不同碳源在污水处理过程中的变化规律研究

通过对A2/O污水处理工艺长期的分析监测,探明了城市污水处理厂原水中有机物不同生物降解性及碳源赋存形态比例.原水中大部分有机物以颗粒态存在,占进水有机物的61%.原水中快速、慢速、难生物降解有机物比例分别为15.8%、54.2%和30%,快速生物降解有机物主要以溶解态存在,慢速生物降解有机物则主要以颗粒态存在.通过快速、慢速生物降解有机物的沿程监测分析,明确了两种碳源在污水处理过程中的变化规律,厌氧池与缺氧池内均存在微生物水解发酵引起的慢速生物降解有机物的转化作用,其中厌氧反应池的转化效率最高.分析计算了污水处理过程中不同碳源的转化,明确了快慢速有机物在各单元的转化和利用情况,结果指出,2 h内慢速生物降解有机物在厌氧池与好氧池转化率分别为33%和20%.从脂肪酸的种类及含量来说,厌氧池与缺氧池的脂肪酸的种类及含量均高于原水.     

污水处理厂碳源回收潜力与活性初沉系统构建及应用

针对城市污水处理厂初沉池中颗粒态物质沉降导致碳源流失、严重制约脱氮除磷效率的问题,对初沉池中流失碳源情况进行了分析。结果表明,初沉池对污水中SS、TCOD的去除率分别为56.7%±7.73%、43.71%±5.42%,该部分颗粒物质的沉降是碳源流失的主要因素。为探明污水中碳源的回收潜力,对颗粒态物质的生物降解性进行了检测。结果表明,污水中易生物降解有机物质量浓度较低,仅占进水COD的13.1%,而慢速生物降解有机物占51.4%。由此可知,加速慢速生物降解有机物向易生物降解有机物的转化可充分挖掘碳源的回收潜力。因此,构建了一种新型活性初沉池系统,组合搅拌淘洗和污泥发酵工艺,并应用于西安市第四污水处理厂。结果表明,初沉池出水中SCOD和VFA质量浓度分别提升了25%~35%、55%~65%,显著增强了脱氮除磷效果。     

城市污水管网中产甲烷菌的分布特性规律

实验通过一套1 200 m的PVC管式反应器来模拟城市污水管网,利用气相色谱法、液相色谱法和454高通量测序等手段,研究了城市污水管网中产甲烷过程中的物质变化和产甲烷菌分布特性规律.结果表明,管网中甲烷含量沿程升高,说明管网中存在产甲烷菌;产甲烷菌主要包含甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、广古菌门中的菌属(Euryarchaeota_unclassified)和甲烷杆菌科中的菌属(Methanobacteriaceae_unclassified)这3种优势菌属,且在管网800~1 000 m处有广古菌门中的菌属(Euryarchaeota_unclassified)取代甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)成为第一优势菌属的演替现象;管网中产甲烷可利用基质有甲酸、甲醇、甲胺、乙酸,其中乙酸为主要基质,这些基质在管网中先增加后降低的变化趋势导致了管网中产甲烷菌演替现象的发生.     

倒置A~2/O与常规A~2/O工艺除磷效果对比

通过对西安市某污水处理厂倒置A2/O工艺的沿程监测和工艺解析,分析明确了该工艺生物除磷效果差的影响因素。研究表明,缺氧池反硝化不完全,厌氧池高浓度硝酸盐是抑制聚磷菌释磷的重要因素。当厌氧池内硝酸盐浓度大于4 mg/L时会明显抑制生物除磷效果。硝酸盐的浓度在1~4 mg/L时,随着硝酸盐浓度的升高,释磷效果显著降低。为避免硝酸盐对聚磷菌的影响,需将厌氧池硝酸盐浓度控制在1 mg/L以下。硝酸盐对聚磷菌释磷的影响原因是生物脱氮除磷对碳源的竞争,以乙酸钠和原污水为碳源分析硝氮盐对释磷效果的影响。结果表明,易于生物降解的优质碳源更有利于聚磷菌在厌氧环境下释磷,倒置A2/O的前置式缺氧池首先将大量优质碳源用于反硝化,而造成后续厌氧池聚磷菌释磷效果差。针对这一研究结果,对该污水厂提出将倒置A2/O调整为常规A2/O的改造方案,改造后厌氧池硝酸盐浓度由3.57 mg/L降低至0.89 mg/L,聚磷菌释磷量提高1.8倍,系统除磷效果增强,出水总磷降低至0.66 mg/L,与倒置A2/O相比降低0.21 mg/L。     

供气式低压射流曝气器结构优化数值模拟研究

以供气式低压射流曝气器为研究对象,运用流体力学分析(CFD)软件对其建立三维模型,用Fluent软件模拟分析其结构参数(一级喷嘴直径、二级喷嘴直径、混合室长径比)对混合室内湍流混合效果的影响。正交试验结果表明,对两相湍流混合效果的影响因素为:一级喷嘴直径混合室长径比二级喷嘴直径,最佳湍流混合效果的结构参数是一级喷嘴直径14mm、二级喷嘴直径46mm、混合室长径比4,结构优化后,混合室内气液两相的分布更均匀,混合效果更优。     

基于三维数值模拟的供气式低压射流曝气装置性能优化研究

为提高供气式低压射流曝气器中气液混合效果、提高氧传质速率,基于射流曝气器内部结构解析,提出了混合室增设分散孔板、双管进气等优化改进方案。应用FLUENT软件对射流曝气器改进前后混合室气液两相混合效果进行三维数值模拟研究,模拟结果表明,增设分散孔板可显著增加混合室湍流强度、提高气液两相混合效果,孔板设置于进气孔前更利于氧传质效率的提升;增设射流曝气器对称进气口可使气液两相在混合室内分布更加均匀,增大气液两相接触面积,促进气液两相混合。根据模拟结果加工改进型供气式射流曝气器,并进行清水充氧实验,在不同实验参数下,改进射流曝气器的标准氧传质系数、标准氧传质速率、标准氧传质效率和标准曝气效率与改进前相比分别提高19.81～20.30%、30.84%～41.87%、9.84%～25.97%、3.78%～20.56%。     

基于CFD模拟技术的开孔氧化沟特性分析

针对传统氧化沟工艺溶解氧调控困难、曝气区高流速造成能量浪费等问题,通过在氧化沟缺氧区廊道弯道处开设孔洞、设置挡水墙与导流板等措施,提出了一种新型开孔变速氧化沟流态调节理论与技术方案。首先通过计算流体力学模拟开孔氧化沟方案的流态调节效果,模拟结果表明,开孔廊道平均流速为0.20~0.26 m/s,明显高于其他廊道,表明开孔方案可以显著提高缺氧区廊道流速,实现氧化沟变速流态调节效果。其次,建立开孔氧化沟中试系统,通过对比等速氧化沟与开孔氧化沟工艺对有机物的去除效果和微生物群落分布验证开孔方案的可实施性。结果表明,两种工艺对有机物的去除率基本相当,其中COD、SS、TP和NH_4~+-N的去除率在95%以上,而开孔氧化沟工艺对TN的去除率略高于等速氧化沟。两组氧化沟系统中反硝化细菌种类一致,相对丰度分别为1.51%和1.49%,表明氧化沟开孔流态调节方案不会影响系统的运行效果和微生物种类,只是改变了开孔廊道的流态分布。同时采用现场流态测定方法对氧化沟流态和沉泥情况进行了分析,结果表明,开孔方案能够提高氧化沟缺氧区廊道流速,减缓低流速区沉泥现象。因此,在不影响运行效果的基础上,开孔方案减小了氧化沟系统缺氧区廊道推进器功率8.4 k W,达到节能21.2%的目的。     

中国城镇污水处理厂节能降耗研究进展

伴随着中国可持续发展战略的制定和实施,节能减排已经成为了其经济社会发展的主线之一。与钢铁、有色金属行业等高耗能的行业相比,污水处理系统的能耗因其相对较低,被人们长期忽视,但实际上污水处理也属于能耗密集型行业。针对近几年污水厂节能降耗的发展现状,综述了近几十年国内污水厂节能降耗的研究进展。探讨污水处理系统生化池不同的曝气设备、控制方式及提升泵的节能途径,提出污水处理节能降耗的主要发展方向,而一些新工艺如好氧颗粒污泥、厌氧氨氧化脱氮、短程硝化反硝化、基于在线营养盐控制的曝气控制技术等都给污水处理提供了新思想。结合国内外研究动态,提出中国开展污水处理节能降耗研究的必要性和紧迫性。     

引汉济渭工程秦岭隧洞岭北段施工废水污染物解析

秦岭隧洞是引汉济渭工程的主要组成部分,在秦岭隧洞岭北段施工过程中产生了大量的施工废水,直接排放会对周围环境产生诸多不利影响。通过对秦岭隧洞岭北段施工废水的分析监测,全面解析废水中污染物种类及来源,研究表明,该隧道施工废水属于高SS、低COD、含有较少量氮磷等营养物、无重金属等有毒有害物质的无机污染性废水。同时,基于隧道施工方法的特点,分析隧洞施工废水中污染物的浓度变化模式,为施工废水处理工艺的选择提供依据与参考。