强化硝化工艺在污水处理中的应用

氨氮的强化硝化是污水厂生物脱氮的重要前提,近年来强化硝化工艺不断涌现。介绍了悬浮填料强化硝化工艺、侧流富集/主流强化硝化技术、回流污泥曝气再生强化硝化工艺和闭式双泥龄活性污泥工艺,论述了4种工艺的工艺流程、运行原理、工艺特点及工程应用,为今后污水处理厂的建设和升级改造提供借鉴。     

强化除磷曝气生物滤池反冲洗优化及其污泥特性

为探讨BAF(曝气生物滤池)最佳反冲洗强度及其选择依据,以某处理石化二级出水的强化除磷BAF为研究对象,采取不同的反冲洗强度进行气-水联合反冲洗,探讨反冲洗过程中出水污泥量峰值出现时间、污泥的SOUR(比好氧呼吸速率)变化、反冲洗前后微生物量和微生物脱氢酶活性(DHA)的变化以及反冲洗后的恢复效果,并对反冲洗强度参数的选择进行了优化. 结果表明:在该研究条件下,采用气洗〔强度为12 L/(m2·s)〕4 min,气-水联合洗〔气洗强度为12 L/(m2·s),水洗强度为6 L/(m2·s)〕5 min,最后用清水漂洗9 min的反冲洗方式,排水中污泥的ρ(SS)可在最短时间(3 min)达到峰值;反冲洗排水中污泥的SOUR较低,平均值为0.5 mg/(mg·h);距离底端进水口1.3和2.2 m处的滤料层微生物的量损失较小,分别为4.4%和5.3%,其相应微生物的活性有所增加. 研究显示,该条件下反冲洗可有效清除滤料颗粒间所截留及滤料表面脱落的老化生物膜,并可保留适量活性较高的生物膜,强化了传质条件,反冲洗后对污染物的处理能力能恢复迅速.      

垂直流湿地基质中酶的分布与氮磷及有机质的关系

为了解垂直流人工湿地基质中酶的空间分布特点及其与基质中氮磷和有机质的关系,采用垂直流人工湿地微宇宙试验系统进行了为期4个月的运行试验,分析种植植物的皇竹草系统和不种植物的对照系统基质中不同深度层酶活性的变化,以及酶活性与基质中污染物的关系. 结果表明:脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶和纤维素酶这6种酶的活性在上层(0~<10 cm)的分布特点相一致,即皇竹草系统基质中的酶活性显著高于对照系统(P＜0.05). 在垂直方向上,两个系统中6种酶的活性都表现为上层显著较高,这与基质中w(TN)、w(TP)和w(有机质)的分布规律相一致;Pearson相关性分析发现,脲酶活性与w(TN)、w(TP)、w(有机质)均呈极显著正相关(相关系数依次为0.951、0.970、0.933,P均小于0.01),过氧化氢酶、转化酶活性均与w(TN)呈极显著正相关(相关系数依次为0.997、0.916,P均小于0.01),磷酸酶活性与w(TP)、w(有机质)均呈极显著正相关(相关系数依次为0.925、0.919,P均小于0.01),转化酶活性与w(TP)呈显著相关(相关系数为0.869,P<0.05),纤维素酶活性与w(有机质)呈显著相关(相关系数为0.864,P<0.05). 研究显示,在垂直流人工湿地系统中种植皇竹草有助于提高基质中酶的活性,酶活性与氮磷及有机质等污染物的积累和迁移密切相关.      

SBR实现选择性硝化过程及动力学研究

采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟氨氮废水,考察了SBR体系中硝化过程中氮组分和溶解氧变化规律,并对硝化动力学进行了研究.结果表明,在低溶解氧下,体系出现亚硝态氮积累;在序批式反应体系中的硝化反应呈现三阶段,即零级反应段、混合反应段和一级反应段,其硝化特性符合Monod动力学方程;根据SBR实现选择性硝化过程控制方法,实现了SBR选择性亚硝化启动,该体系氨氮出水1 mg·L~(-1),氨氮负荷达0.45 kg·kg~(-1)·d~(-1)(以每kg MLSS中的NH_4~+-N量(kg)计),亚硝态氮累积率达95%左右.     

北运河闸坝区水体氨氧化微生物及硝化活性特征研究

采用分子荧光定量PCR对北运河闸坝区(上游沙河闸和下游杨洼闸)水体中氨氧化细菌(AOB)的amoA基因拷贝数进行定量测定,并研究了闸坝设置和排污口污水排放对AOB的amoA基因拷贝数,硝化活性(NA)和氮素转化的影响.结果表明,1在沙河闸段,AOB的amoA基因拷贝数呈现先上升后下降,排污口处又显著上升的空间变化特征,其变化范围为(1.84±0.09)×10~8~(7.12±0.36)×10~8copies·L~(-1),排污口处最高;在杨洼闸段,amoA基因拷贝数呈现先上升后下降最后趋于平稳的空间变化特征,其变化范围为(3.05±0.15)×10~8~(6.83±0.34)×10~8copies·L~(-1),下游100 m处最高.闸坝的设置和排污口污水的排放对AOB的amoA基因拷贝数和空间分布具有显著影响.2硝化活性(NA)的空间变化特征与AOB的变化特征相同.闸坝的设置和污水排放能促进水体的硝化过程,加快污染物质的降解.3沙河闸排污口处排放的NH_4~+-N可以作为AOB生长的氮源,提高硝化活性,加快NH_4~+-N全向NO_3~--N的转化,促进硝化过程的完全进行;杨洼闸段闸门的开启导致溶解氧的升高和内源NO_3~--N的释放,为AOB的生长提供氮源,提高硝化活性,但造成了NO_2~--N的积累.     

投加介体强化低温污水生物反硝化脱氮的研究

冬季低温条件下,污水脱氮效果容易变差。研究了在低温(10±1)℃条件下,投加介体1,2-萘醌-4磺酸(NQS)对生物反硝化脱氮的影响。实验结果表明:当硝态氮的浓度为65~85 mg/L,温度控制在(10±1)℃条件时,生物的反硝化脱氮性能变差,但投加介体后可以显著改善这种性能,硝态氮的浓度从开始的84.27 mg/L降为64.34 mg/L,与空白实验硝态氮去除率的15.78%相比,投加介体可以使硝态氮的去除率提高到23.65%,脱氮速率达2.66 mg NO_x~--N/(g VSS·h)。     

基于塑性极限分析法的巷道反底拱支护效应研究

针对现有研究对反底拱控制深井软岩巷道底臌的力学效应多采用模型试验和数值分析方法而缺乏解析方法的问题,基于塑性极限分析法研究了巷道在高竖直应力为主的地应力作用下开挖反拱后巷道底板的应力场特征,揭示了开挖反拱后巷道底臌的机理,并分析了反底拱的支护效应对控制巷道底臌的作用。结果表明:开挖反拱会影响巷道整体的稳定性,但铺设适宜半径的反底拱能大大提高底板的极限承载力;反底拱半径越小,其抑制底臌的效果越明显。结合反底拱力学模型从理论的角度给出了锚拉反底拱支护参数的解析解,为传统支护设计提供参考。最后将提出的方法应用于龙口矿区梁家煤矿一采区运输巷道的支护设计,并进行了现场支护试验,现场监测结果表明,经支护优化设计的试验段巷道变形得到了有效控制。     

不同碳源条件下污水生物脱氮过程中N_2O的释放规律

以3类常用的碳源(乙酸钠、葡萄糖和甲醇)为研究对象,在3个稳定运行的SBR系统内考察了碳源种类对污水生物脱氮过程中N_2O释放的影响。结果显示,各系统内N_2O的释放主要发生在好氧硝化阶段,且在以乙酸钠为碳源的系统内氨氧化速率最快,TN去除率最大,但同时N_2O的释放速率、累积释放量(4.44 mg)和转化率(1.3%)也最大。而以甲醇为碳源的小试系统脱氮效果较差,TN去除率仅为59.5%,但N_2O的释放速率、累积释放量和转化率均最低。在实际污水处理过程中,当以温室气体N_2O释放作为判断标准时,此研究结果可为碳源的选择提供依据。     

投加FeSO4对序批式生物膜反应器中DHA、EPS和处理效果的影响

针对化学协同生物除磷过程,研究了序批式生物膜反应器(SBBR)中FeSO_4对悬浮相活性污泥脱氢酶活性(DHA)、胞外聚合物(EPS)及系统处理效果的影响.结果表明,少量FeSO_4对DHA和EPS的分泌具有促进作用,但最佳投加量不一致,分别为0.10 mmol·L-1和0.20 mmol·L-1;大量的FeSO_4则会引发抑制.FeSO_4投加量少于0.30 mmol·L-1时会使污泥MLVSS、MLVSS/MLSS增加,超过0.30 mmol·L-1时则使MLVSS、MLVSS/MLSS下降,但MLSS和SVI随着FeSO_4投加量的增加分别持续增加和下降.FeSO_4对COD和TN的去除具有抑制作用,但并不显著,去除率分别在77%和72%左右;TP的去除效果明显改善,在投加量为0.30 mmol·L-1时效果最好.投加FeSO_4协同生物除磷时建议最佳投加量为0.30 mmol·L-1,此时污泥DHA被轻微抑制,但污泥浓度、EPS、TP去除率均已达到最大,出水水质满足一级A排放标准.     

污泥厌氧发酵产酸关键影响因素的函数模型研究

本研究以城市剩余污泥预处理液作为底物,调节底物不同C/N比,测定了厌氧发酵过程中几种关键酶的酶活及发酵产物乙酸、丙酸及丁酸的浓度.同时,利用Matlab软件通过回归分析和函数拟合构建了C/N比-关键酶活-酸产量之间的多项式函数模型,发现所建立的二元三次多项式模型的拟合优度R2均大于0.9,且残差平方和较小,因此,判定二元三次多项式更适合描述C/N比-关键酶活-酸产量的数学关系.最后,建立了关键酶活、C/N比和产酸量三因素间的曲面模型,发现该模型能够很好地描述污泥厌氧发酵中C/N比条件对关键酶和产酸类型的影响,并能进一步预测C/N比所对应的酶活和产酸发酵类型,可为今后的实验研究及工程放大提供理论参考.