改进型分段进水多段A/O工艺设计方法研究

该研究为满足农村污水处理设施管理方便、能耗低的要求,针对农村生活污水碳氮比低的特点,在传统多段A/O工艺中引入生物膜,并取消首段缺氧池和污泥回流,研发了改进型分段进水多段A/O工艺。根据反硝化反应电子转移基本关系式,推导了改进型分段进水多段A/O工艺的原水流量分配关系式,进而根据等容积负荷原则确定了各级好氧池和缺氧池的容积,同时对系统脱氮率进行了预测。流量分配系数与进水C/N比值和反硝化1 g NO_3~--N所需的COD量有关。系统的理论最大脱氮率除了与这两者有关以外,还与工艺分段数正相关。通过模拟不同碳氮比生活污水的连续运行实验,表明理论模型可以很好地指导工艺设计。进水COD/TKN分别为3.75和7时,系统TN平均去除率分别为50.5%和60.0%,出水能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。     

流量分配对分段进水A/O工艺脱氮性能的影响

采用分段进水A/O中试脱氮系统处理实际生活污水,为充分利用原水碳源,采用流量分配系数法对进水流量进行分配.在高、低负荷,进水COD/TKN分别为3、 5、 7、 9、 11、 13下,研究流量分配比对分段进水A/O工艺脱氮性能的影响.结果表明,在高负荷、低C/N(COD/TKN＜5)下,按流量分配系数分配流量,会造成系统硝化容量浪费,导致氨氮去除效果下降.而在高负荷、高C/N(COD/TKN＞9),由于首端氨氮负荷过高,氨氮不能完全氧化,导致后段反硝化电子受体不 足,造成系统碳源浪费,结果随C/N提高,总氮(TN)去除率却逐渐降低.而低负荷下,由于不存在硝化限制,系统TN去除率随进水C/N升高而升高,当C/N为13时,出水TN<2 mg/Ｌ,最高TN去除率可达976%.高、低负荷,不同C/N下的试验结果证明,高C/N污水(C/N＞α),采用流量分配系数分配流量,可充分利用原水碳源,提高TN去除效率,但需保证各段硝化完全.而低C/N污水(C/N＜α),C/N是决定TN去除率的关键因素,从保证硝化效果、利于硝化菌生长的角度考虑,不宜采用流量分配系数法分配流量,各段等负荷分配流量是一个可能的选择.     

碳氮比及HRT_S对交替缺氧/好氧CAST去除营养物的影响

以实际生活污水为处理对象,分别研究了碳氮比(COD/TN)为2.6、3.5及4.4时,HRTS(选择器水力停留时间)对交替缺氧/好氧(A/O)CAST工艺去除营养物性能的影响.结果表明,采用交替A/O运行方式,进水COD/TN比及HRTS的变化对COD去除性能影响不明显;而对脱氮性能影响较大.当进水COD/TN比分别为2.6和3.5时,系统氨氮去除率均维持在98%以上,TN去除率则随HRTS的增大而升高;HRTS由1.8h增至5h时,2种碳氮比下的TN去除率分别由62.9%、72.1%升至76.2%、84.6%.当进水COD/TN比为4.4时,HRTS由1.8h增至5h导致系统硝化不完全,TN去除率由86.3%降至58.2%.研究还发现,提高COD/TN比和增大HRTS均能改善系统的除磷性能.本研究中交替A/O运行方式下,进水COD/TN比为4.4(远低于一般城市生活污水的8～10),HRTS为1.8h时,CAST工艺获得较好的脱氮除磷效果,TN及磷的去除率分别为86.3%和93.8%,出水达到我国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A要求.     

水解反硝化+A/O工艺处理低碳氮比城镇废水试验研究

采用水解反硝化强化脱氮工艺,将水解酸化过程与反硝化脱氮过程相结合,研究此工艺对城镇低碳氮比废水的处理效果。实验表明,系统对COD、NH_4~+-N、TN的去除效果较为稳定,去除率分别为87.95%、99.42%、51.84%,出水COD及NH_4~+-N均优于国家一级A排放标准。当硝化液回流比为100%时,为最优工况,在进水C/N比为1时,系统对TN去除率为55.07%,去除量达45.43 mg/L;进水C/N比为0.82时,系统对TN去除率为50.45%,去除量达37.27mg/L。在C/N<1的条件下,系统仍然表现出较高的脱氮性能。对比水解池与后段A/O缺氧池的脱氮效果,水解池在反硝化脱氮能力及碳源利用率方面均优于缺氧段。     

单级和多级A/O工艺中氮的去除效果及N2O的产生特性

利用SBR反应器模拟单级和多级A/O工艺,在进水水质、水力停留时间(HRT)、泥龄(SRT)、温度、缺氧好氧时间比(A/O比)均相同的条件下,考察了两种脱氮系统中氮的去除效果及N_2O的释放情况.结果表明,对于与城市污水水质相当的进水水质,单级A/O工艺和多级A/O工艺对COD、氨氮的去除率均在95%以上,二者无明显区别,但是前者对TN的去除效率高于后者,二者的总氮去除率分别为72.1%和52.2%.在氮素的转化过程中,典型周期内(3 h)单级A/O工艺和多级A/O工艺中N_2O的产生量分别为16.95 mg和3.59 mg,其转化率(即N_2O的产量与TN的去除量之比)分别为11.47%和4.11%,且N_2O的产生和释放主要发生在好氧段(硝化阶段),缺氧段(反硝化阶段)基本无N_2O释放.单级A/O工艺比多级A/O工艺更有利于硝化细菌(AOB、NOB)的生长,在相同的运行条件下,两工艺中AOB的优势菌种皆为Nitrosomonas,但前者的相对丰度高于后者;单级A/O工艺中NOB的种类和相对丰度也明显多于多级A/O工艺.在实际运行中采用合适的A/O分区或供氧方式既可以较好地去除污水中氮素污染,又可以减少N_2O的释放对大气造成二次污染.     

砾间接触氧化法对白鹤溪低污染水体的净化效果

为研究生物膜技术在低污染水体净化中的应用前景,以洱海入湖河流——白鹤溪为研究对象,采用分段进水和分区曝气方式强化砾间接触氧化工艺的脱氮性能,探讨HRT(水力停留时间)、O/A(曝气区和非曝气区容积比)对低污染水体中COD_Mn、NH₄+-N、TN去除的影响. 结果显示:①HRT对有机物去除效果影响较大,在HRT为0.8、1.5、2.5、3.5 h下,COD_Mn去除率平均值分别为14.7%、28.6%、42.7%、48.8%;而当HRT为2.5 h时为较佳运行工况,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.7%、83.6%、31.6%. ②O/A对NH₄+-N的去除影响不大,在O/A为1∶1、1∶2、1∶3下,NH₄+-N去除率平均值分别为86.7%、83.1%、80.5%;而当O/A为1∶3时具有较佳的脱氮除碳效果,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.2%、80.5%、40.2%. ③在HRT为2.5 h、O/A为1∶3下稳定运行15 d后,对生物膜样品的微生物群落结构分析表明,在装置后段有脱氮微生物的富集,其优势菌为Pseudomonas、Pantoe、Synechococcus、Chloroflexi bacterium. 研究表明,砾间接触氧化工艺对低污染水具有较好的脱氮除碳效果.      

大型再生水厂不同工艺的COD、TN和TP去除效果及其影响因素分析

以北京某大型再生水厂为研究对象,通过统计分析历史数据,系统研究了2008和2013年不同工艺(倒置A2/O工艺、A2/O工艺、A2/OMBR工艺)中主要污染物COD、TN和TP去除效果的年际、年内汛期、寒冷季和温暖季的变化特征,并分析了2013年这3种污染物去除效果变化的影响因素.结果表明,同2008年相比,2013年不仅进水的COD浓度升高,TN浓度和TP浓度降低,导致进水的碳/氮/磷比值从2008年的100∶14.5∶1.4升高到2013年的100∶10.1∶0.9,而且主要污染物去除效果均有明显改善,改善幅度依次为TPCODTN.年内变化特征表现为:汛期进水COD、TN和TP的浓度降低但波动加剧,它们的去除率降低,因此汛期出水COD稳定、TN浓度降低而TP浓度波动;温暖季进水COD、TN和TP的浓度高,它们的去除率有不同程度提高,因此温暖季出水的TN浓度波动较大、COD和TP浓度稳定.冗余分析(RDA)结果表明,一期倒置A2/O工艺的出水TN和TP浓度同步波动,主要受工况变化影响,脱氮除磷的碳源竞争是导致出水TN浓度降低、TP浓度升高的重要原因.二期A2/O工艺的出水COD浓度和TN浓度主要受进水水质波动影响.三期A2/O-MBR工艺的出水水质最稳定,膜运行性能至关重要.     

多点交替进水阶式A2/O工艺强化脱氮除磷

为强化CMICAO(多点交替进水阶式A2/O)工艺的脱氮除磷性能,通过调整进水C/N〔ρ(COD_Cr)/ρ(TN)〕、进水端厌氧池和缺氧池的进水流量比对CMICAO工艺参数进行优化,考察其对氮、磷去除的影响. 结果表明:试验条件下,C/N的提高可增强SND(同步硝化反硝化)作用,氮的去除效果也随之提高,C/N≥7时,前好氧池同步硝化反硝化率达到61%,出水ρ(TN)≤9.0 mg/L;在相同工况下,较低的C/N下反硝化除磷现象更明显. 综合考虑,C/N在5~7范围内,可取得较好的整体脱氮除磷效果. 优化工艺进水碳源分配可提高碳源利用效率,氮、磷的去除效果受进水流量比的影响较大,当厌氧池和缺氧池进水流量比为2.0时,可强化缺氧池的反硝化除磷作用,TN和TP去除率分别为75%和92%,出水ρ(COD_Cr)、ρ(NH+₄-N)、ρ(TN)和ρ(TP)分别为28.7、1.9、9.2和0.27 mg/L,通过优化实现了CMICAO工艺对氮、磷去除的强化.      

进水条件对侧流活性污泥水解工艺性能和微生物的影响

针对传统生物脱氮除磷工艺性能易受进水条件变化影响的缺点,构建了侧流活性污泥水解(SSH)工艺反应器,比较研究了该反应器与常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺反应器在不同进水条件下的污染物处理性能和微生物群落的变化规律。试验结果表明:A2/O和SSH反应器化学需氧量(COD)去除性能的变化较小,整体COD去除率均维持在90%左右。进水负荷和流量的升高有利于提高脱氮除磷效果。A2/O和SSH反应器的总氮去除率分别从阶段Ⅰ的58%和72%升高到阶段Ⅲ的67%和83%,总磷去除率均从60%左右升高到85%以上。与A2/O反应器相比,进水条件变化对SSH反应器脱氮性能的影响较小。相同进水条件下SSH反应器脱氮性能更好,总氮平均去除率比A2/O反应器高出23%。高通量测序结果表明,SSH反应器中微生物群落的多样性更高,Dechloromonas、Accumulibacter等脱氮除磷功能菌的相对丰度更高,是反应器出水水质良好且稳定的重要原因。研究成果可为SSH工艺的设计与实际应用提供参考依据。     

低碳氮比实际生活污水A2O-BAF工艺低温脱氮除磷

在低温条件下,采用A2O-BAF工艺处理低碳氮比实际生活污水.结果表明,该双污泥工艺在平均温度为14.2℃、平均进水COD 369.5mg/L、TN 76.8mg/L即C/N为4.81的工况下可以实现深度脱氮除磷.平均出水TN与TP分别为13.21mg/L和0.23mg/L.其中COD、氨氮、TP和TN的去除率分别为86.2%、99.8%、96.6%、81.5%,达到国家污水处理一级A标准(GB18918-2002).低温下A2O工艺段活性污泥的平均SVI为85.4mL/g,污泥具有良好的沉降性能.此外试验过程中可以利用pH值和氧化还原电位值作为该系统A2O各反应阶段的控制参数,来间接的指示A2O各区的反应情况.     

碳氮比对分段进水生物脱氮的影响

探讨了6组不同的碳氮比(C/N)对分段进水生物脱氮工艺中进水流量分配、每一段中缺氧区好氧区容积比以及脱氮效率的影响.将进水总氮浓度恒定为42mg/L(凯氏氮浓度为40mg/L),以比较出水总氮浓度.结果表明,在一定C/N条件下,通过调整进水流量分配和每一段缺氧区与好氧区容积比可达到高于95%的总氮去除率.同时污泥体积指数也会随着进水流量分配系数的升高而增大.出水总氮浓度主要是由进水流量分配所决定,每一段中缺氧区好氧区的容积比影响不大.     

连续流分段进水工艺生物脱氮除磷技术分析及优化控制

连续流分段进水工艺可最大程度利用污水碳源,对低C/N城镇生活污水及工业废水具有深度脱氮除磷特性.详述了连续流分段进水工艺生物脱氮除磷原理和工艺特性,重点分析了段数、流量分配比、各段缺氧区和好氧区容积分配比、溶解氧、污泥回流比、原水水质等对工艺运行性能的影响因素.并结合国内外研究现状和工程应用实例,概述了工艺的过程控制的研究情况和应用前景.开展针对中国污水水质的工艺设计试验研究和相应的工艺过程控制研究是加快分段进水工艺应用于中国污水处理行业的两大技术突破点.     

溶解氧对一体化膜泥法OCO工艺脱氮削碳的影响

以人工模拟生活污水为处理对象,研究了在不同好氧区溶解氧浓度对一体化膜泥法OCO反应器脱氮削碳的影响。结果表明:在进水COD均值为300mg/L,进水流量为20L/h时,缺氧区与混合区的DO随好氧区的DO而变;在DO为2mg/L左右时,具有较理想的脱氮削碳效果,出水氨氮、总氮和COD分别为0.5mg/L、8mg/L和12mg/L去除率分别达到99%、80%和96%;结合化学除磷,TP的去除率可达91%以上。     

低磷浓度下鸟粪石结晶成粒及反应器流态模拟

为扩大鸟粪石(MAP)结晶成粒技术的应用范围,对低磷浓度下MAP成粒最优条件进行了研究.试验得出该技术应用的磷浓度应大于50mg/L,并在此基础上研究得到低磷浓度条件下MAP结晶成粒的最佳条件:pH 9.0,磷氮物质的量比1:8.此时生成的MAP平均粒径为0.56mm,总体积生长率为4.95cm³/h,纯度可达99.9%.为进一步优化流化床反应器中MAP成粒条件,利用CFD商用软件(Fluent 6.3)对反应器流态进行了模拟.结果表明:MAP流化床反应器的生长区能够形成明显的自下而上的水力分级,截面流速也较为均匀,有利于颗粒的生成,但沉淀区和进水区存在死区、涡流等不利条件.因此,有必要改进生长区和沉淀区的连接方式以及进水管的分布,以获得更为优质的MAP颗粒.     

高氨氮对具有回流的PN-ANAMMOX串联工艺的脱氮影响

采用具有气升回流的部分亚硝化-厌氧氨氧化串联工艺研究了进水氨氮浓度对其氮素转化特性和微生物群落的影响.结果表明,在恒定氮容积负荷2.8 kg·(m3·d)-1的条件下,当进水氨氮浓度上升到700 mg·L-1时,好氧区和厌氧区的p H值波动很小,FA浓度分别维持在5 mg·L-1、10 mg·L-1左右,未对功能微生物产生抑制.好氧区的亚硝酸盐生成速率稳定在1.5kg·(m3·d)-1,厌氧区的氮去除速率稳定在31.49 kg·(m3·d)-1,联合工艺的总氮去除速率稳定在1.67 kg·(m3·d)-1.当进水氨氮浓度上升到900 mg·L-1时,各区域FA和FNA浓度才出现上升,联合工艺的总氮去除速率稳定在1.52 kg·(m3·d)-1.厌氧区出现亚硝酸盐的积累,厌氧氨氧化细菌的活性未出现明显的抑制现象.说明在联合工艺运行过程中,回流可有效地缓解各区域p H值的大幅波动,同时稀释了高氨氮浓度所形成的FA对功能微生物的毒性作用.     

A2/O流量分配处理低C/N污水性能与微生物结构

针对现有城市污水处理厂进水碳源不足的问题,通过建立多段进水改良A~2/O中试反应器处理低C/N(C/N 5)城市污水,以研究多段进水对其脱氮除磷性能和微生物种群结构变化的影响.结果表明,与传统厌氧段进水的模式相比,多段进水优化了进水碳源在厌氧段和缺氧段中的分布,从而提高了系统的反硝化脱氮和反硝化除磷性能; Q预缺∶Q厌∶Q缺=0. 1∶0. 2∶0. 3(阶段Ⅳ)为系统的最佳工况,此时出水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为30. 10、1. 85、9. 41和0. 71 mg·L-1,去除率分别为89. 41%、95. 30%、83. 00%和90. 09%;在120d的试验过程中,系统均未出现丝状菌膨胀现象,曝气池活性污泥沉降性能良好,好氧池活性污泥SVI随着缺氧段进水比例的增加而降低,至阶段Ⅴ达到最佳状态,此时的SVI和VSS/TSS分别为112. 09 m L·g-1和0. 84;通过对各阶段好氧区活性污泥16S rRNA基因测序数据的梳理,发现系统较好的脱氮除磷和污泥沉降性能分别与6类异养型菌属、4类反硝化菌属、5类聚磷菌属和2类菌胶团菌属的富集,3类丝状菌的淘汰密切相关.     

利用第二缺氧段硝酸盐氮浓度作为MUCT工艺运行控制参数

以模拟生活污水为对象考察了第二缺氧段硝酸盐氮质量浓度(SNO-3)作为MUCT工艺运行控制参数的可行性.将进水COD质量浓度恒定为(290±10)mg.L-1,TN质量浓度恒定为(55±0.5)mg.L-1,TP质量浓度恒定为(7.0±0.5)mg.L-1,改变第二缺氧段硝酸盐氮质量浓度以比较各段出水TN和TP质量浓度.结果表明,SNO-3值显著影响着出水TN和TP质量浓度,控制内循环回流量维持SNO-3为2.5 mg.L-1,可实现MUCT工艺的最优控制.利用各段硝酸盐氮和TP平均质量浓度进行的物料平衡计算结果表明SNO-3是影响厌氧段释磷量、第一缺氧段和第二缺氧段硝酸盐氮反应量、第二缺氧段吸磷量的重要参数.     

基于仿真的新建污水处理厂工艺参数调试

基于ASM2D模型建立了上海某新建污水厂倒置AAO流程的数学模型,并采用该厂进、出水设计数据对模型进行校正,其中,ASM2D各组分浓度分布参考文献值.同时,通过仿真计算研究了不同温度下进水流量、污泥回流比、混合液回流比及进水流量分配比对出水总化学需氧量（TCOD）、氨氮（SNH3）、总氮（TN）、总磷（TP）及总悬浮颗粒物（TSS）的影响.结果表明,研究获得的定性和定量两方面结果可供该厂在工艺参数调试中作参考.计算机仿真技术在新建污水厂工艺参数调试中的应用可以减少调试时间,降低调试费用,取得良好的经济效益与环境效益.