短程硝化颗粒污泥的快速培养与硝化特性研究

以城市污水处理厂剩余污泥为种泥,以2 min沉淀时间为选择压,在序批式反应器(SBR)中快速培养出好氧颗粒污泥。经过60个周期(20 d),反应器内出现砂粒状颗粒,并持续稳定运行120 d。成熟的颗粒污泥平均粒径856.56μm,具有良好的硝化性能。SBR反应器以固定曝气时间方式运行,亚硝酸盐积累率达80%以上,实现了稳定短程硝化。试验结果表明:絮体污泥(即接种污泥)与颗粒污泥的硝化过程相似但略有差异。二者差别在于,氨氮氧化结束后,继续曝气120 min,絮体污泥将亚硝酸盐完全转化为硝酸盐,而颗粒污泥仅将部分亚硝酸盐转化且过程比较缓慢。     

横向流中曝气气泡生成动力学及模拟研究

采用水平集方法和变物性的单一流体运动方程,结合显式时间步进的ICE数值算法,三维模拟了推流式曝气池内气泡的生成过程.重点研究了横向水流对曝气气泡生成动力学的影响.模拟的气泡形状演变过程与国外学者的可视化实验符合较好.模拟结果显示,与在静止水流中气泡的生成相比,曝气池内水横向流动对气泡的生成过程有重要的影响.由于受到水流施加的横向曳力作用,气泡逐渐倾斜向下游生长;气泡生成的时间明显缩短;生成气泡的体积也显著地减小.     

除磷亚硝化颗粒工艺启动及性能恢复

针对生活污水低碳氮比的水质特点,采用SBR反应器接种低温储存的强化生物除磷颗粒污泥,来启动除磷亚硝化颗粒工艺,通过控制曝气强度及污泥龄实现除磷亚硝化的稳定运行,为后置CANON或厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)提供进水.污泥龄为30 d的条件下实现了出水TP小于0. 5 mg·L~(-1),COD浓度小于50 mg·L~(-1),亚硝酸盐氮积累率达到了90%以上.实验还得出,过高的曝气强度使除磷亚硝化性能恶化,可采用降低曝气强度和减小污泥龄的方式来改善除磷性能.污泥龄为40 d可以实现生活污水除磷亚硝化中的亚硝化性能进一步恢复,最终实现出水磷浓度保持在0. 5 mg·L~(-1)以下,COD及TP去除率分别稳定在80%及95%,亚硝酸盐积累率保持在90%以上,SVI值从初始的63 m L·g~(-1)降低到35 m L·g~(-1),颗粒污泥沉降性能良好,颗粒粒径在整个运行过程中保持在1 000μm以上.     

气泡直径对气-液-污泥流态及污泥颗粒化的影响

通过建立三维Eulerian-Eulerian模型,用计算流体动力学模拟了鼓泡好氧活性污泥反应器中,不同气泡直径下气-液-污泥三相流的流态,分析了反应器内的流体动力学特性,并研究了其对污泥颗粒化的影响机理.结果表明：曝气头表面的孔径大小与反应器中气含率负相关,而与污泥所受的水力剪切速率正相关.气相、液相速度与曝气头的孔径和表观气速正相关.反应器中的流态由尺度较大的环流和尺度较小的旋涡构成.随着表观气速和入口气泡直径的增加,液相和颗粒的流态均由尺度较大的环流转变为尺度较小的旋涡.相同曝气孔径时,液相与颗粒的流态之间存在差异,且气泡直径越小,表观气速越大,两者的差异越明显.为满足好氧污泥颗粒化所需的凝聚条件,反应器中曝气头孔径应大于1mm.     

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%.     

序批式气提生物反应器(SABR)处理氯苯胺类有机废水好氧污泥颗粒化研究

研究了序批式气提生物反应器(SABR)处理氯苯胺类(CAs)有机废水过程中好氧污泥的颗粒化.SABR运行15d后,反应器内出现细小污泥颗粒,通过缩短循环时间与污泥沉降时间,并逐步提高COD与CAs进水负荷,SABR运行48d后污泥颗粒化明显;反应器在循环时间为12h、污泥沉降时间为6min、表面气速为2.4cm.s-1、COD负荷为1.0~3.6kg.m-3.d-1、CAs负荷逐步提升至800g.m-3.d-1的条件下继续运行50d,SABR污泥颗粒化趋于成熟,COD、CAs去除率稳定在90%、99.9%以上.根据污泥形态、最小沉降速率、SVI和目标污染物降解性能的变化,好氧污泥颗粒化过程可分为启动期、颗粒污泥形成期、生长期和成熟期.成熟好氧颗粒污泥粒径为0.9~2.5mm,平均颗粒密度为64g.L-1(以MLVSS计),污泥最小沉降速率为68.4m.h-1,SOUR为167mg.g-1.h-1;颗粒污泥外形为圆形或椭圆形,呈橙黄色,结构较致密,颗粒内外分布有丰富的类球菌、类短杆菌,与胞外多聚物交织共存.     

生物沥浸处理提高城市污泥脱水性能的中试研究：批式运行模式

为了考察生物沥浸法对城市污泥脱水性能的影响.利用一个兼有序批式与连续式运行模式、工作体积为700 L的生物沥浸反应器对城市污泥进行了连续3批生物沥浸中试研究,并采用厢式压滤机对处理后污泥进行脱水处理.结果表明,曝气量为1.2 m^3/h,含嗜酸性硫杆菌的酸化污泥与待处理的原始污泥体积比为1∶15时,在90 h内完成首批...     

膜序批式生物反应器脱氮性能研究

采用厌-好氧交替膜序批式反应器,实验室人工合成配水,连续运行300 d,对反应器脱氮性能进行了研究.结果表明,污泥浓度达到18 g·L-1时,污泥粒径大小在100μm以上的占96%,污泥出现颗粒化.FISH-CLSM分析AOB及NOB的群落空间分布表明它们在污泥中大量存在.NH4 -N进水50 mg·L-1左右时出水在1 mg·L-1以下,硝化反应在180～210 min就可以完成.曝气强度与硝化反应速率密切相关,曝气强度为100 m3·(m2·h)-1时,NH4 -N降解速率最佳达24.25 mg·(L·h)-1,系统硝化性能稳定.影响系统脱氮的主要因素是反硝化速率,曝气强度为69 m3(m2·h)-1时,对NO3--N的利用率为10.98 mg·(L·h)-1,出水NO3--N浓度为4.4 mg·L-1,滞留在厌氧段的浓度3.5 mg·L-1为最低,反硝化效果最好.曝气过量或不足时反硝化速率都低.在保证系统处理能力的同时,大的交换比0.35有利于系统脱氮运行.C/N比为2时,反硝化速率最高,>2时出现NO2--N的积累.     

PN/A-颗粒污泥工艺处理热水解污泥消化液

本研究构建了基于一体式厌氧氨氧化颗粒污泥及絮体污泥的部分硝化-厌氧氨氧化(PN/A)脱氮处理系统,通过运行参数优化调控实现了热水解污泥消化液的高效脱氮。试验结果表明,通过接种厌氧氨氧化菌(AnAOB)生物膜污泥与普通活性污泥、控制高游离氨(FA)(>20mg/L)和限制曝气(DO≤0.2mg/L)等运行条件,能够快速构建短程硝化-厌氧氨氧化反应,亚硝酸盐积累率可达85%以上,脱氮负荷达到0.60kgN/(m³·d)。稀释后的热水解污泥消化液仍对AnAOB活性具有一定的抑制作用,导致反应器总氮负荷降至0.20kgN/(m³·d)以下;但系统内AnAOB丰度总体呈增加趋势,说明AnAOB的增殖未受到完全抑制。系统内混合污泥的平均中位径由53μm缓慢增长至109μm。定量PCR数据及高通量分析显示,该处理系统富集了较高纯度的AnAOB,最大丰度占比可达8.06%,其优势菌属为Kuenenia菌属。此外,在第93运行周期下Kuenenia菌属在颗粒污泥的丰度占比大于AOB,为5.26%;絮体污泥中具有亚硝化效果的单胞菌属Nitrosomonas的丰度占比为1.64%,大于AnAOB。这展现了AOB和AnAOB丰度不同的空间分布特点。     

生活污水SNAD颗粒污泥快速启动及脱氮性能研究

采用SBR装置,接种CANON絮状污泥,通过控制沉淀时间、HRT、DO及进水基质组成（配水与实际生活污水的比例）,实现具有SNAD性能颗粒污泥的快速培养,并进一步通过降基质的方式,考察SNAD颗粒污泥在处理实际生活污水时的脱氮性能.结果表明：在反应器运行至第34d时,成功培养出具有SNAD性能的颗粒污泥;颗粒粒径最大可达1103μm,最大总氮去除负荷可达1.03kg/（m³·d）;同时在降基质运行过程中,CANON脱氮始终在反应器总氮去除中占优势地位,并最终实现生活污水中氮素、有机物的同步有效去除,出水TN平均为10mg/L,出水COD平均为40mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准.     

低表观气速间歇曝气AGS-SBR系统处理实际生活污水

实验选用3个SBR反应器接种污水厂活性污泥,R1采用高表观气速（SGV）连续曝气,R2采用低SGV连续曝气,R3采用低SGV间歇曝气,在低碳氮比的实际生活污水中培养好氧颗粒污泥,探究不同SGV曝气条件对好氧颗粒污泥的形成及系统处理效果的影响.经过120d的培养,R1、R2和R3中颗粒粒径分别为（754±78）,（812±86）,（1183±93）μm,R3的脱氮除磷效果优于R1和R2.结果表明,应用低SGV间歇曝气策略在低碳氮比实际生活污水中培养的好氧颗粒污泥脱氮除磷性能良好,且系统中反硝化聚磷菌（DPAO）占聚磷菌（PAO）比例为24.75%.     

基于模型的低负荷运行村镇污水处理厂问题诊断分析

我国村镇污水处理厂普遍存在进水量和进水浓度偏低的问题,导致村镇污水厂运行稳定性差。为防止低负荷运行影响污水处理厂处理效能的发挥,以临太湖村镇污水厂多点进水倒置AAO工艺为研究对象,以数学模型为基础,建立污水厂水质水量动态响应模型。以数学模拟为主要研究手段,试验作为补充方法,通过模型诊断发现,该厂夏季曝气过剩,活性污泥ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）=0.37。试验结果表明:该厂进水ρ（ISS）=57~92 mg/L,ρ（ISS）/ρ（SS）为0.71~0.82,ρ（ISS）/ρ（COD）为0.50~0.84。进入AAO系统的ISS粒径为36~52 μm,而小粒径的ISS组分是导致活性污泥MLVSS/MLSS偏低的主要原因。通过优化进水ISS/COD、泥龄、污泥回流比、曝气量,使得出水水质稳定达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,污泥活性提高到0.7,全年曝气成本可节省约10%。     

鼓泡和鼓泡-搅拌SBR好氧污泥颗粒化能耗分析

在高径比20的鼓泡SBR和高径比1.2的鼓泡-搅拌SBR反应器中,考察了好氧污泥颗粒化过程中,污泥粒径、分形维数、微生物特性的变化.建立流体动力学模型,对鼓泡和鼓泡-搅拌反应器中好氧颗粒污泥形成前后的能耗进行对比分析,从水力学角度分析2个反应器污泥特性出现差异的原因.结果表明,鼓泡反应器内在表观气速2.0cm/s条件下形成了均值粒径0.604mm,平均沉降速度（24±5.8） m/h,SVI 36.33mL/g,MLSS维持在4500mg/L左右,表面光滑的好氧颗粒污泥.鼓泡-搅拌反应器在搅拌速度300r/min、表观气速1.05cm/s的条件下,成功培养以丝状菌为骨架的好氧颗粒污泥,均值粒径可达1.123mm,污泥的平均沉降速度为（19.6±5.1） m/h,SVI为41.33mL/g,MLSS维持在3300mg/L左右.好氧颗粒污泥形成前后的能耗进行对比分析发现：好氧颗粒污泥培养初期,鼓泡-搅拌反应器因搅拌桨的加入,获得的湍动能远大于鼓泡反应器,约为100倍左右;而好氧颗粒形成之后,鼓泡反应器中上部位置的湍动能明显增加,且湍动能的大小大于鼓泡-搅拌反应器.相比较而言,鼓泡反应器相对节约能量.     

基于污泥转移的SBR工艺污泥沉降性能研究

具有污泥转移功能的SBR工艺是利用SBR工艺的间歇运行特性,通过污泥回流的方式在并联运行的SBR间实现活性污泥的转移,使各SBR反应器中反应阶段污泥量增加,沉淀撇水阶段减少,从而提高系统除污效能和处理能力。以某低浓度城市污水为水源,进行了中试研究。分析了在不同污泥转移量下系统中污泥的沉降界面、污泥指数等关系,考察了污泥转移对SBR处理能力的影响。试验结果表明:污泥转移可改善污泥沉降性能,30%的污泥回流比下反应器中污泥的SVI值由无污泥转移时的140降低为93左右;采用30%的污泥回流比进行污泥转移可将传统SBR工艺处理能力提高近1/2。     

Bulking sludge for PHA production:Energy saving and comparative storage capacity with well-settled sludge

Two acetate-fed sequencing batch reactors (SBR) were operated under an aerobic dynamic feeding (ADF) model (SBR #2) and with anaerobic phase before aerobic phase (SBR #1) to select mixed cultures with a high polyhydroxyalkanoates (PHA) storage response. Although kinetic selection based on storage response should bring about a predominance of floc-formers, a bulking sludge with storage response comparable to well-settled sludge was steadily established. An anaerobic phase was introduced before the aerobic phase in the ADF model to improve the sludge settleability (SBR #1), however, due to the consequent increased feast/famine ratio, the performance of SBR #1, in terms of both the maximum PHB (polyhydroxybutyrate) cell content and ΔPHB, was lower than that of SBR #2. SBR #2 gradually reached a steady state while SBR #1 failed suddenly after 50 days of operation. The maximum specific substrate uptake rate and storage rate for the selected bulking sludge were 0.4 Cmol Ac/(Cmol X.hr) and 0.18 Cmol Ac/(Cmol PHB.hr), respectively, resulting a yield of 0.45 Cmol PHB/(Cmol Ac) in SBR #2 in the culture enrichment phase. A maximum PHB content of 53% of total suspended solids and PHB storage rate of 1.36 Cmol Ac/(Cmol PHB.hr) was achieved at 10.2 hr in batch accumulation tests under nitrogen starvation. The results indicated that it was feasible to utilize filamentous bacteria to accumulate PHA with a rate comparable to well-settled sludge. Furthermore, the lower dissolved oxygen demand of filamentous bacteria would save energy required for aeration in the culture enrichment stage.     

Simulation and control strategy for the variational influent of WWTP

With the development of activated sludge model, the simulation software for the design and operation of wastewater treatment plant （WWTP） was produced and has been widely used. The dynamic change of the quality and flow of influent are major factors causing the unstable operation of wastewater treatment process. As a basic model, ASMI model was used for the simulation of activated sludge process, and double exponential model was selected for the simulation of secondary sedimentation tank. The influences of influent change to the aeration tank and secondary sedimentation tank were investigated, and the relationship among influent change, the quality of effluent and the level of sludge blanket in secondary sedimentation tank was established. On the basis of the simulation results, the operation of the WWTP could be adjusted under the dynamic change of the influent. Furthermore, the controlling strategy combined the feed-forward on the influent flow and the feedback on the level of sludge blanket in the secondary sedimentation tank was studied.     

气泡尺寸对曝气池内气液两相流数值模拟的影响

为探索在曝气池气液两相流数值模拟中气泡尺寸对两相流流动特性的影响,采用大涡模拟和欧拉－拉格朗日方法建立了曝气池两相流数学模型.基于模型实验得到的工程上常用的微孔曝气盘的气泡尺寸分布,在数值模拟中设定了3种气泡尺寸分布方案,比较了不同的气泡尺寸设定方案对计算曝气池内水流流速和气含率等参数的影响.结果表明,气泡尺寸对水流流场具有较大的影响,而对气含率分布的影响在大部分区域不明显,只在气含率峰值附近影响较显著;使用多组气泡尺寸的设定方案可以提高计算结果的准确性,采用单组气泡尺寸时应尽量使其接近平均气泡直径.     

活性污泥系统动力学模拟方法的综合分析

活性污泥法的应用现状和污水中氮磷排放标准的日益严格，使得传统数学模型已满足不了目前的要求，需要对活性污泥系统复杂的动力学规律进行有效模拟。文章在综合分析活性污泥动态模型国内外研究现状的基础上，介绍了3种占主流地位的模型：活性污泥数学模型、神经网络模型和混合模型。这3种模型在污水处理的设计、运行控制和工艺优化等方面各有其独到之处。     

昆船污水处理站微孔曝气池的启动研究

昆明船舶公司生活区污水处理站采用改进型的A2/O工艺,直接利用其生活污水培养污泥,并随时观察和分析工艺中的微孔曝气池运行状况。结果表明:采用自然培菌的方法,通过近3个半月的污泥培养,顺利实现微孔曝气池的启动。其中,COD、NH3-N的去除变化反映了曝气池启动的进程,至曝气池启动结束,COD和NH3-N的去除率分别达到了78.4%、75.7%。     

治理橡胶废水的活性污泥模型研究

采用模拟曝气工艺研究了活性污泥对橡胶厌氧废水的CODcr,NH3-N的降解条件，确定了最佳的曝气时间，污泥浓度及溶解氧浓度与处理效果的关系。