A+OSA污泥减量工艺碳元素平衡与减量机制研究

为深入研究OSA工艺减量途径,揭示其污泥减量机制,对缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+OSA)污泥减量系统和AO参照系统进行碳元素平衡分析,以考察贮泥池插入对减量系统的影响;辨识两系统各单元碳元素在固液气三相间的迁移转化途径,推测减量驱动机制.碳平衡结果表明,在贮泥池停留时间7.14 h时,碳元素在减量系统剩余污泥中的比例比参照系统高约50%,与减量系统达到49.98%的污泥减量效果相对应.贮泥池的插入能有效减少污泥产量.各单元碳元素变化量表明,减量系统缺氧池与好氧池(主体反应区)用于生物合成的碳元素量高于参照系统;贮泥池中污泥出现负增长,且释放CH4量较主体反应区有大幅增加.DGGE图谱证实了贮泥池中存在与污泥衰减有关的水解发酵型细菌.A+OSA工艺污泥减量是贮泥池污泥衰减和主体反应区补偿性增长共同作用的结果.     

好氧-沉淀-厌氧工艺剩余污泥减量化的影响因素

研究了好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺污泥减量效果以及ORP、污泥回流比、厌氧污泥浓度、厌氧污泥停留时间、有机负荷和废水种类等因素对OSA 工艺污泥产率的影响.结果表明,连续流OSA 工艺平均污泥产率为0.24g/g,比相同条件下传统活性污泥(CAS)工艺污泥产率下降44.34%.降低ORP 主要从污泥衰减效果和能量解偶联两方面影响OSA 工艺污泥产率.间歇实验结果表明,浓缩污泥ORP 从-100mV降到-250mV 时,污泥衰减更加显著,污泥产率从0.43g/g 降至0.32g/g.污泥回流比是OSA 工艺污泥产率重要影响因素,以实验运行稳定性和污泥产率相结合为原则,连续流实验的最佳回流比为0.33.提高厌氧污泥浓度,延长厌氧污泥停留时间,有利于污泥减量.Ns 从0.41kg/(kg·d)提高到1.13kg/(kg·d),将乙酸钠为唯一碳源的配水改变为屠宰废水,均能使CAS 工艺污泥产率提高,而OSA 工艺污泥产率基本不受影响,因此OSA 工艺污泥减量率相对于相同条件下CAS 工艺提高6%左右.      

斜网-混凝沉淀-A/O工艺处理白卡纸废水

采用斜网+混凝沉淀+A/O工艺处理白卡纸废水,平均CODCr去除率为97·9%,平均SS去除率为99·1%,出水各项指标达到《造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-92)一级标准。以斜网装置回收废浆,过水量5~12m3/(m2·h),CODCr去除率52·8%,SS去除率53·7%。回收纤维获益相当于每吨纸节省成本33元,占总成本的2·5%。将剩余污泥回流到沉淀反应池,可降低投药量,节约总运行费用25%,并能减轻二次污染。     

好氧-沉淀-厌氧工艺处理效能及抗冲击负荷研究

以传统活性污泥法（CAS）为参照,系统研究了好氧-沉淀-厌氧（OSA）污泥减量工艺连续运行240 d,污水处理效果、污泥性能、温度波动和难降解有毒物质的冲击对系统稳定性的影响.结果表明,OSA工艺废水处理效率整体上优于CAS工艺,COD去除效率略高于CAS,总氮、总磷去除率分别比CAS高出42 .58%和53 .84%.OSA和CAS工艺每100 g好氧污泥中生物结合的磷分别是2 .69 g和1 .11 g,进一步证实了OSA工艺有生物除磷功能.由于厌氧-好氧耦合,OSA污泥沉降性能和污泥活性都得到改善,SVI稳定在97左右, SOUR和脱氢酶活性均高于CAS污泥.OSA污泥胞外多聚物中蛋白质浓度比CAS高出1 .69 mg·g^-1,多糖浓度要比CAS低6 .7 mg·g^-1,解释了OSA污泥沉降性能改善的原因,也证实了污泥厌氧池的插入对污泥性能、微生物种群结构的影响.OSA工艺对温度波动的影响滞后于CAS工艺3～4 d,出水COD、NH^＋₄-Ｎ、SS均升高,污泥产率Y_{（ＭＬＳＳ/COD)}降低至0 .403 mg·mg^-1和0 .227 mg·mg^-1.OSA受对-硝基苯酚（PNP）的冲击比CAS更敏感,PNP浓度为10 mg·L^-1,系统完全失去脱氮除磷功能.OSA系统受温度和PNP冲击后,比CAS更难修复.     

污水处理厂中有机磷阻燃剂的污染特征

为了研究污水处理厂中有机磷阻燃剂(organophosphorus flame retardants,OPFRs)的污染特征,于2017年采集苏州市8个污水处理厂(7个A2/O工艺与1个氧化沟工艺)的进水、二沉池出水、污水厂出水、生物池污泥以及脱水剩余污泥.采用加速溶剂萃取(ASE)-固相萃取方法测定了污水与污泥中10种OPFRs的浓度,并比较了两种不同工艺各个工艺段OPFRs的去除效果,估算了最终排入环境的日均排放量.结果表明:7种OPFRs在进水、出水、污泥中均有检出,进水和总出水中OPFRs总浓度范围分别为0.74~222.65μg·L~(-1)和0.46~175.41μg·L~(-1),均值分别为65.56μg·L~(-1)和22.99μg·L~(-1);二沉池出水中OPFRs总浓度为0.48~178.14μg·L~(-1),均值为43.14μg·L~(-1);估算污水厂出水中OPFRs日排放量为36.69~2 177.12 g·d~(-1).剩余污泥中OPFRs总含量(以干重计)范围为89.32~596.24μg·g~(-1),均值(以干重计)为249.35μg·g~(-1),剩余污泥中OPFRs的日排放量最小为3.57~7.15 kg·d~(-1),最大为47.70~95.40 kg·d~(-1).氧化沟工艺对OPFRs有较好去除,去除率达到92%;A_2/O工艺则为11%~99%,差异性较大.3种氯代类的OPFRs[分别为磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯]是进水与出水中主要成分,主要由于氯代OPFRs的使用量大和传统污水处理技术对其去除率低.     

好氧-沉淀-厌氧工艺剩余污泥减量性能和机理研究

探讨了污泥衰减、能量解偶联、低污泥产率厌氧反应对OSA工艺污泥减量作用的影响.结果表明,污泥衰减是由微生物死亡及吸附于污泥表面的颗粒有机物水解酸化和微生物内源代谢2部分组成.间歇试验污泥厌氧过程中,上清液SCOD、NH 4-N、TP浓度均随厌氧时间逐渐升高,OSA污泥厌氧16 h后溶解性蛋白质高达33.09 mg/L,上升幅度高于多糖浓度的变化,证实了污泥水解现象.OSA污泥内源SOUR可达8 mg/(g·h),是CAS污泥内源SOUR的1.7倍以上,说明OSA系统中较高的内源代谢促使污泥减量.污泥衰减是OSA工艺污泥减量的决定性原因,可占OSA污泥减量效果的66.7%左右.间歇实验证实了OSA系统由于厌氧一好氧耦合环境,存在能量解偶联现象,但由于这种作用引发的污泥减量仅占7.5%左右.OSA工艺污泥厌氧池释放的SCOD作为缺氧反硝化、厌氧释磷、硫酸盐还原及产甲烷的二次基质,由于这些厌氧反应污泥产率低于好氧代谢,使得系统污泥产率下降,约有23.5%的污泥减量是源于这种因素.OSA污泥减量是由多方面因素综合作用的结果.     

乙酰螺旋霉素废水生物处理的试验研究

采用相同体积 (6 2L)的升流厌氧污泥床和厌氧复合床处理乙酰螺旋霉素废水 ,当容积负荷为 6 0kg(COD) (m3 ·d)时 ,升流厌氧污泥床和厌氧复合床反应器对SS、COD、BOD5的去除率分别为 6 7 4 %、85 1%、91 2 %和 75 6 %、91 7%、96 1%,结果表明厌氧复合床是高效实用的厌氧生物反应器 ;厌氧出水采用相同体积 (6 4L)的生物接触氧化工艺和周期循环活性污泥系统进行处理 ,当容积负荷为 1 6kg(COD) (m3 ·d)时 ,生物接触氧化反应器和周期循环活性污泥系统对SS、COD、BOD5的去除率分别为 87 9%、85 1%、92 8%和 91 6 %、88 7%、95 4 %,结果表明周期循环活性污泥系统是高效实用的好氧生物反应器 .     

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.     

化学解耦联剂对活性污泥工艺中剩余污泥的减量作用

采用合建式曝气沉淀池模拟装置,将3,3′,4′,5 四氯水杨酰苯胺(TCS)作为代谢解耦联剂添加到完全混合活性污泥工艺中.连续培养试验结果表明,在每g固体悬浮物中含量为0 5mg时,TCS是一种有效的化学解耦联剂,可降低剩余污泥产量约30%.在60d的运行期间,活性污泥工艺的COD去除效率和污泥的沉降性能未见有明显影响,但出水氨氮及总氮浓度升高,污泥的SOUR值相应增加.镜检发现,添加解耦联剂运行60d后,污泥中的丝状菌增多,原生动物和后生动物数量和种类减少,且活性也降低.以上结果表明,可以应用TCS来降低活性污泥工艺中的剩余污泥产量,但对污泥的种群结构有一定的影响.     

生物膜-活性污泥组合工艺处理高氨氮废水工程实例

污泥压滤废水经厌氧消化后仍具高COD与高氨氮的特点,C/N比严重失调,属于典型的高氨氮废水。采用生物膜-活性污泥组合工艺(IFAS)处理污泥压滤废水的厌氧消化液,运行方式为好氧/缺氧反复交替,并向废水中添加磷源。系统运行稳定后,系统进水ρ(COD)为900~1 000 mg/L、ρ(NH3-N)为240~400 mg/L,COD、氨氮去除率分别达88.34%、96.53%。出水各指标达到污水处理厂的接收标准。IFAS系统有利于硝化菌的附着,同时向废水中添加磷源有利于活性污泥与生物膜的增长。     

HRT对A2O工艺中典型多环麝香迁移转化的影响

研究了不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)条件下佳乐麝香(galaxolide,HHCB)与吐纳麝香(tonalide,AHTN)在A2O工艺各池水相和泥相中的变化情况.采用固相萃取与气相质谱联用的方法对水相与泥相中目标物的质量浓度进行检测.结果表明,HRT主要影响HHCB在A2O工艺中的生物降解和随剩余污泥排放的比重,影响AHTN随剩余污泥排放的比重.随着HRT的增大,HHCB、AHTN在厌氧池中的去除率与去除贡献率逐渐减小,而缺氧池与好氧池的去除率与去除贡献率相对增大.2种目标物在4个HRT工况(6、8、10、12 h)下的总去除率分别为73.93%、73.05%、75.14%、76.00%和48.76%、44.27%、57.17%、62.9%.A2O工艺对HHCB的去除效果较好,而对AHTN的去除效果较差.HRT的增大对HHCB的去除影响不大,而对AHTN的去除有促进作用.     

CAAC工艺处理模拟大豆深加工废水厌氧出水

为满足大豆深加工行业废水处理的需要,结合好氧-厌氧耦合(AAC)工艺和移动床生物膜反应器(MBBR),研发了连续化好氧-厌氧耦合(CAAC)工艺.该工艺通过水流方向上交替改变的环境条件,实现大豆深加工废水厌氧出水污染物的去除和剩余污泥减量化.试验采用模拟大豆深加工废水厌氧出水进行处理,水力停留时间(HRT)≥1.3 d时,出水ρ(COD_Cr)保持在50 mg/L以下,COD_Cr去除率为95%,出水ρ(MLSS)保持在0～15 mg/L.经过301 d的试验,仅排放污泥1次,表观污泥产率为0.157 1,为活性污泥法的31.4%,具备良好的污泥减量化特性.      

Production and application of anaerobic granular sludge produced by landfill

Sludge granulation is considered to be the most critical parameter governing successful operation of an upflow anaerobic sludge blanket and expanded granular sludge bed(EGSB)reactors.Pre-granulated seeding sludge could greatly reduce the required start- up time.Two lab-scale and a pilot-scale EGSB reactors were operated to treat Shaoxing Wastewater Treatment Plant(SWWTP) containing wastewater from real engineering printing and dyeing with high pH and sulfate concentration.The microbiological structure and the particle size distribution in aerobic excess sludge,sanitary landfill sludge digested for one year,and the granular sludge of EGSB reactor after 400 d of operation were analyzed through scanning electron microscopy (SEM) and sieves.The lab-scale EGSB reactor seeded with anaerobic sludge after digestion for one year in landfill showed obviously better total chemical oxygen demand (TCOD)removal efficiency than one seeded with aerobic excess sludge after cation polyacrylamide flocculation-concentration and dehydration.The TCOD removed was 470.8 mg/L in pilot scale EGSB reactor at short hydraulic retention time of 15 h.SEM of sludge granules showed that the microbiological structure of the sludge from different sources showed some differences.SEM demonstrated that Methanobacterium sp.was present in the granules of pilot-scale EGSB and the granular sludge produced by landfill contained a mixture of anaerobic/anoxic organisms in abundance.The particle size distribution in EGSB demonstrated that using anaerobic granular sludge produced by sanitary landfill as the seeding granular sludge was feasible.     

污泥臭氧原位减量工艺中四环素及大环内酯类抗生素的去除

建立了一套中试规模的污泥臭氧原位减量(SOR)系统,通过长期(111 d)运行考察了其对四环素、土霉素、强力霉素和阿奇霉素的去除效果.结果表明,SOR工艺可以实现剩余污泥零排放,化学需氧量和氮的去除性能与常规厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)工艺接近,但除磷性能有所下降.SOR工艺出水中目标抗生素浓度与常规A/A/O工艺无明显差别,而污泥中目标抗生素含量明显低于常规A/A/O工艺.质量衡算表明,目标抗生素在A/A/O及SOR工艺中的输入输出均渐趋平衡;SOR工艺进水中91.2%～98.1%的目标抗生素被臭氧降解,而常规A/A/O工艺进水中82.3%～91.2%的目标抗生素随剩余污泥排放.因此,SOR工艺可以同步削减污水处理厂中剩余污泥及抗生素向环境中的排放.     

强化内源反硝化脱氮及污泥减量化研究

为提高传统污水处理工艺内源反硝化脱氮效率,在系统内部实现污泥减量,设计了水解酸化/缺氧/好氧(H/A/O)生物脱氮及污泥减量化工艺.试验采用连续流处理装置,以实际生活污水为研究对象.结果表明,在进水COD(220～410 mg/L)、NH4 -N(36～58 mg/L)、总水力停留时间为11h、硝化液回流比为300%、无外加碳源和碱度条件下,COD、NH4 -N和TN的平均去除率分别超过90%、95%和75%.在缺氧段碳源充足的条件下,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率升高;当碳源不足时,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率降低.污水经水解酸化预处理后,反硝化速率大大升高.水解酸化段利用水解酸化作用对回流剩余污泥的减量达到56.2%,污水、污泥经过水解酸化处理,大大提高了系统脱氮效率.以水解酸化作为传统的城市污水及污泥处理工艺,既可有效地改善污水的可生化性,提高系统污染物平均去除率,增强污水处理系统运行的稳定性,又可实现污水、污泥一体化处理.     

化学解偶联剂对污泥产率的比较研究

研究比较了8种化学物质--邻氯苯酚 (oCP),间氯苯酚 (mCP),2,4-二氯苯酚 (DCP), 2,4,5-三氯苯酚 (TCP),对硝基苯酚 (pNP),间硝基苯酚 (mNP),2,4-二硝基苯酚 (DNP)和3,3',4',5-四氯水杨酰苯胺(TCS)对污泥产率的影响.结果表明:8种化学物质都能有效地控制污泥产率,均可以做为解偶联剂.硝基酚类化合物比氯酚类化合物的污泥减量化效果要好,DNP和pNP的污泥减量化效果最好,分别达到89.16% 和83.77%.解偶联剂效果的差异与其酸性大小有关,其pK_a越低,污泥的减量化效果越好.随着解偶联剂质量浓度的升高,污泥产率逐渐减小. 解偶联剂质量浓度固定不变时,随着污泥质量浓度的升高,污泥产率逐渐提高.高污泥浓度将弱化解偶联剂的效果,因此建议采用比解偶联剂浓度(解偶联剂质量浓度/污泥质量浓度)来选择解偶联剂.      

Sludge reduction during brewery wastewater treatment by hydrolyzation-food chain reactor system

During brewery wastewater treatment by a hydrolyzation-food chain reactor (FCR) system, sludge was recycled to the anaerobic segment. With the function of hydrolyzation acidification in the anaerobic segment and the processes of aerobic oxidation and antagonism, predation, interaction and symbiosis among microbes in multilevel oxidation segment, residual sludge could be reduced effectively. The 6-month dynamic experiments show that the average chemical oxygen demand (COD) removal ratio was 92.6% and average sludge production of the aerobic segment was 8.14%, with the COD of the influent at 960–1720 mg/L and hydraulic retention time (HRT) of 12 h. Since the produced sludge could be recycled and hydrolyzed in the anaerobic segment, no excess sludge was produced during the steady running for this system.     

Mechanism on minimization of excess sludge in oxic-settlinganaerobic (OSA) process

The oxic-settling-anaerobic (OSA) process is a promising wastewater treatment technique for efficiently reducing sludge production and improving the stability of process operation. In this paper, the possible factors of sludge reduction such as sludge decay, uncoupled metabolism, and anaerobic oxidation with low sludge production were discussed in the OSA process. It has been confirmed that sludge decay is the decisive cause in the OSA process, accounting for 66.7% of sludge production reduction. Sludge decay includes hydrolysis and acidogenesis of dead microorganisms and particle organic carbon adsorbed in sludge floc and endogenous metabolism. By batch experiments, it has been proven that there is energetic uncoupling in the OSA system since microorganisms were exposed to alternative anaerobic and aerobic environment. It accounts for about 7.5% of sludge production reduction. Soluble chemical oxygen demand (SCOD) released from the anaerobic sludge tank in the OSA process was used as the substrate for cryptic growth. The substrate was used for anoxic denitrifying, anaerobic phosphorus release, sulfate reduction, and methane production. These anaerobic reactions in the sludge anaerobic tank have lower sludge production than in the aerobic oxidation when equivalent SCOD is consumed, which may lead to approximately 23% of sludge reduction in the OSA process. It has been concluded that multiple causes resulted in the minimization of excess sludge in the OSA system. The microbial community structure and diversity of sludge samples from the CAS (conventional activated sludge) and OSA systems were investigated by 16 SrDNA PCR-DG-DGGE (polymerase chain reaction-double gradient-denaturing gradient gel electrophoresis). DGGE profile and cluster analysis showed more abundant species in the OSA system contrasting to microbial communities in the CAS system.