UASB反应器处理PTA废水的启动及污泥特性分析

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以精对苯二甲酸(PTA)废水为处理对象,研究了中温条件下反应器的启动、颗粒污泥的形态和产甲烷活性及微生物群落结构。实验结果表明:采用逐渐提高进水负荷和减少水力停留时间的运行方法,历时近200 d,可实现UASB反应器的启动。此时,反应器对COD的去除率保持在80%以上,对应的容积负荷也达到4.0 kg·(m~3·d)~(-1)以上。反应器内污泥实现颗粒化,颗粒污泥的体积平均粒径为416.53μm,产甲烷活性为121.2 mL·(g·d)~(-1)(以VSS计)。颗粒污泥表面存在大量菌胶团,杆菌和丝状菌镶嵌其中。菌胶团有助于微生物的聚集,加速污泥颗粒化过程。Syntrophorhabdus是降解PTA废水中苯类污染物的重要微生物,占细菌量的27.4%,而Methanosaeta则是主要的产甲烷菌,占古细菌总量的67.3%。该研究可为UASB处理PTA废水的启动提供依据。     

生物处理组合工艺用于制革废水处理

针对制革废水高COD、高总氮的问题,提出了基于上流式厌氧污泥床(UASB)、上流式反硝化污泥床(UDNSB)、生物接触氧化池的生物处理组合工艺,进行了为期321 d的现场中试研究。研究结果表明,对于COD、TN、NH_4~+-N平均浓度分别为2 740、278和193 mg·L~(-1)的制革废水,在硝化液回流比R为300%,UASB反应器、UDNSB反应器、生物接触氧化池的水力停留时间(HRT)分别为11、22和57 h,平均容积负荷分别为5.63 kg COD·(m~3·d)~(-1)、0.30 kg TN·(m~3·d)~(-1)和0.11 kg NH+4-N·(m~3·d)~(-1)的条件下,该组合工艺处理出水COD、TN和NH_4~+-N的平均浓度分别为190、69.8和4.6 mg·L~(-1),其平均去除率分别达到92%、73%和97%以上。     

多级生物膜反应器对煤气化废水的处理

采用4级生物膜反应器串联处理煤气化废水,分析了反应器的启动过程、污染物去除能力及沿程水质特征,考察了水力停留时间(HRT)、进水污染物负荷对处理效果的影响。结果表明:系统在16 d的培养时间内可快速完成微生物的驯化及固定化;在连续进水、持续曝气的运行方式下,各反应器均具备对NH_4~+-N、COD、TN及SS的同步去除能力,在HRT=55.6 h、ρ(NH_4~+-N)=245~363 mg·L~(-1)、ρ(COD)=761~1 764 mg·L~(-1)、ρ(TN)=262~377 mg·L~(-1)、ρ(SS)=121~143 mg·L~(-1)的进水条件下,反应器出水NH_4~+-N、COD、TN及SS的质量浓度分别为0.23~1.37、16.3~26.1、91.6~139和12.3~18.5 mg·L~(-1),平均去除率分别为99.8%、98.1%、65.8%和88.2%,同步硝化反硝化效率为70.1%;在HRT≥39.2 h、进水NH_4~+-N负荷≤0.203 kg·(m~3·d)~(-1)、进水COD负荷≤1.357 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,出水NH_4~+-N、COD浓度均能满足GB 31571-2015排放标准要求。     

微气泡曝气方式对生物膜反应器运行性能的影响

运行OHR(Original Hydrodynamic Reaction)混合器微气泡曝气生物膜反应器,比较不同曝气方式下,生物膜反应器对污染物的去除性能及能耗情况。结果表明,微气泡曝气生物膜反应器可以实现废水中碳氮同步去除,连续曝气时COD、NH_3-N和TN平均去除率分别为88.5%、53.4%和43.4%,平均去除负荷分别为1.60、0.089和0.092 kg·(m~3·d)~(-1)。生物膜反应器采用微气泡间歇曝气,随着曝气时间的减少,溶解氧(DO)浓度下降,反应器COD和NH_3-N去除性能随之降低;COD和NH_3-N去除效果下降与生物膜好氧生物活性降低相一致。受硝化作用抑制影响,同步硝化反硝化过程对TN的去除性能也有所降低。采用微气泡间歇曝气能够降低曝气能耗。同时,随着曝气时间的减少,单位COD去除所需能耗降低,单位NH_3-N去除所需能耗有所升高,单位TN去除所需能耗基本不变。     

强化循环厌氧反应器(SCAR)处理碱减量废水的启动特性

强化循环厌氧反应器(SCAR)接种厌氧颗粒污泥后启动,在固定外回流比R=0.5、HRT=24 h条件下,研究SCAR处理碱减量废水的运行特性。经过6阶段60 d的启动运行,反应器对COD的去除率稳定在42%左右,反应器出水VFA浓度基本维持在约300 mg·L~(-1),反应器沿高度方向对污染物降解出现了较明显的功能区划。反应器2号取样口污泥脱氢酶活性最高、3号取样口浓度最低,脱氢酶活性最高为5.16 mg·(g·h)-1(以VSS计),系统污泥辅酶F420浓度基本为逐渐增加趋势,启动完成时辅酶F420浓度最高稳定在0.016 7μmol·g-1(以VSS计)。SCAR对碱减量废水中不同分子量有机物贡献的COD和UV254表现出不同的去除规律,实验条件下SCAR无法实现对苯系物的彻底降解。     

IC-AnMBR处理村镇厨余渗滤液废水稳定运行调控机制

村镇厨余垃圾渗滤液等高浓度有机废水的高效处理是提升村镇环境卫生水平的一个重要方面。为满足村镇厨余垃圾渗滤液低能耗有机物排放达标的处理需求,构建了内循环厌氧膜生物反应器(internal circulation anaerobic membrane bioreactor,IC-AnMBR),并用来处理厨余渗滤率废水,重点分析了反应器的COD去除性能和调控机制;根据pH、VFAs/碱度、容积产气率、膜通量和出水有机污染物组分等指标,考察了COD在水解酸化、产甲烷和膜截留过程中的转移转化特征。结果表明:通过耦合膜擦洗曝气和沼气曝气循环,将VFAs/碱度和容积产气率分别从1.5和0.1优化到0.02和1.0;优化了COD稳定达标性能和去除负荷,将COD去除率和负荷从59%和0.3 kg·(m~3·d)~(-1)分别提高到了97.7%和1.8 kg·(m~3·d)~(-1);采用沼气循环曝气擦洗陶瓷膜,控制了滤饼层积累,并将膜通量从0.6 L·(m~2·h)~(-1)提高到2.1 L·(m~2·h)~(-1)。IC-AnMBR短流程工艺能够实现村镇厨余垃圾渗滤液的稳定处理。     

微丝菌型污泥膨胀的工艺负荷调控方法

提出调控工艺局部污泥负荷分布来处理污水处理厂冬季微丝菌污泥膨胀。在某AAO工艺污水处理厂开展平行反应器实验,进行显微观测和工艺模拟,发现反应器前端厌/缺氧区污泥去除负荷的差值与微丝菌丰度、污泥粒径和沉降性能有相关性。比较多种运行模式的改善效果,发现AO模式沉降性能最好,优于AAO和多点回流。反应器前端污泥去除负荷梯度可作为调控指标,实验中AO模式负荷梯度可达0.54 kg COD·(kg SS·d)~(-1),明显高于AAO、多点回流和多点进水。因此,通过优化回流和排泥操作,可以调控污泥去除负荷的沿程分布,有可能缓解冬季的微丝菌型污泥膨胀。     

直接投加ClO_2对SBR污泥减量及污染物去除的影响

直接向采用交替停曝气模式运行的序批式反应器(SBR)中投加ClO_2,考察了在处理模拟生活污水时不同ClO_2投加剂量对SBR污泥减量及污染物去除的影响。结果表明,ClO_2最佳投加剂量为2.0 mg ClO_2/g干污泥,此时,与对照反应器(未投加ClO_2)相比,SBR污泥减量效率为28.0%,系统污泥产率系数为0.08 g MLVSS/g COD。溶胞-隐性生长、解偶联代谢和内源代谢对污泥减量均有贡献。在ClO_2最佳投加剂量下,SBR出水COD、NH3-N、TN和TP浓度分别增加了(28.80±1.53)、(3.49±1.79)、(2.30±0.02)、(0.21±0.05)mg/L,但出水水质仍满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

臭氧耦合ASBR/SBR控氮磷污泥减量化水处理工艺

针对传统污泥减量化工艺中氮磷难以达标的问题,以ASBR/SBR组合工艺为基础辅助臭氧氧化预处理,提出了臭氧耦合ASBR(anaerobic sequencing batch reactor)/SBR(sequencing batch reactor)工艺实现污泥减量与氮磷协同控制,系统评价了该工艺对污泥减量和脱氮除磷效果。结果表明,未投加臭氧时,SBR的污泥表观产率系数Yobs(即降解每克COD产生的悬浮固体的量)均值为0.228 g·g~(-1),投加臭氧(投量为0.074 g·g~(-1))后Yobs均值降低至0.132 g·g~(-1),降低了42%;臭氧投加前后出水COD、NH+4-N、TN和PO3-4-P去除率变化不大,分别在91%、95.2%、74.7%和49.4%左右;投加臭氧使得SOUR(specific oxygen uptake rate)(即每小时每克污泥所需氧气量)由2.8 mg·(g·h)~(-1)降低至2.4 mg·(g·h)~(-1),表明臭氧氧化并未明显抑制生物活性;此外,投加臭氧使得MLVSS/MLSS由0.85降低至0.83,表明实验过程中未发现惰性物质的累积。实验结果表明,臭氧耦合ASBR/SBR工艺在实现污泥减量和控制氮磷方面具有一定的工程应用价值。     

2种反应器中好氧颗粒污泥培养的比较研究

以絮状活性污泥为接种污泥,采用人工配制的模拟生活污水,分别在气提式序批反应器(SBAR)和序批式活性污泥反应器(SBR)中成功地培养出了成熟的好氧颗粒污泥.SBAR和SBR中的好氧颗粒污泥都具有稳定的基本形态结构,其微生物主要由杆菌和球菌组成,对COD的去除率可达到93%左右.对NH+4-N的去除率可达到98%以上.SBAR中好氧颗粒污泥的粒径主要分布、污泥体积指数(SVI)、比耗氧速率(SOUR)、TN去除率和TP去除率分别为0.45～2.00 mm、19.97 mL/g、47.68 g/(kg·h)、82%和65%;而SBR中好氧颗粒污泥的粒径主要分布、SVI、SOUR、TN去除率和TP去除率分别为0.18～1.00 mm、29.12 mL/g、43.21 g/(kg·h)、58%和50%.相对而言,SBAR更有利于好氧颗粒污泥的培养和运行.     

多级潮汐流人工湿地对污泥厌氧消化液中氨氮及有机物的去除特征

针对城市污水处理厂污泥厌氧消化液回流而引起城市污水处理厂处理系统内氨氮累积的问题,采用多级潮汐流人工湿地(MTF-CWs),研究MTF-CWs对污泥厌氧消化液中氨氮和有机物的去除特征及其主要去除途径。经过260 d的运行,结果表明,NH_4~+-N和COD平均进水浓度分别为859.55 mg·L~(-1)和446.52 mg·L~(-1),MTF-CWs对NH_4~+-N和COD均有较好的处理效果,平均去除率分别为66.50%和47.10%。在MTF-CWs中,转化为NO_2~--N和NO_3~--N占被去除NH_4~+-N的73.21%,硝化反应是NH_4~+-N去除的主要途径,MTF-CWs的平均硝化速率为0.3 kg·(m~3·d)~(-1)。TN的平均去除率为17.63%,去除效果较差,其原因在于原水中缺少反硝化所需要的碳源。     

改良型UASB厌氧氨氧化反应器运行效能对比

为探究组合启动模式实现厌氧氨氧化反应器高效启动和稳定运行的可行性,分别采用接种短程硝化污泥结合提高进水基质(A)和接种厌氧氨氧化污泥结合缩短水力停留时间(B)2种组合方式启动改良型UASB厌氧氨氧化反应器,对反应器启动效果进行研究,并通过改变进水基质比和低温冲击探究启动成功后的反应器性能。结果表明:A反应器启动成功时的总氮去除负荷(NRR)为0.520 kg·(m~3·d)~(-1)、亚硝化单胞菌Nitrosomonas相对丰度大幅下降、主要厌氧氨氧化菌属由Candidatus Kuenenia转化为Candidatus Brocadia;而B反应器NRR达到1.950 kg·(m~3·d)~(-1)、Candidatus Kuenenia始终为优势菌属。随着进水基质比的提高,B反应器的NRR和上升幅度始终高于A反应器,具有更强的抗负荷能力。当温度由35℃下降至15℃时,A和B反应器污泥对基质的降解速率分别下降92.94%和81.38%;温度恢复至35℃后,A反应器污泥降解速率的回升率大于B反应器污泥。因此,接种厌氧氨氧化污泥和缩短水力停留时间的组合方式更有利于改良型UASB厌氧氨氧化反应器的高效启动和稳定运行。     

AB法A段污泥减量试验研究

针对AB法A段剩余污泥量大的问题,采用臭氧和超声波对A段污泥减量效能进行了对比试验研究.结果表明:(1)将相当于传统A段剩余污泥量的污泥,进行2 h臭氧接触氧化后,再回流至A段反应器,其平均污泥产率系数为0.0328 kg MLSS/kg COD·d;(2)采用超声波对A段进水作用0.5 h,其平均污泥产率系数为0.0246 kg MLSS/kg COD·d.A段采用上述2种方法减量后几乎无剩余污泥产生,同时对A段反应器中的污泥活性和出水水质的影响较小,从经济上考虑臭氧法具有优势.     

污泥转移SBR工艺污泥膨胀及恢复过程中EPS的动态变化

采用新型脱氮除磷工艺-污泥转移SBR处理生活污水,主反应器因长时间处于低污泥负荷0.09~0.15 kg·(kg·d)~(-1),引起了丝状菌污泥膨胀;通过采取提高进水负荷及静态进水等方式,提高主反应器内的污泥负荷0.21~0.39kg·(kg·d)~(-1)使其污泥膨胀得以控制及恢复。考察在此过程中,EPS的变化对活性污泥沉降性能的影响。结果表明在污泥膨胀及恢复过程中PS/PN与SVI值呈明显正相关性,R~2分别为0.886 7、0.867 3;在污泥膨胀时EPS总量与SVI值呈正相关性;在恢复过程中,EPS总量与SVI值之间线性相关性不强。影响活性污泥沉降性能的关键因素是EPS中多糖与蛋白质的相对含量。     

污泥负荷对上流式厌氧污泥床中颗粒污泥快速形成的影响

运行两个相同的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器R1和R2,设定两个反应器的初始污泥负荷(MCOD/(MVSS·d))分别为0.12、0.17 kg /(kg·d),并根据COD去除情况逐步地提高污泥负荷水平,在运行过程中控制R2的污泥负荷始终高于R1 37%～40%,以此来研究污泥负荷对颗粒污泥快速形成的影响.实验结果表明,R2内颗粒污泥的形成速率高于R1,其污泥负荷在达到0.29～0.51 kg /(kg·d)时,开始形成大量的厌氧颗粒污泥.最终R2内形成的颗粒污泥粒径为1.00～4.00 mm的占36.1%,并有6.3%的颗粒污泥粒径在4.00 mm以上;而R1中这两个粒径范围的颗粒污泥仅为11.8%和1.2%.同时R2内较大的污泥负荷也使其产生的颗粒污泥具有相对较高的VSS/TSS.最终得出结论,0.29～0.51 kg /(kg·d)的污泥负荷能加速厌氧颗粒污泥的形成过程,而低于这个污泥负荷则不利于颗粒污泥的形成.     

厌氧-好氧工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液工程运行效果

采用沼气提升式厌氧反应器(CLR)-高溶解氧反应器(HDR)工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液,经过180 d的调试后达到稳定运行。厌氧系统两次负荷提升过程:第1次120 d(常温),最大容积负荷为8 kg/(m~3·d),COD去除率在85%左右,产气量最大值为2 500 m~3/d;第2次20 d(蒸汽加热),最大容积负荷为9.2 kg/(m~3·d),COD去除率达到90%以上,产气量最大值为2 909 m~3/d。通过对产气率与容积负荷和COD去除量的关系的分析发现,容积负荷每增加1 kg/(m~3·d),沼气平均增加0.28 m~3;CLR厌氧反应每消耗1 kg COD,平均产生0.32 m~3沼气。87.5%的进水COD被利用形成沼气,剩余的12.5%的COD主要为微生物生长所利用和出水残留部分。在好氧池内,通过控制溶解氧可以实现好氧池下层COD和氨氮的同步氧化、上层进行缺氧反硝化,以此去除COD和氨氮,并降低出水总氮。     

连续流气提式反应器中有机物去除和氮转化的行为

以城市污水为处理对象,以絮状污泥为接种污泥,在连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(CAFB)反应器中成功培养得到好氧颗粒污泥.探讨了CAFB中颗粒污泥的形成过程、生物多样性、有机物的去除行为及氮转化特性.研究结果表明,CAFB运行第7天颗粒污泥占主要优势,系统中依次出现原、后生动物,表明颗粒污泥趋于成熟.CAFB反应器中培养的好氧颗粒污泥具有良好的COD及NH4+-N去除能力.稳定运行阶段,当进水的COD容积负荷在1.5 ～3.5 kg COD/(m3·d)的范围时,COD的去除负荷稳定在1.0～2.0 kg COD/(m3·d).控制水力停留时间为(4 ±0.25)h、溶解氧质量浓度为(5 ±0.5) mg/L,可达到最高的硝化效率,但此控制条件下反硝化作用不明显.分析认为,作为完全混合式反应器的CAFB,需要较严格的控制溶解氧才能实现同步硝化反硝化作用.     

3,4,5-三甲氧基苯甲醛生产废水的厌氧可生化性及UASB处理

为了能经济有效地处理山东某一化工厂的3,4,5-三甲氧基苯甲醛生产废水,首先采用间歇式实验对车间生产废水进行厌氧可生化性评价。然后以此为基础,采用单级中温UASB,用二沉池的污泥为接种污泥,保持水力停留时间(HRT)不变,通过逐步提高进水COD的方式,考察在COD容积负荷(OLR)从1.0 g·(L·d)~(-1)逐步升高至10.0 g·(L·d)~(-1)的情况下,反应器处理效果的变化。在140 d的连续实验过程中发现,最优的OLR在6.0 g·(L·d)~(-1)(进水COD6 000 mg·L~(-1)左右),COD去除率能稳定在60.3%,出水pH值稳定在7.4到8.0之间,VFA在500 mg·L~(-1)左右。实验结果表明,UASB处理该制药厂废水是可行的。     

UASB处理硫酸盐有机废水的启动

为了考察上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理含硫酸盐有机废水的特性,采用有效容积为10 L的UASB,研究了启动运行过程中COD和SO2-4降解情况、出水VFA和pH值、产气量及颗粒污泥比产甲烷活性(SMA)变化状况。结果表明,接种厌氧颗粒污泥,保持进水COD为1 500 mg/L,SO2-4浓度为100 mg/L,将HRT由24 h缩短至12 h以提高负荷,经历55 d成功启动了UASB反应器;当HRT为12 h,进水COD和SO2-4负荷为3.0 kg/(m3·d)和0.20 kg/(m3·d),COD和SO2-4的去除率分别达到80%和89%,出水VFA为3 mmol/L,产气量达9.5 L/d,颗粒污泥的SMA为86.4 mL/(g VSS·d)。     

基于UASB-缺氧好氧-混凝沉淀工艺处理印染废水的中试研究

采用UASB-缺氧好氧-混凝沉淀组合工艺处理以印染纯棉纤维、涤纶、腈纶和棉混纺织物为主的综合性印染废水。结果表明,控制UASB反应器水力负荷为0.4 m~3·(m~2·h)~(-1)冬季反应器温度低于15℃时降至0.3 m~3·(m~2·h)~(-1))、UASB进水pH=7.0~8.0、活性污泥A反应器D0=0.5~0.8 mg·L~(-1)、B反应器DO=0.2 mg·L~(-1)、接触氧化反应器采用渐减曝气且气水比12:1、混凝剂PAC(配制浓度10%)和PAM(配制浓度0.1%)投加1.2 mL·L~(-1)和0.9 mL·L~(-1)、絮凝30 min,可以实现COD、色度、氮和硫化物的同步去除,出水指标达到并优于《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)表2的直接排放标准,处理效果好。同时,工艺直接运行成本仅为0.624元·m~(-3)废水,普遍低于同类印染废水处理