基于碳源储存的污水生物脱氮除磷效率及污水处理系统延伸成本分析

以我国北方某改良型A²/O工艺(设计规模6×10⁴ m³·d^-1)为例,基于一年的运行数据,考察碳源储存与生物脱氮除磷能力之间的关系,分析碳源利用效率和能耗情况。结果表明：在7—9月,系统碳源的综合利用效率为53%～55%,这说明消耗的碳源中超过50%比例用于生物脱氮除磷;反硝化菌较聚磷菌对环境的变化更敏感;外加碳源的延伸成本占直接成本的20.5%。因此,污水处理厂应充分考虑进出水水质及环境条件变化对碳源有效利用的影响。本研究结果可为减污降碳协同增效背景下城市污水处理厂A²/O工艺及其他常规工艺的优化调控提供参考。     

华中地区某污水处理厂低碳运行措施及效果

以华中地区某污水处理厂(设计规模:25×10⁴ m³·d^-1)为例,分析城镇污水处理厂的节能降碳的有效措施。该厂在2021年底实施了系列节能高效运行和工艺优化创新措施,取得显著降碳效果。措施包括:采用节能高效设备、生化池按需曝气、光伏发电等节约电耗措施,以及强化生物除磷、优化化学除磷、多点配水节约碳源、智能加药等。对比分析该污水处理厂2022年的运行数据与2019-2021年的数据。年平均吨水电耗、吨水消耗碳源、吨水消耗除磷剂分别由0.192kW·h·m^-3、5.010mg·L^-1、4.199mg·L^-1降至0.161 kW·h·m^-3、0 mg·L^-1、2.980mg·L^-1。污水处理厂年消耗电费、药费等直接运行成本节约39.6%,间接碳排放强度减少20.3%。相关举措可为类似污水处理厂的从运行管理角度实现减污降碳协同增效提供参考。     

一体式PN/A耦合EBPR工艺高效低耗处理实际低C/N主流城市污水

针对低C/N城市污水脱氮除磷因碳源不足存在能耗、药耗高以及脱氮除磷效率低等问题,开发一体式短程硝化/厌氧氨氧化(PN/A)耦合强化生物除磷工艺(EBPR),以降低碳源消耗和能耗、提高脱氮除磷效率,从而实现高效低耗减污降碳。通过构建悬浮污泥和生物膜共存的混合系统,采用厌氧-好氧运行模式以及间歇曝气,考察短程硝化/厌氧氨氧化与强化生物除磷过程的耦合效果。结果表明,反应器能长期稳定运行,出水总无机氮(TIN)质量浓度稳定低于4 mg·L^-1,溶解态磷(DP)质量浓度约0.2 mg·L^-1,TIN平均去除率大于90%,DP的平均去除率大于85%,平均脱氮负荷为53 mg·(g·d)^-1,强化间歇曝气能够在系统内实现NOB抑制,亚硝氮积累率可达60%以上,甚至100%。控制悬浮污泥好氧污泥龄为3.5 d,NOB由悬浮污泥向填料转移。由于生物膜传质受限,系统的亚硝氮积累率并未受到影响。该系统内厌氧氨氧化活性提高了5倍,厌氧氨氧化菌以Candidatus Brocadia为主,相对丰度为1.1%,较主流条件下提高了2.75倍。本研究结...     

利用工业园区酒糟固废制备复合缓释碳源及其性能评估

我国工业园区污水厂进水碳氮比(C/N)普遍较低,常需补充碳源以提高脱氮效果。酒糟富含蛋白质、碳水化合物等有机组分,可生物利用性好,但目前缺乏其作为缓释碳源的研究。本研究以工业园区酒糟固废为原材料,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)为骨架材料,利用低温冷冻化学交联法制备复合缓释碳源,并进行释碳性能和反硝化性能评估。结果表明：通过骨架材料配比以及乳化剂优化研究,缓释碳源的快速释放期可延长到3 d,此阶段释碳过程为骨架溶蚀机制,单位质量缓释碳源的累积释碳量(以化学需氧量,即COD计)可达到1 089 mg·(g·L)^-1。在酒糟用量为10 g·L^-1,骨架材料配比为PVA:SA=8:1,乳化剂为1.0%span80条件下制备的缓释碳源在投加量为0.19 g·L^-1,初始硝态氮(NO3--N)为(41.53±0.1) mg·L^-1时,反硝化出水溶解性有机物(DOM)的腐殖化程度最低、分子质量最小、芳香环取代基种类和取代基程度最低,总氮去除率为99.2%,反硝化速率达到4.08 mg·(L·h)^...     

三峡库区城市污水处理厂工艺特征分析

为了分析三峡库区(重庆)城市污水处理厂的工艺特性,对库区现有45座城市污水处理厂进行了调研。发现库区以5万m3/d以下规模的污水处理厂为主,占总数的89%。A/A/O系列工艺、氧化沟系列工艺和SBR及其变型工艺为主流主体工艺,其中占总数64%的污水处理厂选用了氧化沟系列工艺。水质参数的设置与工艺密切相关。污水中无机物含量较高,59%的污水处理厂的MLSS在4~6 g/L之间,71%的污水处理厂的MLVSS/MLSS在0.7以下。三峡库区城市污水处理厂进水水质波动大,碳源较充足,可生化性较好。另外,总结了污水处理厂运行中易出现的问题及建议措施。     

山东省徒骇河—马颊河流域城市污水处理厂运行效果及费用分析

对山东省徒骇河—马颊河流域内某具有代表性的县级城市污水处理厂的进水特征、运行效果和处理费用进行了分析。结果表明:(1)该污水处理厂进水污染物浓度远低于设计指标。(2)该污水处理厂2012年单位水处理平均耗电量为0.267kW·h/m3,略低于国内单位水处理平均耗电量水平,略高于发达国家单位水处理平均耗电量水平,仍具有节能潜力。该污水处理厂单位水处理耗电量与单位水处理COD削减量呈线性相关,可通过COD进出水浓度及耗电量—污染物削减量线性关系式近似估算污水处理的耗电量。(3)该污水处理厂单位水处理总费用约0.58元/m3,其中电费和设备折旧费分别占单位水处理总费用的53.99%和33.67%,为污水处理厂运行费用的主要构成部分。     

基于膜分离的原污水碳源浓缩与能量平衡分析

将污水中蕴含大量的有机物收集浓缩转化成甲烷等可利用能源,是污水资源化利用的重要方式。利用膜分离作用,将原污水的有机物直接收集浓缩,并探索最佳运行参数和操作策略。结果表明,截留有机物停留时间为3～4 d较合适,耗氧污染物(以COD计)回收率超过90%。能量平衡分析显示,通过回收有机物转化为甲烷能量为0.087 6 kW·h^-1·m^-3,回收量占总能耗的33%。中孔纤维膜表面形成的吸附性滤饼层阻止有机物与膜紧密结合,提高了膜分离效率。进一步解析了膜污染控制机理,以探索提高耗氧污染物(以COD计)浓缩效率的优化方案。本研究结果可为污水碳源捕获方法的研究提供参考,对城市水务行业碳减排工作有积极意义。     

响应面法优化混凝处理西北农村水窖水

针对西北地区水窖水低温低浊且微污染的水质特点,采用混凝工艺实现水质提升。通过研究混凝剂投量、助凝剂投量、pH等单因素对浊度、高锰酸盐指数、UV₂₅₄、氨氮去除率的影响,并利用Design-Expert软件对实验数据进行处理,得到二次响应曲面模型各因素间相互作用对响应值的影响,以及其最佳水平。结果表明：采用PAC+PAM的组合处理窖水时,最佳工艺参数PAC投加量为52.08 mg·L^-1,PAM投加量为0.32 mg·L^-1,pH为8.03时,微污染窖水浊度、高锰酸盐指数、氨氮去除率分别为95.8%、81.1%、48.6%。且在浊度、高锰酸盐指数、氨氮模型中,各因变量的影响程度依次为：pH>助凝剂投加量>混凝剂投加量;助凝剂投加量>混凝剂投加量>pH;混凝剂投加量>pH>助凝剂投加量。通过模型可信度分析证明：响应曲面法用于优化混凝工艺处理水窖水的可行性和有效性,同时也为雨雪水等非常规水源水质的净化提供了技术参考。     

氯化铁处理AB工艺二级出水中的磷

铁盐混凝剂因其高电荷、安全无毒、易于控制等优点,在城市污水厂除磷方面得到了进一步的发展和应用。为了考察FeCl3除磷的作用特征,探讨除磷效率随pH值、FeCl3投加量等混凝参数的变化规律,以氯化铁(FeCl3)为除磷剂,某城市污水处理厂二级出水为实验水样,进行了实验研究。研究结果表明,水样的硬度对混凝剂除磷性能有较大影响,在最佳工艺条件———不调节水样pH值、FeCl3投加量为75 mg/L时,可将废水中的总磷含量从4.95 mg/L降至0.44 mg/L以下,处理出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A排放标准(GB18918-2002)(TP<0.50 mg/L)。     

两种不同基质的垂直潜流人工湿地对尾水的处理效果研究

为提高人工湿地对污水处理厂尾水的处理效率,采用以黄铁矿和砾石为基质的两种垂直潜流人工湿地处理武汉某污水处理厂尾水,研究了不同水力负荷下人工湿地去除污染物的效果,并分析了基质的微生物群落结构。结果表明,在低水力负荷(0.4～0.7 m³/(m²·d))下,两种人工湿地对尾水化学需氧量(COD)、总氮(TN)、NO^-₃和总磷(TP)具有较好的去除效果;在高水力负荷(1.0～1.3 m³/(m²·d))下,对氨氮去除效果较好。黄铁矿人工湿地对尾水COD、TN、NO^-₃和TP的去除效果好于砾石,分析基质微生物发现,黄铁矿人工湿地中反硝化脱氮菌属主要为硫杆菌属(Thiobacillus)和硫氧化菌属(Sulfurifustis),相对丰度分别为16.68%和4.62%,且硫杆菌属具有提高磷去除能力的功能;而砾石人工湿地中反硝化脱氮菌属主要为类固醇杆菌属(Steroidobacter),相对丰度为4.56%,采用黄铁矿为基质...     

钢渣微粉与混凝剂复合对城市污水处理厂尾水深度除磷的试验研究

针对北方严寒地区低温时生物单元处理效能低下,污水处理厂二级出水TP浓度较高且不稳定的问题,将钢渣微粉与混凝剂复合处理城市污水处理厂尾水,以提高TP的处理效能。研究结果表明,钢渣微粉投加量为4g/L时,其对50mg/L含磷溶液处理效果最佳,处理2h后TP去除率可达75.16%;溶液初始pH对除磷效果有一定影响,最佳初始pH为7～8;小试试验表明,与单独聚合硫酸铁(PFS)混凝沉淀除磷相比,投加4g/L钢渣微粉使PFS最佳投加量由10mg/L降至6mg/L,且TP去除率显著提高,絮体沉降时间缩短,钢渣微粉-PFS絮体沉降2min时絮体体积分数降至10%,远低于PFS絮体。在连续30d的中试运行中,进水TP为1.40～1.98mg/L时,出水TP质量浓度可稳定维持在0.35～0.46mg/L,运行后期pH可降至9以下,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A排放标准,运行期间药剂成本仅为0.06元/m3,具有一定经济性。     

氯化铁混凝剂中亚铁含量对混凝效果的影响

以城市污水处理厂原水为实验水样,研究了液体FeCl3混凝剂中亚铁含量对其混凝效果的影响。结果表明,液体FeCl3混凝剂中亚铁的含量与其对污水中总磷和COD的去除效果呈非线性相关性,当FeCl3中亚铁含量为25%时,16.0 mg/L的投加量即可使上清液COD降至195 mg/L,去除率达56.7%,总磷降至1.7 mg/L,去除率达70.7%;当FeCl3中亚铁含量继续降低至0.4%时,COD、总磷的去除率仅提高1.1%和1.3%。因此从性价比来讲,FeCl3混凝剂用于污水厂原水混凝时,可适当放宽产品质量标准中亚铁含量限值的规定,有利于降低氯化铁混凝剂的生产成本。     

滤布滤池系统在城市污水深度处理的中试研究

滤布滤池工艺是一种将过滤截留和沉淀集中在同一滤池内同步完成的高效水处理工艺。将该工艺应用于城市污水的深度处理中,通过絮凝剂的加入,具有同步去除TP和浊度的功能。研究了该工艺对城市污水处理厂二级处理出水中的TP、浊度、TN和COD的去除效果及其运行规律。研究表明：采用氯化铁作为絮凝剂,在合适的药剂投加量下,对污水处理厂二级出水的TP的去除率超过53%,浊度去除率超过32%。与传统的砂滤工艺相比,该工艺具有操作简单、结构紧凑、占地面积小和高程损失小等优点,是一种更为经济和简单的处理单元,适用于现有城市污水处理厂进一步提高出水水质的深度处理。     

不同分子量聚乳酸的异养反硝化脱氮性能及脱氮反应机制

聚乳酸(PLA)是一种发展潜力巨大的反硝化固体碳源。为探究不同分子量PLA反硝化脱氮路径及机制,以不同分子量PLA为固体碳源研究了PLA的静态释碳性能和反硝化脱氮效果,考察了反硝化出水溶解性有机质(DOM)组分和微生物群落结构。结果表明：PLA释碳稳定,在清水和脱氮反应器中出水COD均能稳定在20 mg·L^-1;PLA分子量越低,脱氮效果越好,5 000 g·mol^-1分子量PLA的NO₃^--N去除率和反硝化速率达到100%和1.29 mg·L^-1·h^-1。PLA脱氮路径有2条：一是反硝化功能菌群利用水解微生物分解PLA释放的小分子碳源作为电子供体进行异养反硝化作用;一是微生物利用溶解性微生物代谢产物等有机物进行反硝化脱氮。该研究结果可为PLA固体碳源在反硝化脱氮工艺中的高效应用提供参考。     

垃圾渗滤液补充反硝化碳源强化脱氮效果

垃圾渗滤液中含有大量易被微生物利用的挥发性脂肪酸,若其可以作为城镇污水处理厂的补充碳源,将对降低碳源投加成本和实现垃圾渗滤液的资源化利用有重要意义。在实际城镇污水处理厂考察了垃圾渗滤液补充进水碳源的脱氮效果,并进一步对比了传统碳源(甲醇、乙酸钠)、垃圾渗滤液及垃圾渗滤液在不同pH条件下产生的水解酸化液作为碳源时的反硝化效果。结果表明,实际城镇污水处理厂投加乙酸钠作为补充碳源时总氮去除率仅提高3%左右,而在进水中混合垃圾渗滤液后提高了约10%。垃圾渗滤液与乙酸钠作碳源时NO_3~--N去除率均97%,但垃圾渗滤液为碳源时最大比反硝化速率高达8.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),是乙酸钠为碳源时的1.7倍;垃圾渗滤液中性和碱性水解酸化液为碳源时,反硝化效果相差不大,最大比反硝化速率为4.5～4.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),NO_3~--N去除率仅为70%左右。垃圾渗滤液或其水解酸化液是否可以作为强化脱氮效果的补充碳源取决于基质本身的性质。     

城市污水处理厂二级处理出水中磷深度去除技术

以某城市污水处理厂二级出水为研究对象,分析了其中磷的形态及浓度分布,分别采用FeCl_3、PAC、Al_2(SO_4)_3混凝剂和羟基铁颗粒吸附剂开展了基于化学法和吸附法的深度除磷技术的研究。在相同的水质和环境条件下,对不同形态磷的去除效果进行了分析,并对两者的技术经济性进行了对比。结果表明,该厂二级出水中TP浓度的平均水平为0.332 mg·L~(-1),其中可溶性活性磷酸盐为主要存在形态,占TP浓度的64.16%。与FeCl_3相比,Al_2(SO_4)_3和PAC比较适合本实验原水水质,当其投加量为3 mg·L~(-1)时,出水TP可降至0.05mg·L~(-1)以下。以Al_2(SO_4)_3和PAC作为混凝剂,各种形态的磷均得到不同程度的去除,可溶性活性磷酸盐的去除效果最好,几乎全部得以去除,而颗粒态磷和其他溶解性磷的去除效果较差。通过技术经济比较,Al_2(SO_4)_3在除磷效果和药剂费用上均比PAC占有优势。羟基铁颗粒吸附剂对可溶性活性磷酸盐吸附效果显著,对其他溶解性磷吸附效果较差,当空床接触时间(EBCT)大于10 min时,出水TP可降至0.05 mg·L~(-1)以下。从长期的技术和经济效益综合考虑,吸附剂优于混凝剂。     

基于预处理+A3/O+MBR+RO组合工艺的高浓度制药废水处理流程优化及其运行效果

针对上海某制药工厂产生高浓度难降解有机废水的水质特性,采用预处理+A³/O+MBR+RO组合工艺进行处理。结果表明：该工艺处理高浓度制药废水性能良好,且工艺运行稳定,对COD、NH₃-N的平均去除率达到96.2%、99.1%;该运行系统能满足此类制药废水水质水量波动较大、可生化性较差的状况;废水经预处理单元时,采用动态调整投加药剂量的优化方式,以实现降低药剂使用成本;后进入生化单元,通过对溶解氧、内回流比的优化调整,厌氧池、好氧池溶解氧分别控制为0.2～0.3 mg·L^-1、2～5 mg·L^-1,好氧池至缺氧池内回流比控制为100%～150%,系统脱氮除磷效果良好;在经复合深度膜处理单元出水稳定后达标排放。该系统工艺所产生的剩余污泥采用板框压滤结合低温烘干的优化模式,降低污泥含水率,以减少污泥委外与后续的处理成本,从而达到减污降碳的环境经济效益。本项目排水水质满足上海市地方标准《污水综合排放标准》(DB31/199-2018)的三级标准与《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)...     

污水深度处理微絮凝-D型滤池工艺运行性能与经济性分析

根据昆明市第一污水处理厂深度处理微絮凝-D型滤池工艺的运行数据,评价了工艺出水水质及总磷(TP)去除效果,同时分析了混凝剂投加量及药剂费用。结果表明,微絮凝-D型滤池工艺出水TP平均浓度为0.15 mg/L,最优水平值为0.05 mg/L,95%保证值为0.37 mg/L,TP平均去除率为63.6%。出水悬浮固体(SS)浓度95%保证值为10 mg/L。混凝剂聚合氯化铝(PAC)的投加量在1.5~4 mg Al2O3/L范围波动,去除单位TP的PAC投加量平均值为16.7 mg Al2O3/mg-P,投加比为2~8 mol-Al/mol-P。当投加比超过5时,出水TP浓度可达到0.3 mg/L以下。吨水PAC成本平均值为0.017元/t。     

碳纳米管电极强化电催化臭氧降解西玛津

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H₂O₂的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴定了反应体系内的活性物质及对西玛津的降解性能。结果表明,当气体流量为0.2 L·min^-1,电流密度为7.5 mA·cm^-2时,HO·生成量为1.024μmol·L^-1。与单独电催化和单独臭氧技术相比,电催化臭氧技术可以在6 min内完全去除初始质量浓度为5 mg·L^-1的西玛津。当臭氧质量浓度10 mg·L^-1,电流密度7.5 mA·cm^-2时,电催化臭氧技术的矿化效率最高,120 min后TOC去除率为62.25%,相比于电催化氧化、臭氧氧化能耗分别下降了55%和31%,但电催化臭氧技术没有明显降低西玛津中间产物的毒性。经过10次循环使用后,CNT/TBAQ阴极仍然保持对污染物的去除能...     

亚铁活化过碳酸钠对垃圾渗滤液污染地下水中COD的去除

针对垃圾渗滤液渗漏严重威胁地下水水质的问题,以过碳酸钠(sodium percarbonate,SPC)为固体氧化剂来构建地下水的原位修复技术,采用单因素法,以受污染的高COD地下水为处理对象,通过实验研究了n(SPC):n(FeSO₄·7H₂O)、药剂投加量、反应时间对SPC/Fe²⁺体系去除COD的影响和SPC/Fe²⁺体系的反应机理。结果表明：n(SPC):n(FeSO₄·7H₂O)和SPC的投加量显著影响COD的去除效能;在初始pH值为7.22、 n(SPC):n(FeSO₄·7H₂O)=1:2.75、 SPC投加量为48 mmol·L^-1以及反应30 min的最佳实验条件下,COD的去除率可达82.09%;SPC/Fe²⁺体系通过降解类蛋白有机物和腐殖酸实现高COD地下水的有效处理,主要活性物种HO·能够有效减小腐殖质分子量及其分子间聚合度,同时降低芳香性构化...