污泥消化液的磷浓度对anammox-HAP系统磷回收的影响

厌氧氨氧化-羟基磷酸钙(anammox-hydroxyapatite, anammox-HAP)技术可实现污泥厌氧消化液高效自养脱氮同步磷回收。污泥厌氧消化液中磷的浓度与污泥性质、厌氧消化过程相关,变化范围很大。为探索anammox-HAP系统中的磷回收效率,通过基于anammox-HAP长期运行的膨胀颗粒污泥床反应器,考察了不同进水磷浓度、pH和钙磷质量比（Ca/P）对磷回收效率及污泥特性的影响。结果表明：进水磷浓度在40~250 mg·L⁻¹时,膨胀颗粒污泥床反应器脱氮性能稳定,总氮去除率可达88.5%;磷回收效率与进水磷浓度、反应器内pH及进水Ca/P密切相关,磷回收效率最高为89.7%;高磷浓度下形成的颗粒污泥,有望实现高效的磷资源利用。本研究可为利用anammox-HAP系统实现磷回收提供参考。     

污泥厌氧消化过程中磷行为的数学模型研究进展

城市污水处理厂的剩余污泥在厌氧消化过程中会释放大量的磷,因此厌氧消化是潜在的可以实施磷回收的工艺。利用数学模型可更清楚地描述厌氧消化过程中生化和物理-化学反应过程。由国际水协会提出的厌氧消化模型1号(ADM1)没有包含对磷行为的描述。主要介绍了目前基于ADM1描述厌氧消化过程中针对磷的行为所作的修改与扩展,总结了与磷释放和沉淀有关的生化过程和物理-化学过程模型,最后在此基础上提出了相关的研究展望。     

硝酸盐对富磷剩余污泥厌氧消化的影响试验

以某采用 A/O 生物除磷工艺水质净化厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,利用棕色消化瓶设计了 4 组厌氧消化试验,通过向其中投加NaNO3,考察硝酸盐对污泥消化过程的影响.结果表明,硝酸盐的存在导致 VSS 平均变化速率比空白样快 28.09 mg/(L·d),并且对污泥消化过程中的产甲烷阶段有一定的抑制作用;当硝酸盐存在时,厌氧氨氧化作用的发生导致上清液中的 N-NH4 变化速率减慢,硝酸盐对污泥消化过程中磷的释放有明显的抑制作用,当硝酸盐浓度高于 60 mg/L时,抑制作用明显.     

离子交换法选择性回收污泥厌氧消化液中的磷

为探讨高效选择性回收污泥厌氧消化液中磷的离子交换方法,采用静态实验和动态实验研究了4种阴离子交换树脂（D213、D202、D301和DSQ）的磷回收性能,筛选了适合富磷污泥厌氧消化液选择性磷回收的高交换容量树脂。实验结果表明,D213、D202、D301和DSQ 4种树脂对正磷浓度为70 mg/L的厌氧消化液进行动态处理时,其最大穿透体积分别为3、7、17和90 BV;DSQ树脂磷交换容量远高于其他3种树脂,达到6 860 mg P/L湿树脂,是目前报道的高磷交换容量树脂的3~4倍;DSQ树脂能有效地抵抗厌氧消化液中有机质和硫酸根等阴离子的干扰;用NaOH溶液再生DSQ树脂并回收磷,磷洗脱率超过96%,洗脱液是高浓度含磷液,可作为磷矿石的优质替代品。研究表明,DSQ树脂是一种高效选择性分离磷的树脂,适用于污泥厌氧消化液的磷回收。     

猪场废水的厌氧消化除磷机制

采用批式厌氧消化实验,研究了猪场废水厌氧消化过程中生物、物理和化学作用对磷去除的贡献。结果表明,厌氧消化6 d,灭菌的混合液几乎没有磷被去除;未灭菌的混合液,上清液总磷去除率为57.3%,且随着混合液总磷的减少,吸收液的磷逐渐增多,说明废水中的部分磷被转化成气态磷化合物并释放。将原水在4℃、厌氧条件下静置6 d,废水TP去除率为70.7%,说明物理沉降的除磷作用显著。对厌氧消化前后的污泥进行浸提,发现没有灭菌、灭菌混合液的污泥的Ca、Mg-RP(HCl-RP)含量分别增加93.4%和50.5%。由于没有灭菌的混合液的pH不断升高,灭菌的混合液的pH不断下降,说明生物的新陈代谢活动使得环境条件改变(pH增加)而有利于磷化合物沉淀的形成。实验表明,猪场废水厌氧消化过程中磷的去除是物理、化学及生物过程共同作用的结果。     

补充碳源对交替式厌氧/好氧生物滤池生物蓄磷/回收磷的影响

碳源不足是废水高效脱氮除磷、磷回收的限制因素,研究高效利用碳源同时能提高磷回收效果的的新工艺及其运行方式尤为重要。本研究采用连续式厌氧/好氧交替生物滤池(AABF)处理低碳磷比废水(COD/P=11),并研究碳源的补充方式(间歇型、连续型、连续循环型)、补充周期对生物滤池除磷、回收磷的影响;采用生物膜吸收并蓄积废水中的磷,并采用定期补充碳源方式诱导生物滤池内聚磷菌群(PAOs)充分释磷,以便形成高浓度的磷回收液,同时在PAOs胞内积累内源性碳,用于后续的生物除磷。结果表明,连续循环型碳源补充方式优于其他两种碳源补充方式,合理缩短碳源补充周期利于提高AABF的生物除磷以及磷回收效率;定期补充AABF进水碳源可增加AABF生物膜内聚羟基丁酸酯(PHB)含量、大幅提高AABF厌氧释磷浓度、提高厌氧释磷(磷回收)过程中PAOs的对碳源的利用效率。     

利用白云石回收污泥厌氧消化液中的磷

为经济有效地从污泥厌氧消化液中回收磷,构建了以白云石提供钙镁源的磷回收方法,探讨了磷回收的工艺条件与效果。通过盐酸酸化厌氧消化液以降低其碳酸盐含量,同时利用白云石溶于冷稀盐酸的特性使其钙镁缓慢释放到酸化的厌氧消化液中形成第一步磷回收体系,考察体系酸化pH、白云石与厌氧消化液的固液比以及反应pH对白云石的钙镁释放和磷回收效果的影响;第一步磷回收后的上清液为第二步厌氧消化液磷回收提供钙镁源,研究投加钙磷摩尔比对磷回收效果的影响。实验结果表明,当固液比为5.0时,在酸化pH为4.0～4.5且酸化溶出时间为10 h以及反应pH为9.0的条件下,第一步磷回收产物以磷酸钙盐沉淀为主,厌氧消化液磷回收率及回收产物含磷率（以P2O5计）分别达到99.43%和38.49%;第一步磷回收后的上清液按一定的钙磷摩尔比投加到酸化后的厌氧消化液中进行第二步磷回收,当投加钙磷摩尔比为0.20时,在反应pH为9.0的条件下,回收产物同时含有磷酸钙盐和磷酸铵镁,厌氧消化液中氮、磷回收率分别达到13.19%和90.90%,回收产物氮、磷含量（以P2O5计）分别为0.26%和39.58%;经XRD、XRF、ICP及SEM等分析表征,2步磷回收的产物以磷酸钙盐和磷酸铵镁为主要成分,杂质少。研究表明,利用白云石为钙镁源,通过分别构建不同的磷回收体系可以分步从污泥厌氧消化液中经济有效地回收磷,且磷回收率和回收产物含磷率高。     

污泥厌氧消化在游离氨调控下强化磷与有机物释放的作用效果

基于污泥资源化与能源化的目的,采用游离氨调控的方式,利用系统中有机质提高沼气中甲烷体积分数的同时分析系统中磷浓度和形态的变化情况。结果表明,与空白阶段相比,游离氨调控后系统中溶解性蛋白、多糖质量浓度分别提升16.34%和26.43%;沼气中甲烷平均体积分数由73.61%提升至85.04%。通过三维荧光光谱(3D-EEM)和平行因子法(PARAFAC)分析两个反应阶段厌氧污泥上清液,芳香类蛋白质Ⅰ占比分别从35%、47%下降至29%与40%。这表明经过游离氨调控后芳香类蛋白质Ⅰ利用效果略有提高。在磷形态分析方面,游离氨调控使得进出水总磷、磷酸盐质量浓度分别提升948.64%、1 219.35%、2 254.55%与2 280%,磷释放效果明显。根据X 射线能量色散谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)与X射线光电子能谱(XPS) 分析结果表明,污泥中P主要与Fe、Al等金属元素以复合盐的形式存在;并在厌氧消化过程中发生了一定比例的磷形态转化。但游离氨诱导磷形态转化的机理仍需进一步探究。该研究结果进一步表明游离氨在厌氧消化过程中调控强化了有机物的利用效果,促进磷的释放与形态变化。该研究结果可为基于游离氨调控下有机物与磷的释放提供参考。     

反硝化聚磷过程影响因素及数学模型研究

反硝化聚磷过程是反硝化除磷工艺的核心过程。采用静态实验的方法研究了比污泥厌氧释磷量、污泥浓度、硝酸盐浓度几个重要参数对反硝化聚磷过程的影响,实验污泥来自实验室双泥系统。研究表明,比污泥厌氧释磷量对反硝化聚磷过程有显著影响,在电子受体充足的情况下,比污泥反硝化聚磷速率及聚磷潜能随比污泥厌氧释磷量的提高而增加,但比污泥厌氧...     

侧流化学除磷对AO连续流生物除磷系统的影响

为解决城市污水高效除磷和磷回收的问题,开发厌氧释磷上清液侧流除磷工艺(anaerobic supernatant phosphate strip process,简称ASPS工艺),在侧流比为33%下运行,发现该工艺对生物除磷系统的影响主要表现在以下几个方面:(1)系统磷和有机物的去除性能不受影响,出水可溶性磷和COD浓度分别为(0.53±0.12)mg/L、(42.00±5.69)mg/L;(2)活性污泥分布松散并与大量丝状菌结合成难沉降的絮状结构,沉降性能变差,粒径变小;(3)从系统内微生物能量代谢角度分析知,胞内PHA和糖原含量水平无明显变化;但胞内聚磷颗粒含量减少,厌氧释磷受阻,侧流厌氧释磷浓度从22.17 mg/L下降至5.20 mg/L,最终导致侧流部分失去高浓度磷化学沉淀的优势;(4)化学磷回收量占进水磷量比由133.02%下降至31.20%,可实现磷的有效去除和回收利用;(5)对微生物种群变化的影响还有待进一步探究。     

厌氧-立体循环一体化氧化沟除磷脱氮工艺中影响厌氧释磷的因素研究

本研究考察了厌氧-立体循环一体化氧化沟工艺(AN-IODVC)中厌氧释磷效果及诸影响因素.研究结果表明,AN-IODVC除磷脱氮系统中好氧污泥的VSS/MLSS值比厌氧污泥小,好氧污泥含磷量与厌氧污泥含磷量的差值和TP去除率、厌氧磷释放率及厌氧ORP呈良好的线性相关关系.厌氧磷释放的最佳条件为:污水COD/TP＞55,维持厌氧区ORP低于-400mV.     

污泥龄对LSP & PNR污泥减量新工艺运行效能的影响

通过研究分析污泥龄(SRT)对富磷污水除磷的LSP&PNR污泥减量新工艺运行效果的影响,结果发现,延长污泥龄有利于提高系统的厌氧释磷能力,但不影响其总的除磷率,同时磷的回收比例增大,当SRT=50 d时,磷回收率取得最大值70.4%;LSP&PNR系统污泥龄增加,还有利于污泥产率的降低.试验还发现,排富磷污水除磷的长污泥龄LSP&PNR系统的除磷效率与污泥产率之间不存在制约关系,即系统可以同时获得优异的污泥减量与生物除磷效果,当SRT=50 d时,每降解1 kg COD仅产生0.143 kg污泥,而除磷率达最高值92.8%;LSP&PNR系统中SRT、DO与SVI之间存在一定的相关性,在供氧充足(DO=0.8～1.5 mg/L)条件下,SRT增加,SVI越高,但对于SRT为50 d的LSP&PNR系统,稳定运行时没有污泥膨胀之虞.     

污泥厌氧消化液中碳酸盐对回收磷的影响

为探讨污泥厌氧消化液中碳酸盐对以磷酸钙盐形式回收磷的影响,以粉煤灰浸出液为钙源,考察了消化液中的碳酸盐对磷回收过程和磷回收产物性质的影响。实验结果表明,在反应pH为10、反应钙磷摩尔比为1.67、反应时间为10 m in的条件下,消化液碳酸盐浓度为2 400 mg/L(以CaCO3计)时,磷的回收率为78.53%,回收产物中磷含量(以P2O5计)为28.93%;对消化液进行盐酸预酸化使pH达到4及以下时,磷回收率接近100%,回收产物中磷含量(以P2O5计)达到43.08%。消化液中碳酸盐的存在易形成碳酸钙沉淀,从而降低了磷回收率、回收产物中磷含量以及回收产品的纯度;预酸化能够有效地去除消化液中的碳酸盐并降低了其对磷回收的不利影响。     

污泥流变学及其厌氧消化混合特性数值模拟研究进展

污泥作为一种非牛顿流体,其流变特性对厌氧消化过程中的传质、传热、搅拌和物料输送等有着重要影响。系统阐述了污泥流变学属性,如流变特性的影响因素、流变模型以及其测试方法。由于污泥在厌氧消化反应器中流场的复杂性及其本身的不透明性,难以对其流场进行高效的实验测试,利用计算流体力学(CFD)技术结合流变学参数对流场进行数值模拟是一种有效工具。因此,综合分析了CFD技术在污泥厌氧消化过程中的研究现状及其搅拌混合过程中旋转桨叶处理方法的选择,并对污泥厌氧消化过程中进行数值模拟存在问题及进一步研究方向进行了展望。随着深入研究,以污泥流变学、计算流体力学为基础结合污泥厌氧消化生化反应过程联合数值模拟研究,将会为控制污泥的厌氧消化工艺提供更加全面和重要的技术措施。     

钯掺杂纳米塑料对产甲烷颗粒污泥的影响

金属掺杂纳米塑料已被广泛应用在纳米塑料的环境行为与生物效应研究中,但其中掺杂的金属是否会对其生物效应产生影响尚不清楚。以厌氧颗粒污泥为研究对象,基于乳液聚合的方法合成钯(Pd)掺杂的纳米塑料(Pd-NPs),研究它对污泥厌氧消化系统产甲烷性能、微生物群落分布和污泥胞外聚合物的影响。结果表明,Pd-NPs中的Pd会随时间的推移溶出,并通过提高厌氧消化系统中地杆菌(Geobacter)的相对丰度促进电子传递进而促进污泥厌氧消化系统产甲烷量;傅立叶变换红外光谱和三维荧光光谱结果显示,Pd-NPs能够与厌氧颗粒污泥表面胞外聚合物中蛋白质和腐殖酸类物质发生相互作用,使污泥颗粒更易絮凝。这些结果为评估金属掺杂的纳米塑料对厌氧消化系统的影响提供了一定的数据支撑。     

厌氧-立体循环一体化氧化沟除磷脱氮工艺中影响厌氧释磷的因素研究

本研究考察了厌氧-立体循环一体化氧化沟工艺（AN-IODVC）中厌氧释磷效果及诸影响因素.研究结果表明,AN-IODVC除磷脱氮系统中好氧污泥的VSS/MLSS值比厌氧污泥小,好氧污泥含磷量与厌氧污泥含磷量的差值和TP去除率、厌氧磷释放率及厌氧ORP呈良好的线性相关关系.厌氧磷释放的最佳条件为：污水COD/TP＞55,维持厌氧区ORP低于-400mV.     

侧流磷回收与磷去除工艺中的微生物学研究进展

通过侧流结构强化污水处理过程中营养盐资源的回收或去除逐渐成为近年来的研究热点.侧流磷回收与磷去除工艺会对污水处理系统性能和活性污泥微生物菌群结构产生影响,了解其中的微生物作用机制对工艺的实际运营十分重要.总结了目前国内外各种侧流磷回收与磷去除工艺中的微生物学研究成果,尤其是磷相关功能微生物的研究进展,并提出了未来的研究...     

不同碳源和泥龄对反硝化聚磷的影响

在4个SBR装置(1#~4#)中,对4种不同比例的丙酸/乙酸合成废水采用厌氧/缺氧方式驯化富集反硝化聚磷菌(DPB),研究了碳源浓度和污泥龄对除磷的影响。实验结果表明:(1)厌氧段碳源COD浓度越高,释磷越充分,溶解性正磷酸盐(SOP)去除率越高;但当碳源COD浓度超过某个浓度值时,未反应完全的有机物残留于后续缺氧段对缺氧吸磷产生抑制作用。(2)污泥龄SRT=15 d时,活性污泥的性能较好,达到了较好的除磷效果。(3)在相同碳源浓度和相同的污泥龄下,随着丙酸/乙酸比例的提高,SOP的去除率逐渐的降低。说明在厌氧/缺氧环境下,碳源中丙酸比例的提高不利于系统中磷的去除。高乙酸含量的碳源更适合反硝化除磷系统。     

投加介体对污水低温生物反硝化除磷的影响及磷形态变化

污水生物反硝化除磷可以克服传统生物脱氮除磷工艺碳源不足的缺点,利用硝酸盐代替氧气作为电子受体,同时进行脱氮除磷和有机物去除,实现“一碳两用”,但是低温会降低反硝化除磷效率。在低温(10±1) ℃条件下,利用序批式反应器(SBR)(90 min厌氧,330 min缺氧,1^#(空白对照)和2^#(投加介体)),投加氧化还原介体1,2-萘醌-4-磺酸盐(NQS),研究了反硝化除磷效率的变化。结果表明：相较于空白对照实验,投加介体NQS强化了污水低温生物反硝化除磷效果,总氮去除率从37.67%提高至51.47%,提高了1.37倍;总磷去除率从53.45%提高至96.50%,提高了1.81倍。此外,研究还发现介体NQS的投加促进了水中磷酸盐形成有机磷(Org-P)的过程,污泥中磷的主要形态是可溶性磷(SRP)和Org-P,最大含量分别为35.78 mg∙L⁻¹和51.09 mg∙L⁻¹;空白对照反应器污泥中磷的主要形态是SRP和Fe-P,最大含量分别为45.61 mg∙L⁻¹和40.67 mg∙L⁻¹。以上研究结果可为低温条件下提高污水生物反硝化除磷效果提供参考。     

进水磷限制条件下GAOs系统的构建

为了研究进水磷限制条件下聚糖菌(GAOs)反应器模型的构建与特征,采用以厌氧-好氧运行的SBR系统,以乙酸为单一碳源,利用高通量测序技术监测了系统种群的动态变化。系统运行前140 d完全限制进水磷酸盐,140 d后进水添加1 mg·L⁻¹(以P计)的磷酸盐作为营养盐用于微生物生长。结果表明,在进水完全进行磷限制的条件下,厌氧阶段几乎没有乙酸的吸收,同时也没有厌氧糖原消耗与PHAs合成,系统无法富集到GAOs;在进水中磷酸盐质量浓度调整为1 mg·L⁻¹并继续运行27 d后,系统显示出典型的聚糖代谢模式,即厌氧阶段乙酸被完全吸收 、消耗了0.034 g·g⁻¹的糖原,合成了0.041 g·g⁻¹的PHAs。宏基因组测序结果表明,系统稳定后主要富集到Candidatus Contendobacter这类GAOs,相对丰度占系统的49.4%。污泥镜检结果表明,添加1 mg·L⁻¹磷酸盐后污泥逐渐由松散的絮状转变为颗粒状;由絮状向颗粒状过渡阶段,污泥表面附着大量丝状菌,系统颗粒污泥的形成可能与丝状菌的大量繁殖有关。以上研究结果从微观结构揭示了进水磷限制条件下GAOs的富集过程菌群结构及污泥形态的变化,可为GAOs为主的工艺运行提供参考。