主流厌氧氨氧化工艺的运行优化及其微生物的群落变迁

通过高氨氮污水驯化成熟的CANON生物膜反应器处理低氨氮污水,试验分为3个阶段:(1)连续曝气无机配水阶段(0~59 d),曝气量30 m L·min-1,调整氨氮浓度为80 mg·L~(-1),厌氧氨氧化脱氮效率较低,第56 d时,TN去除负荷仅为0. 13kg·(m~3·d)~(-1).(2)连续曝气生活污水阶段(60~110 d),有机碳源的进入使得CANON反应器在79 d时TN去除负荷提升至0. 22 kg·(m~3·d)~(-1).(3)由于DO浓度较低,其氨氮去除率仅为75%,为进一步提高氨氮和TN的去除效果,第110 d时,进入间歇曝气生活污水阶段(110~160 d),提高曝气量为50 m L·min-1,曝气30 min,停曝30 min,第131 d时,氨氮去除率提高至86. 34%,TN去除率和去除负荷分别达到85. 87%和0. 30 kg·(m~3·d)~(-1),这说明间歇曝气策略可以提升CANON反应器的脱氮性能.同时在试验开始前(0d)、连续曝气无机配水阶段(56 d)和间歇曝气生活污水阶段(152 d)时分别取样进行了高通量测序,分析不同阶段的微生物群落变化,结果表明:(1)Candidatus Brocadia相比Candidatus Kuenenia在低氨氮无机配水和生活污水阶段中受影响较小;(2)Nitrosomonas和Nitrospira分别为AOB和NOB的优势菌种,生活污水阶段对Nitrosomonas影响较大,对Nitrospira影响较小;(3)反硝化菌属始终存在CANON反应器中,其中假单胞菌属(Pseudomonas)、副球菌属(Paracoccus)适应性最强,但各阶段相对丰度均不超过0. 5%.     

连续流间隙曝气前缺氧生物反应器处理分散污水的生产性试验研究

针对一种用于小流量分散型污水处理的连续流间隙曝气前缺氧生物反应器进行生产性试验.在持续近1年的运行监测和工况优化过程中,考察了不同曝气时间比、混合液回流比、水力停留时间(HRT)等组合工况下该生物反应器去除COD、氮、磷的效果.结果表明,反应器可以维持高的污泥浓度,进而高效去除污水中的COD.脱氮效率可通过调节工艺运行参数来提高:在进水流量一定时,减少曝气时间比(即增加停曝时长);在曝气强度一定时,调低混合液回流比;当进水流量升高时,同时增加曝气时间比与循环时长.当反应器达到稳态运行后,在水温17.4~28.6℃、曝气时间比0.5、曝气阶段平均溶氧浓度约1.0 mg·L~(-1)、总HRT 16.6 h、混合液回流比1.5条件下,COD、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除率分别可达90%、90%、70%~80%、80%,出水COD、NH_4~+-N、TN指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A排放标准,出水TP指标满足一级B排放标准.     

低碳源条件下改良双污泥系统脱氮除磷优化研究

在低碳源废水条件下,通过对改良后的双污泥处理工艺与传统厌氧-好氧-缺氧工艺效果进行比较分析,探究解决城市生活污水碳源不足的方法.实验组反应器为改良型双污泥系统,即在原双污泥系统缺氧段增加两个阶段的微曝气(曝气量0.5 L·min~(-1)),对照组反应器为多级厌氧-好氧-缺氧SBR.结果表明,进水COD、氨氮、SOP浓度分别为200、35、10 mg·L-1时,实验组比对照组脱氮除磷效果好(去除率分别为:TN 94.8%与60.9%;TP 96.5%与75%),出水SOP浓度0.35 mg·L-1,NH+4-N浓度0.50 mg·L-1,TN浓度1.82 mg·L-1,完全满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准.采用优化后的工艺,单位碳源(以COD计)可实现的最大的氮、磷的去除量分别为0.17 g·g-1和0.048 g·g-1,可以最大程度地解决当前城市废水碳源浓度较低的问题.     

深井曝气工艺处理市政污水的运行研究

黄岛污水处理厂二期工程采用深井曝气工艺,处理规模4×10~4m~3/d,生化段由三口3.2m×92m的深井组成,泥水分离段采用悬浮澄清池,利用气浮原理实现泥水分离,分离效果好。处理后出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。根据运行经验总结了深井曝气工艺的优缺点及运行注意事项。     

北京城市副中心(通州区)加油站VOCs排放清单

通州区作为北京城市副中心,面临着加油站VOCs排放量快速增长的巨大压力,本研究以通州区为例,建立了一套自下而上的加油站VOCs排放清单估算方法,利用北京市本地化加油站VOCs排放因子,结合每座加油站油品销售量,编制了通州区2015~2022年高时空分辨率加油站VOCs排放清单.结果表明:(1)北京市加油站在卸油、加油和罐压控制措施的基础上增加在线监控系统(OMS),汽油VOCs排放因子由190 mg·L~(-1)降至115 mg·L~(-1),再叠加50%车载油气回收系统,排放因子分别降至131 mg·L~(-1)和96 mg·L~(-1);加油站柴油VOCs排放因子(13 mg·L~(-1))是汽油未控制排放因子(1 552 mg·L~(-1))的0.8%;(2)通州区2015年加油站VOCs排放量为97.8 t·a-1,汽油和柴油VOCs排放量分别为96.2 t·a-1和1.6 t·a-1,分别占98.4%和1.6%,排放主要集中在北京市政府新址周边区域;(3)实施《北京市2013~2017年清洁空气行动计划》油气回收要求后,考虑油品销售量增长,通州区2017年和2022年加油站VOCs排放量相比2015年减排9%和6%,假设2022年底前在28座2 000~5 000 t·a-1的加油站也安装OMS,加油站VOCs排放量相比2015年减排13%;(4)2014年APEC期间单双号限行措施使加油站每日排放量减少了(22±12)%;(5)建议加强北京市政府新址周边区域加油站和夏季以及中午加油闲时的油气回收监管工作.     

阶梯曝气对城市污水好氧颗粒污泥系统的影响

为实现低C/N城市污水的同步脱氮除磷,采用SBR反应器以厌氧/好氧(A/O)为运行方式,在保持总曝气量900 L不变的条件下调整曝气策略[将均匀曝气2. 81 L·(h·L)-1改为先高强度4. 22 L·(h·L)-1后低强度1. 88 L·(h·L)-1的"高/低曝气"和先低强度1. 88 L·(h·L)-1后高强度4. 22 L·(h·L)-1的"低/高曝气"].试验考察了不同曝气策略下系统的脱氮除磷性能及污泥特性.结果表明,高/低曝气下系统的脱氮除磷效果最佳,出水NH_4+-N、NO_2--N、NO_3--N和TP浓度分别为0、0. 15、8. 12和0. 04 mg·L~(-1),总氮(TN)和总磷(TP)去除率分别为78. 33%和99. 19%,同步硝化内源反硝化(SNED)作用明显,SNED率为77. 08%.且相比于均匀曝气,系统硝化速率及反硝化速率均增加,反硝化速率(以N/VSS计)达到整个运行过程中的最大值,为14. 33 mg·(g·h)-1,同时颗粒污泥密实度、沉降性能及稳定性提高,污泥容积指数(SVI)为23. 49 m L·g~(-1).调整曝气策略为低/高曝气后,系统脱氮除磷性能变差,TN和TP去除率均降至最低,分别为51. 26%和58. 32%,但此时系统硝化性能最佳,氨氧化速率和硝酸盐生成速率均达到整个运行过程中的最大值,分别为14. 92 mg·(g·h)-1和7. 50 mg·(g·h)-1,同时颗粒污泥中丝状菌大量繁殖、结构松散、沉降性及稳定性均变差,SVI升至40. 76 m L·g~(-1).故采取高/低阶梯曝气策略有利于AGS系统高效脱氮除磷及提高稳定性.     

低温下A2/O-BAF反硝化除磷脱氮特性

在11~14℃低温下,采用A~2/O-BAF系统处理低C/N生活污水,研究了污染物去除特性、反硝化除磷过程中除磷脱氮比例(ΔPO_4~(3-)/ΔNO_3~--N)以及BAF中曝气量和有效填料高度对硝化反应的影响.结果表明,在COD、NH_4~+-N、TN和PO_4~(3-)的平均进水浓度分别为193.1、58.6、60.3和5.1 mg·L~(-1)时,平均出水浓度分别为46.3、2.5、13.4和0.3 mg·L~(-1),达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准.对ΔPO_4~(3-)/ΔNO_3~--N进行线性拟合,比值分布在0.47~1.75之间;运用正态分布对ΔPO_4~(3-)/ΔNO_3~--N进行数理统计,其均值为1.20,标准差0.29.BAF中曝气量为60 L·h~(-1)和100 L·h~(-1),出水NH_4~+-N浓度小于5.0 mg·L~(-1)时所需填料高度分别为1.8 m和1.0 m;继续增大BAF中曝气量为120 L·h~(-1)时,气水流冲击导致生物膜脱落,造成出水NH_4~+-N大于5.0 mg·L~(-1).     

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.     

分格复合填料曝气生物滤池脱氮除磷特性及微生物群落特征分析

设计一种新型曝气生物滤池-分格复合填料曝气生物滤池,采用污水处理厂曝气沉砂池出水为初始微污染水,调试反应器对微污染水的深度处理效果,同时对填料表面生物膜中的微生物群落组成和结构进行解析.结果表明:该工艺在曝气量为3.0 L·min-1,水力负荷为20m3·m-3·d-1,回流比为125%的条件下,对化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮、浊度的平均去除率分别为81%、48%、91%、91%;该工艺对磷的去除率仅为14%,通过投加聚合氯化铝可使出水中总磷(TP)含量降至0.50 mg·L-1以下.微生物群落分析发现,好氧段中与硝化过程中密切相关的硝化螺菌属微生物占群落总量的8.0%,而在缺氧段与反硝化相关的脱氯单胞菌属微生物可占群落总量的1.5%,微生物群落组成与反应器功能具有较好的一致性.本研究表明,该工艺可以高效去除总氮,与聚合氯化铝联合作用可去除86%的总磷,达到污水排放一级A标准,可作为城市杂用水和景观环境用水进行回用.     

城市污水处理厂污水处理工艺对VOCs挥发特征影响

对广州市某污水处理厂入厂原水进行了现场水样采集,用吹扫捕集-气相色谱质谱法测定了水样中VOCs含量.在污水处理厂入水口中共检出20种VOCs,浓度范围为0.1789~21.89μg/L.基于实测数据和构筑物结构参数,对该厂4种不同的污水处理工艺流程(包括A-B工艺,UNITANK工艺,改良A2/O脱氮除磷工艺和改良A2/O 高效沉淀工艺)利用WATER9模型计算了各工艺主要构筑物VOCs的挥发速率和挥发总量.挥发速率最大工艺为A-B工艺,其值为0.2318g/s;构筑物加盖的改良A2/O高效沉淀工艺挥发速率最小为0.0426g/s.各个工艺中挥发速率最大的单元有生物处理池和沉淀池,主要成分有苯、甲苯、三氯甲烷、四氯乙烯.根据VOCs挥发速率和污水处理量计算了VOCs在构筑物加盖和不加盖情况下的排放因子,并估算了珠江三角洲地区污水处理厂VOCs的总排放量,发现构筑物加盖可大大减少城市污水处理厂的排放率,削减率可达到74.72%.     

连续流好氧颗粒污泥系统处理低COD/N实际生活污水的工艺优化

在连续流合建式反应器中接种成熟好氧颗粒污泥处理低碳氮比(COD/N)的实际生活污水,研究了曝气量和水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对连续流好氧颗粒污泥系统脱氮除磷和颗粒污泥稳定性的影响.结果表明,当曝气量为300 m L·min-1(表观气速为1.2 cm·s-1)、HRT为7.5 h时,反应器对化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)和总磷(total phosphorus,TP)去除率达到最高,分别为76.34%、51.23%和53.70%.整个系统在此条件下能够稳定运行,污泥浓度(mixed liquor suspended solids,MLSS)为2 000 mg·L-1左右,污泥体积指数(sludge volume index,SVI)保持在50 m L·g-1以下,好氧颗粒污泥形态完整,沉降性能良好.低COD/N的实际生活污水促进了好氧颗粒污泥胞外多聚物(extracellular polymeric substance,EPS)的增长,蛋白质(protein,PN)和多聚糖(polysaccharide,PS)的比值高达17.9,相对于PS,PN对颗粒污泥的稳定性有更大的促进作用.     

除磷颗粒诱导的同步短程硝化反硝化除磷颗粒污泥工艺

以低C/N比生活污水为研究对象,接种成熟除磷颗粒污泥,通过联合调控好氧时间及曝气强度成功将其诱导成具有同步短程硝化反硝化除磷功能的颗粒污泥,并分析了此过程中系统脱氮除磷特性变化.结果表明,好氧段曝气强度为5L·(h·L)^-1,在较短曝气时间下(140 min)可实现AOB的富集,但同步硝化反硝化能力难以提高;降低曝气强度为3. 5L·(h·L)^-1,延长曝气时间(200 min),好氧段氮损增加.根据pH及DO曲线进一步优化曝气时长抑制NO₂^-向NO₃^-转化,优化后系统出水TP <0. 5 mg·L^-1和TN <15 mg·L^-1,可实现氮磷的同步去除.在系统功能由单纯的除磷向同步脱氮除磷转化的过程中,释磷量下降,PAOs在内碳源储存过程中的贡献比例有所下降,但仍占主体地位(60%).批次实验表明,颗粒中可利用NO₂^-为电子受体的DPAOs占绝大部分达52....     

高氨氮废水短程硝化过程中N2O释放试验研究

试验采用序批式反应器(SBR)处理高氨氮废水,逐步提高废水氨氮(NH+4-N)浓度到800 mg·L-1,通过控制曝气量实现了短程硝化.SBR周期试验表明,在低溶解氧和高游离氨等共同作用下,氨氧化菌(AOB)活性较低,导致AOB以亚硝酸盐氮(NO_2~--N)作为电子受体进行好氧反硝化,氧化亚氮(N_2O)释放因子为9.8%.静态试验控制初始NH_4~+-N为100 mg·L-1且改变曝气量(0.22~0.88 L·min~(-1))条件下,溶解氧浓度的增加能够提高硝化菌活性,N2O释放因子为0.51%~0.85%.当初始NH_4~+-N浓度为100 mg·L~(-1)且曝气量控制在0.66 L·min-1时,初始NO-2-N浓度为0~100 mg·L~(-1)对硝化菌活性影响较小,N2O释放因子为0.50%~0.71%.当溶解氧和游离氨浓度控制在适宜范围内,可维持AOB较高活性,抑制AOB发生好氧反硝化作用,降低N2O释放率.     

缺氧/好氧交替连续流的生活污水好氧颗粒污泥运行及污染物去除机制

室温下接种成熟的好氧颗粒污泥于由独立的缺氧池和好氧池组成的缺氧/好氧交替连续流系统中,以实际生活污水为进水基质,探究曝气强度和水力停留时间对连续流系统的影响.研究表明在回流比为2,较小的曝气强度（0.6mL·min^-1）和适当的水力停留时间（9 h）条件下更有利于污染物的去除,此时TP平均去除率为80.43%,TN平均去除率为83.6%,COD平均去除率为90.39%,污泥浓度为2100 mg·L^-1左右,污泥体积指数保持在50 mL·g^-1以下,颗粒粒径在700~800 nm之间.用EEM-PARAFAC模型对不同阶段的EPS表征结果表明,EPS组成成分随着运行参数的改变而改变,水力停留时间对连续流系统有更大的影响.此外通过高通量测序的方法评估连续流系统中的微生物多样性,建立污染物去除模型,并在系统中发现了与脱氮除磷相关的11种主要功能菌.     

间歇曝气下短程硝化耦合污泥微膨胀稳定性

污泥微膨胀耦合短程硝化是一种利用低溶解氧(DO)引发丝状菌有限繁殖和亚硝酸盐(NO-2-N)积累来协同提高氮的去除率并降低能耗的新工艺.为分析该工艺启动的可行性和长期稳定性,采用两个间歇式反应器(SBR)并通过调整曝气方式,考察低DO(0.3~0.8 mg·L-1)下污泥沉降性、亚硝酸盐累积率(NAR)、总氮的去除特性、优势丝状菌和硝化菌群的动态变化.结果表明,缺氧∶好氧=15 min∶30 min的间歇曝气运行方式下,可以实现NAR约为50%和稳定的污泥微膨胀,污泥体积指数(SVI)稳定在170~200 m L·g-1.实时连续曝气可以实现NAR为95%以上,并且NO-2-N的累积引发了以Type 0092型为优势丝状菌的污泥微膨胀,但无法长期维持.改变运行方式为间歇曝气,运行60 d左右可以实现短程硝化和微膨胀耦合及长期稳定维持,TN的去除率稳定在66%.FISH分析间歇曝气引发污泥微膨胀主要丝状菌是M.parvicella和Type 0092型.Q-PCR对硝化菌群定量分析得出SBR A初期和末期AOB占全菌的比例分别由0.53%提高到2.19%,NOB由17.5%降至3.2%.SBR B里AOB由0.51%提高到1.53%,而NOB由18.05%降至11.01%.     

高溶解氧条件下不同曝气量对短程硝化性能及微生物特征的影响

短程硝化过程是短程生物脱氮工艺中的限速步骤,在保证稳定亚硝化率的前提下,提高曝气量能够提高好氧氨氧化菌的活性,进而提高氨氧化速率.本文在序批式反应器中,通过改变曝气量,在高溶解氧条件下,考察不同曝气量对短程硝化的性能及微生物的影响.结果表明,随着曝气量的增大,氨氧化速率不断升高.单位体积曝气量为0.8、1.7、3.3、5.0 L·min^-1·L^-1时,氨氧化率维持在50%左右,亚硝酸盐氮积累率稳定在99%以上,平均氨氧化速率分别为0.88、0.96、1.29和1.32 mg·L^-1·min^-1.高通量测序分析表明,不同曝气量条件下,反应器中好氧氨氧化菌的优势菌属均为Nitrosomonas,而亚硝酸盐氧化菌都被有效抑制,Nitrospira丰度很低.此外,检出Acidovorax、Denitratisoma、Hyphomicrobium、Ignavibacterium等多种反硝化细菌,这些反硝化菌能够与好氧氨氧化菌共同作用,使系统发生少量内源同步硝化反硝化.综合考虑曝气能耗和反应速率,曝气量为3.3 L·min^-1·L^-1时,可实现控制短程硝化工艺的低耗高效运行.     

逆电渗析反应器降解模拟甲基橙染料废水实验

利用逆电渗析（RED）技术可实现"废热治理废水"的目的.为探究RED反应器对染料废水的降解效果,构建了由40对膜构成的RED反应器.以NaCl水溶液作为工作溶液,甲基橙模拟废水作为降解对象,考察了废水流率、Cl^-浓度、Fe²⁺浓度、pH值、曝气流率和输出电流对模拟废水脱色率及COD去除率的影响.结果表明,对于RED反应器阳极回路印染废水,废水流率对其脱色率影响不大,但Cl^-浓度对其脱色率和COD去除率影响较大.对于RED反应器阴极回路印染废水,废水流率、Fe²⁺浓度、pH值和曝气流率均对其脱色率和COD去除率产生影响.当阳极回路废水氯盐浓度为0.5 mol·L^-1,阴极回路废水pH=2、Fe²⁺浓度为0.1 mmol·L^-1、曝气流率为600 mL·min^-1,两回路模拟废水流率均为82 mL·min^-1实验条件下,输出电流为0.25 A时,处理20 min后,阳/阴极回路模拟废水脱色率分别为99.9%和91.71%;处理80 min后,阳/阴极回路模拟废水COD去除率分别可达到52%和62%.     

消费电子产品生产过程中挥发性有机物(VOCs)排放特征的研究

选取塑胶零件、印刷线路板及主板3类消费电子产品部件为研究对象,利用活性炭管采样,样品溶剂解吸后采用GC/MS分析,获得了各排气筒及车间内VOCs含量水平与组分特征.通过计算排放量,得出了分物种VOCs排放系数.结果表明,塑胶零件生产线排气筒总挥发性有机物(TVOCs)浓度为48.01~115.05 mg·m-3,印刷线路板为6.08~11.36 mg·m-3,主板为29.81~30.21 mg·m-3.塑胶零件生产车间内TVOCs浓度为4.23~120.58 mg·m-3,印刷线路板为1.50~2.02 mg·m-3,主板为7.01~9.93 mg·m-3.环烷烃类、酯类、苯类为主要排放物质.对于不同产品生产线的排气筒及车间废气,浓度和物种均有很大差异;对于相同产品,浓度有差异但物种基本相同.按产品分类,共计算得出了36个分物种VOCs排放系数,其中,塑胶零件、印刷线路板及主板TVOCs排放系数分别为0.626 kg·kg-1涂料用量、0.123 kg·kg-1油墨用量、0.028 kg·kg-1印刷线路板用量.通过排放量计算结果分析,3种产品中,塑胶零件生产为VOCs主要排放源,车间内无组织排放为主要排放方式.