·L~(-1)以下。以Al_2(SO_4)_3和PAC作为混凝剂,各种形态的磷均得到不同程度的去除,可溶性活性磷酸盐的去除效果最好,几乎全部得以去除,而颗粒态磷和其他溶解性磷的去除效果较差。通过技术经济比较,Al_2(SO_4)_3在除磷效果和药剂费用上均比PAC占有优势。羟基铁颗粒吸附剂对可溶性活性磷酸盐吸附效果显著,对其他溶解性磷吸附效果较差,当空床接触时间(EBCT)大于10 min时,出水TP可降至0.05 mg·L~(-1)以下。从长期的技术和经济效益综合考虑,吸附剂优于混凝剂。     

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。     

厌氧/特异性移动床生物膜反应器(A/SMBBR)组合工艺处理农药含酚废水

采用SDC-03型生物载体作为填料,考察厌氧-特异性移动床生物膜反应器对农药含酚废水中酚的去除效果,并探讨水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)、进水酚浓度、pH值4个影响因素对反应器处理效果的影响。实验结果表明:在水温20~35℃,进水pH为7.0~8.5,酚浓度为36.70~86.56 mg·L~(-1),系统水力停留时间(HRT)为10 d的操作条件下,酚可稳定在2 mg·L~(-1)以下,运行后期酚浓度可降到0.5 mg·L~(-1)以下,平均去除率为98.24%,最高可达99.56%。出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978~(-1)996)的排放标准。     

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。     

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。     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L~(-1)、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L~(-1)和温度为24～26℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。     

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。     

城市污水处理厂反硝化聚磷菌的聚磷持久性

以桂林市第四污水处理厂氧化沟活性污泥为对象,研究在具有厌氧-缺氧-好氧环境的污水处理构筑物中富集存在的反硝化聚磷菌聚磷能力的持久性问题。结果表明,在此环境中富集的反硝化聚磷菌在经过3个周期的厌氧-缺氧条件下运行,最大释磷率由0.90 mg P/（g VSS.h）下降为0.07 mg P/（g VSS.h）,反硝化聚磷率由0.17 mg P/（g VSS.h）下降为0.04 mg P/（g VSS.h）。比较而言,在厌氧-缺氧-好氧环境下最大释磷率及聚磷率降幅较小,释磷率由0.59 mg P/（gVSS.h）下降为0.37 mg P/（g VSS.h）,反硝化聚磷率由0.17 mg P/（g VSS.h）下降为0.10 mg P/（g VSS.h）,厌氧-缺氧-好氧运行条件比单纯的厌氧-缺氧运行条件更有利于维持反硝化聚磷菌的聚磷性能。     

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。     

倒置AAO-MBR处理黑水

针对黑水污染物浓度高、悬浮成分多、碳氮磷比例失调等问题,小试条件下探索了采用倒置AAO-MBR工艺处理黑水的技术可行性,开展了水温、水力停留时间、外加碳源和溶解氧对主要污染物去除的影响。结果表明:冬季低温、HRT为42 h与夏秋季HRT为31 h的除污效果相近,出水的COD、氨氮、TN分别为110、26.7和104.5 mg·L~(-1);碱度是影响氨氮去除效率的最主要因素;HRT为31 h条件下,未加外碳源(C/N为3.14)时,COD、氨氮、TN平均去除率分别为83.8%、88.2%和52.9%,磷酸盐没有去除效果;外加碳源至C/N为4.63,COD、氨氮、TN和磷酸盐的平均去除率分别提高到93.4%、98.1%、91.3%和20.7%;随着运行时间的延长,MBR出水COD呈下降趋势,平均达到56 mg·L~(-1),达到一级B排放标准;好氧区的DO控制0.2~0.4 mg·L~(-1)时生物脱氮效率较佳。     

厌氧-接触氧化工艺二级出水混凝除磷

为解决厌氧-接触氧化工艺处理生活污水除磷效果欠佳的问题,采用聚磷硫酸铁(PPFS)对该工艺二级出水进行混凝除磷实验研究。考察了PPFS投加量、初始p H值、温度、浊度以及与助凝剂(聚丙烯酰胺)复配对除磷效果的影响。研究表明,PPFS可有效降低出水TP浓度,当投加量为40 mg·L~(-1)时,TP浓度能从3.71 mg·L~(-1)降至0.34 mg·L~(-1)左右,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准限值(TP≤0.5 mg·L~(-1))。利用PPFS对生物除磷工艺二级出水进行化学除磷是一种有效、可行的选择。     

SBBR与人工湿地组合工艺脱氮除磷

以人工合成污水为原水,以第二代生态碳纤维作为SBBR填料,考察了SBBR和人工湿地组合工艺脱氮除磷的性能。结果表明,SBBR系统能够实现同步硝化反硝化且可出现明显的释磷、吸磷现象,当SBBR厌氧75 min,曝气240 min,溶解氧在3.07~4.09 mg·L~(-1)之间时,组合工艺实现了能耗最低情况下的达标出水。此模式下,SBBR系统对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别达到94.6%、94.8%、85.4%和61.1%。人工湿地采取间歇运行模式以进一步脱氮除磷,其中进水12h,放空复氧12 h,稳定后湿地对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别达到39.3%、47.3%、61.5%和70.7%。此模式下整体组合工艺表现出了良好的脱氮除磷性能,系统出水COD、氨氮、TN和TP浓度均值分别为13.89、0.535、2.047和0.286 mg·L~(-1),去除率分别能够达到96.7%、97.3%、94.4%和88.6%。     

CASS反应器内反硝化聚磷菌处理生活污水的性能

以实际生活污水作为处理对象,创造出适宜反硝化聚磷菌富集的条件,研究CASS工艺去除有机物同步反硝化脱氮除磷的性能。经过阶段I、阶段II 2种运行模式共计66 d的污泥培养,实现反应器的稳定运行,出水化学需氧量、氨氮、TN、TP的去除率平均值分别为90.47%、95.02%、84.71%和99.09%。通过释/吸磷实验测定稳定运行阶段的污泥,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例达到80.00%,且典型周期内磷的吸收量与硝酸盐的去除量呈线性关系。在此运行模式下,该CASS运行模式可同时高效去除有机物、总氮与总磷,并且对反硝化聚磷菌具有较高的富集效率。