反硝化除磷污泥的厌氧释磷与缺氧吸磷特性研究

为研究厌氧释磷过程中的影响因素,以连续流A 2N双污泥中试污泥为样品,考察了碳源种类、碳源浓度、pH值以及温度对反硝化除磷污泥厌氧释磷的影响。结果表明:乙酸为碳源时释磷效果最佳,其次是葡萄糖,甲醇为碳源时释磷效果较差。MLSS为1 200 mg/L左右时,投加200 mg/L的COD即可保证充分释磷。pH值为6.3~8.8,对厌氧释磷效果影响不大,适当提高pH值有利于提高释磷速率。温度为20~30℃,释磷效果较好。另外,实验同时研究了反硝化除磷污泥分别利用不同电子受体(硝氮、氧气)的吸磷特性。以硝氮为电子受体的反硝化吸磷过程中,前15min的反硝化吸磷脱氮速率最高,吸磷速率与反硝化速率分别为11.5、10.4 mgN/gVSS·h;以氧气为电子受体的好氧吸磷过程中,前15 min的好氧吸磷速率最高,达到20.4 mgP/gVSS·h,大约为反硝化吸磷的2倍。     

活性污泥外循环SBR系统循环污泥释磷能力研究

本试验以HAc作为厌氧释磷的碳源有机物，以SBR系统外循环污泥作为研究对象，探索外循环活性污泥的厌氧释磷能力和获取高浓度富磷污水的途径，试验表明：厌氧过程中聚磷菌吸收HAc和释放PO4^3 的分子比为1：1。即吸收2．06mgHAc-COD将诱导1mgP释放，单位时段比污泥的平均释磷速率Vp=6.54.t^0.76，理想的厌氧时间为60－180min，减少循环污泥释磷系统的反应容积可以提高富磷污水磷酸盐的浓度。     

FNA对好氧吸磷的长期抑制及污泥吸磷方式转化

本研究采用交替厌氧/好氧(An/O)SBR反应器,在21~23℃的条件下启动系统并长期投加亚硝酸盐,考察游离亚硝酸(FNA)对系统好氧吸磷性能的长期抑制作用及驯化后污泥吸磷方式的转化.结果表明,投加FNA后,污泥的释磷和吸磷能力不仅未受到抑制,比释磷速率和比吸磷速率反而高于投加前.FNA浓度(以HNO2-N计)低于0.53×10-3mg·L-1时,系统除磷率均大于96.9%;当FNA浓度提高至0.99×10-3、1.46×10-3、1.94×10-3mg·L-1时,系统除磷率均会大幅下降,分别经过50、12、30 d的运行,除磷率恢复至64.42%、67.33%、44.14%,说明抑制作用导致的除磷性能恶化可以恢复且长期驯化作用能缩短恢复过程.值得注意的是,在低于1.46×10-3mg·L-1范围内,随着FNA投加量的提高,好氧段亚硝酸盐的损失量不断增大.研究还发现,经FNA长期抑制的好氧除磷系统内污泥吸磷方式发生转变,硝酸盐型和亚硝酸盐型缺氧吸磷能力分别为驯化前的3.35倍和3.86倍,说明长期投加FNA有利于富集以NO-2为电子受体的反硝化聚磷菌;而且,长期驯化有利于系统内污泥的沉降.     

碳源类型、温度及电子受体对生物除磷的影响

以中试氧化沟系统活性污泥为研究对象,开展了碳源类型、温度、电子受体和COD浓度对释磷、吸磷过程的影响研究.结果表明:25℃时,以生活污水、乙酸钠和葡萄糖为不同碳源,葡萄糖的释磷、吸磷速率最小,分别为5.12 mg·(g·h)-1和6.43 mg·(g·h)-1,生活污水和乙酸钠的释磷、吸磷速率数值相近.在12、16、20和25℃时,以乙酸钠为碳源,释磷、吸磷速率随温度的升高有不同程度的增加;且好氧吸磷速率随外加COD浓度的增大而减小.当以氧、硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体时,吸磷速率的大小排序为:氧硝酸盐亚硝酸盐;缺氧吸磷过程的硝酸盐和亚硝酸盐的消耗量与吸磷量之间的化学计量关系(P吸收/N消耗,质量比)分别为0.96和0.65.     

温度对生物强化除磷工艺反硝化除磷效果的影响

以处理城市污水的中试规模生物强化除磷A2/O活性污泥工艺系统为研究对象,考察了温度对系统COD去除和脱氮除磷效果的影响,特别是温度对活性污泥反硝化除磷性能的影响.结果表明,当温度从(30.9±0.8)℃降低到(9.1±0.6)℃时,A2/O系统的脱氮除磷效果显著下降,系统对TN和TP的污泥去除负荷明显下降.通过污泥反硝化除磷活性实验发现,随着温度的降低,系统中活性污泥的最大厌氧释磷速率、最大好氧吸磷速率和最大缺氧吸磷速率都降低.活性污泥中反硝化除磷菌(DPB)占聚磷菌(PAOs)总量的比例随温度降低稍有下降,但平均值仍维持在47.5％左右.用阿伦尼乌斯公式对实验结果进行拟合,得到系统中活性污泥聚磷菌厌氧释磷反应活化能Ea1为148.0 kJ· mol-1,聚磷菌好氧吸磷反应活化能Ea2为228.8 kJ·mol-1,发生在缺氧条件下反硝化除磷菌的吸磷反应活化能Ea3为315.8 kJ·mol-1.对不同温度下污泥絮体粒径分析结果表明,随温度降低,粒径分布更加集中,系统中活性污泥絮体颗粒平均粒径减小,不利于污泥絮体内部反硝化除磷缺氧微环境的形成.     

SBR中生物除磷颗粒污泥的反硝化聚磷研究

反硝化聚磷菌(DNPAOs)可利用厌氧储存的聚.3.羟基丁酸(PHB)以硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体进行过量吸磷和反硝化,从而达到在低碳源下脱氮除磷的双重目的.本试验在SBR反应器中,采用厌氧,缺氧/好氧(A/A/O)交替运行的方式.将富集聚磷菌(PAOs)的颗粒污泥成功地诱导为具有反硝化聚磷能力的颗粒污泥.诱导结束后P的去除率在90%以上,NOx-N的去除率在93%以上,厌氧段释磷量在25-33 mg/L,缺氧段每去除lg NOx-N吸收P约1.3 g;典型周期运行结果显示,厌氧段最大比释磷速率(SRPR)为18.39 mg/(g.h),缺氧段最大比吸磷速率(SUPR)为23.72 mg/(g·h),最大比反硝化速率(SDNR)为18.19mg/(g·h),好氧段最大SUPR为17.15 me,/(g·h):颗粒污泥中DNPAOs的数量由诱导前的14.9%增加到80.7%.与除磷颗粒污泥相比.反硝化聚磷颗粒污泥沉速提高0.16-0.7倍,比重提高0.003 1.     

A2/O污水处理工艺中基质转化机理研究

以实际污水培养驯化污泥的小试规模A2/O工艺为研究对象,对系统中基质的转化机理及硝态氮对基质转化的影响进行了批式试验研究.结果表明,在无硝态氮存在于厌氧环境的系统中,厌氧段消耗的COD有51%可被聚磷菌吸收并合成为聚羟基链烷酸(PHAs);缺氧和好氧条件下的比吸磷速率为3.87和6.54 mg/(g·h),利用单位PHAs的吸磷量(rP/PHA)分别为0.38和0.78而在有硝态氮存在于厌氧环境的系统中,厌氧段消耗的COD仅有30.8%可被聚磷菌吸收并合成PHAs,61.5%用于还原硝态氮;缺氧和好氧条件下的比吸磷速率为2.24和4.58 mg/(g·h),rP/PHA值分别为0.35和0.77.同时,在这2个系统中厌氧阶段释放的磷和消耗的COD成良好的线性关系.硝态氮存在于厌氧环境会降低聚磷菌的厌氧释磷速率和效率,使PHAs的合成量减少,从而降低聚磷菌的缺氧和好氧吸磷速率,但并不会影响其吸磷能力.     

酸化液对厌氧释磷好氧吸磷速率的影响研究

采用序批式试验研究了酸化液对聚磷菌厌氧释磷好氧吸磷速率的影响。同一活性污泥混合液中聚磷菌的释磷潜力相当,混合液中挥发性脂肪酸越多则越有利于激发聚磷菌的释磷潜能。酸化液投加量越大,对应的混合液中聚磷菌的平均释磷速率也越大。当酸化液投加量为30 mg/L(以TOC计)时,聚磷菌的平均释磷速率达0.137 mg/(mg.d),是未投加酸化液工况的3.26倍。聚磷菌厌氧释磷过程中,活性污泥的MLVSS值逐渐增大,而MLSS值却不断减小,这是由聚磷菌释磷反应过程中聚磷颗粒和糖原的消耗,以及PHB的生成而产生的。碳源充足与否,对聚磷菌的平均好氧吸磷速率影响不大,研究各工况中,聚磷菌的平均吸磷速率在0.129~0.160 mg/(mg.d)内。碳源越充足,则聚磷菌在好氧吸磷反应持续的时间越长,因此,具有更强的超量吸磷能力。酸化液投加量为20 mg/L时(以TOC计),聚磷菌在好氧吸磷结束时,出水的SP浓度能减少到0.5 mg/L以下。     

过量曝气对生物除磷性能的影响研究

采用两组A/A/O方式运行的SBR反应器,溶解氧分别控制在2～4mg/L(对照组)和6～8mg/L(过量曝气组),通过试验对比研究了过量曝气对聚磷菌厌氧释磷、缺氧吸磷、好氧吸磷性能的影响。结果表明:过量曝气初期,出水磷浓度低于对照组,一周后出水磷浓度开始上升,除磷率下降了18%;过量曝气时,厌氧释磷量是对照组的1.45倍,释磷速率不变,缺氧吸磷量增加,但反硝化聚磷菌的比例减少,好氧吸磷量和吸磷速率均降低,分别为对照组的75%和68%,而内源损耗引起的无效释磷和好氧吸磷能力降低是除磷效果变差的主要原因;过量曝气使污泥的SVI值升高,平均粒径减小,出水SS略优于对照组,污泥的含磷量降低,总磷去除效果变差,长期过量曝气,将会导致生物除磷过程的恶化。     

富磷污泥厌氧发酵过程中乙酸浓度对磷释放的影响

以强化生物除磷(EBPR)污泥为研究对象,考察了不同初始乙酸浓度条件下富磷污泥厌氧发酵过程中磷及相关指标的变化,并探讨释磷机制.结果表明:初始乙酸浓度对污泥最大释磷量影响不大,(73.1±2.2)%的污泥总磷量(TP)以磷酸盐的形式释放到液相中,其主要来自聚磷的分解.聚磷的分解途径包括:1)聚磷菌(PAOs)通过吸收乙酸贮存聚β-羟基烷酸酯(PHA)的厌氧生物释磷机制释放磷酸盐;2)PAOs的维持作用导致的聚磷直接分解过程.当初始乙酸浓度不充足时,生物释磷过程受限制,聚磷以相对较慢的速率直接分解;随着乙酸浓度的增大,生物释磷速率增快,同时随之增加的PHA含量能促进污泥的水解酸化.上清液中PO43--P和Mg2+浓度在达到最大值后出现了下降的现象,其可能形成鸟粪石等沉淀.根据试验数据,本文提出了从富磷污泥中回收磷的策略,即可在厌氧消化开始前向污泥中投加一定量碳源,并在发酵24h内分离上清液进行磷回收,这样不仅可以快速大量地从上清液中回收磷并减少沉淀引起的管道堵塞等问题,还可消除高浓度磷酸盐对厌氧消化的影响.