桐乡市城市污水处理厂A~2/O工艺净化水质效果及影响因素研究

以采用A2/O工艺的桐乡城市污水处理厂净化城市污水为研究对象,介绍了该污水处理厂工艺设计、进水水质特征和水质净化效果,分析了温度、有机物负荷、氮负荷、磷负荷、可生化性、碳氮比、碳磷比、污泥产率、重金属离子浓度等因素对该污水处理厂运行的影响。结果表明:该污水厂进水水温适宜,可生化性好,碳源充足,同步脱氮除磷效果好,使该污水处理厂出水水质稳定达GB 18918-2002《城镇污水厂污染物排放标准》一级B标准。分析发现,该A2/O工艺对水中不同的重金属离子、表面活性剂、石油类有去除效果。重金属离子在活性污泥中产生富集现象,应重视污泥的处置等问题。     

碳源投加方式对低C/N污水脱氮除磷性能及菌群结构影响

为揭示碳源投加方式对低碳污水氮磷去除影响,采用A2/O系统处理模拟低C/N(C/N为2.0~4.0)污水,分别在污泥回流池、进水端投加碳源,对比研究2种方式条件下的系统氮磷污染物去除效果及微生物菌群结构特点。结果表明:与传统进水端投加碳源方式(阶段Ⅳ)相比,在污泥回流池投加等量碳源(阶段Ⅲ),有利于实现更佳的脱氮除磷效果。阶段Ⅲ的TN、TP去除率分别为54.5%、63.9%,高于阶段Ⅳ的氮、磷去除率(TN和TP去除率分别为44.9%、21.7%)。高通量测序结果表明:2种碳源投加方式均改变了微生物菌群丰富度和多样性,且在污泥回流池投加碳源更有利于优势菌群的富集,该阶段红游动菌属(Rhodoplanes,2.3%)、脱氯单胞菌属(Dechloromonas,1.6%)及生丝菌属(Hyphomicrobium,1.4%)为优势菌属,其比例均高于阶段Ⅳ。     

A-A~2/O工艺处理低碳源城市污水的除磷脱氮效果

文章以南方某污水处理厂的实际运行情况为例,介绍了A-A2/O工艺在处理低碳源城市污水的效果。运行结果表明,工艺对BOD5、COD、SS的去除效果良好,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。对于氮磷去除,出水NH4-N<0.5mg/L,TN<15mg/L,TP<1.5mg/L,但TN平均去除率只有45%左右;TP大多数的去除率在30%～50%之间。造成这种结果的主要原因是碳源不足。为提高除磷脱氮效果,采取了投加PAC来辅助除磷,并提出了进一步的改进措施,供同行参考。     

响应面法优化多级A/O+BAF系统处理生活污水强化脱氮除磷

为优化多级A/O(缺氧/好氧)＋BAF(曝气生物滤池)系统处理低C/N生活污水强化脱氮除磷的关键运行条件,采用单因素试验分别研究了HRT(水力停留时间)、三点进水比例及BAF填料高度对系统主要污染物去除的影响,并以此为对照,通过BBD二阶模型中心复核设计多因素试验,采用响应面法分析上述三因素对TN、TP去除的交互影响,得出了优化运行条件与TN、TP去除率的模型预测值,在该条件下运行系统,验证了TN、TP去除率实际值与预测值的相对误差. 结果表明:①单因素试验表明,当HRT为9 h、进水比例为5∶3∶2、填料高度为1 800 mm时,多级A/O+BAF系统中主要污染物的去除效果最好. ②响应面分析得出,三因素对TN、TP的去除交互影响显著;模型拟合回归方程得出,优化运行条件为HRT 8.5 h、进水比例5∶3∶2、填料高度1 600 mm时,TN、TP去除率预测值分别为84.88%、94.37%. ③验证结果表明,进水ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为68.8、5.4 mg/L,出水ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为10.61、0.32 mg/L,TN、TP实际去除率分别为84.15%、94.01%,与TN、TP去除率预测值相比,相对误差仅分别为0.86%、0.38%. 研究显示,应用响应面法建立模型优化多级A/O＋BAF工艺处理生活污水的方法可靠,实现了对氮磷的强化去除.      

混合污水脱氮除碳工艺优化运行试验

来自无害化厂的粪便污水混入城市污水后,因高浓度污染物的冲击,广州大坦沙污水厂等单位出水脱氮除碳效果下降.针对该问题,文章以实际混合污水为进水,采用大坦沙污水厂倒置A2/O 工艺的模拟反应器,通过正交试验优化运行工况,并据单因子试验结果,探讨了水力停留时间、溶解氧、污泥回流比和混合液回流比对污染物去除的作用规律.结果表明...     

单级和多级A/O工艺中氮的去除效果及N2O的产生特性

利用SBR反应器模拟单级和多级A/O工艺,在进水水质、水力停留时间(HRT)、泥龄(SRT)、温度、缺氧好氧时间比(A/O比)均相同的条件下,考察了两种脱氮系统中氮的去除效果及N_2O的释放情况.结果表明,对于与城市污水水质相当的进水水质,单级A/O工艺和多级A/O工艺对COD、氨氮的去除率均在95%以上,二者无明显区别,但是前者对TN的去除效率高于后者,二者的总氮去除率分别为72.1%和52.2%.在氮素的转化过程中,典型周期内(3 h)单级A/O工艺和多级A/O工艺中N_2O的产生量分别为16.95 mg和3.59 mg,其转化率(即N_2O的产量与TN的去除量之比)分别为11.47%和4.11%,且N_2O的产生和释放主要发生在好氧段(硝化阶段),缺氧段(反硝化阶段)基本无N_2O释放.单级A/O工艺比多级A/O工艺更有利于硝化细菌(AOB、NOB)的生长,在相同的运行条件下,两工艺中AOB的优势菌种皆为Nitrosomonas,但前者的相对丰度高于后者;单级A/O工艺中NOB的种类和相对丰度也明显多于多级A/O工艺.在实际运行中采用合适的A/O分区或供氧方式既可以较好地去除污水中氮素污染,又可以减少N_2O的释放对大气造成二次污染.     

多级MBBR与A~2O工艺处理低C/N生活污水对比分析

结合包头市某污水厂A~2/O工艺的运行情况,对比分析多级MBBR与A~2/O工艺对低碳氮比生活污水的处理效果及污泥减量化的性能。试验结果表明:多级MBBR工艺处理低碳氮比生活污水时,出水COD、总氮和氨氮平均值分别为23.1、10.2、2.07 mg/L均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,其平均去除率分别为90.7%、85.2%、96.7%;各项指标均优于A~2/O工艺,特别是TN能够稳定达标,解决了低碳氮比污水TN难以达标的问题。但是多级MBBR工艺除磷效果不佳,需要额外投加药剂化学除磷。多级MBBR工艺同时表明:反应器的污泥产率为0.12,约为A~2/O工艺的1/4~1/5,污泥减量效果显著。同时多级MBBR工艺为A~2/O工艺提标改造提供新的思路。     

AAO工艺联合臭氧削减污水中微量有机污染物及遗传毒性

近年来,微量有机污染物(OMPs)的环境赋存及风险越来越受到学者的重视,而城市污水厂出水作为向水环境释放OMPs的重要污染源,应被加以监测和管控.以小试厌氧/缺氧/好氧工艺联合臭氧(AAO-O_3)为研究对象,考察了污水中14种OMPs在组合工艺中的迁移转化规律及遗传毒性的削减.结果表明,活性污泥系统对于大多数OMPs的去除效果不佳,去除率低于50%,而后续臭氧可以弥补其不足.AAO-O_3组合工艺可以保证多数OMPs去除率在90%以上.芳香性结构的取代基中含有酚羟基(—OH)、胺基(—NH2)、甲氧基(—OCH3)的OMPs易于在臭氧过程中降解.遗传毒性结果表明,污水和二级出水都存在一定致突变风险,二级出水经过臭氧处理之后,遗传毒性去除率达到98%,污水厂出水对水环境风险大大降低.     

污泥发酵液强化低碳源污水氮磷去除研究

以实际污水厂进水为研究对象,开展了以乙酸钠和污泥发酵液分别作为外加碳源,用于强化微曝氧化沟脱氮除磷性能研究。数据显示,2种碳源的添加均可以稳定进水COD,同时对工艺的COD、氨氮去除没有不利影响。添加乙酸钠或污泥发酵液,可以使工艺TN去除率从28.44%分别上升至48.66%、45.71%,与此同时,TP去除率从59.39%分别提高至93.2%、96.53%,稳定后的工艺出水COD、NH_4~+-N、TN、TP均可以达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)所规定的一级A标准。结果表明,污泥发酵液作为脱氮除磷碳源能达到和乙酸钠同样的效果,可作为商业性碳源的替代选择。     

碳氮比及HRT_S对交替缺氧/好氧CAST去除营养物的影响

以实际生活污水为处理对象,分别研究了碳氮比(COD/TN)为2.6、3.5及4.4时,HRTS(选择器水力停留时间)对交替缺氧/好氧(A/O)CAST工艺去除营养物性能的影响.结果表明,采用交替A/O运行方式,进水COD/TN比及HRTS的变化对COD去除性能影响不明显;而对脱氮性能影响较大.当进水COD/TN比分别为2.6和3.5时,系统氨氮去除率均维持在98%以上,TN去除率则随HRTS的增大而升高;HRTS由1.8h增至5h时,2种碳氮比下的TN去除率分别由62.9%、72.1%升至76.2%、84.6%.当进水COD/TN比为4.4时,HRTS由1.8h增至5h导致系统硝化不完全,TN去除率由86.3%降至58.2%.研究还发现,提高COD/TN比和增大HRTS均能改善系统的除磷性能.本研究中交替A/O运行方式下,进水COD/TN比为4.4(远低于一般城市生活污水的8～10),HRTS为1.8h时,CAST工艺获得较好的脱氮除磷效果,TN及磷的去除率分别为86.3%和93.8%,出水达到我国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A要求.     

新型后置反硝化工艺处理低C/N(C/P)比污水脱氮除磷性能研究

从内碳源有效利用角度出发,开发了新型连续流后置反硝化AOA工艺,将厌氧段混合液按一定比例分流至缺氧段,从而强化缺氧段反硝化除磷作用.进水NH₄⁺-N和PO₄^3--P浓度保持在(38.31±2.03) mg·L^-1和(5.74±0.13) mg·L^-1,在不同运行阶段进水COD分别控制在300 mg·L^-1和250 mg·L^-1,考察了AOA工艺处理低C/N(C/P)比污水过程影响因素.当进水C/N比和C/P比分别为7.41±0.26和52.36±1.25时,通过将SRT由10 d延长到16 d,系统TN和PO₄^3--P去除率分别稳定在65.86%±2.06%和90.00%±3.97%;当进水C/N比、C/P比降至6.14±0.32和43.40±1.37时,在SRT为16 d条件下,将A/O/A体积比由1/3/1调整为1/2/2,TN和PO₄^3--P去除率分别升至69.76%±3.36%和98.73%±1.82%.结果表明,采用控制SRT、调整好氧/缺氧HRT等策略,可保证处理低C/N(C/P)比污水AOA工艺高效稳定运行.     

两种膜生物反应器处理养猪沼液的比较研究

养猪沼液有机物和氨氮浓度高,碳氮比低,生化处理难度大.本文对比研究了生物膜式膜生物反应器(biofilm membrane bioreactor,BF-MBR)和传统膜生物反应器(MBR)在进水化学需氧量(COD)和总氮(TN)比值分别为1.0±0.2和2.3±0.4条件下对养猪沼液的处理效果.结果表明,养猪沼液COD/TN为1.0±0.2时,两套反应器的出水水质都较差且波动较大.进水COD/TN比值提高到2.3±0.4后,两套系统的出水水质和运行稳定性均得到大幅度提高;BF-MBR对COD和氨氮的去除率分别为92.3%±2.4%和97.5%±4.1%,略优于MBR的91.9%±1.5%和91.2%±14.0%.与MBR相比,BF-MBR因生物膜的影响,对总氮和总磷去除率分别达36.7%±19.5%和54.0%±18.9%,显著高于MBR去除率19.2%±12.4%和29.0%±18.1%;BF-MBR系统比MBR减少了近40%的外加碱耗.BF-MBR比MBR有更好的污染物去除效果且消耗更少的外加碱剂,因此对处理沼液的适用性更好.     

高盐高碱环境下硝化反硝化过程及N2O产生特征

采用稳定运行在高盐高碱环境厌氧/好氧/缺氧(A_n/O/A)模式下的序批式生物膜反应器(SBBR),考察在不同碳氮比(C/N)条件下,硝化反硝化过程及N_2O产生特征.结果表明,在C/N为5、2和对照组(C/N=0)时,总氮去除率分别为(98. 17±0. 42)%、(65. 78±2. 47)%和(44. 08±0. 27)%; N_2O的产生量分别为(32. 07±2. 03)、(21. 81±0. 85)和(17. 32±0. 95) mg·L~(-1); N_2O转化率(N_2O产生量在去除总氮中的比例)分别为(29. 75±0. 93)%、(30. 04±2. 17)%和(41. 69±0. 80)%.高盐高碱条件下,亚硝酸盐氧化菌(NOB)受到很强的抑制作用,硝化过程基本停留在亚硝酸盐阶段.由于高盐高碱环境对N_2O还原酶活性的抑制,使得异养反硝化过程产生了大量N_2O,随着碳氮比的增大,有更多的碳源用于反硝化过程,因而总氮去除率和N_2O产生量均随之增加.随着碳氮比的增大,N_2O转化率随之降低,这可能是由于异养反硝化过程氮素还原酶对电子的竞争所形成的,碳氮比越高,电子竞争越弱.高通量测序表明:在SBBR中,氨氧化细菌(AOB)被富集,而几乎不存在NOB;优势异养反硝化菌属主要是Thauera、Azoarcus和Gemmobacter.     

两级动态膜反应器脱氮性能及微生物相互作用

动态膜对跨膜压差要求较低,在保证悬浮物去除效果同时对减少能耗有关键作用。同时,动态膜也可以保护用于低C/N污水脱氮的厌氧氨氧化菌（AMX）。在设置动态膜的A/O工艺中处理低C/N废水,将异养菌和自养菌在A和O池中进行分离,并在O池絮状污泥中富集好氧氨氧化菌（AOB）,生物膜上富集厌氧氨氧化菌（AMX）。反应器在C/N=1情况下,NH₃-N、TN和COD去除率分别为（91.2±7.5）%、（81.0±8.1）%和（86.4±7.5）%。COD主要在A池去除,TN主要在O池去除。重力驱动出水的动态膜运行效果良好,稳定运行下出水ρ（SS）为（12.2±4.5） mg/L。系统利用动态膜和生物膜实现了功能菌之间的空间分离,反硝化菌主要分布在A池（相对丰度约30%）,AOB主要分布在O池中悬浮污泥（相对丰度约5%）,而AMX富集在O池生物膜上（相对丰度>20%）。生态网络分析显示,微生物群落中的正相关关系比例均超过70%,保证了系统的良好性能。可见,PN/A、动态膜及A/O结合工艺可提高不同功能微生物协同作用,在低C/N污水脱氮方面有较好效果,具有良好应用前景。     

流量分配对分段进水A/O工艺脱氮性能的影响

采用分段进水A/O中试脱氮系统处理实际生活污水,为充分利用原水碳源,采用流量分配系数法对进水流量进行分配.在高、低负荷,进水COD/TKN分别为3、 5、 7、 9、 11、 13下,研究流量分配比对分段进水A/O工艺脱氮性能的影响.结果表明,在高负荷、低C/N(COD/TKN＜5)下,按流量分配系数分配流量,会造成系统硝化容量浪费,导致氨氮去除效果下降.而在高负荷、高C/N(COD/TKN＞9),由于首端氨氮负荷过高,氨氮不能完全氧化,导致后段反硝化电子受体不 足,造成系统碳源浪费,结果随C/N提高,总氮(TN)去除率却逐渐降低.而低负荷下,由于不存在硝化限制,系统TN去除率随进水C/N升高而升高,当C/N为13时,出水TN<2 mg/Ｌ,最高TN去除率可达976%.高、低负荷,不同C/N下的试验结果证明,高C/N污水(C/N＞α),采用流量分配系数分配流量,可充分利用原水碳源,提高TN去除效率,但需保证各段硝化完全.而低C/N污水(C/N＜α),C/N是决定TN去除率的关键因素,从保证硝化效果、利于硝化菌生长的角度考虑,不宜采用流量分配系数法分配流量,各段等负荷分配流量是一个可能的选择.     

微气泡曝气生物膜反应器处理低C/N比废水脱氮过程

微气泡曝气生物膜反应器是微气泡曝气技术与好氧生物处理相结合的新型处理工艺.本研究采用微气泡曝气生物膜反应器在低气水比下处理低C/N比废水,考察了生物脱氮过程和性能,并分析了脱氮功能菌群变化.结果表明,通过低气水比(小于1∶2)控制DO浓度并降低进水C/N比,可以实现生物脱氮过程从同步硝化-反硝化向同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程转变,并可获得较高的低C/N比废水生物脱氮性能. DO浓度低于1. 0 mg·L-1、进水C/N比为1∶2. 8时,SNAD过程成为生物脱氮的主要途径,TN平均去除率可达到76. 3%,TN平均去除负荷为1. 42 kg·(m3·d)-1,厌氧氨氧化过程对TN去除的贡献率为86. 0%.随着进水C/N比降低,生物膜中亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群的相对丰度逐渐增加,而硝化菌群和反硝化菌群的相对丰度逐渐降低.生物脱氮功能菌群变化与脱氮过程转变为SNAD过程相一致.     

Optimization of phosphorus removal in uniFed SBR system for domestic wastewater treatment

The characteristic of phosphorus removal and appropriate change of the traditional operation modes were investigated in UniFed sequencing batch reactor (SBR) laboratory-scale apparatus (40 L), treating actual domestic wastewater with low ratios of C/N (2.57) and C/P (30.18), providing theoretical basis for actual application of wastewater treatment plant. UniFed SBR system with its unique operation mode had the distinct superiority of phosphorus removal. On this occasion, the effect of volumetric exchange ratio (VER) and the method of influent introduction for phosphorus removal were studied. When the carbon source became the limiting factor to phosphorus release, the higher the VER, the lower the phosphorus concentration in the effluent. Three different influent patterns, including one-time filling, four-time filling, and continuous filling with the same quantity of wastewater could increase the release rate of anaerobic phosphorus from 0.082 to 0.143 mg·P·(L·min)⁻¹. Appropriate change of the traditional operation modes could optimize the efficiency of phosphorus removal. When the feed/ decant time was extended from 2 h to 4 h, the phosphorous removal efficiency increased from 59.93% to 88.45% without any external carbon source. In the mode of alternation of anoxic-aerobic (A/O) condition, phosphorous removal efficiency increased from 55.07% to 72.27% clearly. The carbon source in the influent can be used adequately, and denitrifying phosphorus removal was carried out in anoxic stage 2 (A2). This mode was optimal for the treatment of actual domestic wastewater with low C/N and C/P ratios.     

间歇曝气SBR与传统SBR处理养猪沼液的比较研究

采用间歇曝气序批式反应器(intermittently aerated sequencing batch reactor,IASBR)和传统序批式反应器(SBR)处理养猪沼液,研究进水中化学需氧量(COD)与总氮(TN)比值(COD/TN)和运行负荷对污染物去除效果的影响.结果表明,在进水COD/TN约为2.2、氨氮负荷为(0.12±0.04)kg·(m3·d)-1时,IASBR中的氨氮、TN和有机物去除率分别为97.2%±4.4%、81.5%±7.5%、88.5%±2.4%,优于SBR的78.3%±19.6%、79.8%±4.9%、86.6%±3.2%;当氨氮负荷提高至(0.18±0.02)kg·(m3·d)-1时,IASBR中的氨氮、TN和有机物去除率略有降低,分别为92.4%±7.3%、77.5%±5.3%、86.4%±2.2%,但仍然优于SBR中的相应去除率78.1%±15.4%、61.8%±11.2%、81.8%±5.6%.在氨氮负荷为(0.20±0.01)kg·(m3·d)-1下,提高进水COD/TN至约3.0,则IASBR和SBR的污染物去除能力较进水COD/TN为2.2时有显著提升,IASBR中氨氮、TN和有机物去除率分别达到99.6%±0.2%、91.5%±2.9%和92.0%±0.9%,仍然高于SBR的90.2%±1.4%、83.0%±1.9%、90.2%±0.5%.总体而言,相较SBR,IASBR对TN和氨氮的去除更高效、耐冲击负荷能力更强,因此对养猪沼液等低碳氮比的废水更为适用.     

采用含硫铁化学污泥作为反硝化电子供体进行焦化废水中总氮深度去除

城市污水处理和大部分的工业废水处理工艺的出水总氮普遍难以达标排放,基于进水水质的C/N值不稳定、提高回流比造成水力负荷增大、降低反应动力学并且耗能、投加有机碳源带来二次污染以及高污泥产率等问题,急需寻求一种节能降耗、操作简单的深度脱氮方法.对此,利用含硫工业废水预处理产生的含硫铁化学污泥作为固相电子供体进行自养反硝化深度脱氮,实验过程中,以焦化废水二级生物出水作为研究对象,考察脱氮性能、硫铁泥转变过程及微生物群落变化,求出废水深度脱氮新工艺的优化反应条件与效果范围.当进水NO_3~--N、NO_2~--N浓度分别是(74.54±0.57)mg·L~(-1)、(1.11±0.19)mg·L~(-1),水力停留时间为18 h时,对应出水浓度分别降低至(2.78±1.08)mg·L~(-1)、(2.87±0.71)mg·L~(-1);TON(NO_3~--N+NO_2~--N)去除率高达90.0%;NO_3~--N还原速率和NO_2~--N累积速率分别为12.06 mmol·(L·d)-1、7.74 mmol·(L·d)-1.结果表明,以副产物化学硫铁泥作为电子供体深度脱氮有潜在的工程应用价值,以水处理工艺过程中原位利用废物,解决部分富硫铁化学污泥后续处理问题,表现出资源化利用的综合特征.     

贵州某规模化养猪场废水中抗生素的污染特征及去除效果

为了解贵州某规模化养猪场废水处理过程中抗生素的污染特征及废水处理工艺对抗生素的去除效果,使用固相萃取-液相色谱-串联质谱仪(SPE-LC-MS)技术,对2家规模化养猪场(猪场A和猪场B)废水处理工艺各处理单元进出水中10种兽用抗生素的去除进行调查研究.结果表明, 2家规模化养猪场废水处理工艺对常规污染物(COD、NH~+_4-N、TN和TP)的去除率在88.10%以上. 2家养猪场废水处理工艺各处理单元进出水中均有多种抗生素检出,检出浓度范围在ND～120 842.74 ng·L~(-1)之间.其中,主要的污染单体为磺胺间甲氧嘧啶(SMM)、磺胺对甲氧嘧啶(SMD)、土霉素(OTC)和氧氟沙星(OFL),最高单体污染浓度达120 842.74 ng·L~(-1)(SMM).调查的10种抗生素在处理工艺中的去除效果较好,总去除率为99.23%～100.00%,在猪场A的废水处理工艺中,"USR+2级A/O+消毒池+氧化塘"组合工段能有效去除废水中残留的抗生素,其中对SMM、SMD和OTC的总去除率达100.00%;在猪场B的废水处理工艺中,"超滤(UF)+纳滤(NF)"组合工段能有效去除废水中的抗生素,最终废水中99.23%以上的抗生素被去除.但最终出水中大部分抗生素的浓度高于欧盟水环境抗生素阈值(10 ng·L~(-1)).通过冗余分析发现废水中常规指标(COD、NH~+_4-N、TN、TP和pH)与部分抗生素的降解具有相关性.