太湖流域城镇污水处理厂能耗评价与分析

为分析太湖流域污水处理厂的能耗情况,以比能耗分析法为基础,结合多种统计学方法,探究了太湖流域污水处理厂能耗现状、水量比能耗、污染物削减量比能耗、能耗与日处理水量和耗氧污染物削减量之间的关系。结果表明：太湖流域污水处理厂2017年能耗均值为0.458 kWh·m⁻³,高于发达国家污水处理厂能耗平均值;太湖流域处理规模大于5×10⁴ m³·d⁻¹的污水处理厂水量比能耗基本稳定在0.33 kWh·m⁻³,而处理规模小于5×10⁴ m³·d⁻¹的污水处理厂水量比能耗波动较大;化学需氧量(COD)和氨氮(${\rm{NH}}_4^{+} $-N)削减量与污染物削减量比能耗之间均存在幂函数关系,在每个污染物出水浓度区间内,均呈现削减污染物量越多,污染物削减量比能耗越低的趋势;污水处理厂能耗与日处理水量和耗氧污染物削减量之间存在线性关系。因此,对污水处理厂的节能降耗须重点关注污染物削减量比能耗的降低。     

CASS工艺园区污水处理厂提标改造为AAO+三级处理工艺后的运行效果对比分析

为深入落实长江大保护政策,对南京经济技术开发区污水处理厂实施了提标改造。提标工艺为粗细格栅+曝气沉砂池+AAO+高效沉淀池+滤布滤池+消毒。结果表明：在该工艺运行过程中,进水可部分选择性地或全部越过厌氧池进入缺氧池,从而强化反硝化脱氮;在好氧池池末端前置投加除磷药剂,不仅可去除一定的COD和TP,还有强化二沉池污泥压缩、泥水分离的效果;借助碳源投加可提高来水可生化性;增加一套占地面积小、处理效果稳定的高效沉淀池+滤布滤池+消毒三级处理工艺,可控制出水水质,使其持续稳定达标;提标后出水COD、TP、TN、NH₃-N、SS的平均质量浓度分别由37.9、0.323、11.18、1.94、19 mg·L⁻¹降低至22.3、0.029、4.55、0.08、3 mg·L⁻¹,污水直接处理成本由0.47元·t⁻¹增加到0.78元·t⁻¹;提标后出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准,部分指标满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类水标准要求。该提标改造项目的实施经济效益可行、社会效益显著,可为同类型污水处理厂提标改造工作提供参考。     

基于微颗粒生物膜技术的污水处理厂不停产快速提标改造工程案例

河南某10×10⁴ m³·d⁻¹城镇生活污水处理厂出水由原一级A标提标至地表水准Ⅳ类水标准。项目采用微颗粒生物膜技术快速优化原状生化系统微生物活性,构建了微颗粒附着污泥与悬浮污泥共生的可控双泥龄生化反应器,持续强化生物脱氮除磷能力,实现在不新增征地的情况下进行原位不停产提标改造。改造后生化池停留时间不变,COD负荷提升至原来的1.5倍,混合液质量浓度达到8 000 mg·L⁻¹,MLVSS占比约0.51,出水指标稳定达到准IV类水排放标准,COD小于30 mg·L⁻¹,总氮小于10 mg·L⁻¹,总磷小于0.3 mg·L⁻¹。该技术在提高污水处理能力的同时,无扩建需求,投资费用低,建设周期短,可为相关工艺污水处理厂的技术改造提供参考。     

延安市污水处理厂提标改造工程设计方案与实施效果

延安市污水处理厂一期工程处理规模为5×10⁴ m³·d⁻¹,原采用以“厌氧池+氧化沟+二沉池”为核心的污水处理工艺。提标改造前,污水处理系统存在设计水质偏低而污泥负荷偏高等问题,导致冬季低温或进水水质波动较大时,出水水质难以稳定达标。对此,通过加高氧化沟池体的方式,将生化池总水力停留时间延长至19.82 h;结合MBR工艺,利用膜组件的高效固液分离能力实现泥水分离,将生化池平均污泥浓度提高至7 050 mg·L⁻¹,并在内沟好氧池中增设搅拌机及碳源投加装置,使冬季低温或进水总氮较高时,生化系统整体以AAOAO的方式运行,从而进一步控制出水总氮含量。提标改造工程实施后,一期生化处理系统反硝化污泥负荷和BOD₅污泥负荷(以每天单位MLSS的TN/BOD₅测定值计)分别降低至0.030和0.033 kg·(kg·d)⁻¹,5 ℃条件下污水处理系统的理论TN和BOD₅去除能力分别提升至44.32和286.19 mg·L⁻¹,达到了污染物去除需求。提标改造后污水处理系统运行良好,出水可稳定达到《陕西省黄河流域污水综合排放标准》(DB 61/224-2018)中的A标准,可为该地区同类型污水处理厂提标改造提供参考。     

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0.192 kW·h·m⁻³、5.010 mg·L⁻¹ 、4.199 mg·L⁻¹降至0.161 kW·h·m⁻³、0 mg·L⁻¹、2.980 mg·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。     

MBBR工艺在吴忠市第三污水处理厂扩建工程中的应用及运行效果

以宁夏回族自治区吴忠市第三污水处理厂扩建工程为案例,探讨和验证了MBBR工艺的应用效果。该扩建工程设计规模为3×10⁴m³·d⁻¹,采用“MBBR+沉淀+滤布滤池处理”组合工艺,尾水采用次氯酸钠消毒,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。该扩建工程建成运行后,进行了运行模式的实际运行数据分析。结果表明,扩建工程设计中所采用的工艺流程适当,主要构筑物参数合理,达到了预期设计要求。     

全过程除臭工艺在北京某再生水厂的应用及其中气液两相污染物的削减过程

全过程除臭是一种以微生物法为核心的低碳除臭方式。为评估其应用效果,分析了北京市某再生水厂的产排污关键环节中的气液两相污染物削减情况。结果表明：初始污水中[NH₄⁺-N]高于H₂S的质量浓度,分别为55 mg·L⁻¹和6 mg·L⁻¹,二者随污水反应进程呈逐渐降低的趋势,分别在生化段和粗格栅处去除效果最好;气相污染物主要为NH₃和H₂S,其中NH₃在粗格栅处排放通量较高,质量浓度为0.4 mg·m⁻³,化学浓度贡献率为71%~91%,H₂S在污泥储池处质量浓度较高,为0.16 mg·m⁻³;对粗格栅处进行模拟换气实验,H₂S、NH₃和臭气的浓度分别为 0.027~0.036 mg·m⁻³、0.023~0.031 mg·m⁻³和10~15;厂界的NH₃和H₂S质量浓度在上风向的检测值均低于下风向,最高值为0.100和 0.007 mg·m⁻³,臭气 (无量纲) ,甲烷体积分数为1.7×10⁻⁶,粗格栅模拟换气和厂界排放浓度均达到北京市《大气污染物综合排放标准》 (DB11/501-2017) 和《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002) 。该研究结果对北京某再生水厂进行气液两相污染物削减分析,证明了全过程除臭工艺应用的有效性,可为同类水厂的除臭问题提供参考。     

MABR工艺在污水处理站提标改造中的应用

采用MABR膜曝气生物膜工艺对北方地区某污水处理站进行了改造,通过在原CAST工艺中增加MABR膜组件,并新建二沉池,从而实现对原生化系统的升级改造;同时,新建了高密池和V型滤池深度处理系统,以控制出水水质。MABR膜曝气生物膜工艺的改造仅新增了曝气膜组件,无需在原生化池内新增设备和土建,且膜曝气效率高、能耗低,无需新增加鼓风机,一次性投资约为850 元·m⁻³,改造工期约15 d,具有改造工期短和运行成本低的优势。改造后,MABR膜曝气生物膜反应器的氨氮进水均值为39 mg·L⁻¹,出水均值为3 mg·L⁻¹,平均去除率为92 %;TN进水均值为63 mg·L⁻¹,出水均值为11 mg·L⁻¹,平均去除率为83 %;TP进水均值为7.5 mg·L⁻¹,出水均值为0.9 mg·L⁻¹,平均去除率为88 %;COD进水均值为367 mg·L⁻¹,出水均值为35 mg·L⁻¹。此外,结合后续的深度处理段,通过化学除磷可保持污水处理站出水TP低于0.4 mg·L⁻¹。改造后,污水处理站出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

面向寒冷地区城镇污水处理厂提标改造的ASM模拟优化及其应用

为指导和支撑寒冷地区城镇污水厂升级改造,采用GPS-X软件的ASM1模型,构建了河北某污水处理厂CASS工艺提标改造模型,分别对污泥回流比(R_S)、反应区体积比(R_V)、充水比(λ)、运行周期(T)和不同水温的CASS运行方案等进行了数值模拟优化;同时,综合模拟结果,提出了升级改造技术方案,并予以实施。冬季运行结果表明,改造后的CASS工艺出水指标COD、氨氮和TN的浓度分别为(23.23±2.76)、(1.16±0.76)、(9.83±1.4) mg·L⁻¹,能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

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。     

短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统处理集便器污水

集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷及低碳氮比的特点。采用一体式短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统进行集便器污水的污染物去除效能研究。结果表明,将氨氮为400~500 mg·L⁻¹、COD约400 mg·L⁻¹的集便器污水作为实验进水,按照分阶段分比例的进水方式,经过约75 d运行,最终出水氨氮及总氮仅为40.20 mg·L⁻¹和67.40 mg·L⁻¹,去除率分别为90.84%和86.90%,总氮去除负荷为0.141 kg·(m³·d)⁻¹。微生物分析结果表明,Candidatus_Brocadia始终是系统内的厌氧氨氧化优势菌属,且运行稳定后其相对丰度达到约30.70%。本研究可为集便器污水脱氮工艺应用技术提供参考。

     

浙江省城镇污水处理厂二次提标现状、工艺技术及工程案例研究

针对浙江省城镇污水处理厂二次提标的迫切需求,从浙江省城镇污水处理厂的背景、工艺以及存在问题等方面进行了研究,同时研究了预处理技术、生物强化技术以及深度处理技术的发展现状和进展,并借助具有代表性的案例剖析了不同技术在污水处理厂二次提标中的工程应用,为浙江省下一步城镇污水处理厂的深度提标改造提供了技术借鉴和支撑。     

A/O一膜生物反应器工艺应用于城市污水处理厂出水提标改造的研究

分析了A/O-膜生物反应器(MBR)工艺在某污水处理厂出水提标改造中的应用可行性.结果表明,利用A/O-MBR工艺对某污水处理厂出水进行提标改造后,除TP外,出水COD、NH+4-N、TN指标符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,应对出水再采用一定的强化除磷措施(如投加化学除磷药剂...     

连续流好氧颗粒污泥技术处理低浓度市政污水的中试研究

基于河北省某污水处理厂原厌氧池构建了中试规模3 000 m³·d^-1 (I、II系列) 的微氧-好氧耦合沉淀一体式反应器,以低浓度市政污水为基质、接种活性污泥,成功在连续流模式下培育了好氧颗粒污泥,并研究了颗粒污泥的形貌、结构特性、污染物去除性能及微生物群落结构变化。结果表明：中试系统形成的颗粒污泥轮廓清晰、呈规则球形和椭球形,平均粒径由接种污泥的28.9 μm增至90.1 μm,其中粒径>100 μm的占47.8%,>200 μm的占9.4%;中试系统培养的颗粒污泥机械强度远高于接种污泥的;I、II系列平均出水NH₄⁺-N分别为1.3和1.0 mg·L⁻¹,平均出水TN分别为9.9和9.1 mg·L⁻¹,系统具有良好的脱氮效果。此外,高通量测序结果表明中试系统大量富集了好氧反硝化菌Methylophilaceae和Methylotenera,好氧反硝化途径可能在脱氮中起重要作用。本研究可为连续流好氧污泥工艺的升级改造,以及在现有污水处理厂工艺基础上发展高效低碳的连续流AGS工艺提供参考。     

低碳排放的生物絮凝中试系统污染物去除特性及污泥EPS变化

用中试规模生物絮凝工艺处理含化学絮凝剂的生活污水,分别研究了HRT和进水SS对生物絮凝系统污染物去除特性、剩余污泥产量、污泥特性和温室气体排放的影响。结果表明：生物絮凝系统对COD、TN和TP有较好的去除效果,且污染物去除效果受进水SS影响较大;生物絮凝系统平均污泥产量和平均有机物产量最高可达 53.63 kg·d⁻¹和21.14 kg·d⁻¹;污泥胞外聚合物EPS浓度和PN/PS均与有机负荷呈反比;化学絮凝剂通过影响PN/PS和EPS浓度,可间接影响污泥的沉降性能;生物絮凝系统与AAO工艺相结合,可降低50.12 g·m⁻³温室气体的排放。因此,生物絮凝工艺可为污水处理厂节能降耗运行奠定基础,有望得到广泛应用。     

高效活性污泥法-人工湿地组合工艺资源化处理生活污水

采用高效活性污泥法(HiCAS)-垂直潜流人工湿地(VSFCW)组合工艺,利用好氧生化池(28 L)和人工湿地(65 cm×65 cm×40 cm),在水力停留时间(HRT)为1 h、污泥停留时间(SRT)为0.2 d、水力负荷为4.08 m³·(m²·d)⁻¹、污泥负荷为0.973 kg·(kg·d)^-1、持续射流曝气(12 L·min⁻¹)以及(30±2) ℃下进行了研究,评估了组合工艺的污水处理性能及资源化潜能。结果表明：当COD、氨氮、总磷的平均初始浓度分别为306.16、30.24和5.32 mg·L⁻¹时,HiCAS对COD的平均去除率为38.6%,去除1 kg 耗氧有机物(以COD计)可产生0.85 kg干固体,这表明有机碳富集效果显著,消化产能潜力高;HiCAS-VSFCW组合系统对COD、氨氮、总氮、总磷的去除效果显著,平均去除率分别为83.7%、68.3%、76.1%、86.5%,出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准(氨氮达到二级标准),同时氮、磷等营养物质保证了湿地植物空心菜的快速生长,实验期间每株空心菜鲜重平均增加25.62 g,植株平均生长20.6 cm。以上研究结果说明此组合工艺具有较大的资源化潜力。     

旋流诱导介质振荡再生增强含油污水微通道分离

受微通道分离介质再生后截滤残留污染物影响,常规微通道分离效率持续衰减,成为抑制微通道分离广泛高效应用的关键瓶颈。通过开发旋流振荡再生单元,研究了旋流振荡再生强度和振荡再生结构对微通道分离装置过滤介质再生效率的影响,由此集成研发沸腾床分离器,考察了装置对实际含油污水的分离效率,并分析了微通道振荡再生对沸腾床分离的强化原理以及装置的分离经济性。结果表明,当再生强度为5.0 L·(s·m²)⁻¹时、再生15 min后采用轴向振荡再生结构,沸腾床分离器达到最佳再生工况。在最佳再生工况下开展10 m³·h⁻¹实际含油污水连续处理实验,针对油质量浓度为30~200 mg·L⁻¹、悬浮物质量浓度为25~200 mg·L⁻¹的来水,装置出水平均油分和悬浮物质量浓度分别降至11.4 mg·L⁻¹和23.5 mg·L⁻¹,并可在来水最高油质量浓度和悬浮物质量浓度接近50 000 mg·L⁻¹的冲击工况下,确保出水平均油分和悬浮物质量浓度降至15.9 mg·L⁻¹和29.8 mg·L⁻¹。利用沸腾床分离器再生结构中旋流诱导的过滤介质表界面污染物振荡运动,分离过程中截滤残留的油分和悬浮物等污染物被及时脱附,实现颗粒介质表界面彻底更新,确保装置长周期稳定运行。以200 m³·h⁻¹规模实际含油污水处理为例,沸腾床分离工艺相对涡凹气浮和溶气气浮的组合工艺,可完全取消化学絮凝药剂消耗且不产生化学浮渣,且具有显著的经济环保效益。     

餐厨垃圾与剩余污泥协同发酵提升低C/N污水脱氮效能的中试研究

我国城镇污水处理厂进水碳源普遍偏低,严重影响生物脱氮效能。外加碳源会造成大量化学品消耗及碳排放,与双碳战略背道而驰。考察了餐厨垃圾和剩余污泥联合发酵中试装备 (规模10 t·d⁻¹) 制备挥发性脂肪酸 (VFA) 效能,并将生产的VFA发酵液投加至昆山市某城镇污水处理厂,以减少外源乙酸钠碳源投加量,以期探索城市污水与有机固废的协同、高效、低碳处理技术。结果表明：餐厨垃圾与剩余污泥体积比为7∶3时,VFA质量浓度最高,达到54.3 g·L⁻¹ (以COD计) ,乙酸和丙酸质量分数分别为36.5%和22.8%;在批次发酵中试实验中,VFA最高质量浓度达67.5 g·L⁻¹ (以COD计) ,最低质量浓度为42.4 g·L⁻¹ (以COD计) ,平均质量浓度为55.0 g·L⁻¹ (以COD计) ;对比3类碳源的反硝化实验结果,投加乙酸钠组1.5 h脱氮率为86.5%,投加发酵液组4.5 h脱氮率为81.0%,投加餐厨垃圾组仅为69.8%;根据出水总氮预警阈值 (>8 mg·L⁻¹) 补加发酵液,替代部分乙酸钠,通过实际污水厂运行数据,拟合得到发酵液投量X (m³) 与乙酸钠吨水节约量Y (g·m⁻³) 的线性关系式Y=4.9X+3.5,其中R²=0.91。该研究结果可为联合发酵制备优质碳源提升污水厂脱氮工程应用提供参考。     

某燃煤超低排放机组非常规污染物脱除

燃煤电厂非常规污染物的排放尚未引起足够的重视。为全面表征燃煤电厂非常规污染物脱除性能,针对某1 000 MW燃煤超低排放机组,分别采用FPM和CPM一体化采样系统、安大略法(OHM)、控制冷凝法、HJ 646-2013规定的有机物测试方法,系统研究了CPM、Hg、SO₃、PAHs等非常规污染物的梯级脱除特性。结果表明：100%、75%负荷时低-低温电除尘系统对CPM脱除率分别为87.15%、92.20%,湿法脱硫分别为49.65%、45.55%,不同负荷下FPM分别为3.6、4.4 mg·m⁻³,但CPM却分别达14.2、15.3 mg·m⁻³,CPM的浓度远超FPM;低-低温电除尘系统脱Hg效率为64.81%,整个系统的脱Hg效率为75.5%,Hg^p全部被脱除,剩余的是难以脱除的Hg⁰、Hg²⁺,脱除率分别为为63.01%、64.29%,Hg⁰排放浓度为5.4 μg·m⁻³,Hg²⁺排放浓度为0.5 μg·m⁻³;SCR脱硝催化剂将SO₂氧化成SO₃的转化率约为0.7%,低-低温电除尘系统可脱除88.7%的SO₃,湿法脱硫对SO₃的脱除率为29.63%,最终SO₃排放浓度为1.9 mg·m⁻³;全系统对16种PAHs脱除率达94.25%,其中,气相、固相脱除率分别为91.61%、99.27%,最终气相、固相PAHs排放浓度分别为2.39 μg·m⁻³和0.11 μg·m⁻³。现有超低排放设备对非常规污染物均有不同程度的协同脱除效果,满负荷条件下该机组CPM、Hg、SO₃、PAHs排放浓度分别为14.2 mg·m⁻³、5.9 μg·m⁻³、1.9 mg·m⁻³、2.5 μg·m⁻³,Hg的排放浓度满足火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)中30 μg·m⁻³的要求,CPM、SO₃、PAHs尚无国家强制排放标准。本研究结果可为燃煤电厂后续非常规污染物的控制提供参考。     

新型生物膜-微絮凝滤池与高密度沉淀-纤维转盘过滤深度处理污水厂尾水效能对比

为进一步去除污水厂二级处理出水中的氮、磷和悬浮污染物,对比研究了一种新型生物膜-微絮凝滤池与高密度沉淀-纤维转盘过滤联用工艺(以下简称组合工艺)的深度处理性能。结果表明：新型生物膜-微絮凝过滤的出水TP质量浓度≤0.1 mg·L⁻¹、$ {{\rm{PO}}_4^{3 - }}$-P质量浓度≤0.05 mg·L⁻¹、SS质量浓度≤10 mg·L⁻¹、TN质量浓度≤2 mg·L⁻¹、$ { {\rm{NO}}_3^ - }$-N质量浓度≤0.5 mg·L⁻¹;出水水质对受纳水体的环境影响小,综合污染指数仅为0.731,远小于组合工艺的2.734。此外,新型生物膜-微絮凝滤池避免了频繁的反冲洗,降低了反冲洗能耗,水处理成本仅为0.207元·m⁻³,比组合工艺低0.039元·m⁻³。