SBR中除磷颗粒污泥的培养和A/O及A/A/O颗粒污泥工艺除磷特性研究

以絮状活性污泥为接种污泥,乙酸钠为碳源,在SBR反应器内采用水力筛选的方法进行生物除磷颗粒污泥培养,然后诱导为反硝化聚磷颗粒污泥,探讨2种颗粒污泥除磷特性.结果表明,在厌氧/好氧(A/O)交替运行条件下,82d后培养出生物除磷颗粒污泥,污泥颜色呈淡黄色,粒径为0.5~1.5 mm,沉速为20~30 m/h,含水率为94%,密度为1.043 9,SVI在50 mL/g以下;437d时污泥最大比释磷速率(SRPR)为67.7 mg/(g.h),最大比吸磷速率(SUPR)为43.2 mg/(g.h),污泥中总磷的含量(TP/SS)为6.5%;448 d时改变运行条件为厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)进行反硝化聚磷试验,653 d时反硝化聚磷颗粒污泥最大SRPR为30mg/(g.h),最大缺氧SUPR为27.9 mg/(g.h),TP/SS为6.3%.生物除磷颗粒污泥和反硝化聚磷颗粒污泥具有较强的除磷能力.     

生物活性炭(PACT)对印染废水A2/O工艺强化运行效果的表征

采用A2/O(PACT)工艺处理水解酸化后的印染废水,对其生物强化效果进行了表征.结果表明:在粉末活性炭投加量为100 mg·L-1的条件下,对比A2/O工艺,A2/O(PACT)对COD的去除率提升超过10%,其处理能力可以达到0.6~1.0 kg·kg-1活性炭,有效提升了系统的冬季运行效果.GC-MS、毒性表征结果表明,A2/O(PACT)针对苯环类、稠环类、杂环类等特征有机污染物具有更好的处理效果.紫外-可见光光谱以及分子量分布检测结果表明:A2/O(PACT)对大分子物质(染料类、腐殖类显色物质等,800~1000 Da)的去除有较为明显的促进效果.此外,针对污泥的镜检发现,A2/O(PACT)活性污泥中具备更加完整的生物相,SEM检测结果也表明,PACT系统中粉末活性炭的生物载体作用明显.     

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.     

改进分段进水A/O生物脱氮工艺强化生物除磷

采用分段进水A/O中试处理系统处理低C/N生活污水.为实现同步脱氮除磷,对分段进水A/O工艺进行改进并对改进前后系统的脱氮除磷效率进行评价.改进前分段进水A/O工艺平均TN去除率为66.52%,TP去除率为29.74%;改进后的分段进水A/O工艺不仅可以稳定地实现同步脱氮除磷,在三段进水比为0.45∶0.35∶0.20时,系统平均TP去除率达89.81%,且由于反硝化除磷的强化节省部分碳源,TN去除率达73.61%,比改进前提高7.09%.为验证不同阶段聚磷菌及反硝化聚磷菌在系统内的选择增殖情况,试验对不同运行阶段的活性污泥进行静态厌氧放磷、好氧及缺氧吸磷试验,结果表明,工艺经过改进后,聚磷菌及反硝化聚磷菌均得到较大程度地选择富集.采用改进工艺,污泥最大比好氧吸磷速率[P/(MLSS.t)]由2.34 mg/(g.h)提高到10.67 mg/(g.h),最大比缺氧吸磷速率由0.33 mg/(g.h)提高到2.81 mg/(g.h).     

A2O 工艺中的污泥膨胀问题及恢复研究

采用52L 以厌氧/缺氧/好氧为污水处理工艺(A2O)的试验装置处理人工合成废水,研究了A2O 工艺中出现污泥膨胀的原因及控制措施.结果表明,系统在稳定状态下,好氧区DO平均浓度约为1.08mg/L 时,COD、NH4+-N、TN以及PO43--P 的平均去除率分别为86.8%、97.5%、86.5%和95.5%,但污泥的沉降性能受到很大影响,其SVI 从最初的130.1mL/g 升至265.8mL/g,并有继续上升的趋势,引起污泥膨胀.当好氧区DO 平均浓度提高至2.16mg/L 时,污泥的沉降性能得到部分改善,SVI 降至约200mL/g.在好氧区首端引入 15%的原水旁流,经过 30d 的运行,SVI 降低至100mL/g 左右,污泥膨胀得到恢复.说明好氧区偏低的有机负荷是引起污泥膨胀的主要原因,单纯提高好氧区的DO 浓度并不能有效控制污泥膨胀,控制A2O 中污泥膨胀的关键在于对有机负荷的合理分配.     

分点进水改良A2/O工艺的挂膜启动

针对解决传统A2/O工艺处理低C/N污水中的一些不足以及在脱氮除磷中效率低的问题,提出1种新型分点进水改良A2/O工艺,采用污泥接种启动方法,在无外加碳源情况下,以实际生活污水为处理对象,重点对挂膜启动过程进行分析研究。结果显示:分点进水改良A2/O工艺,在好氧池悬浮填料填充率为30%,ρ（DO）为1.5~3.0 mg/L,污泥浓度为2.5~3.0 g/L运行条件下,21 d可完成系统启动,对COD、NH₄+-N、TN、TP去除率分别为90.08%、91.31%、61.67%和87.31%。分点进水改良A2/O工艺可以克服传统A2/O工艺在脱氮除磷过程中碳源的限制,在系统快速挂膜启动同时,能够对氮、磷有着较高的处理效果,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。     

污泥臭氧化对MBR运行效能的影响

结合MBR和污泥臭氧化各自的优点,开展了化学法和生物法相结合的污泥减量技术研究,对污泥臭氧化的特点及其对MBR运行效能的影响进行了考察.实验表明,污泥细胞的溶解随着臭氧投加量的增加而改善,但当投加量大于0.16mg/mgMLVSS时,污泥混合液的性状(MLVSS、SCOD)变化趋缓.在最佳的投加量下,53.1%的MLVSS被臭氧溶解,而SCOD和TN分别升高1287,143.9mg/L.臭氧对有机物的氧化使得液相中的C/N比仅为8.6.通过3个MBR系统[污泥臭氧化的数量分别为进水流量(Q)的0、0.5%和1%]的平行运行,结果显示,臭氧化能够显著降低系统的污泥产率(0.5%Q和1%Q系统的污泥产率仅为0.17,0.12kgMLSS/kgCOD,较0Q系统分别下降了29%和50%),同时不对硝化和有机物的去除作用产生明显的影响,系统出水水质良好.     

硝化菌载体低温处理生活污水中试

为了考察硝化菌包埋载体低温条件下处理城镇生活污水的技术可行性和可靠性并获得工程应用的参数,以A/O工艺中试系统为试验平台,重点研究了硝化菌包埋载体A/O生化系统低温条件下的启动条件和处理效果。结果表明:在低温条件下(13~15℃),接种普通好氧活性污泥,以已活化的硝化菌载体为核心的处理系统活化启动时间约10 d,不超过15 d;包埋硝化菌载体系统在适宜污泥浓度条件(3 000~3 500 mg/L)、投加率12%的情况下处理城镇生活污水,稳定运行阶段和负荷提高阶段(提高至设计负荷1.44倍)可使出水氨氮平均达1mg/L左右,去除率达99%以上,处理效果远远超出同条件下A/O系统。     

嵌入式旁路污泥减量污水处理系统研究

为了减少活性污泥工艺中剩余污泥的产量以及解决目前污水处理厂无机物积累的问题,开发了一种集旁路污泥减量、污泥淤砂分离、侧流化学除磷、强化氮磷去除于一体的嵌入式旁路污泥减量污水处理系统,中试反应器规模10m3/d,并稳定运行超过90d.试验结果表明:出水ρ(NH4+-N)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD)分别为(0.5±0.3),(8.6±1.6),(0.14±0.04),(26.8±8.8)mg/L,出水水质能够稳定的达到一级A标,并且远低于其限值.系统运行期间,活性污泥系统的MLVSS/MLSS值逐渐升高,其值从初始的0.33增加到了0.52;该工艺系统有效的防止了无机颗粒在活性污泥系统中的积累.在系统稳定运行过程期间,其表观产率系数Yobs为0.103gVSS/gCOD,该工艺系统展示了良好的污泥减量性能.     

连续流系统中好氧段及沉淀段对污泥及其缺氧段脱氮能力的影响

在好氧段3种溶解氧(DO)[3. 0～3. 5 mg·L~(-1)(Ⅰ阶段)、2. 0～2. 5 mg·L~(-1)(Ⅱ阶段)和1. 5～2. 0 mg·L~(-1)(Ⅲ阶段)]的A~2/O实验系统,考察了本段及后续沉淀阶段污泥的变化,以及对系统缺氧段反硝化的影响,并与DO为1. 5～2. 0 mg·L~(-1)的缺氧-好氧(A/O)系统进行了对比.结果表明,沉淀阶段污泥开始发生反硝化作用,脱氮碳源由内、外碳源同时提供;沉淀污泥优先利用外碳源进行反硝化;好氧段DO为1. 5～2. 0 mg·L~(-1)时,沉淀阶段污泥的硝酸盐还原酶活力及反硝化活性最强,此时A~2/O系统缺氧段的反硝化效果也最佳;在与A~2/O系统相同污泥负荷下的A/O系统中,好氧段后污泥中细菌胞内残留的PHB含量要高于A~2/O系统; A~2/O系统沉淀段污泥的反硝化活性高于A/O系统,其硝酸盐还原酶活力是A/O系统的1. 08倍;该污泥回流后,尽管硝态氮充分但A/O系统缺氧段反硝化效果却较A~2/O系统差;沉淀阶段污泥的脱氮性能直接关系到缺氧段反硝化效果.因此,本研究认为在保证沉淀污泥反硝化不严重影响泥水分离的前提下,污水生物脱氮工程中应适当控制好氧段运行、维持沉淀池污泥适当反硝化来提升系统的脱氮效能,而不能仅仅是考虑控制缺氧段.     

Removal of nitrogen and phosphorus in a combined A2/O-BAF system with a short aerobic SRT

A bench-scale anaerobic/anoxic/aerobic process-biological aerated filter （A^2/O-BAF） combined system was carded out to treat wastewater with lower C/N and C/P ratios. The A^2/O process was operated in a short aerobic sludge retention time （SRT） for organic pollutants and phosphorus removal, and denitrification. The subsequent BAF process was mainly used for nitrification. The BAF effluent was partially returned to anoxic zone of the A^2/O process to provide electron acceptors for denitrification and anoxic P uptake. This unique system formed an environment for reproducing the denitdfying phosphate-accumulating organisms （DPAOs）. The ratio of DPAOs to phosphorus accumulating organisms （PAOs） could be maintained at 28% by optimizing the organic loads in the anaerobic zone and the nitrate loads into the anoxic zone in the A^2/O process. The aerobic phosphorus over-uptake and discharge of excess activated sludge was the main mechanism of phosphorus removal in the combined system. The aerobic SRT of the A^2/O process should meet the demands for the development of aerobic PAOs and the restraint on the nitrifiers growth, and the contact time in the aerobic zone of the A^2/O process should be longer than 30 min, which ensured efficient phosphorus removal in the combined system. The adequate BAF effluent return rates should be controlled with 1--4 mg/L nitrate nitrogen in the anoxic zone effluent of A^2/O process to achieve the optimal nitrogen and phosphorus removal efficiencies.     

TCP的污泥减量效果及其对出水水质的长期影响

向倒置A2/O中试系统中投加2,4,5-三氯苯酚(TCP),研究TCP对污泥的减量效果及进入处理系统后对系统出水水质长期影响。研究结果表明:与参照组相比,加药组投加TCP 2 mg/L时,污泥减量达62.5%,出水TN比参照组平均高0.8 mg/L,137 d后出水TP超过0.5 mg/L。TCP对污泥的减量效果好,需要加除磷药剂进行辅助除磷。     

Sludge reduction with Tubificidae and the impact on the performance of the wastewater treatment process

To reduce excess sludge, a Tubificidae reactor was combined with an integrated oxidation ditch with vertical circle (IODVC), and a new integrated system was developed for wastewater treatment. A pilot-scale of this integrated system was tested to investigate the sludge reduction with Tubificidae and the impact on effluent quality and sludge production. The dominant worm was Branchnria Sowerbyi in the Tubificidae reactor after inoculation of Branchnria Sowerbyi and Limnodrilns sp., and the maximal volume density of wet Tubificidae in vessels of the Tubificidae reactor was 17600 g/m3. Two operational modes, treating the excess sludge (first mode) and the returned sludge (second mode) of IODVC by the Tubificidae reactor, were used in this experiment. The results showed that the excess sludge reduction rate was 46.4% in the first mode, and the average sludge yield of the integrated system was 6.19×10-5 kg SS/kg COD in the second mode. Though the sludge returned to IODVC via the Tubificidae reactor, it had little impact on the effluent quality and the sludge characteristics of the IODVC. No new type of recalcitrant substance in the supernatant was discharged into the environment when the sludge was treated by Tubificidae. The experimental results also indicated that no significant changes occurred on the viscosity, specific resistance, and the floc size distribution of the sludge.     

高浓度氨氮消化污泥脱水液半短程硝化试验研究

采用A/O工艺考察了消化污泥脱水液半短程硝化及维持的影响因素和控制方法.结果表明,在温度9～20℃、平均DO浓度5.4 mg/L、SRT 30 d左右时,进水氨氮负荷（以N计,下同）0.64 kg/(m³·d)的条件下启动,经过29 d实现了短程硝化,此后的65 d内,动态控制反应器游离氨FA>4 mg/L时,70%亚硝氮累积率的短程硝化得以维持;在实现短程硝化的基础上,进而实现了半短程硝化,出水氨氮与亚硝氮浓度比维持在1∶1.32左右;当氨氮负荷降至0.19 kg/(m³·d)时(FA<1 mg/L),短程遭到破坏,在不同FA下取样做FISH分析,进一步证明了高FA是维持半短程硝化的主要因素;在进水中COD为282 mg/L, C/N仅为0.85的条件下,由于实现了短程硝化,系统TN去除量约为91 mg/L.结果分析表明,消化污泥脱水液在中低温、高DO浓度、长SRT下,通过动态控制氨氮负荷和pH值等运行参数,在系统中维持适宜的FA浓度(>4 mg/L),可以实现并维持半短程硝化,为后续的厌氧氨氧化提供进水或回流到污水厂主流区而节省反硝化碳源.     

同步脱氮除磷工艺中好氧池最适氧浓度研究

AB工艺无厌氧、缺氧段,氮、磷的去除率低,不具备深度脱氮除磷功能。而A2/O工艺具有同步脱氮除磷功能,可以作为AB工艺改造方案之一。试验以实际生活污水为对象,研究好氧池中不同的溶解氧浓度范围内系统对COD、氮、磷的去除效果。试验结果表明,好氧池DO对COD的去除影响较小,出水平均值达到21.9mg/L;对氨氮的去除则起着关键作用,在DO为3.0mg/L以下时,氨氮的去除率随着DO的增大而升高;DO为1.5～2.5mg/L时总氮去除效果最佳,过低、过高对总氮的去除都不利;总磷的去除效果几乎不受好氧池DO的影响,但厌氧池和缺氧池的释磷、吸磷过程却受DO的影响变化较大。系统中厌氧池和缺氧池同时出现了反硝化和吸磷作用,但尚不能判断是否存在反硝化除磷现象。     

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.      

选择性排泥改善颗粒污泥亚硝化性能的研究

通过好氧颗粒污泥反应器160d的运行,考察了选择性分离颗粒污泥对改善短程硝化工艺长期稳定运行的有效性.反应器整个运行过程分3个阶段,在第一阶段污泥停留时间(SRT)仅通过出水中携带的污泥自行调控,SRT极高,造成颗粒污泥的解体以及短程硝化性能的恶化.阶段2和阶段3中通过排出颗粒污泥床顶部污泥,控制SRT分别为(45±5),(30±5)d,氨氧化细菌(AOB)活性有明显提升.NO2--N比累积速率由阶段1运行时的7.44mg/(g·h)上升至阶段2时的8.08mg/(g·h)和阶段3时的9.14mg/(g·h);相反,NO3--N比产生速率从3.01mg/(g·h)下降至SRT为(30±5)d时的1.54mg/(g·h);阶段3出水中亚硝化率达80%以上.以上结果表明,通过选择性分离颗粒污泥控制SRT是实现短程硝化颗粒污泥工艺长期稳定运行的一种有效调控策略.另外,分析认为反应器高径比越大以及引入与NOB竞争亚硝酸盐基质的微生物均有利于该策略的实施.     

选择性排泥改善颗粒污泥亚硝化性能的研究

通过好氧颗粒污泥反应器160d的运行,考察了选择性分离颗粒污泥对改善短程硝化工艺长期稳定运行的有效性.反应器整个运行过程分3个阶段,在第一阶段污泥停留时间(SRT)仅通过出水中携带的污泥自行调控,SRT极高,造成颗粒污泥的解体以及短程硝化性能的恶化.阶段2和阶段3中通过排出颗粒污泥床顶部污泥,控制SRT分别为(45±5),(30±5)d,氨氧化细菌(AOB)活性有明显提升.NO2--N比累积速率由阶段1运行时的7.44mg/(g·h)上升至阶段2时的8.08mg/(g·h)和阶段3时的9.14mg/(g·h);相反,NO3--N比产生速率从3.01mg/(g·h)下降至SRT为(30±5)d时的1.54mg/(g·h);阶段3出水中亚硝化率达80%以上.以上结果表明,通过选择性分离颗粒污泥控制SRT是实现短程硝化颗粒污泥工艺长期稳定运行的一种有效调控策略.另外,分析认为反应器高径比越大以及引入与NOB竞争亚硝酸盐基质的微生物均有利于该策略的实施.     

内循环式A/O/IAT-IAT工艺处理效果与微生物群落结构关系

对内循环式A/O/IAT-IAT同步脱氮除磷工艺在2种不同工况下的脱氮除磷效果和微生物群落结构之间的关系进行了探讨.工况1(HRT为20h,SRT为3.5 d),出水ρ(COD_Cr),ρ(NH₄+-N),ρ(PO₄3-P)分别为9.2～30.6,3.2～7.6和0.2～0.5 mg/L;工况2(HRT为15 h,SRT为5.0 d),出水ρ(COD_Cr),ρ(NH₄+-N),ρ(PO₄3-P)分别为1.2～23.0,0.1～2.1和0.3～1.3 mg/L.试验结果表明:与工况1相比,工况2 NH4+-N和SS平均去除率分别上升了12%和59.4%,而PO₄3-P却下降了7.9%.同时,2种工况下活性污泥特性也发生了变化,SV由75%～80%下降到37%～54%.2种工况下微生物优势菌没有发生明显改变,基本为变型杆菌;工况1活性污泥中优势微型动物为着生型原生动物,而工况2中则以硝化指示生物为主,且着生型后生动物的密度是工况1的10倍.