化学生物絮凝工艺污泥回流对污染物的絮凝效果研究

采用化学生物絮凝(CBF)工艺处理上海市城市污水,通过停止加药试验、不同污泥回流比模拟试验、污泥胞外聚合物组分及含量的分析测定,研究分析污泥回流对污染物去除效果的影响.结果表明,CBF的回流污泥具有较强的污染物去除能力,其携带的化学药剂可以增强系统抗磷酸盐冲击负荷能力,停止PAFC药剂投加期间,其COD去除率基本维持在50%以上, PO3-4、TP去除率呈现逐渐缓慢下降的趋势.化学药剂投加是CBF实现良好泥水分离效果的重要因素.CEPT工艺剩余污泥VSS中的EPS含量仅为17.24 mg/g,而CBF工艺VSS中的EPS含量高达145.89 mg/g,其微生物活性较高,生物絮凝能力较强.化学强化一级工艺(CEPT)剩余污泥中药剂的絮凝性能较差,其对TP和COD的去除能力随污泥回流比提高而显著降低,而由于存在生物絮凝作用,CBF系统的污泥具有较强的絮凝性能.化学生物絮凝工艺是一种化学与生物协同作用的污水强化一级处理工艺.     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对好氧污泥快速颗粒化的影响研究

为研究金属离子的投加对好氧污泥颗粒化进程的影响,在3个构造一致的序批式活性污泥反应器(SBR)中分别接种普通活性污泥、投加50 mg·L-1Ca2+的活性污泥和投加50 mg·L-1Mg2+的活性污泥来培养好氧颗粒污泥.结果表明:金属离子的投加能缩短好氧污泥颗粒化时间,改善颗粒污泥的性质,Ca2+更多地影响颗粒污泥的物理性质,Mg2+主要影响生化性质.Ca2+、Mg2+的投加可促进细胞分泌胞外聚合物(EPS),以及蛋白质(PN)和多糖(PS)的含量增加,且Mg2+较Ca2+对EPS中组分及组分比例影响更大.此外,Ca2+、Mg2+投加下培养的好氧颗粒污泥具有更强的除污性能.     

粉末活性焦强化A/A/O工艺处理煤气化废水的中试研究

煤气化废水水质复杂,是一种典型的难降解工业废水,而常规A/A/O工艺生化处理效率不高,严重制约了此类废水的处理和回用.因此,试验进行了粉末活性焦强化A/A/O工艺处理煤气化废水的中试研究,向好氧池投加粉末活性焦形成生物膜-悬浮污泥复合系统,并将剩余污泥回流至系统前段对原水进行预处理.研究结果表明,在活性焦投加量为250 mg·L-1,系统总HRT为105 h的优化条件下,CODCr、氨氮、总氮的去除率分别为97.4%、98.1%和80.5%,出水浓度分别为76 mg·L-1、0.3 mg·L-1和22.4 mg·L-1,达到《循环冷却水用再生水水质标准》(HG/T3923—2007)中CODCr≤80 mg·L-1、NH3-N≤15 mg·L-1、TN≤30 mg·L-1的要求.进一步机理研究表明,向好氧池中投加的粉末活性焦可作为微生物载体和菌胶团核心,投加活性焦后,好氧池的活性污泥浓度增加了57.9%.含焦剩余污泥对原水进行吸附预处理,石油类和SS的去除率分别为34.8%和61.5%,降低了废水对生化系统的毒害作用和冲击负荷,从而提高了系统的整体效率.     

Ca~(2+)在好氧颗粒污泥形成中的作用

通过运行序批式生物反应器与摇瓶实验相结合方法,在进水中投加不同数量Ca2+(0～200mg/L),考察了Ca2+在好氧颗粒污泥形成中的作用.当SBRⅠ、Ⅱ进水Ca2+含量分别为30、100mg/L,运行20d后,两反应器中均出现了好氧颗粒污泥.运行前50d,SBRⅠ中颗粒污泥浓度MLSS与污泥沉降指数SVI指标明显好于SBRⅡ;运行80d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥浓度MLSS均稳定在7.5g/L,SVI分别为46～48mL/g、45～47mL/g,差异很小.反应器运行90d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥Zeta(ζ)电位为-12.5～-12.6mV;摇瓶实验中,当进水Ca2+为0～200mg/L,运行至60d时,摇瓶中污泥Zeta电位为-14.1～-14.4mV;进水中Ca2+含量的增加对污泥Zeta电位影响很小,没有引起好氧颗粒污泥Zeta电位的明显差异,电中和在颗粒污泥形成过程中并不起重要作用.随着进水Ca2+浓度增加,颗粒污泥中的微生物数量与种类都逐渐丰富,Ca2+有助于促进污泥中微生物多样性.接种污泥及SBR中颗粒污泥的元素含量分析表明,好氧颗粒污泥Ⅰ、Ⅱ与接种污泥相比,颗粒污泥中Ca、Mg、K、Na含量均有所减少,Fe含量分别增加了4.42%、7.82%.具有良好絮凝作用的金属离子与EPS间形成的高分子生物聚合体可能是促进好氧颗粒污泥形成的主要原因.反应器运行期间,SBRⅡ对污染物的去除性能始终高于SBRⅠ,运行70d后,SBRⅠ、Ⅱ中颗粒污泥对NH4+、COD去除率较高达到90%以上,对TN、TP的去除率为65%～70%.     

好氧污泥颗粒化过程中Zeta电位与EPS的变化特性

研究了好氧颗粒污泥在形成过程中Zeta电位、胞外多聚物的变化以及两者之间的关系.通过对污泥调控生长,形成完全颗粒化的好氧污泥.在好氧颗粒形成过程中,污泥的Zeta电位由接种时的-19.1 mV逐渐降至-10.1 mV.完全颗粒化以后,成熟后的好氧颗粒污泥Zeta电位稳定维持在-10 mV左右,说明维持污泥较低的Zeta电位是好氧颗粒污泥形成的重要条件.颗粒化过程中污泥EPS中多糖含量基本不变,蛋白含量增加明显,从13.65 mg.g-1增加到54.12 mg.g-1,蛋白/多糖比值从0.67增加到3.31;污泥的Zeta电位与蛋白/多糖的比值呈正相关,相关系数为0.849,这些结果说明蛋白质对降低污泥表面电位,促进污泥聚集以及好氧颗粒污泥的形成生长等可能起着重要作用.     

NaCl盐度对A2/O工艺缺氧区胞外聚合物及生物絮凝性的影响

为了提高含盐废水的生物脱氮除磷效率和生物絮凝性,考察NaCl盐度对A~2/O工艺缺氧区脱氮除磷效率的影响,结合傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)与X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析缺氧区活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组分与结构变化,以期揭示盐度对生物絮凝性的影响.结果表明,当NaCl盐度为0~5 g·L~(-1)时,A~2/O缺氧区生物絮凝性良好,重絮凝性(flocculation ability,FA)约为44%,污泥粒径约为45.5μm,EPS含量为52.3~62 mg·L~(-1),PN/PS维持在2.1左右;当NaCl盐度由10 g·L~(-1)增加至40g·L~(-1)时,A~2/O缺氧区生物絮凝性显著降低,FA由40%下降至22%,污泥粒径由43.7μm减小至32.1μm,EPS含量由76.5 mg·L~(-1)增加至101.0 mg·L~(-1),PN/PS由1.5下降至1.3.随着NaCl盐度的增加,通过FTIR分析可知,EPS主要组成基团未发生明显变化,以氨基、酰胺Ⅰ和羧基为主;由XPS分析可知,EPS和Na+相互作用过程中部分基团(如C、O、N基团)发生电荷转移,但其存在形态未发生变化.     

投加FeSO4对序批式生物膜反应器中DHA、EPS和处理效果的影响

针对化学协同生物除磷过程,研究了序批式生物膜反应器(SBBR)中FeSO_4对悬浮相活性污泥脱氢酶活性(DHA)、胞外聚合物(EPS)及系统处理效果的影响.结果表明,少量FeSO_4对DHA和EPS的分泌具有促进作用,但最佳投加量不一致,分别为0.10 mmol·L-1和0.20 mmol·L-1;大量的FeSO_4则会引发抑制.FeSO_4投加量少于0.30 mmol·L-1时会使污泥MLVSS、MLVSS/MLSS增加,超过0.30 mmol·L-1时则使MLVSS、MLVSS/MLSS下降,但MLSS和SVI随着FeSO_4投加量的增加分别持续增加和下降.FeSO_4对COD和TN的去除具有抑制作用,但并不显著,去除率分别在77%和72%左右;TP的去除效果明显改善,在投加量为0.30 mmol·L-1时效果最好.投加FeSO_4协同生物除磷时建议最佳投加量为0.30 mmol·L-1,此时污泥DHA被轻微抑制,但污泥浓度、EPS、TP去除率均已达到最大,出水水质满足一级A排放标准.     

絮凝细菌投加量对好氧颗粒污泥性能影响的研究

为研究絮凝细菌对好氧污泥颗粒化的影响,采用气升式内循环序批反应器,在培养好氧颗粒污泥过程中投加絮凝细菌,探讨其投加量对颗粒污泥的理化性能及生物降解效能的影响.结果表明,适量投加絮凝细菌能促进好氧颗粒污泥的形成,絮凝细菌投加量在0～20mL/L时,均可以培养出成熟的好氧颗粒污泥.絮凝细菌最佳投加量为10mL/L,此时颗粒化速度快,颗粒形成时间由未投加的42d缩短为35d,好氧颗粒污泥疏水性好,SVI稳定在40mL/g左右,沉降速度达35.82m/h,COD、氨氮和总磷的去除率分别为97.14%、84.49%和87.59%.而投加量为30mL/L时最终所形成的是白色污泥絮团,没有实现污泥颗粒化.     

Fe(Ⅲ)对活性污泥絮体结构和生物絮凝作用的影响

采用序批式活性污泥法系统研究了Fe(Ⅲ)对活性污泥絮体结构和生物絮凝作用的影响，结果发现Fe(Ⅲ)降低了污泥沉降指数，同时也减弱了污泥的生物絮凝作用．对细胞外高分子(EPS)的电子能谱元素分析表明在EPS中发生了阳离子间的交换作用，Fe(Ⅲ)置换出EPS中一价和二价金属阳离子．污泥絮体的扫描电镜显示Fe(Ⅲ)使活性污泥絮体颗粒变小变密实，但是Fe(Ⅲ)与EPS之间的作用和含磷沉淀物的生成削弱了污泥颗粒形成较大生物聚集体的能力．Fe(Ⅲ)对生物絮凝作用的影响主要是通过架桥机理和藻酸盐理论来实现的，而电中和不起主要作用．     

好氧颗粒污泥胞外聚合物（EPS）的生化性研究

将人工培养的好氧颗粒污泥进行饥饿试验,研究EPS的可生化性.结果表明,好氧颗粒污泥EPS是由40%可生物降解EPS和60%不可生物降解EPS组成的,其中可生物降解EPS可作为颗粒污泥自身的能源,而不可生物降解EPS则不行,但其对颗粒污泥的立体结构有巨大作用.将从新鲜好氧颗粒污泥中提取的EPS投加到好氧颗粒污泥和活性污泥中,提取的EPS均可被两者作为碳源利用,且活性污泥对EPS的利用速率是好氧颗粒污泥的1.5倍;而从饥饿好氧颗粒中提取的EPS作为两者碳源时,均没有明显的利用效果,说明不可生物降解的EPS不能作为两者的能源.     

填料型A2/O工艺污水处理及反硝化除磷效能

填料型A~2/O工艺是在A~2/O工艺的基础上通过向厌氧池、缺氧池、好氧池中投加醛化纤维式组合填料,将传统活性污泥法与生物膜法相结合组成一套脱氮除磷的新系统,文章对填料型A~2/O工艺与传统A~2/O工艺处理生活污水的效果进行了对比研究,以及对该复合式工艺在不同硝化液回流比下反硝化除磷能力进行了分析.研究结果表明,相同条件下,填料型A~2/O工艺对生活污水的处理效果要优于传统A~2/O工艺,分别使COD和氨氮的去除率达到92.5%和93.1%.试验通过增加硝化液回流比的措施使得反硝化聚磷菌在填料上富集程度增大,当硝化液回流比为300%时,缺氧池的NO-3-N浓度为3.03 mg·L~(-1),吸磷量最大为26.28 mg·L~(-1),胞内聚合物PHB代谢活性最好,利用率最高为1.32 g·g~(-1)·L~(-1).体现了填料型A~2/O工艺具有显著的反硝化除磷效果.     

以污泥发酵液与尾水混合液为补给碳源的A2/O污染物去除特性

针对我国农村地区污水量波动和断流的排放特性,提出了一种在断流时段补给污水处理系统自身产出的尾水与污泥发酵液混合液的运行模式,以中试A²/O为对象,研究了系统在该运行模式下的污染物去除特性,以期为今后我国农村地区污水处理装置的设计和运行提供新的思路.结果表明,尾水与发酵液以12：1的比例混合后作为碳源与原水相比具有更好的反硝化和释/吸磷特性,具有强化脱氮除磷的功能;以尾水与发酵液混合液在断流时段作为补给碳源可改善系统对TN和TP的去除效率,其平均去除率分别由69.27%和86.94%提升到73.34%和89.94%,相应地平均出水浓度分别由15.77 mg ·L^-1和0.80 mg ·L^-1降低到13.76 mg ·L^-1和0.64 mg ·L^-1.16S rRNA基因测序结果表明,随着实验的进行,系统中5种常见的水解酸化菌属、6种聚磷菌属和4种反硝化菌属的相对丰度得到提升;通过对系统活性污泥性状的长期监测可以看出,以尾水与发酵液混合液在断流时段作为补给碳源会恶化系统活性污泥的沉降性能,系统活性污泥的平均SVI由阶段Ⅰ的106 mL ·g^-1上升至阶段Ⅱ的131 mL ·g^-1,然而这种恶化程度并不会对系统的污泥活性和污染物去除性能造成不利影响,在整个实验过程中系统均未出现污泥膨胀的现象.     

倒置A2O污水处理厂PFOS和PFOA的浓度分布特征及其总量分析

为考察全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)在倒置A2O污水处理厂各工艺段的浓度分布规律与去除效率,采用固相萃取(SPE)和高效液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)技术,检测分析了北京市卢沟桥污水处理厂夏季和冬季各工艺段污水和污泥中PFOS和PFOA的浓度.结果显示,PFOS在污水与污泥中的浓度均大于PFOA;进水中PFOS和PFOA的浓度分别为113.9~160.6 ng·L-1和14.7~68.1 ng·L-1,出水中的浓度分别为60.1~232.6 ng·L-1和29.9~71.5 ng·L-1;PFOS和PFOA在倒置A2O工艺没有得到有效去除.同时发现,PFOS在污泥中的浓度随季节变化较大,且其在污泥中的分配比高于PFOA;PFOS的质量流在工艺流程的各阶段变化较大,而PFOA没有明显的变化和差别.进水中PFOS和PFOA的质量流经过污水处理厂处理后反而升高,有可能是由于前驱物质降解产生.     

Advanced nitrogen and phosphorus removal in A2O-BAF system treating low carbon-to-nitrogen ratio domestic wastewater

A laboratory-scale anaerobic-anoxic-aerobic process (A²O) with a small aerobic zone and a bigger anoxic zone and biologic aerated filter (A²O-BAF) system was operated to treat low carbon-to-nitrogen ratio domestic wastewater. The A²O process was employed mainly for organic matter and phosphorus removal, and for denitrification. The BAF was only used for nitrification which coupled with a settling tank Compared with a conventional A²O process, the suspended activated sludge in this A²O-BAF process contained small quantities of nitrifier, but nitrification overwhelmingly conducted in BAF. So the system successfully avoided the contradiction in sludge retention time (SRT) between nitrifying bacteria and phosphorus accumulating organisms (PAOs). Denitrifying phosphorus accumulating organisms (DPAOs) played an important role in removing up to 91% of phosphorus along with nitrogen, which indicated that the suspended activated sludge process presented a good denitrifying phosphorus removal performance. The average removal efficiency of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and NH₄⁺-N were 85.56%, 92.07%, 81.24% and 98.7% respectively. The effluent quality consistently satisfied the national first level A effluent discharge standard of China. The average sludge volume index (SVI) was 85.4 mL·g⁻¹ additionally, the volume ratio of anaerobic, anoxic and aerobic zone in A²O process was also investigated, and the results demonstrated that the optimum value was 1:6:2.     

A2N双污泥反硝化除磷系统微生物的先间歇后连续培养及快速启动

以实际生活污水为对象,研究了反硝化聚磷菌（DPB）的驯化培养以及A₂N双污泥反硝化除磷系统的快速启动.采用先独立培养反硝化聚磷菌和好氧硝化生物膜再连续运行的方式成功地快速启动了A₂N系统.采用污水处理厂除磷工艺中的活性污泥为种泥,在SBR系统中以先A/O（厌氧/好氧）后A/A（厌氧/缺氧）的方式运行,32 d成功地使反硝化聚磷菌成为优势菌属.在SBR反应器中,采用硝化效果较好的活性污泥为种泥,好氧硝化生物膜30 d挂膜成功,氨氮去除率稳定在99%以上.然后,A₂N系统连续运行,11 d后系统反硝化除磷效果进入稳定状态,出水氨氮和正磷酸盐浓度均为0,硝态氮为10.26 mg/L ,出水COD为19.56 mg/L ,COD、氨氮、总氮和磷去除率分别为91%、100%、77%和100%,说明A₂N系统具有很好的脱氮除磷效果,认为系统启动成功.     

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.     

三氯苯酚对A^2／O工艺污泥产率的影响

应用2,4,5-三氯苯酚（TCP）作为化学解偶联剂投加到A2／O工艺中进行试验,在A^2／O连续流工艺中研究TCP不同投加方式对试验的影响,结果表明：在保持TCP总投加量相同的情况下,采用大剂量一次性投加的污泥减量效果比小剂量分次投加的效果好。即每两天投加240mg TCP,污泥产量比对照下降了67．10％,而每天投加120mg TCP,污泥产量比对照仅下降了35．90％。A^2／O工艺中COD的去除能力有所下降,当一次性投加240mgTCP时,COD的去除率比对照下降了26．80％,但出水氨氮和总氮的浓度未受多大影响,磷的去除率有些下降,SVI有所上升,但是没有严重影响污泥的沉降性能。     

基于污染物超低排放与蛋白质源污泥增量的污水处理工艺对比研究

为了实现污水处理的深度脱氮除磷及蛋白质源污泥增量,分别采用生物吸附/A~2O和生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化工艺进行对比试验研究.结果表明,生物吸附工艺可以快速富集进水中的大部分有机物,剩余污泥采用厌氧发酵方式处理,用于生产优质碳源.两套污水处理工艺均获得了优质水质,出水氨氮、总氮和总磷分别达到5、7和0.4 mg·L~(-1)以下.优质碳源投加到A~2O和MBR工艺段,碳源环境的改善使得污泥增长率和氮的同化比例显著提高,第4阶段污泥产率分别达到0.59和0.49 g·g~(-1)(以每g COD产VSS量(g)计),氮的同化率分别达到66%和59%.此外,污泥中蛋白质及氨基酸含量也显著增长,A~2O工艺段增长率分别为34.7%和31.2%,MBR工艺段相应的增长率分别为19.7%和18.3%,实现了蛋白质源污泥的增量,为污泥资源化利用提供了优质原料.     

胞外聚合物结合磷效能的研究

以实验SBR反应器的活性污泥为研究对象,探讨了超声波-树脂法提取EPS的方法与程序;以5种不同来源的活性污泥为研究对象,考察了EPS结合磷的效能.结果表明,超声波-树脂法分离EPS和细菌细胞的较优程序为：采用21kHz、40W超声波作用60mL污泥2min（VSS约为8000mg·L-1）;然后,投加80g·g-1（以...     

多点交替进水阶式A2/O工艺氮磷去除途径

为分析CMICAO(多点交替进水阶式A2/O)工艺处理实际生活污水时对氮、磷的去除机理,基于物料衡算方程,计算各反应池内污染物质量浓度,并与实测值进行对比,分析氮、磷的去除途径,提出强化工艺脱氮除磷的方法.结果表明,试验条件下,出水中ρ(TP)、ρ(TN)和ρ(氨氮)分别为(0.41±0.08)、(10.24±0.40)和(2.07±0.30)mg/L.除微生物同化作用外,系统中的氮主要通过好氧硝化、缺氧/厌氧反硝化及SND(同步硝化反硝化)途径去除,阶段一3#反应池、阶段二2#反应池和阶段三1#反应池的SND率分别达到37%、52%和58%左右.磷通过聚磷菌厌氧/缺氧释磷、好氧吸磷和反硝化除磷途径去除,阶段一4#池的反硝化吸磷量达到3 mg/L左右.降低好氧池ρ(DO)和改变缺氧池与厌氧池的进水量比例可强化脱氮除磷效果.