ABR-MBR反硝化除磷工艺的启动及稳定运行

以低C/N值生活污水为处理对象,重点考察了以厌氧/缺氧(A/A)运行的ABR耦合好氧MBR系统启动过程中脱氮除磷特性及系统长期运行的稳定性.结果表明,控制ABR容积负荷(VLR)为0. 8 kg·(m3·d)-1,污泥回流比为80%,硝化液回流比从150%逐步提升稳定至300%,反硝化除磷功能区污泥停留时间(sludge retention time,SRT)为25 d,MBR溶解氧(DO)为1～2 mg·L~(-1),温度为30℃±2℃,于46 d成功富集了反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus bacteria,DPBs),净释磷量为20. 56 mg·L~(-1),净吸磷量达到27. 74 mg·L~(-1),批次实验表明约84. 8%的聚磷菌(PAOs)能够利用NO-3-N作为电子受体进行反硝化除磷.启动成功后稳定运行50 d,对COD、NH+4-N、TN和PO_4~(3-)-P的平均去除率分别为91. 8%、99. 0%、71. 5%和94. 2%,系统缺氧反硝化除磷去除1 mg·L~(-1)的PO_4~(3-)-P,同步消耗约0. 83 mg·L~(-1)的NO-3-N,满足同步脱氮除磷的要求.     

菱形藻在污水中的生长及其净化能力

研究了菱形藻(Nitzschia sp.)在不同浓度污水中的生长及其对不同形态氮磷的去除情况。结果表明:(1)菱形藻在不同浓度污水中均可以生长,但比生长速率存在显著差异,其中在50%、80%污水环境与基础培养(f/2)环境中生长较快,比生长速率为5.9～8.5,不存在差异;(2)不同浓度污水培养菱形藻后N、P养分均有一定的去除,总磷(TP)和NO3-N利用率均在60%以上,NO2-N、总氮(TN)、NH4-N的利用率分别在40%、70%、90%以上,表明菱形藻有较强的净化水源的能力;(3)污水培养后菱形藻的营养成分含量均高于纯海水培养的,其中80%污水环境下藻细胞叶绿素、胞外多糖(EPS)、胞内多糖(IPS)、蛋白质和总脂肪含量最高,分别占干重的3.5%、2%、4%、1.5%和14.5%。     

容积负荷对ABR-MBR工艺反硝化除磷性能的影响

采用连续流ABR-MBR组合工艺处理生活污水,研究不同容积负荷(volume loading rate,VLR)对该工艺反硝化除磷性能的影响,获得最佳工艺参数.试验考察ABR进水容积负荷(以COD计,下同)分别为0.76、1.01、1.51和2.27 kg·(m~3·d)~(-1)时系统去碳脱氮除磷的性能,并在各ABR容积负荷条件下考察MBR容积负荷对MBR反应器硝化性能的影响.结果表明,在ABR进水容积负荷为1.51 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,系统A2隔室COD去除量最大,并在MBR容积负荷为0.462 kg·(m~3·d)~(-1)时,MBR反应器中实现了短程硝化,系统NH_4~+-N和TN去除率分别达到90%和72%以上,厌氧释磷量为7.41 mg·L~(-1),缺氧吸磷量达到15.42 mg·L~(-1),出水PO_4~(3-)-P浓度低于0.5 mg·L~(-1),这表明短程硝化更有利于强化ABR-MBR系统的反硝化除磷性能.     

美人蕉人工湿地对城市生活污水的净化研究

研究了在土壤、黄沙、粉煤灰3种基质不同组合中的美人蕉人工湿地对城市生活污水的净化效率,并探讨了流量对城市生活污水中各污染物去除效率的影响。研究结果表明:流量对美人蕉系统处理污水效果的影响较大,实验中3L/d流量处理效果较好,对污水的综合净化效率较高;基质装填顺序对TP、TN的去除率有一定影响,而对NH3-N的去除影响不大。美人蕉系统对生活污水中COD、NH3-N、TN、TP和浊度去除效果都较好,对NH3-N的去除率高达99%,美人蕉人工湿地对城市生活污水的净化能力强。     

前处理对猪场废水厌氧段氮磷降解影响研究

猪场废水经过厌氧处理后,水中溶解性NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P浓度升高造成后续处理负荷增大,是目前猪场废水难以达标排放的主要原因。该文用MAP沉淀法对猪场废水氮磷进行前处理后,进一步通过批式厌氧发酵实验详细地对比沉淀后尾水与原水厌氧效果,研究结果表明,在药剂量P:Mg:N摩尔比1:1:4.0和溶液pH值9.0条件下MAP沉淀后废水氮磷去除率分别达到35.7%、93.7%以上;厌氧后沉淀尾水发酵液中NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P浓度可比原废水发酵液分别降低437、55.1 mg/L,并且COD去除率提高10.3%以上,因此MAP沉淀技术对猪场废水氮磷实施厌氧前控制具有可行性,而且显著改善厌氧处理效果。     

基于优质碳源提供的CAMBR复合工艺短程硝化-反硝化除磷研究

挥发性脂肪酸(VFA)是反硝化除磷过程可以利用的优质碳源,为此本研究结合厌氧折流板反应器(ABR)微生物相分离和膜生物反应器(MBR)出水水质优良的特性,构建了CAMBR复合工艺,并通过优化ABR水力停留时间(HRT)等运行条件以提供优质碳源,实现高效反硝化除磷.研究表明,当ABR的HRT为4.8 h时,可获得充足的VFA作为优质碳源,并实现消耗VFA的量为56.1 mg·L~(-1)的同时获得10.43 mg·L~(-1)的释磷,即释放1 mg磷需要的VFA量为5.38 mg,同时实现12.35 mg·L~(-1)的吸磷,而MBR池的吸磷为1.33 mg·L~(-1).短程硝化除磷过程中,缺氧消耗1 mg PO_4~(3-)-P需要0.62 mg的NO-x-N,吸收1 mg PO_4~(3-)-P所需NO_2~--N的量为1.67~2.04 mg.系统出水水质稳定,COD、TN和溶解性PO_4~(3-)-P的平均去除率分别为91%、84%和93%,出水平均浓度分别为30、7.15和0.55 mg·L~(-1),表明CAMBR复合工艺生在处理生活污水过程中可获得稳定高效的反硝化除磷效果.     

间歇曝气连续流反应器同步硝化反硝化除磷

采用连续流反应器处理生活污水,保持厌氧段格室为3格,将缺氧段格室从2格减少至0格,好氧段格室由5格逐渐增加至7格,Run1时对好氧段格室采用连续曝气,Run2～Run4时采用间歇曝气.曝/停比分别为:40 min/20 min、40 min/30min、40 min/40 min,硝化液回流比从150%逐渐减少至0%. Run4时,平均进水COD、NH+4-N、TN、PO_4~(3-)-P浓度分别为259. 34、60. 26、64. 42、6. 10 mg·L-1,出水COD、NH+4-N、TN、PO_4~(3-)-P分别为26. 40、1. 03、5. 84、0. 30 mg·L-1.反应器对氮素的去除量从Run1时的192. 30 mg·h-1逐渐增加至Run4时的244. 00 mg·h-1,相应地去除率从65. 40%逐渐增大至95. 30%;从Run1～Run4,反硝化聚磷菌和聚磷菌的活性分别从36. 05%和38. 20%增大至140. 50%和133. 40%;通过间歇曝气在连续流反应器中实现了同步硝化反硝化除磷脱氮,为污水处理厂提标改造提供参考.     

共固定化菌藻对市政污水中氮磷去除的研究

以PVA为主要包埋材料,将活性污泥和蛋白核小球藻共固定化,用气升式反应器连续处理模拟生活污水,结果表明:共固定化菌藻共生系统适于处理高有机负荷、低氮磷浓度的市政污水,NH+4-N的最高去除率可接近100%,P的最高去除率可达到93.6%。24h无光照对NH+4-N、P的去除没有影响,但缺少光照多于36h则影响较大。     

基于城市污水资源化的微藻筛选与污水预处理

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源.由于城市污水含有大量的微生物,成分复杂,且不同藻种对污水的适应性与耐受性不同,因此,需要筛选出适宜于城市污水培养和高效产脂的藻种,并研究城市污水预处理方式,以使预处理后的城市污水更适于微藻的生长与产脂.本文根据课题组前期获得的藻种在城市污水中的生长与产脂情况以及对污水的净化能力筛选出适宜于城市污水培养的藻种.其中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)原始株与蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)离子诱变藻株生物质与油脂产量较高,经污水培养后油脂产量分别可达0.43 g·L~(-1)、0.33 g·L~(-1),且含有较多的C16~C18脂肪酸,适宜于生物柴油的制备,同时可使培养后污水中COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除率分别达到86.4%、100%、94.3%、93.4%和81.8%、100%、94.9%、94.2%.对可规模化扩大的污水预处理方式进行研究,发现不同藻种所最适的污水预处理方式不同.对于耐污性能较强的斜生栅藻原始株,除去粗大悬浮物后的城市污水即可用于其培养.对于蛋白核小球藻诱变株,城市污水经沉淀、过滤联合预处理后适宜于其培养.     

潮汐流人工湿地对高污染河水氮磷的去除特性

通过一年半的实验,对比研究了不同运行方式下垂直潜流人工湿地对高污染河水氮磷的去除特性,并分析了各种因素对潮汐流人工湿地(TF CW)脱氮除磷的影响作用。结果表明:潮汐流的运行方式能够提高系统对氮磷的去除效果,其对总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)和磷酸盐(PO_4~(3-)-P)的平均去除率分别为37.6%、51.6%、54.1%和41.4%;系统对氮磷的去除效果表现出显著的四季性差异(P0.05),系统在夏季的效果最好,冬季最差;且系统对TN、NH_4~+-N、TP、PO_4~(3-)-P的去除与进水负荷有较强的相关性;运用冗余分析(RDA),得出水环境因子对氮磷去除负荷的影响作用,其中TN去除负荷与悬浮性颗粒物浓度(ρ(SS))、碳源浓度、温度(T)呈正相关,且相关性依次增大,而与溶解氧浓度(ρ(DO))则呈负相关性;NH_4~+-N去除负荷与氧化还原电位(ORP)、ρ(DO)均呈正相关,且相关性依次增大;TP去除负荷与pH、ρ(SS)均呈正相关,且相关性相近;PO_4~(3-)-P去除负荷与pH呈正相关,且相关性极为显著。     

于桥水库沉积物-水界面氮磷剖面特征及交换通量

于桥水库是天津市重要的饮用水源地,但近年来呈现富营养化加重趋势,而其内源负荷及污染分布特征尚不清楚.本研究利用Peeper(pore water equilibrium)技术获取沉积物-水界面氮磷剖面特征,分析于桥水库间隙水氮磷分布的空间差异;采集沉积物无扰动柱样分析沉积物中易释放态氮及磷的赋存特征,并利用原柱样静态培养法对其水土界面氮磷交换速率进行估算.结果表明:(1)沉积物中活性磷、氨氮、硝态氮和亚硝态氮的含量分别为0.5~6.5、0.5~10.9、2.2~16.2和0.05~0.6 mg·kg~(-1),在垂直方向随深度增加营养盐含量降低,而在空间分布上差异显著.(2)上覆水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度较低,间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度远大于上覆水,表明于桥水库间隙水具有向上覆水体扩散营养盐的潜力.在垂直方向上间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N具有在0~5 cm快速增加,之后表现出逐渐降低的趋势.(3)静态释放结果表明,PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N从沉积物间隙水扩散至上覆水中,其释放通量分别为1.1~13.3 mg·(m~2·d)~(-1)和20.6~250.5 mg·(m~2·d)~(-1);NO-3-N交换通量在-20.4~33.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间,NO_2~--N交换通量在-7.4~0.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间.PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N为于桥水库主要的沉积物内源向上覆水释放营养盐,总体释放速率在空间上呈现南高北低、淋河口和水坝前较高的释放特征.与类似研究比较可知,于桥水库沉积物-水界面通量相对较高,表明沉积物是于桥水库上覆水营养盐的重要来源.     

污水处理厂出水有机磷污染特征及强化去除

针对污水处理厂(wastewater treatment plant,WWTP)有机磷(organic phosphorus,OP)污染现状,采用多种方法表征出水OP污染特性,并开展强化去除研究.结果表明,TP、PO_4~(3-)-P、聚磷酸盐(Poly-P)和OP的出水平均浓度分别为:0. 62、0. 22、0. 03和0. 37 mg·L~(-1),OP占比达59. 7%.工艺全流程分析结果表明,PO_4~(3-)-P、Poly-P和OP在进、出水中的占比依次是54. 4%、6. 3%、39. 3%和16. 9%、14. 5%、68. 6%. OP和溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)存在正相关性,相关系数为0. 65;亲水性和疏水性OP的平均浓度分别是0. 12 mg·L~(-1)和0. 31 mg·L~(-1),疏水性OP的C/P比亲水性低,说明疏水性OP生物利用度(bioavailability,BA)更高,结果表明OP的BA约为20. 0%,OP以难生物利用组分为主.强化去除研究表明活性焦最佳投加量为20 g·L~(-1),去除率为32. 6%; O_3最佳投加量为30 mg·L~(-1),去除率高达79. 1%,高级氧化技术较物理吸附更适合作为深度处理方式.     

海水中营养盐冷冻保存法的稳定性研究

采用流动分析法对海水中磷酸盐(PO_4~(3-)-P)、亚硝酸盐(NO_2~--N)、硝酸盐(NO_3~--N)、氨盐(NH_4~+-N)、硅酸盐(SiO_3~(2-)-Si)5项营养盐进行了稳定性研究。研究结果表明:PO_4~(3-)-P的稳定性时间为39 d,NO_2~--N的稳定性时间为42 d,NO_3~--N的稳定性时间为42 d,NH_4-N的稳定性时间为33 d,SiO_3~(2-)-Si的稳定性时间为51 d,故可以认为采用营养盐冷冻保存法可以有效保存海水样品33 d。此外,还对营养盐冷冻保存法的影响因素进行了初步探讨。     

生态组合系统处理农村生活污水的研究

采用由生物浮床、生物接触氧化以及河道生态系统构成的生态组合系统处理农村生活污水,考察了其对农村生活污水的净化效果以及季节和污水停留时间(HRT)对污染物的去除效果的影响。结果表明,该组合系统对污染物具有良好的去除效果,COD,NH4+-N,TN,TP的平均去除率分别为57.68%,51.13%,52.38%和49.02%。污染物的去除率随HRT的增加而提高,4 d后变化趋于平缓,在HRT为6 d时,NH4+-N,TN,TP和COD的去除率分别达到80.36%,72.85%,60.74%和71.97%。与秋季相比,夏季时该组合系统对NH4+-N,TN,TP的去除率相对较高,但季节变化对COD去除效果的影响不大。     

李氏禾对含金属混合污水的净化效果研究

通过水培实验,研究了李氏禾净化含重金属生活污水的效果。结果表明,李氏禾能有效地去除含重金属生活污水中COD、NH3-N、TP、铜、铬和镍,经8 d的水培实验后,水样中不同初始浓度目标污染物的去除率都较大。COD、NH3-N和TP去除率分别达80.6%~95.8%、94.8%~98.6%和95.7%~98.7%,铜、铬和镍的去除率分别达84.8%~97.8%、99.4%~99.7%和79.7%~90.7%。在试验初始阶段,各污染物的去除速率较快。增加COD、NH3-N和TP的初始浓度可加快Cu、Cr和Ni的去除速率。     

微藻固定化条件优化及其污水氨氮去除潜力分析

微藻污水处理被视为新概念引领下极具潜力的一项绿色技术,然而,微藻分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.本研究立足于固定化技术,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,采用响应曲面法(RSM)耦合Box-Behnken设计,以固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间为自变量,以藻球的机械强度、传质速率和生长速率为响应值,对固定化的过程参数进行优化,制备性能最优的固定化藻球;并探索和分析藻球对氨氮(NH4+-N)去除的最佳条件及其潜力.结果表明,固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间分别为5%、2%和16 h为制备固定化藻球的最优条件,且包埋密度为1×106cells·m L~(-1),有机物(COD)浓度为300 mg·L~(-1)时,藻球混合培养去除NH4+-N的能力最强;此外,固定藻对高浓度NH4+-N的去除潜力显著优于自由藻,当初始浓度约为50和70 mg·L~(-1)时,固定藻混合培养5 d后NH4+-N去除率分别为(96. 6±0. 1)%和(65. 2±4. 5)%,而初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,自由藻优势明显,3 d后NH4+-N去除率高达(97. 8±0. 6)%;但异养条件下固定藻对NH4+-N的去除率整体偏低且随浓度增加而降低,当初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,去除率仅为(49. 0±3. 1)%.本研究为污水可持续处理提供了新思路,为资源回收提供了新途径,更为该技术推广应用奠定了较好的理论基础.     

利用狭形小桩藻净化猪场养殖污水的研究

在实验室条件下利用狭形小桩藻(Characium angustum)SHOU-F87开展为期23 d的猪场养殖污水净化试验.结果表明:狭形小桩藻在高压灭菌及有效氯消毒的养殖污水中均生长良好.高压灭菌养殖污水中氮磷的去除率随着狭形小桩藻接种密度的增加而升高,在200×104,400×104和600×104cells·mL-1的接种密度下,污水的总氮去除率分别为41.68%,55.54%和64.32%;氨态氮去除率分别为96.88%,96.74%和96.83%;硝态氮去除率分别为3.98%,32.86%和49.13%;总磷去除率分别为90.60%,95.88%和94.69%.在接种密度为600×104cells·mL-1时,与在高压灭菌污水中相比,狭形小桩藻在有效氯消毒污水中具有更高的总氮和硝态氮去除率(p0.05);氨态氮和总磷的去除率无显著差异(p0.05).利用猪场养殖污水培养的狭形小桩藻蛋白含量为30.94%-33.67%,且含有丰富的亚麻酸(18∶3n-3)和n-3多不饱和脂肪酸(n-3PUFA).狭形小桩藻具备净化猪场养殖污水同时生产出单细胞蛋白源及水产动物饲料添加剂的潜在开发价值.     

15株微藻对猪场养殖污水中氮磷的净化及其细胞营养分析

在实验室条件下调查了15株淡水微藻在猪场养殖污水中的生长性能、细胞组成及各微藻对污水中氮磷的去除效果.结果表明:15株微藻均可有效降低猪场养殖污水中的氮磷含量,但不同藻株对污水中不同形态氮的去除效果差异明显.多棘栅藻(Scenedesmus spinosus)SHOUF7、多棘栅藻(S.spinosus)SHOU-F8和四尾栅藻(S.quadricanda)SHOU-F35去除总氮效果最佳.多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和斜生栅藻(S.obliquus)SHOU-F21去除硝态氮效果最好,最大去除率可达到100%.椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)SHOU-F3、单生卵囊藻(Oocystis solitaria)SHOU-F5和四球藻(Tetrachlorella alternans)SHOU-F24去除氨态氮效果最好,最大去除率为97.82%.各株微藻对污水中总磷的去除率均很高,可达91.00%以上.利用猪场养殖污水培养的各株微藻细胞蛋白含量及脂肪酸组成差异显著,蛋白含量最高的为椭圆小球藻(Ch.ellipsoidea)SHOU-F3(43.90%),含量最低的为多棘栅藻SHOU-F8(23.87%);16∶0和18∶3n3在各株微藻中含量均较丰富.多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8、淡水小球藻(Chlorella sp.)SHOU-F19和针形纤维藻(A.acicularis)SHOU-F120的脂肪酸甲酯的理论烷基值超过47.因此,多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和四尾栅藻SHOU-F35是净化猪场养殖污水的优良藻株,其中,多棘栅藻SHOU-F8是猪场养殖污水净化耦合微藻生物柴油生产的合适藻株.     

KOH改性污泥生物碳及对富营养化水体吸附研究

将城市污水处理厂剩余污泥缺氧热解成生物碳,并进行了KOH改性,研究了其对富营养化模拟废水中NH_4~+-N、PO4_3~--P和COD的吸附,探索了KOH改性方式、热解温度、热解时间等对吸附效果的影响。结果表明:污泥生物碳比表面积大小与热解温度和时间呈正相关,而其平均孔径情况则反之;KOH共热解方式不利于改善生物碳的理化性能;污泥600℃热解的生物碳对NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P均呈正吸附;生物碳的KOH改性对NH_4~+-N吸附不利,但与KOH共热解时能很好吸附PO_4~(3-)-P;8种生物碳吸附COD在3 h时效果较好。     

一体化接触氧化反应器处理景区生活污水

常州某旅游景区采用一体化生活污水处理装置处理该区生活污水,通过试验确定反应器的最佳工艺参数,研究表明采用接触氧化反应器处理农村污水,在反应器内溶解氧维持在2.0~4.0 mg/L,水力负荷为3.53 m3/(m3.d)的运行条件下,对COD、NH3-N及TN去除率分别达80.82%、69.12%、63.16%,出水可稳定达GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准。