低温下处理生活污水的厌氧膜床水解作用研究

在日处理量为500 m3·d-1的厌氧膜床(SBAF)-曝气生物滤池(BAF)组合工艺生活污水处理示范工程中,重点考察了低温条件下厌氧膜床水解作用对生活污水中难溶有机物的转化,以及水力负荷和温度对厌氧膜床处理效果的影响.结果表明:厌氧膜床对南方特有的低浓度生活污水(平均COD＜200 mg·L-1)有良好的水解处理效果.当进水流量为22～24 m3·h-1(HRT=5.8～6.4 h)、温度为13～15℃.进水平均溶解性有机物与总有机物之比(SCOD/TCOD)为40%左右时,经厌氧膜床水解转化后,平均出水SCOD/TCOD可提高至78%左右,污水可生化性显著提高.出水SCOD/TCOD值受温度变化的影响较明显,同时也受到进水水质和水力负荷的影响.在进水水质接近,进水流量为22 m3·h-1下,当温度由13℃降至6℃度时,出水SCOD/TCOD值降低了约50%,TCOD的去除率也由60%降至24%.在10～13℃下,控制进水流量在20～22m3·h-1(HRT=6.4～7.0 h),可有效改善厌氧膜床的处理效果.     

HLB-MR反应器直接处理城市污水及回收有机物

采用中空纤维超滤膜组件构建了高负荷生物絮凝-膜反应器（HLB-MR）,对其直接处理城市污水及回收有机物进行了研究.结果表明：当水力停留时间（HRT）为1.0h,固体停留时间（SRT）为0.2d时,该工艺可回收进水总COD的60.8%,据估算约有39%的进水总COD可通过中温厌氧消化转化为甲烷能源回收,有机物的甲烷转化率为活性污泥法剩余污泥的2倍以上,能实现污水中有机物的高效回收和利用;经过有机物回收后膜出水的COD能稳定保持在30mg/L左右,且出水中氮、磷营养物保有值均较高又不含固体杂质和病原体,可将其用作灌溉用水,实现水资源回用;SRT分别为0.2,0.6,1.0d时,反应器对胶体COD絮凝效率分别为81.9%、95.1%、96.8%,絮凝效率越高,膜污染越轻,良好的生物絮凝效果可有效减轻膜污染,保证工艺的稳定运行.     

污水深度处理中超滤工艺对有机物的截留模型

基于浓差极化现象和膜孔堵塞效应,建立了污水深度处理中超滤工艺对有机物的截留模型.利用中试试验数据率定模型参数并验证模型的模拟效果.模型验证结果表明,该模型能够较好地模拟超滤工艺出水UV254值随时间的变化特征,基于最优参数得到的模拟值与相应实测值相对误差的绝对值均低于10%.并且模型参数区域灵敏度分析和不确定性分析结果表明,该模型的结构具有较高的可靠性.应用该模型研究了过滤时间、通量和进水浓度变化对出水水质的影响.结果表明,在过滤初期膜孔堵塞效应占主导地位并增加超滤膜对有机物的截留效果,在过滤后期浓差极化现象占主导地位并降低超滤膜对有机物的截留效果;当进水UV254浓度恒为0.1cm-1时,通量从5×10-5m/s增至1×10-4m/s,导致UV254截留率降低13%;当通量恒为5×10-5m/s时,进水UV254浓度从0.2cm-1降至0.1cm-1,使得出水浓度降低50%.因此,模型可应用于模拟进水水质和操作条件对污水深度处理中超滤工艺出水水质的影响,为从预处理、过滤周期和通量等方面改进和优化超滤工艺提供基础.     

包头市污水厂进水COD浓度偏高的影响因素分析

通过对包头市万水泉污水厂进水浓度的监测与分析。结果表明,针对COD负荷,居民生活污水的污染负荷高于工业废水和城市公共污水,污水厂进水COD浓度主要由居民生活污水的COD浓度决定,居民区生活污水COD浓度在600~1 500 mg/L,高于污水厂进水COD浓度的平均值749 mg/L,远高于全国平均水平COD浓度327.6 mg/L;化粪池对于颗粒性COD的去除率在40%以上,对总COD去除在20%~30%,设置化粪池可有效降低居民区污水中COD浓度;本地特有的餐饮习惯造成当地餐饮废水COD指标偏高,平均值达到1 084 mg/L。确定了包头市污水厂进水COD浓度偏高的影响因素,为污水厂的运行及升级改造提供依据。     

面向未来污水处理技术应用研究现状及工程实践

目前全球面临巨大能源、水污染及资源危机,传统污水处理技术已无法满足可持续发展需求,实现能源自给、污水再生及资源回收的新型污水处理技术是未来水厂重要实施路径.污水处理厂实现能源自给的关键一是"开源",即高效回收污水中有机物化学能、低品位热能,并利用外源有机物厌氧共消化、太阳能、风能等技术开发能源;二是"节流",即利用高效设备、精细化运行系统及厌氧氨氧化技术等举措节能降耗.基于可饮用用途,MBR+RO法是实现污水再生的主要途径,但膜污染严重、电耗高的问题仍有待解决.通过污泥水解技术获得富含VFA的优质碳源或合成PHAs的主要原料是有机物资源化的重要方向;利用污泥焚烧磷回收,可获得90%以上的磷回收率,并可解决污泥处置的困境.系统总结了国内外面向未来污水处理新技术应用研究现状,介绍了典型国家对未来污水处理技术的实践,提出我国面向未来污水处理厂面临的阻碍及可能的出路,为我国未来污水处理厂的发展提供方向.     

多级土壤渗漏系统处理农村生活污水

构建了多级土壤渗漏系统（MSL）以处理农村生活污水,主要研究了MSL的挂膜启动特征,进水水力负荷对MSL处理生活污水性能的影响,以及MSL运行过程中生物膜的特征.实验结果表明,采用连续进水的方式挂膜28d后,挂膜成功,MSL对生活污水中COD,氨氮,TN,TP的去除率分别达到84.5%,74.7%,66.7%,76.4%.MSL运行过程中,表现出对进水水力负荷变化较强的适应性,水力负荷为400L/（m²·d）时,生活污水中COD,氨氮,TN,TP的平均去除率分别达到93.4%,94.9%,80.4%,94.7%,系统出水水质能够满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准.MSL对有机物和氮磷的去除途径结果表明,微生物降解和转化作用对污水中COD,氨氮,TN的去除贡献率最大,Fe³⁺与PO₄^3-的化学沉淀作用则是TP去除的主要途径.实时荧光定量PCR技术检测结果显示,生物膜中硝化功能菌占总菌群的35.5%.     

基于污染物回收与资源化的新型城市污水生物净化工艺

现行城市污水生物处理系统能耗高、工艺复杂,而且污水中蕴含着能量的有机物、可作为肥料的氮和磷在处理过程中被转化、分解或以固废被处置,从而导致资源浪费.探讨了先通过生物吸附/吸收作用将污水有机物、氮、磷从水中转移到污泥中,达到污水净化的目的;再使污泥将污染物释放出来.把有机物转化为甲烷、氮、磷沉淀后回收,污泥经活化后再次用于吸附的城市污水资源化生物净化新工艺.该工艺可以最大限度地避免污染物的氧化,将极大降低能耗,同时实现资源的回收.在此论述了实现该途径的可能性与存在的问题.     

我国北方城市污水处理厂二级处理出水的水质特性

将生活污水二级处理出水分离为悬浮态、近胶体态和溶解态物质,并分别进行了分析.结果表明,溶解态COD占二级出水总COD的78.2%～86.5%,而悬浮态COD仅占10.1%～17.0%,近胶体态COD最高占4.8%;溶解态TOC占二级出水总TOC的82.6%～86.6%;悬浮物中有机组分占物质总量的75.54%～89.93%;二级出水中80%的颗粒分布在2.00～6.84 μm之间;二级出水的可生化性较差：BOD₅/COD为0.19５～0.28３, BDOC/DOC为0.156～0.26.溶解性有机物和悬浮性有机物的GC/MS分析表明,具有环状结构的化合物分别占各自总化合物的58%和35%.分析认为,二级出水中大多为难降解有机物,可生化性很差,要实现较高的去除效率,必须首先改善其可生化性,才能充分发挥后续生化工艺净化有机物的潜力.     

有机碳源环境下亚硝酸盐的积累

采用CSTR反应器实现SHARON过程,考察了有机碳源存在下亚硝酸盐的积累过程,着重研究了当温度35℃、DO 1.5～2mg/L、HRT=1 d、进水pH值为8时,C/N对亚硝酸盐积累及出水NO2--N:NH4 -N的影响.结果表明,当进水中NH4 -N浓度为360mg/L,C/N不超过0.42时,有机碳源的存在有利于亚硝酸盐的积累;在C/N 0.17～0.34范围内,SHARON反应器出水适合后续ANAMMOX进水的要求;加入有机碳源后pH值降低0.2～0.4,当C/N不超过0.5时,SHARON反应器出水pH值均处于ANAMMOX的适宜范围内;在C/N为0～0.5范围内.随C/N的增加COD去除率从约90%大幅降低至约44%后又大幅提高至约82%.加入有机碳源后,由于异养菌的生长污泥浓度以及污泥中有机物含量升高,形成了紧密的絮状结构的污泥.     

氟化钙诱导结晶处理除氟再生废液试验研究

为了解决矿井水吸附过滤除氟过程中产生的除氟再生废液二次污染和氟化钙回收利用等问题,该文提出了氟化钙诱导结晶流化床处理工艺,进行了静动态诱导结晶除氟试验,考察了初始氟浓度、石灰占总钙摩尔比、钙氟比、晶种粒径、pH值和反应时间等多种因素对除氟效果的影响,分析了氟化钙诱导结晶除氟机理。结果表明:在进水流量20 L/h,初始氟浓度500～1 500 mg/L条件下,当石灰占总钙摩尔比约为60%、钙氟比约为0.9,氟化钙晶种平均粒径约为100～130μm、pH值为8～9和反应时间约为1.0～1.2 h时,试验出水氟浓度约为12.5～15.0 mg/L,氟化钙泥渣含水率约为28%～31%,易于后续达标处理和回收利用。     

铁基质强化新型功能性化粪池高效处理黑水的试验

以铁基质生物载体为核心,将物理、生物和化学方法结合,对化粪池进行功能强化,实现黑水的原位深度处理.探究了溶解氧（DO）和碳氮比（C/N）等因素对黑水中污染物降解的影响,并在最佳运行参数下考察了氮素在系统中的转化机制.结果表明,当C/N为7.3~8.4时,好氧生物铁基质载体池DO为2.3~2.7mg/L时,系统氨氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN） 、COD和总磷（TP）的平均去除率分别可达90.74%、85.81%、92.65%和95.78%;当进水C/N降至3.3~4.2时,系统NH₄⁺-N、TN、COD和TP的平均去除率仍可维持在81.16%、76.62%、93.87%和94.75%.铁基质生物载体内电解作用显著强化了化粪池内TN的脱除、COD的氧化和TP的固定.氮素转化机制分析表明,内电解与反硝化菌的耦合强化了反硝化作用,降低了反硝化过程对有机碳源的需求,强化了低C/N条件下TN、TP的脱除.     

寒冷地区化粪池的效果评价和探讨

寒冷地区化粪池具有水温低,处理效果差的特点,针对哈尔滨市幸福家园化粪池的水质情况进行了研究,为化粪池的改造和优化提供依据,并对化粪池问题和技术进行探讨。在化粪池前后的检查井处进行取样,每隔1个小时取一个样,总共取24小时,然后对CODtot、CODss、CODcol、CODdis、NH3-N、总氮、总磷、SS、VSS、pH、水温进行测定。水温在14～17度下,平均去除率分别是16.9%、47.2%、26.4%、-49.1%、-39.3%、7.5%、12.4%、59.3%和59.5%,可见,污水的可生化性有明显提高,但是对污染物的去除作用不大。研究结果对于全面评价寒冷地区化粪池的功能特征,进而为化粪池的取舍和改造提供技术的参考依据。     

浅析鼓风机房在污水处理中的节能潜质

在城市污水处理厂能耗结构中,鼓风机房权重约50%,并且由于技术和管理水平的限制,鼓风机房存在严重的电能浪费问题。以采用A2/O工艺的污水处理厂工程为例,通过鼓风机房单位水量电耗与生物系统单位水量需氧量的比较,对2009年12个月鼓风机房的节能潜质进行分析。结果表明,鼓风机房单位水量电耗和好氧池需氧量随月份的变化趋势不一致,其年均节能潜力为62%;仅通过鼓风机房的节能,污水处理厂的年均节能潜力就能达到27.2%,污水处理单耗就能由0.219kW·h/m3降到0.159kW·h/m3,可节约运行费用110.8858万元/a。     

焦化废水处理工程运行能耗的单元解析模型——以OHO流化床工艺为例

焦化废水产生于煤炭的不完全气化过程,其水质成分复杂,处理工艺技术单元多、水力停留时间长且存在多指标目标,处理过程需消耗大量能量,从若干工程实践中发现,影响焦化废水处理工程运行能耗的因素主要包括水质特性、工艺流程、运行时间、设备状况等,系统分析这些因素对运行能耗的贡献,了解耗能规律并模型化,可为焦化废水处理工程设计提供节能依据.本研究以好氧/水解/好氧(OHO)流化床工艺为核心的实际焦化废水处理工程为案例,根据耗能设备、处理目标和单元功能不同将整个处理工程分解为气浮、废水输送、泥渣输送、鼓风曝气、混合、脱水、加药、公用的8个耗能系统,分别分析各系统的耗能因子,建立模型,加权得到总能耗模型;然后分别用HRT(停留时间)法和24 h法计算能耗值,与实际24 h读表电耗值相比较评价模型的准确性.分析结果表明,焦化废水处理工程总运行能耗与进水水量、污泥量、溶解氧、硝化液回流比、进水COD、进水总氮浓度的相关性强;HRT法与24 h法得到的能耗值与实际24 h读表能耗值呈显著线性关系,R2分别为0.93和0.97,相对误差分别为4.28%~19.18%和3.45%~8.94%,模型分析值与工程实测值吻合度比较好,表明模型准确可靠.因此认为,基于耗能单元系统建立的工程系统总能耗模型可以用于预测因水质特性、工艺流程、设备条件等变化的实际工程运行总能耗,得到了建立焦化废水处理工程单元解析模型的系统性新方法.     

AnGMBR处理低浓度废水的运行特性

采用厌氧颗粒污泥床膜生物反应器（AnGMBR）对模拟生活污水进行处理,并对其运行特性进行研究.结果表明,在室温、进水COD 260mg/L的条件下,AnGMBR的出水COD能稳定维持在30mg/L以下,即使HRT降至5h,系统的出水COD仍满足一级A排放标准.AnGMBR的总甲烷转化量在0.234~0.271L/g COD_去除之间,其进水COD约有61%~70%转化为甲烷.AnGMBR在运行过程中颗粒污泥的粒径、机械强度没有较大的差异,颗粒污泥具有较好的稳定性.经过一段时间的连续运行,AnGMBR的TMP稳定维持在35kPa左右,膜丝在经过清洗后,其性能能够得到有效的恢复.AnGMBR中用于颗粒污泥流化所需的能耗较低,膜滤出水为主要的需能部位,系统各阶段的产能均能满足能耗需求.AnGMBR高效稳定的运行表明,AnGMBR作为一个低耗高效的废水处理系统,具有良好应用潜力.     

A+OSA活性污泥工艺剩余污泥减量特性研究

采用自动热量计对Anoxic (A) + oxic-settling-anaerobic(OSA)系统解偶联池进出污泥进行热值分析,以考察污泥量变动与能值变动的相互关系;通过解偶联池参数调整,了解污泥减量趋势,结合能量和物质平衡与常规水质指标测试,推测减量途径和特性.结果表明,解偶联池水力停留时间为5.56、 7.14和9 h时,整个系统污泥减量分别为1.236、 0.771和0.599 g/d.进出解偶联池的污泥含能水平发生了变化,随停留时间增加出流污泥的单位热值有高于进流污泥单位热值的趋势：5.56 h时,进出水热值没有显著差异;7.14 h时,进出水热值差值在99～113 J/g之间;9 h时,差值在191～329 J/g之间.解偶联池发生了污泥的衰减,停留时间延长,衰减程度越高.A+OSA系统污泥减量是解偶联池污泥衰减与AO主体反应区污泥产生率变化共同作用的结果.     

厌氧膜生物反应器处理市政污水的产甲烷性能及微生物代谢特征

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)作为一种新型厌氧处理技术,可高效去除污水中的有机物并以CH₄的形式回收再利用,降低污水处理能耗与碳排量,助力实现“双碳”目标. 为评估AnMBR处理市政污水时的能源回收潜力,进一步揭示处理系统工艺特性,考察了不同水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)下AnMBR处理市政污水的污染物去除及产甲烷性能、微生物代谢产物及微生物群落组成特征. 结果表明:①在室温条件下,HRT从24 h缩短至3.2 h过程中反应器均可实现高效的化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)去除与产甲烷性能,COD去除效率稳定在95%以上,进水77%以上的COD转化为CH₄,出水COD浓度低至(21.2±7.8) mg/L. ②反应器中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products, SMP)浓度为70~200 mg/L(以COD计),蛋白质/多糖(含量比,下同)为4.3~5.5,远高于胞外聚合物中的蛋白质/多糖(2.0~4.0),膜污染潜力高. ③微生物群落分析发现,产甲烷古菌与细菌的丰度比与固体停留时间(solid retention time, SRT)呈显著负相关(P<0.05),且不同粒径颗粒中微生物群落组成差异显著,产甲烷古菌在粒径≥10 μm的颗粒中丰度较高,维持混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)在8.0~11.5 g/L之间、SRT在60~80 d之间可避免功能菌群失衡. 研究显示,AnMBR处理市政污水可实现良好的污染物去除效果与产甲烷性能,但过长的SRT会导致污泥浓度过高、SMP浓度增大以及产甲烷古菌丰度降低,影响反应器高效稳定运行.      

水解酸化工艺预处理混合型城市污水

采用水解酸化-厌氧-改良Carrousel氧化沟组合的脱氮除磷工艺,进行混合型城市污水处理的试验研究。在不同的水力停留时间(HRT)下,分别试验测定了水解酸化池进出水的各项指标。结果表明:最佳水力停留时间(HRT)为3 h,进水ρ(COD)为150～1 200 mg/L、ρ(NH3-N)为12～40 mg/L、ρ(TN)为14～58 mg/L、ρ(TP)为1.7～4.2 mg/L,所对应的去除率COD为-29%～66%、NH3-N为-55%～33%、TN为-45%～69%、TP为-80%～66%。可见基于水解酸化工艺预处理可成功实现混合型城市污水中有机物的水解和酸化。     

一体化厌氧氨氧化工艺处理垃圾渗滤液的性能研究

以垃圾渗滤液为研究对象,研究UASB-除碳-一体化ANAMMOX工艺的除碳脱氮特性.结果表明:该工艺可实现高效除碳脱氮;在进水COD浓度6210~16365mg/L?TN浓度为990~2100mg/L时工艺出水COD浓度最低为655mg/L,出水TN浓度最低为39.9mg/L.进水中的可降解COD主要在UASB和除碳池中去除(分别为59%和31%),进入到一体化ANAMMOX池中的多为惰性有机物质;TN的去除在除碳池和一体化ANAMMOX池中进行,其中除碳池中TN去除量占工艺TN去除量的53%,主要通过同步硝化反硝化去除;ANAMMOX池中TN去除46%,主要通过AOB和AnAOB的协同作用实现.当除碳池出水含可降解有机物时,对后续一体化ANAMMOX池的自养脱氮抑制严重;充分降解除碳池中的可降解有机物是影响系统脱氮效率的关键因素.