A~2/O-曝气生物滤池工艺处理低C/N比生活污水脱氮除磷

以低C/N比实际生活污水为研究对象,重点考查了A2/O-曝气生物滤池生化系统的脱氮除磷特性.同时,考虑到A2/O工艺的主要功能是除磷及反硝化,而曝气生物滤池则以硝化为目的.因此,通过缩短A2/O的泥龄,可将硝化过程从A2/O中分离出去,让曝气生物滤池完成硝化,实现硝化菌和聚磷菌的分离,并解决了硝化菌和聚磷菌泥龄之间的矛盾.试验结果表明,该生化系统可实现有机物、氮和磷的同步去除.在平均C/N比为4.2,内回流比R为250%的条件下,平均进水COD、TN、TP分别为239.9、57.3和5.1mg·L-1,平均最终出水COD、TN、TP分别为34.1、13.3和0.1mg·L-1,去除率分别为85.8%、76.9%和98.3%.曝气生物滤池对氨氮几乎保持了100%的去除率.序批试验表明,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例为40.5%.     

碳源类型对A~2O系统脱氮除磷的影响

采用52.5 L的A2O反应器,以乙酸和丙酸分别作为进水唯一碳源,系统研究了进水碳源类型对脱氮除磷和代谢过程的影响.结果表明,在进水COD为250 mg/L左右,NH+4-N为52 mg/L左右的条件下,原水碳源类型对TN的去除影响不大,系统TN去除率均在65%左右.进水碳源类型对TP的去除及相应污泥中PHA的类型、含量和代谢及糖原的变化影响较大.乙酸为唯一碳源时,厌氧区放磷浓度较高,污泥中PHA的成分主要为PHB和PHV,两者在厌氧区的合成量差别不大,PHB在随后的反应过程中变化较大,对除磷代谢过程起主要作用,而PHV的变化较小.丙酸作为进水唯一碳源时,厌氧区的放磷浓度偏低,主要合成PHV,几乎不含PHB,PHV在随后吸磷过程中浓度变化较大,对除磷代谢起主要作用,而且出水TP浓度偏低.碳源类型对污泥中糖原的代谢也有影响,乙酸为碳源时糖原的含量高,变化范围也较大,丙酸为碳源时糖原的变化幅度较小.在同步脱氮除磷系统中,与乙酸相比,丙酸是一种更合适的碳源.     

盐度对污水硝化过程中N_2O产量的影响

采用调节盐度(7.5 g/L)和未调节盐度(0.1 g/L)实际生活污水驯化的活性污泥,分别考察了其相应硝化过程中N2O的产量和转化率.结果表明,盐度7.5 g/L生活污水硝化过程中N2O产量是未调节盐度N2O产量的2.85倍.考察其他盐度下污水硝化过程中N2O产量与转化率的结果表明,盐度从7.5 g/L降低到5.0、2.5 g/L后,N2O产量变化不大,但系统比氨氧化速率随着盐度的下降有所增加;当盐度从7.5 g/L急剧增加到10 g/L后,硝化过程中N2O产量和转化率均有大幅升高,产量达到7.5 g/L时的2.2倍,比氨氧化速率大幅下降.因此处理含盐污水时,应尽量避免盐度的过高波动,防止污水硝化过程中N2O产量和转化率大幅地升高.     

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.     

以FA与FNA为控制因子的短程硝化启动与维持

为了实现污泥消化液旁侧脱氮,降低主处理区进水氮负荷,试验采用A/O工艺研究消化污泥脱水液短程硝化启动与维持,在常温、长SRT、较高DO条件下,逐步提高进水ALR(以N计)从0.23 kg/(m³·d)到0.78　kg/(m³·d),强化FA对NOB的抑制作用,成功启动了短程硝化.针对废水碱度不足的水质特征,利用FA与FNA的联合抑制使短程硝化得到稳定维持,在稳定运行的30　d内NO^-₂-N积累率一直保持在90%以上.在此期间反应器平均DO浓度一直保持在2 mg/L以上,即使平均DO浓度提高到4.8 mg/L左右,也未出现NO^-₂-N积累率降低,说明利用上述手段维持的短程硝化具有抵抗高DO冲击能力.通过降低进水ALR,导致反应器后段FNA浓度增加,强化了FNA的抑制作用,虽然FA的抑制作用降低,短程硝化仍然连续运行达2个月,当反应器后段FNA的抑制作用撤除后,短程硝化在3　d后被彻底破坏,充分证明了FNA对NOB抑制作用及其对维持本系统短程硝化所起的重要作用.     

SBR法短程深度脱氮过程分析与控制模式的确立

为了实现稳定的SBR法短程深度脱氮技术,考察了实际生活污水处理过程中pH值的变化规律及其影响因素.通过对生物脱氮过程机制和碳酸平衡过程的分析可知,pH值在氨氧化结束和反硝化结束时都会出现明显的变化点,对于采用SBR工艺处理有机物浓度较低、碱度适中的生活污水或城市污水的过程来说,采用pH值作为控制参数一方面可以保证出水水质达到TN＜1 mg/L的深度脱氮效果;另一方面防止了过度曝气引起短程硝化率降低,对于短程深度脱氮的稳定起到了重要作用.在理论分析和试验研究的基础上建立了SBR法短程深度脱氮过程的实时控制策略,在控制策略中设置了18个可调节的变量,以适应不同的水质并保持控制策略的准确性.该控制策略的建立为开发短程深度脱氮的控制软件和控制系统奠定了基础.     

聚磷菌在不同碳源下的反硝化研究

利用SBR系统对聚磷菌进行了培养,并通过荧光原位杂交手段检测了系统中聚磷菌Candidatus Accumulibacter phosphatis的富集程度.聚磷菌也是一种普通异养菌,为了研究它的反硝化能力,排除了聚磷菌的正常释磷和吸磷过程,仅考察在不同碳源下反硝化性能.结果表明,乙酸和PHB都能成为聚磷菌反硝化的电子供体.当以乙酸为外在单一碳源时,其反硝化速率和PHB生成速率与起始硝酸盐浓度无关,但是当起始状态硝酸盐浓度越高时,消耗单位乙酸生成的PHB和硝酸盐还原量越小.以PHB为内在碳源和能源时,聚磷菌的反硝化速率呈现对于基质(硝酸盐)的零级动力学反应,比反硝化速率为0.973 3mg/(g.h),此外PHB平均比消耗速率为(以PHB计)2.462 6 mg/(g.h).     

进水C/N对A~2/O-BCO工艺反硝化除磷特性的影响

采用厌氧/缺氧/好氧与生物接触氧化工艺组成的双污泥系统(A~2/O-BCO)处理实际生活污水.通过投加乙酸钠调节进水碳氮比(C/N=2.44~8.85),考察了系统的反硝化除磷特性.试验结果表明:进水有机物主要是通过改变硝化性能(即缺氧段反硝化负荷)以及聚-β-羟基链烷酸脂(PHA)的贮存和利用,进而影响系统的脱氮除磷效果.当进水C/N为4~5时,COD、TN和PO_4~(3-)-P去除率分别达到88%,80%和96%,实现了有机物、氮和磷的同步高效去除.碳平衡分析表明,A~2/O反应器去除的COD占去除总量的71.86%~77.28%,BCO反应器去除的COD仅占2%~12%,碳源的高效利用是A~2/O-BCO工艺在低C/N条件下实现深度脱氮除磷的重要原因.此外,通过进水C/N与曝气量、硝化液回流比、厌/缺氧反应时间等相关性的分析,提出了系统的优化运行策略.     

用溶解氧浓度作为SBR法过程和反应时间控制参数

进行了以DO作为SBR法过程和反应时间控制参数的试验研究。结果表明,无论使曝气量或初始污泥浓度大幅度变化,还是逐渐或突然改变初始有机物浓度等各种试验条件,都会在反应阶段开始不久出现所谓平衡DO浓度现象;当有机物达到其难降解浓度时DO浓度迅速地大幅度升高。因此,在目前还没有简易、快速的有机物浓度传感器的情况下,DO不仅可作为反应时间的指示性控制参数,而且也能可靠地作为反应阶段的过程控制参数。     

人工神经网络和专家系统在污水生物处理系统中的应用

对近年来国内外污水生物处理系统中人工神经网络和专家系统的应用进行了简要的回顾。分析了废水生物处理工艺难于控制的原因及人工神经网络和专家系统的结构和特点。结果表明．国外智能控制发展迅速,并且应用领域遍及污水生物处理的各个方面,国内尚处于起步阶段。简要探讨了废水生物处理智能控制今后应深入研究的问题及方向。