SMBR系统活性污泥性质对膜污染特征的影响

采用浸没式膜生物反应器(Submerged membrane bioreactor,SMBR),在曝气量300 L·h-1、膜通量15 L·m-2·h-1、抽吸/间歇时间为8 min/2 min的工况下,在缺氧区采用不同搅拌强度运行,研究了活性污泥特性及其对滤饼层特征的影响.试验结果表明,搅拌强度对系统主要水质指标的去除没有明显的影响.但随着搅拌强度的突然增加,会导致活性污泥上清液胶体态物质升高,胞外聚合物由(28.94±9.61)mg·g-1(以VSS计,下同)增加到(52.57±7.98)mg·g-1,膜污染速率增加2.13倍;滤饼层污染引起的跨膜压差(Trans-membrane pressure,TMP)占到总TMP的93.64%以上.     

连续流好氧颗粒污泥系统处理低COD/N实际生活污水的工艺优化

在连续流合建式反应器中接种成熟好氧颗粒污泥处理低碳氮比(COD/N)的实际生活污水,研究了曝气量和水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对连续流好氧颗粒污泥系统脱氮除磷和颗粒污泥稳定性的影响.结果表明,当曝气量为300 m L·min-1(表观气速为1.2 cm·s-1)、HRT为7.5 h时,反应器对化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)和总磷(total phosphorus,TP)去除率达到最高,分别为76.34%、51.23%和53.70%.整个系统在此条件下能够稳定运行,污泥浓度(mixed liquor suspended solids,MLSS)为2 000 mg·L-1左右,污泥体积指数(sludge volume index,SVI)保持在50 m L·g-1以下,好氧颗粒污泥形态完整,沉降性能良好.低COD/N的实际生活污水促进了好氧颗粒污泥胞外多聚物(extracellular polymeric substance,EPS)的增长,蛋白质(protein,PN)和多聚糖(polysaccharide,PS)的比值高达17.9,相对于PS,PN对颗粒污泥的稳定性有更大的促进作用.     

间歇曝气对垂直潜流人工湿地脱氮效果的影响

采用单级垂直潜流湿地处理城镇污水厂沉砂池出水,通过提高湿地出水水位控制淹没水深作为缺氧区;并在湿地反应柱下部安装穿孔曝气管,从而在湿地上部创造好氧环境.通过优化间歇曝气的曝气时间与间歇时间比例(间歇曝气比例)以及间歇曝气周期两个参数来提高湿地脱氮效率.结果表明,随着间歇曝气比例增大,湿地对COD和NH~+_4-N的去除率逐渐升高,而TN去除率有先升高后下降的趋势,当曝气比例为3∶1时,缺氧段污水碳氮比(C/N)值达到4.8,TN去除率达到最高为62.1%,较连续曝气提高了12.7%,出水质量浓度为15.8 mg·L~(-1).随着间歇曝气周期的延长,出水DO质量浓度逐渐降低,COD和NH~+_4-N去除率也逐渐降低,TN去除率在周期为6 h时达到最大为65.5%,当曝气周期超过湿地缺氧段水力停留时间时,TN去除率迅速下降.     

低碳源条件下改良双污泥系统脱氮除磷优化研究

在低碳源废水条件下,通过对改良后的双污泥处理工艺与传统厌氧-好氧-缺氧工艺效果进行比较分析,探究解决城市生活污水碳源不足的方法.实验组反应器为改良型双污泥系统,即在原双污泥系统缺氧段增加两个阶段的微曝气(曝气量0.5 L·min~(-1)),对照组反应器为多级厌氧-好氧-缺氧SBR.结果表明,进水COD、氨氮、SOP浓度分别为200、35、10 mg·L-1时,实验组比对照组脱氮除磷效果好(去除率分别为:TN 94.8%与60.9%;TP 96.5%与75%),出水SOP浓度0.35 mg·L-1,NH+4-N浓度0.50 mg·L-1,TN浓度1.82 mg·L-1,完全满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准.采用优化后的工艺,单位碳源(以COD计)可实现的最大的氮、磷的去除量分别为0.17 g·g-1和0.048 g·g-1,可以最大程度地解决当前城市废水碳源浓度较低的问题.     

Feedforward control for nitrogen removal in a pilot-scale anaerobic-anoxic-oxic plant for municipal wastewater treatment

To improve the efficiency of nitrogen removal with lower energy consumption, the study of feedforward control was carried out on a pilot-scale anaerobic-anoxicoxic (AAO) plant for the treatment of municipal wastewater. The effluent qualities of the pilot plant under different control strategies were investigated. The results indicated that the change of external recycle was not a suitable approach to regulate the sludge concentration of plug-flow reactors; adjusting the aeration valve and dissolved oxygen set-point according to ammonia load could overcome the impact of influent fluctuation; and the denitrification potential could be estimated based on the transit time of anoxic zone and the relative content of carbon resource entering the anoxic zone. Simple feedforward control strategies for aeration and internal recycle were subsequently proposed and validated. The nitrogen removal was successfully improved in the pilot plant. The effluent total nitrogen had decreased by 29.9% and was steadily controlled below 15 mg·L⁻¹. Furthermore, approximately 38% of the energy for aeration had been saved.     

曝气量对SBAR中好氧颗粒污泥特性的影响

采用SBAR反应器对比研究了颗粒化后表观气速为1.8 cm·s-1和0.9cm·s-1时对成熟好氧颗粒污泥形态结构、粒径、强度等物理特性和硝化性能以及胞外聚合物代谢的影响.结果表明,颗粒化后降低曝气量增加颗粒形态不规则程度,空隙增大;55d试验中,与高曝气量下相比,降低曝气量使表观污泥产率提高33%,颗粒粒径平均增长速率提高25%,相对颗粒强度降低6%, EP5含量平均降低12%.两反应器颗粒污泥SVI值均在10～15 mL·g-1,沉降性能良好,且均具有良好硝化性能和降解COD能力.与高曝气量下相比,低曝气量下硝化菌群活性低,而异养菌活性高.     

重力出流式膜生物反应器的膜通量及膜污染控制研究

采用新型的重力出流式膜生物反应器(MBR)处理生活污水和垃圾渗滤液,考察了其在长期运行过程中膜通量的变化规律及其影响因素.结果表明,该MBR能够在较低液位水头(8.5～15.0 kPa)的作用下连续出水,并获得较高的膜通量.处理生活污水时,平均膜通量为11.2 L·(m²·h)^-1;处理垃圾渗滤液时,平均膜通量为6.4 L·(m²·h)^-1.研究发现,污泥浓度对膜通量影响大小与曝气强度有关.当曝气强度小于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量随着污泥浓度的升高显著下降;当曝气强度大于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量几乎不受污泥浓度和曝气强度的影响.对膜的化学清洗试验表明,NaOH+NaClO溶液清洗效果最佳,膜通量可恢复至初始通量的85%以上.进一步研究表明,混合液中高浓度的溶解性胞外聚合物是MBR处理垃圾渗滤液时膜通量较低的主要原因.     

蠕虫在膜生物反应器和活性污泥法中的污泥减量研究

通过长达345d的中试规模试验,研究比较了蠕虫在膜生物反应器(MBR)和活性污泥法(CAS)的生长状况及其导致的污泥减量效果.CAS中的蠕虫生长状况明显优于MBR的蠕虫生长状况.MBR曝气池中平均蠕虫密度(10条·mg-1)远低于CAS曝气池中平均蠕虫密度(71条·mg-1),并且CAS中蠕虫连续保持高密度(>30条·mg-1)生长达172d.CAS中红斑瓢体虫和仙女虫交替成为优势蠕虫.蠕虫生长对MBR的污泥产率(0 40kg·kg-1)和污泥沉降性能(污泥沉降指数133mL·g-1)影响很小,但却能显著减少CAS的污泥产率(0 17kg·kg-1)和改善污泥沉降性能(污泥沉降指数为60mL·g-1).仙女虫比红斑瓢体虫能更大地减少污泥产量和更好地改善污泥沉降性能.蠕虫生长不影响MBR的COD去除率和出水水质,但却显著影响CAS的COD去除率和出水水质.     

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.     

容积负荷对ABR-MBR工艺反硝化除磷性能的影响

采用连续流ABR-MBR组合工艺处理生活污水,研究不同容积负荷(volume loading rate,VLR)对该工艺反硝化除磷性能的影响,获得最佳工艺参数.试验考察ABR进水容积负荷(以COD计,下同)分别为0.76、1.01、1.51和2.27 kg·(m~3·d)~(-1)时系统去碳脱氮除磷的性能,并在各ABR容积负荷条件下考察MBR容积负荷对MBR反应器硝化性能的影响.结果表明,在ABR进水容积负荷为1.51 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,系统A2隔室COD去除量最大,并在MBR容积负荷为0.462 kg·(m~3·d)~(-1)时,MBR反应器中实现了短程硝化,系统NH_4~+-N和TN去除率分别达到90%和72%以上,厌氧释磷量为7.41 mg·L~(-1),缺氧吸磷量达到15.42 mg·L~(-1),出水PO_4~(3-)-P浓度低于0.5 mg·L~(-1),这表明短程硝化更有利于强化ABR-MBR系统的反硝化除磷性能.     

影响一体式好氧膜生物反应器膜清洗周期的几个因素

一体式好氧中空纤维膜生物反应器不同操作条件下处理生活污水的试验结果表明,在膜通量１０．４Ｌ／ｍ＾２．ｈ）污泥龄２０ｄ,污泥去除负荷（ＣＯＤ／ＶＳＳ）为０．２２ｋｇ（ｋｇ．ｄ）的正常稳定运行条件下,该系统可在整个膜寿命期限内（３－５ａ）不同洗燕得到优质出水;ＣＯＤ〈２０ｍｇ／Ｌ,ＮＨ３－Ｎ〈１．０ｍｇ／Ｌ,无色无味透明,未检出大肠杆菌,其中,污泥去除负荷,系统运行稳定状况和反应器流态是影响膜清洗周期     

Migration of manganese and iron during the adsorption-regeneration cycles for arsenic removal

Fe-Mn binary oxide incorporated into porous diatomite (FMBO-diatomite) was prepared in situ and regenerated in a fixed-bed column for arsenite [As(III)] and arsenate [As(V)] removal. Four consecutive adsorption cycles were operated under the following conditions: Initial arsenic concentration of 0.1 mg·L⁻¹, empty bed contact time of 5 min, and pH 7.0. About 3000, 3300, 3800, and 4500 bed volumes of eligible effluent (arsenic concentration ⩽ 0.01 mg·L⁻¹) were obtained in four As (III) adsorption cycles; while about 2000, 2300, 2500, and 3100 bed volumes of eligible effluent were obtained in four As(V) adsorption cycles. The dissection results of FMBO-diatomite fixed-bed exhibited that small amounts of manganese and iron were transferred from the top of the fixed-bed to the bottom of the fixed-bed during As(III) removal process. Compared to the extremely low concentration of iron (<0.01 mg·L⁻¹), the fluctuation concentration of Mn²⁺ in effluent of the As(III) removal column was in a range of 0.01–0.08 mg·L⁻¹. The release of manganese suggested that manganese oxides played an important role in As(III) oxidation. Determined with the US EPA toxicity characteristic leaching procedure (TCLP), the leaching risk of As(III) on exhausted FMBO-diatomite was lower than that of As(V).     

生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺运行特性及蛋白质源污泥增量研究

为实现污水处理的深度脱氮除磷及蛋白质源污泥增量,进行了生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺处理城镇污水的试验研究.结果表明,生物吸附池可以快速富集进水中的大部分有机物,COD平均去除率为55.1%,剩余污泥采用厌氧发酵方式处理,用于生产优质碳源.通过组合工艺系统中的硝化、硫自养反硝化及铁屑除磷作用,出水氨氮、总氮和总磷分别达到1、5和0.4 mg·L~(-1)以下.优质碳源投加到MBR工艺段,碳源环境的改善使得污泥增长率从0.17 g VSS/g COD提高至0.49 g VSS/g COD,进水中总氮的同化比例从40%提高至59%.此外,污泥中蛋白质及氨基酸含量也显著增长,增长率分别为18.3%和19.7%.组合工艺在获得高排放标准水质的同时,实现了高蛋白质源污泥的增量,可为污泥资源化利用提供优质原料.     

正常污泥和膨胀污泥中EPS膜污染特性及其与膜表面作用能分析

胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)是导致膜污染的重要物质,且不同形态污泥的EPS具有不同的性质,研究正常污泥和膨胀污泥的EPS膜污染特性具有重要意义.因此,实验考察了正常污泥和膨胀污泥的膜污染速率.结果表明,膨胀污泥膜污染速率远高于正常污泥,膨胀污泥EPS(Bulking sludge-EPS,BS-EPS)浓度((172.9±10.4) mg·g-1)明显高于正常污泥EPS(Normal sludge-EPS,NS-EPS)浓度((95.9±6 6) mg·g-1),且膨胀污泥的蛋白质/多糖(Protein/Carbohydrate,P/C)值(2.26)高于正常污泥的P/C值(1 97)此外,通过序批式吸附实验研究了正常污泥和膨胀污泥的EPS膜污染差异,并基于Derjaguine-Landaue-Verweye-Overbeek (XDLVO)理论计算了EPS与PVDF膜表面之间的作用能结果表明,EPS-膜系统的总界面能为负值,即EPS-膜系统之间会发生自吸附行为,而膜与BS-EPS的总界面能(-63.943mJ.m2)较膜与NS-EPS(-56.366 mJ·m2)具有较高的能量,因此,BS-EPS与膜的吸附力较强;NS-EPS和BS-EPS主要能量壁垒分别为8.89 kT和7.51 kT,表明NS-EPS与膜之间的排斥力更强,因而BS-EPS更容易造成膜污染     

1株异养硝化菌胞外聚合物的研究

研究异养硝化菌(Acinetobacter sp.YY-5)在不同生长时期胞外聚合物(EPS)组成成分及其变化规律.利用热处理提取YY-5菌的EPS,分析该菌株在不同生长时期EPS组分,包括蛋白质、总糖、核酸和游离氨基酸等.并进一步把蛋白质水解成氨基酸,分析其氨基酸的变化规律及其对蛋白质理化性质的影响.结果表明,该菌株具有较高含量的EPS,且其在稳定期时EPS含量最高.在不同时期分泌的EPS组分均以蛋白质为主.EPS中各组分含量及其变化规律与该菌生长状态密切相关,在该菌株生长过程中,EPS中各组分的变化情况:蛋白质从14.599 mg.g-1增加到28.489 mg.g-1后减少为15.139 mg.g-1;总糖从6.757 mg.g-1增加到10.199 mg.g-1后减少为7.857 mg.g-1.核酸从1.56 mg.g-1一直增加到6.287 mg.g-1;游离氨基酸从3.713 mg.g-1增加到4.374 mg.g-1后减少为1.299 mg.g-1.蛋白质水解后,其中极性氨基酸呈先增加后减少的趋势,非极性氨基酸一直呈增加趋势;在生长过程中一直以带负电的氨基酸占优.     

不同好氧/缺氧时长联合分区排泥优化生活污水短程硝化反硝化除磷颗粒系统运行

采用生活污水接种人工配水下成熟短程硝化反硝化除磷颗粒,通过不同好氧/缺氧时长联合分区排泥优化调控短程硝化反硝化除磷系统运行.结果表明,调控好氧/缺氧时长联合分区排泥可实现系统的稳定运行.后期稳定期出水COD浓度在50mg·L^-1以下,出水TN浓度低于15mg·L^-1,TN去除率达83%左右并保持平稳,出水P浓度均在0.5mg·L^-1以下,平均去除率为93.72%.同时,分区排泥（70%顶部污泥和30%底部污泥）可作为筛选微生物的途径,维持了良好的亚硝化和除磷性能,使粒径分布更为集中,并保证氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria,AOB）和反硝化聚磷菌（denitrifying phosphate accumulating organisms,DPAOs）的生长优势.缺氧时长的增加提高了缺氧异养菌的生长速率,使得缺氧异养菌分泌出更多的EPS,确保了颗粒污泥性状的改善和后续维持稳定.     

水解-交替脉冲曝气工艺处理城市污水研究

采用淹没式膜法水解-交替脉冲曝气系统对城市污水的处理效能进行研究,讨论了装置进水COD浓度变化对生活污水处理效果的影响、处理工艺沿程COD、NH3-N浓度变化状况、NH3-N的去除、水解对COD去除效果的影响以及进水COD/N比与反硝化的关系。研究表明,该系统能有效地去除COD和NH3-N。进水COD在450mg/L以下时,出水COD基本维持在60mg/L以下;进水NH3-N<50mg/L时,出水NH3-N<10mg/L。     

缺氧/好氧交替连续流的生活污水好氧颗粒污泥运行及污染物去除机制

室温下接种成熟的好氧颗粒污泥于由独立的缺氧池和好氧池组成的缺氧/好氧交替连续流系统中,以实际生活污水为进水基质,探究曝气强度和水力停留时间对连续流系统的影响.研究表明在回流比为2,较小的曝气强度（0.6mL·min^-1）和适当的水力停留时间（9 h）条件下更有利于污染物的去除,此时TP平均去除率为80.43%,TN平均去除率为83.6%,COD平均去除率为90.39%,污泥浓度为2100 mg·L^-1左右,污泥体积指数保持在50 mL·g^-1以下,颗粒粒径在700~800 nm之间.用EEM-PARAFAC模型对不同阶段的EPS表征结果表明,EPS组成成分随着运行参数的改变而改变,水力停留时间对连续流系统有更大的影响.此外通过高通量测序的方法评估连续流系统中的微生物多样性,建立污染物去除模型,并在系统中发现了与脱氮除磷相关的11种主要功能菌.     

重金属对猪场废水厌氧消化蓄积抑制

为了探明重金属离子在猪场废水厌氧消化中的蓄积抑制作用,用急性抑制试验法和蓄积抑制试验法,研究了Cu2+、Zn2+、Cr3+对厌氧消化的半抑制浓度和蓄积特性.结果表明,Cu2+、Zn2+、Cr3+对厌氧消化的半抑制浓度分别为1.26、1.79和2.10 mg·g+1(以VSS计),当Cu2+、Zn2+、Cr3+的浓度分别累积到1.92 mg·g-1,0.96 mg·g-1和2.24 mg·g-1(以VSS计)时,甲烷产生速率被抑制50%,说明Zn2+属于高度蓄积,Cu2+和Cr3+为明显蓄积.     

FeCl3-生化耦合技术调控未知诱因的污泥膨胀

丝状菌污泥膨胀是影响污水处理厂出水水质的常见问题.现有的调控技术存在见效慢、耗时长和通用性差等弊端.提高COD和DO浓度,投加FeCl_3和交替曝气是目前调控丝状菌膨胀的主要方法,这些方法的耦合技术调控未知诱因的污泥膨胀的效果鲜有报道.实验设计三段A/O反应器应急性运行SBR工艺,交替曝气时提高DO至(7. 45±0. 49) mg·L~(-1),COD初始浓度提高至(332. 73±106. 06) mg·L~(-1),沉淀工序中投加FeCl_3,使之在混合液中质量浓度为120 mg·L~(-1),形成的FeCl_3-生化耦合技术快速调控未知诱因的Candidatus Saccharibacteria为主要菌属的污泥膨胀,污泥体积指数14 d从274 m L·g~(-1)稳定至56 m L·g~(-1). FeCl_3-生化耦合技术有效抑制Candidatus Saccharibacteria的繁殖,其属水平相对丰度从97. 64%降低至32. 67%.调控过程出水COD和PO_4~(3-)-P浓度均稳定达到一级A标准,NH_4~+-N去除率从65. 33%增长至74. 65%.表明FeCl_3-生化耦合技术调控未知诱因的污泥膨胀具有良好效果.