污泥水磷和有机物同步混凝去除的多目标优化技术研究

通过引入多响应值的归一化评分法进行了污泥水磷和有机物同步混凝去除的多目标优化,并利用响应面(RSM)技术考察了Al/P比、聚丙烯酰胺(PAM)投加量和悬浮固体(SS)浓度对污染物去除的单独效应和联合效应.结果表明,复合投加聚合氯化铝和PAM能同步去除污泥水中磷和有机物,并改善沉降效果.归一化后单目标RSM优化显示,对污泥水中磷和有机物同步去除的贡献为Al/P比SS浓度PAM投加量.在最优条件Al/P比为3、PAM浓度为1.22 mg·L~(-1)、SS浓度为3.58 g·~(L-1)的条件下,正磷和总有机碳去除率分别为93.1%和53.9%.与多响应变量优化相比,引入归一化评分法有效解决了变量间数值量级差异的问题,使结果的分析计算变得简单方便.     

铝盐去除浓缩脱水污泥水中悬浮物和磷的效果研究

采用混凝沉淀法处理污泥水中的悬浮固体和磷,考察了聚合氯化铝(PAC)、聚硫氯化铝(PACS)以及PAC和阴离子聚丙烯酰胺(aPAM)复配不同投加量对污泥水沉降性能和磷去除的影响。实验结果表明,PAC和PACS混凝处理污泥水效果基本一致,会恶化污泥水沉降,且随PAC投药量的增加,污泥水SV30越大。PAC与aPAM复配混凝处理污泥水,也难以改善污泥水的沉降性能。结果表明,铝盐混凝剂不适合同步去除污泥水悬浮固体和磷,建议先寻求其它混凝剂改善污泥水沉降再用铝盐除磷。     

亚铁盐除磷工艺的优化研究

以响应曲面法研究了亚铁盐除磷过程主要操作条件(Fe(II)/P、pH值、快速搅拌速度(FMS)对废水除磷效果的单独效应和联合效应.试验结果表明,各操作条件对除磷效率的贡献排序为:Fe(II)/P>pH值>FMS;操作条件间的复合效应为负效应,其大小排序为:Fe(II)/P-FMS> pH值-FMS>Fe(II)/P-pH值.提出了“优先/联合”优化模式,确定了对于浓度为100mg/L的含磷废水,经优化的操作参数为:Fe(II)/P为3.32,pH值为7.49,FMS为182r/min.采用模拟废水和实际废水验证了该优化模式的实施效果,验证结果表明,“优先/联合”操作模式行之有效.     

屠宰废水制备微生物絮凝剂及改善污泥脱水性能的研究

选取红平红球菌利用屠宰废水生产微生物絮凝剂,以化学调理剂为对比,研究了微生物絮凝剂作用于污泥的脱水效果,并通过响应面分析法(RSM),对聚合氯化铝(PAC)与红平红球菌生产的微生物絮凝剂复配改善污泥脱水性能的过程进行了优化.结果表明,在最佳投加量12g/(kgDS)和pH值7.5条件下,经过微生物絮凝剂调理后,干污泥含量(DS)和污泥比阻(SRF)分别达到19.8%和4.6×10~(12)m/kg,明显优于Al_3(SO_4)_2和FeCl_3作为调理剂时的污泥脱水效果,略劣于PAC和PAM,其中PAC作为污泥调理剂时,DS和SRF分别达到20.1%和4.5×10~(12)m/kg.响应面实验设定的响应值分别为DS和SRF,所拟合的关于DS和SRF的二次模型决定系数(R2)分别为0.9545和0.9776,表明拟合情况良好.根据响应值的分布情况,确定污泥脱水的最佳条件为微生物絮凝剂10.5g/(kgDS)、PAC12.4g/(kgDS)、pH值7.5,相应DS和SRF分别为24.1%和3.0×10~(12)m/kg.实际工程中,污泥脱水过程的pH值往往不进行调节,在保持原污泥pH值6.4条件下,DS和SRF分别为23.6%和3.2×10~(12)m/kg,污泥脱水效果较单独采用微生物絮凝剂或PAC时得到了明显的提高.     

聚合氯化铝对污泥脱水性能研究

采用聚合氯化铝(PAC)作为化学调理剂,对浓缩池污泥进行调理.以污泥比阻为主要指标考察了投药量、调理剂浓度、pH值和搅拌强度对污泥过滤脱水性能的影响;同时,考察了污泥经过沉降后上清液的浊度变化.调理实验结果表明,PAC的适宜调理参数为:投加量25 mL,浓度6％,pH为7(未调节),快速搅拌速度130rpm,慢速搅拌速度50 rpm.污泥经PAC调理后,比阻降低到3.2×1014 m/kg.     

钢铁废水污泥吸附除磷特性

为处理含磷废水同时实现钢铁污泥资源化利用,将钢铁污泥用于吸附除磷,从磷吸附影响因素、动力学模型、吸附等温线等方面研究了钢铁污泥对水中磷酸盐的吸附特性,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段对吸附机理进行了探究.结果显示,钢铁污泥对水中磷具有优良的吸附性能,在pH = 2.00,温度为40℃时,磷的理论饱和吸附量可达8.917mg/g.实验数据符合Langmuir方程,为单分子层吸附.60min即可达吸附平衡,吸附过程符合拟二阶动力学方程,主要为化学吸附.SEM和XRD分析结果表明,吸附后污泥表面可能存在FePO₄、Ca_xFe_y(PO₄)_2x/3+y等物质,推测磷的去除可能是PO₄^3-与Fe³⁺或Ca²⁺等的化学沉淀作用,以及Fe³⁺的水解产物与PO₄^3-发生化学吸附并进行络合反应形成络合物的共同沉淀作用.研究结果表明钢铁污泥在吸附除磷方面具有潜在应用价值.     

化学沉淀法回收污泥中氮磷的影响因素研究

污水处理厂污泥上清液中富集着较高浓度溶解性的氮磷,将此部分氮磷形成磷酸盐沉淀(如磷酸氨镁、磷酸钙、磷酸铝等)加以回收利用,受到各种因素的影响.文章以正交试验得出的影响因素为基础,深入研究了pH、初始PO43--p的浓度、Mg/P和反应时间对某污水厂污泥上清液中磷酸氨镁沉淀法回收氮磷的影响.结果表明:pH是影响污泥上清液...     

城市污水处理厂化学强化生物除磷的试验研究

为有效解决北京某城市污水处理厂出水总磷含量较高的实际问题,通过在生物处理工艺(A2O)后端添加化学除磷强化单元的方法,依次开展了实验室试验和现场的生产性试验.实验室试验以好氧池出水为试验用水,对不同浓度梯度的聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、三氯化铁(FeCl3)等除磷效果进行了对比研究,并分别对其除磷机理进行了深入的探讨.试验结果表明:3种药剂中,PAC除磷效果最好,当其投加量为60mg/L,投加系数β为4.15时,出水总磷含量可小于0.5mg/L,而且药剂投加成本较低,仅为0.078元/t.现场生产性试验选取好氧池出水端为药剂投加点,对PAC的除磷效果进行现场验证.经试验测定,当PAC投加量为60mg/L,投加系数β为4.22时,污水处理厂出水总磷含量远低于0.5mg/L,符合排放要求.考虑到进水量和负荷的波动,在保证出水达标排放的前提下,为保证药剂的有效利用,通过采取针对性措施提高前端生物除磷效率及反馈投加药剂的方法,以有效减少药剂的投加量及化学污泥的排放量,达到节能减排的目的.     

聚合氯化铝对污水处理的研究

为了了解聚合氯化铝(PAC)在不同水质的污水中的除磷等效果。实验通过对初沉进水和经过生化曝气处理的A/O水用聚合氯化铝(PAC)进行化学除磷,了解了在不同水质的污水中TP的去除效果,并对去除SS,对体系p H等情况进行了比较,实验结果表明以PAC混凝剂进行化学除磷作为生化除磷的辅助处理可以达到很好的除磷效果,总磷浓度可以控制在0.5mg/L以下。     

甘油作为反硝化除磷碳源的运行效能与菌群结构研究

以甘油为SBR反硝化除磷的碳源,研究了甘油作为反硝化除磷碳源的可行性,以及不同初始pH与进水COD/P对反硝化除磷效果的影响。并采用高通量测序技术对反应器中驯化期与稳定期的菌群结构变化进行分析。结果表明,甘油作为反硝化除磷的碳源具有可行性,除磷效率达到79.2%,平均出水TP为0.98 mg/L。pH为7.6、COD/P=20左右时处理效果较好。以甘油为碳源驯化的除磷污泥中,在"目"级别上的主导菌群以红环菌目(Rhodocyclales)为主,从驯化到稳定,其比例由24.8%增加至42.4%。通过与已知除磷菌序列比对(BLAST),在序列相似度为97%条件下,种泥中除磷菌序列比例为0.71%,随着污泥驯化,除磷菌序列比例由驯化期的1.6%提高至稳定期的8.0%。     

EDTA对剩余污泥磷释放及MAP法磷回收影响

探究乙二胺四乙酸（EDTA）的添加对剩余污泥厌氧过程中磷释放及后续鸟粪石（MAP）法磷回收的影响.根据EDTA添加量对污泥上清液中总磷（TP）、蛋白质、多糖、DNA和SCOD的影响确定了最优释磷条件,采用响应曲面法（RSM）构建MAP磷回收的二次多项式模型并验证了模型的有效性.结果表明：EDTA添加量为5mmol/L,厌氧5d时预处理效果最佳.污泥SCOD破解度（DD）和TP、DNA、蛋白质及多糖均有显著相关,其中TP相关性最强,皮尔逊相关系数为0.866.MAP磷回收的最佳工艺参数是：pH=9.5,n（Mg）：n（P）=1.6,搅拌时间22min,此时磷回收率可达95.68%,形成晶体的主要成分为磷酸铵镁（MgNH₄PO₄·6H₂O）,纯度为79.19%.     

城市污水处理厂污泥臭氧减量技术研究

通过半连续式实验考察了臭氧投加量和初始pH对剩余污泥臭氧处理的影响.结果表明,随着臭氧投加量的增加,污泥溶解率增加,有机质、氮、磷等物质释放到污泥液相中;最佳臭氧投加量控制在约150 mg·g-1(以SS计),污泥溶解率可达约26%;污泥臭氧减量应在初始pH中性或偏碱性条件下进行,此时污泥溶解率较高,有利于有机质和氮的溶出.臭氧处理后污泥回流至生物处理系统对微生物的生物活性、COD和TN的去除效果无显著影响,但由于系统中无剩余污泥排放,导致TP的去除效果明显下降.臭氧处理后污泥上清液的Ca(OH)2除磷实验发现,较高的钙磷摩尔比对上清液除磷有利;当其值控制在10.0左右时,TP的去除率大于80%.     

不同Fe(III)对活性污泥异化铁还原及除磷影响研究

以SBBR反应器活性污泥作为铁还原菌菌种来源,采用兼性厌氧/严格厌氧恒温培养试验,投加不同Fe(III)考察各条件下的异化铁还原能力,同时比较对磷的去除效果.结果表明:2种条件下Fe(III)还原能力具有较好的一致性,依次为:Fe(OH)3>氧化铁皮>青矿>红矿,其中严格厌氧条件下较好.同时,除磷效果与其呈正相关,富集培养至7d, Fe(OH)3及氧化铁皮体系出水磷浓度均达到2mg/L以下,之后继续降低,最终达到0.5mg/L以下.结合异化铁还原除磷机理,可以证明,不同Fe(III)表面吸附作用对TP的去除贡献较小,其主要作用为铁还原菌驱动下的化学沉淀去除.     

稻秸秆制备微生物絮凝剂及改善污泥脱水性能的研究

采用水稻秸秆制备微生物絮凝剂,研究了微生物絮凝剂对污泥脱水性能的影响,并通过响应面分析法优化了微生物絮凝剂与聚合氯化铝（Polyaluminum chloride,PAC）复配改善污泥脱水性能的过程.结果表明,制备微生物絮凝剂的最佳条件为：800mL蒸馏水、200mL水稻秸秆酸解液、4g K₂HPO₄、2g KH₂PO₄、0.2g MgSO₄、0.1g NaCl、2g尿素,在此条件下,微生物絮凝剂产量达0.96g/L.保持原污泥pH值,当微生物絮凝剂投加量为12mg/L,干污泥量（DS）较原污泥提高了59.5%,污泥比阻（SRF）降低了53.6%,表明经微生物絮凝剂絮凝处理,污泥脱水性能显著改善.保持原污泥pH值,当PAC投加量为3g/L,干污泥量（DS）为16.4%,高于原污泥的13.2%,污泥比阻为（SRF）5.4×10¹²m/kg,低于原污泥的11.3×10¹²m/kg,说明PAC对污泥脱水性能有着明显的改善作用.响应面分析结果显示,污泥脱水最佳条件为微生物絮凝剂8.1mg/L、PAC 1.9g/L、pH值8.0,相应DS和SRF分别为24.1%和3.0×10¹²m/kg.实际污泥脱水工程中,污泥pH往往不进行调节,保持原污泥pH=6.4条件下,DS和SRF分别为23.6%和3.2×10¹²m/kg,均优于单独采用微生物絮凝剂和PAC时的污泥脱水效果.     

Characteristics of anoxic phosphors removal in sequence batch reactor

The characteristics of anaerobic phosphorus release and anoxic phosphorus uptake were investigated in sequencing batch reactors using denitrifying phosphorus removing bacteria （DPB） sludge. The lab-scale experiments were accomplished under conditions of various nitrite concentrations （5.5, 9.5, and 15 mg/L） and mixed liquor suspended solids （MLSS） （1844, 3231, and 6730 mg/L）. The results obtained confirmed that nitrite, MLSS, and pH were key factors, which had a significant impact on anaerobic phosphorus release and anoxic phosphorus uptake in the biological phosphorous removal process. The nitrites were able to successfully act as electron acceptors for phosphorous uptake at a limited concentration between 5.5 and 9.5 mg/L. The denitrification and dephosphorous were inhibited when the nitrite concentration reached 15 mg/L. This observation indicated that the nitrite would not inhibit phosphorus uptake before it exceeded a threshold concentration. It was assumed that an increase of MLSS concentration from 1844 mg/L to 6730 mg/L led to the increase of denitrification and anoxic P-uptake rate. On the contrary, the average P-uptake/N denitrifying reduced from 2.10 to 1.57 mg PO4^3--P/mg NO3^--N. Therefore, it could be concluded that increasing MLSS of the DEPHANOX system might shorten the reaction time of phosphorus release and anoxic phosphorus uptake. However, excessive MLSS might reduce the specific denitrifying rate. Meanwhile, a rapid pH increase occurred at the beginning of the anoxic conditions as a result of denitrification and anoxic phosphate uptake. Anaerobic P release rate increased with an increase in pH. Moreover, when pH exceeded a relatively high value of 8.0, the dissolved P concentration decreased in the liquid phase, because of chemical precipitation. This observation suggested that pH should be strictly controlled below 8.0 to avoid chemical precipitation if the biological denitrifying phosphorus removal capability is to be studied accurately.     

化学除磷中混凝剂对活性污泥活性的影响

从污水处理厂运行实践出发,研究了混凝剂对活性污泥活性的直接和间接影响。结果表明：混凝剂对微生物的影响程度：PAC〉三价铝盐〉三价铁盐,混凝剂用于生化段除磷时,铁盐投加量宜小于20 mg/L,PAC、三价铝盐宜小于10 mg/L。反冲洗污水排入生化系统对微生物无直接的抑制作用,但造成活性污泥中的无机组分比例增加,北区厂V...     

PACT工艺系统中的吸附和生物降解性能研究

通过对比研究生物活性炭法(PACT)中各作用相对实际废水和模拟废水中污染物的吸附和生物降解性能,以及活性炭用量和污泥量对PACT降解污染物动力学的影响,探讨了PACT系统对废水处理的特征和作用机理. 结果表明:PACT工艺对污染物的去除效果要优于纯活性炭吸附和活性污泥法,且对污染物具有更好的持续去除效果. 活性炭用量越大,PACT工艺的处理效果越好,最佳污泥量〔以ρ(MLSS)计〕在1 500 mg/L以上. 动力学曲线拟合结果表明,伪二级动力学方程可以精确拟合PACT工艺降解有机物的过程,表明PACT工艺中吸附过程并非系统的控制步骤,生物降解性能至关重要. PACT系统污泥中活性炭的扫描电镜照片证明了活性炭作为微生物载体进行生物作用的事实,固定化载体作用是PACT系统主要的强化作用机理.