曝气生物滤池反冲洗特性的研究

曝气生物滤池集生物膜的强氧化降解能力和滤料截留效能于一体,是一种适合大规模回用、高效、低耗的污水再生工艺,也是升级改造的良好选择。反冲洗是曝气生物滤池运行中的一个关键步骤,合理优化反冲洗过程有助于改善其整体运行性能。根据反冲洗废水浊度变化确立了合理的反冲洗方式,并给出相关的反冲洗强度和反冲洗历时参数,以期为曝气生物滤池处理印染废水的设计和运行提供参考。     

升流式曝气生物滤池深度处理城市污水的工艺特性

用升流式曝气生物滤池(UBAF)处理城市污水.经二级生化处理后,城市污水可生化性很差,但UBAF对其中的COD、BOD₅、SS、氨氮以及浊度分别有22.2%, 55%, 84.4%, 49%,75.6% 的去除效率.进水的有机负荷,水力负荷对BAF的运行效果均有一定的影响.     

两段错向流曝气生物滤池处理生活污水

采用半柔性填料和酶促好氧填料的两段错向流曝气生物滤池(TUDBAF)处理生活污水,考察了试验启动阶段水力停留时间对SS、COD和NH3-N的去除效果的影响,并分析了反冲洗对BAF U段生物膜活性的影响。结果表明:在水力停留时间6.5~13.0 h条件下,SS和COD的去除率随水力停留时间的增加而增大,且其去除率分别达91.6%和83.6%以上;反应器对氨氮的去除主要集中在BAF U段,该段对氨氮的去除占总去除率的70%以上;BAFU段采用气水联合反冲洗过程中可以出水TSS浓度(708mg/L)作为该段反冲洗的终点。     

间歇曝气生物滤池生物除磷性能研究

通过间歇曝气、连续进水的运行方式使生物膜系统交替处于厌氧/好氧状态,据此研究了不同进水挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)质量浓度、运行周期以及反冲洗条件下生物滤池的生物除磷性能.实验中以模拟生活污水为处理对象,滤池水力停留时间为1.3 h,进水流速为5 L.h-1,气水比为8∶1,进水平均COD负荷、氨氮负荷和磷酸盐负荷分别为4.7、0.41和0.095 g.(L.d)-1.结果表明,在一个运行周期内生物滤池能有效实现释磷和吸磷;当进水VFAs质量浓度(以COD计)为100 mg.L-1、运行周期为6 h时,生物滤池除磷性能最佳,曝气阶段滤池出水磷去除负荷可达0.059 g.(L.d)-1,同时COD和氨氮的去除负荷分别为3.8 g.(L.d)-1和0.28 g.(L.d)-1,出水平均磷、COD和氨氮质量浓度为1.8、43.6、8.7mg.L-1,滤池中存在一定程度的氮流失;中止反冲洗使生物滤池除磷性能迅速下降,2 d后滤池除磷效率低于40%,随即恢复反冲洗使滤池除磷效果出现短暂增强,再经2 d反冲洗后除磷效率又回到原有水平.可见,在间歇曝气、连续进水的运行方式下生物滤池成功实现了生物除磷并具有较好的磷负荷去除效果,充足而稳定的进水VFAs质量浓度、适当的运行周期以及较高频率的反冲洗有利于滤池的生物除磷性能.     

曝气生物滤池处理生活污水的试验研究

采用曝气/间歇曝气生物滤池处理生活污水的动态模拟方法,考察了该种形式的曝气生物滤池在不同的间歇时间下对COD去除效果的影响。     

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.      

曝气生物滤池处理矿区生活污水中反冲洗强度的控制研究

影响上向流曝气生物滤池反冲洗效果因素包括冲洗强度和冲洗时间等。针对矿区生活污水特点,对矿区生活污水厂的曝气生物滤池进行了反冲洗强度及其控制的研究。研究结果表明:采用负压脉冲方式反冲洗滤池,运行周期为48 h,平均水力反冲洗强度、速度梯度、反冲洗所需水量及水冲洗时间为26.25L/(m2/s)、649.4 s-1、43.4 L和169 s时,可实现滤床的快速更新,反冲洗耗水率为1.45%,效果明显。     

曝气生物滤池中的亚硝酸盐积累及其影响因子

通过模型试验研究了曝气生物滤池脱氮过程中的亚硝酸盐积累现象,考察了运行条件对亚硝酸盐积累的影响.试验结果表明,曝气生物滤池在滤速1～2m/h、气水比3:1、水温20.5℃～26.5℃、进水氨氮负荷0.26～0.62kg/(m³·d)、总氮负荷0.28～0.63kg/(m³³·d)和0.18～0.42kg/(m³·d)反应器内反应液和处理水连续监测结果、反应器内含氮化合物空间分布分析以及微生物数量及活性测定结果表明,反应器中出现了明显的亚硝酸盐积累现象,表现出显著的短程硝化反硝化特征.初步分析探讨了亚硝酸盐积累的形成机理和运行条件对亚硝酸盐积累的影响,认为反冲洗过程是最主要的影响因素,而曝气生物滤池的结构特征和运行方式是其能够出现亚硝酸盐积累,并进行短程硝化反硝化脱氮的主要原因.     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性。曝气生物滤池进水氨氮为52mg／L左右、COD为100mg／L左右和回流比为200％时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0．05mg／L、COD小于25mg／L、亚硝态氮为4．7mg／L和硝态氮为7．1mg／L,COD去除率达75％,氨氮去除率达99．9％,总氮去除率达78％;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的。研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理。     

曝气生物滤池的短程硝化特性

通过控制进水pH值实现曝气生物滤池的短程硝化。工艺运行结果表明,对于进水pH值为8.22~8.57,NH4+-N平均容积负荷为0.5 kg/(m3.d),水温为17.5~20.2℃,曝气生物滤池溶解氧质量浓度平均为4.5 mg/L的条件下能够同步实现95%的NH4+-N去除率和80%的NO2--N积累率。通过分析FA和FNA沿滤池高度的变化特征,发现滤池底部(0~5 cm)区域短程硝化反应主要由FA控制,中部(5~15 cm)区域是由FA和FNA共同掌控;而上部区域(15~50 cm)则是由FNA控制,FNA沿滤池高度的快速增加是确保工艺实现稳定亚硝酸盐积累的重要原因。     

连续流态下以城市污水培养好氧颗粒污泥及颗粒特性研究

在连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(CAFB)反应器中,以低浓度的城市污水作为营养基质,絮状污泥作为接种污泥,采用逐级递增负荷的运行方式培养好氧颗粒污泥.研究了CAFB中颗粒污泥的形成过程、颗粒性质和污泥中生物多样性.结果表明,CAFB反应器启动的第6 d即有大量颗粒污泥形成,颗粒直径800～1 000μm.CAFB运行12 d后,污泥浓度MLSS达到6 000 mg·L-1,SVI值稳定在35 mL·g-1左右,胞外聚合物的质量分数与接种前相比有了较大的增长,并具有丰富的生物相和较高的生物量,各项运行指标基本趋于稳定.扫描电镜观察颗粒污泥主要由球菌和杆菌组成,颗粒中含有大量的孔隙和通道.装置稳定运行后,对COD的去除率保持在70%～75%,出水COD的浓度维持在70 mg·L-1左右.在装置运行32 d后,丝状菌大量繁殖,发生污泥膨胀.可见,在CAFB中可以快速形成好氧颗粒污泥,且对污染物具有良好的去除效果,但其运行稳定性还有待深入研究.     

BF和BTF工艺去除DCM性能比较

分别以营养型缓释填料的生物过滤塔(BF)和聚氨酯小球为填料的生物滴滤塔(BTF)去除二氯甲烷(DCM)模拟废气.结果表明,采用"专属菌+综合菌"挂膜方式,BTF和BF分别在25 d和22 d内完成快速挂膜.扫描电镜结果表明,BF填料表面的菌落结构较为疏松、生物膜较薄,BTF填料表面的菌落结构致密、生物膜较厚.在DCM进口浓度100~1 500 mg·m-3、停留时间25~85 s条件下,BTF和BF对DCM均有较好的去除效果,最大去除负荷分别为22.61 g·(m3·h)-1和29.05g·(m3·h)-1.滤塔中CO2生产量与DCM降解量呈线性关系,经拟合得出BTF和BF的矿化率分别为70.4%和66.8%,且BTF矿化程度好于BF,表明滤塔内减少的DCM主要是被微生物利用降解.滤塔内DCM的降解动力学行为符合Michaelis-Menten模型,BTF和BF单位体积最大降解速率r max分别为22.779 0 g·(m3·h)-1和28.571 4 g·(m3·h)-1,气相饱和常数K s分别为0.141 2 g·m-3和0.148 6 g·m-3.     

磷回收对厌氧/好氧交替式生物滤池蓄磷/除磷的影响

为能提高生物除磷系统的除磷/回收磷效率,研究采用厌氧/好氧交替式生物滤池(AABF)处理低碳磷比废水,观察利用周期性扩增进水碳源进行磷回收时,生物滤池除磷效率及生物膜内微生物特性的变化.通过分析生物滤池除磷效率变化,生物膜多聚物染色、扫描电镜(SEM)观察以及荧光原位杂交(FISH)技术分析生物滤池系统实施周期性磷回收对生物膜内微生物菌群形态与组成的影响.结果发现,生物滤池在先后经历3次生物蓄磷-磷回收(PB-PR)的运行操作过程中,生物滤池除磷效率分别由磷回收前的60.3%、82.9%、86.6%提高到磷回收后的87.2%、91.2%、93.5%;生物滤池生物膜内优势菌群形态逐渐由大球菌演变为小球菌、杆菌与丝状菌;经过连续3个周期的PB-PR操作,生物滤池底部生物膜中聚磷菌所占比例由43%提高至70%;聚磷菌群在生物膜内混合菌群中的比例随着上流式生物滤池高度的增加而不断提高.结果表明,采用周期性的碳源扩增与回收磷的操作,可以提高生物滤池除磷效率;引起生物滤池生物膜内微生物菌群形态与组成发生变化,促进聚磷菌成为优势菌群.     

一株好氧反硝化菌的筛选及其工程应用研究

文章针对筛选出的菌种A2反硝化能力不高的问题,采用正交法对其生长及反硝化作用条件进行优化,随后在滴滤塔挂膜进行NOX性能降解试验。实验发现,在24 h内菌种A2的反硝化脱氮能力由优化前的65.80%提高到95.58%,采用优化后的培养基在滴滤塔挂膜时间较短,且对NOX处理能力、抗冲击负荷能力强。     

HSL好氧生物流化床中水力学特性的研究

实验研究了HSL好氧生物流化床在不同曝气方式（填料、填装率、曝气水深、微孔曝气与单孔曝气等）下的流化曝气量,结果表明：流化曝气量随填料填装率增加而增大,当填料填装率超过90％,增大曝气量已不可能使填料完全流化;填料流化曝气量先随曝气水深增大而减小,后又随之增加;采用单孔曝气较微孔曝气易实现填料流化,但此时充氧效率会受到一定影响。     

悬浮填料与好氧颗粒污泥脱氮对比试验研究

常温连续流条件下,分别在两个反应器中投加悬浮填料和接种好氧颗粒污泥,通过控制工艺条件,两个反应器中均实现了同步硝化反硝化(SND)。改变进水溶解氧DO浓度、碳氮比(C/N)、有机负荷和NH4+-N负荷,分析比较了两个反应器脱氮的重要工艺条件。试验结果表明,在相同的工艺条件下,悬浮填料脱氮最佳DO浓度为1.0mg/L左右,最佳C/N为12;好氧颗粒污泥脱氮最佳DO浓度为1.5mg/L,最佳C/N为5。提高进水有机负荷,两个反应器COD去除率均稳定在较高的水平。NH4+-N浓度升高时,反应器脱氮效率均降低,好氧颗粒污泥比悬浮填料更耐冲击负荷。     

泳动床/好氧颗粒污泥新技术处理生活污水的特性研究

基于生物膜法和活性污泥法的联合工艺技术,开发了泳动床/好氧颗粒污泥污水处理新技术.试验阶段,泳动床/好氧颗粒污泥技术表现出高效处理生活污水和实现污泥减量的显著特性.在水力停留时间HRT为3.2 h, COD负荷与NH⁺₄-Ｎ负荷分别为2.03 　kg/(m^３·d) 和0.52 　kg/(m^３·d)时,分别获得COD 90.9%和NH⁺₄-Ｎ 98.3%的平均去除效果.系统运行16 d开始出现好氧颗粒污泥,颗粒呈球形、椭球形和棒形,试验阶段混合液悬浮固体浓度MLSS最高达5 640 mg/L, MLVSS/MLSS平均高达0.87.此外,镜检表明好氧颗粒污泥与生物膜均聚集大量的原生动物和后生动物,形成较长和较稳定的食物链,有利于污泥减量,运行过程中污泥产率（MLSS/COD_removed）为0.175 5,仅为普通好氧工艺的50%左右.     

生物滤池快速启动ANAMMOX运行策略及菌群特征

为实现常温下厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX)反应的快速启动及污泥颗粒化,采用上向流生物滤池反应器接种少量厌氧氨氧化污泥,通过阶段变负荷及缩短水力停留时间运行策略启动ANAMMOX反应,并对生物滤池的脱氮特性做出评价.结果表明,生物滤池在中温(25～29℃)环境下历时22 d启动ANAMMOX反应.培养97 d,总氮容积去除速率达到5.64kg·(m~3·d)~(-1),总氮去除率接近80%,颗粒污泥平均粒径为4.5 mm.高通量测序分析表明,生物滤池从下至上形成硝化菌-异养菌、厌氧氨氧化菌(AAOB)和AAOB-异养菌的分层结构.各种菌群协同脱氮,为AAOB创造低溶解氧(DO)稳定环境,厌氧氨氧化功能菌Candidatus Kuenenia(AF375995.1)得到富集.此外,对污染物沿程去除规律及污泥沿程特性进行分析,验证了反应区污泥具有良好ANAMMOX活性.厌氧氨氧化-生物滤池通过有效地保持菌量和稳定反应条件,实现了ANAMMOX反应的快速启动、污泥颗粒化及高效运行.