SUFR系统活性污泥特性及稳定性研究

通过实验考察了SUFR系统中活性污泥的特性及进水COD浓度、SRT和停运对稳定性的影响。结果表明：SUFR系统的污泥颗粒直径多在0.7～0.9 mm之间,属于小颗粒污泥,污泥沉降性能良好;对氮、磷有较好的去除效果。SUFR系统氮的去除对SRT有一定的耐冲击负荷,但受进水COD的影响较大;磷的去除对进水COD和SRT有较好的冲击能力;系统在经过72 h停运后污泥沉降性、脱氮与除磷效果都有较大降低,但基本在1周内就可恢复。     

进水碳氮比对SUFR系统脱氮除磷影响的特性分析

考察了进水碳氮比（C/N）对螺旋升流式反应器（spiral up-flow reactor,SUFR）系统生物脱氮除磷的影响,试验设计了进水C/N在7～13范围的数种工况,研究了SUFR系统中COD、总磷和氮的变化规律。结果表明,进水C/N对SUFR系统去除COD与TP效果的影响不明显,平均去除率分别为95.2%和93.9%;当进水C/N<9.4时,TN的去除率随C/N的增大而快速提高,而当进水C/N>9.4时,TN的去除率稳定在81.1%～85.6%;SUFR系统的硝化效果较稳定,氨氮的去除率保持在90.5%～98.8%;系统的反硝化作用随C/N的增大有所增强,出水硝酸盐氮浓度逐渐降低。     

后置反硝化的设置对低温下碳源调控-回收磷工艺系统(BBNR-CPR)脱氮除磷的影响

采用连续运行式生物膜脱氮蓄磷-碳源调控回收磷系统(biofilm bio-nutrient removal carbon source regulated phosphorus removal,BBNR-CPR)处理低C/N比(3.4~6.9)模拟生活污水。通过反应器内生物膜来蓄积废水中的磷,同时采用周期性投加高浓度的外加碳源,诱导释放生物膜内蓄积的磷且对其进行回收。在此基础上,通过增设后置缺氧段,同时增加好氧内循环量、提高磷回收阶段补充碳源浓度等方式,强化BBNR-CPR系统的运行,以期实现低温下(<15 ℃)系统的同步脱氮蓄磷/回收磷的目标。结果表明,在低温下引入后置缺氧段,可节省27%的曝气能耗,并能维持该系统脱氮除磷性能的稳定性。在进水${{\rm{NH}}_4^ +} $-N、TP浓度分别为50 mg·L−1、15 mg·L−1的条件下,该系统对${{\rm{NH}}_4^ +} $-N、TN和TP的平均去除率分别达到了89.12%、82.14%和89.24%。在单个生物蓄磷-磷回收周期(7 d)内,随着系统运行时间的延长(第3~6天),生物膜内反硝化聚磷菌体内的PHA的不断消耗,系统的缺氧吸磷速率仍可维持稳定,第3和6天分别为7.51 mg·(L·h)−1和7.83 mg·(L·h)−1)。在该运行方式下,系统后置缺氧段每去除1.00 mg ${{\rm{NO}}_3^ - }$-N可耦合去除0.76 mg TP;且该阶段限制反硝化除磷的主要因素是进水氨氮转化时产生的硝态氮(反硝化吸磷电子受体)的浓度。通过对生物膜样本进行16S rRNA高通量测序分析,发现系统内的优势菌群为Candidatus Competibacter、Candidatus Nitrotoga、Phaeodactylibacter、Thiothrix和Dechloromonas。     

污水生物除磷若干影响因素分析

在系统阐述污水生物除磷机理的基础上,深入分析了微生物群体平衡、城市污水水质、环境因子以及工艺运行参数和运行方式等方面对生物除磷效果的影响.分析结果表明:生物除磷系统的溶解氧浓度不宜太高,一般好氧区DO＜2 mg/L,厌氧区DO＜0.2 mg/L;厌氧段存在硝酸盐对生物释磷有负面影响,缺氧段存在一定浓度的硝酸盐有利于生物聚磷;碳源必须充分、易降解;TKN/COD＜0.1的城市污水有利于生物除磷;pH偏碱性可提高生物除磷效率;低温对生物除磷效果影响不明显.     

铁盐化学除磷对活性污泥生物除磷系统的影响

在小型处理系统中生物除磷同步化学除磷简便易行,但加入的除磷剂本身和形成的化学沉淀物的积累可能会对生物系统造成影响。采用序批式生物反应器,对铁盐的2种投加剂量下对活性污泥系统的影响进行了研究。结果表明,向SBR系统中连续投加15 mg·L-1三氯化铁,表观上系统总体的除磷效率较未投加前有一定幅度的提高,活性污泥的沉降性能得到改善,但这削弱了系统的内在生物除磷效力。随着化学除磷的进行,系统污泥胞内PHA含量减少、糖原含量增加;污泥中PAOs相对数量下降而GAOs的相对数量显著增加,优势菌发生演替。结束投加后,污泥的活性可以缓慢恢复。说明该浓度下长时间连续进行同步化学与生物除磷,会对系统造成一定的损害,但这种损害在停止化学除磷后具有一定的可恢复性。而连续投加3 mg·L-1三氯化铁的SBR系统总体除磷效率较未投加前有所提高,且没有对生物除磷系统产生明显抑制作用,能够较好实现化学除磷和生物除磷的协同。     

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。     

长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷系统污泥除磷方式的转化

采用交替厌氧/缺氧/好氧运行的序批式活性污泥反应器(SBR),通过梯度投加电子受体NO_3~-,考察长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷(EBPR)系统的性能及除磷方式的转化。结果表明,当进水COD为300～450mg/L、PO_4~(3-)(以P计,下同)和氨氮分别为8、14mg/L时,驯化期间TN去除率均保持在75%以上,长期缺氧吸磷驯化对COD和氨氮的去除没有影响。硝态氮投加量为5mg/L时,EBPR系统因电子受体投加不足除磷性能迅速恶化,增加硝态氮投加量至10mg/L,经过近30d的恢复,缺氧吸磷率最高可达97.67%,进一步提高硝态氮投加量至15mg/L,系统内硝态氮的积累导致缺氧吸磷率下降。污泥吸磷小试结果表明,经缺氧吸磷驯化后,即使除磷性能欠佳的低浓度电子受体系统污泥也具有良好的反硝化吸磷能力,可见经NO_3~-长期驯化的缺氧吸磷系统有利于筛选以NO_3~-为电子受体的反硝化聚磷菌。     

玉米芯为外碳源对SBBR反硝化除磷性能的影响

为实现污水厂低碳氮比尾水深度脱氮除磷,考察以玉米芯为外碳源满足反硝化除磷最佳碳氮比要求时有机物及氮、磷的去除效果。在DO-1条件下,SBR系统最佳进水C/N为6,此时出水TN和TP分别为3.57 mg·L-1和1.24 mg·L-1;投加玉米芯作为外碳源和生物载体构建SBBR系统,可将进水C/N从3.5提升至6,同时出水COD保持在40 mg·L-1左右,出水TN和TP分别降至3.04 mg·L-1和0.54 mg·L-1。研究表明,以玉米芯为固体碳源和生物载体的SBBR系统的脱氮除磷效果优于相同C/N条件下的SBR系统,玉米芯的粗糙表面和纤维结构为反硝化除磷菌提供了良好的缺氧环境和载体基础,使得SBBR系统的生物量及活性整体增强。     

丝绸厂汰头废水除磷试验研究

针对丝绸厂汰头废水高有机物浓度高氮磷的特点,对该废水的化学除磷工艺及生物化学组合除磷工艺的除磷效能进行了对比研究,考察了有机负荷、运行工况、工艺组合、药剂种类和投加量等对除磷效能的影响.试验结果表明:对汰头废水采用厌氧-生物除磷-生物脱氮-化学除磷组合工艺除磷经济高效,当生物除磷SBBR工艺单元有机负荷为3 kgBOD5/m3·d,运行工况为进水0.5 h-厌氧2 h-曝气4 h-沉淀1 h-排水0.5 h,化学除磷工艺单元投加60 mg/L聚合氯化铝(PAC)时,可使COD及PO3-4分别为10 000 mg/L和114 mg/L的进水,出水COD及PO3-4分别为93 mg/L和0.23 mg/L;总ηCOD91.5%,ηPO3-4为99.8%.其中生物除磷工艺单元承担的ηPO3-4为75%;化学除磷工艺单元承担的ηPO3-4为24.8%.     

城镇污水AAOA高标准除磷脱氮技术开发与应用

针对城镇污水在高标准除磷脱氮过程中碳源不足的问题,提出了基于多路径协同的AAOA除磷脱氮技术,探究了AAOA系统实现高标准除磷脱氮对进水C/N的要求,并对实际城镇污水处理进行了实验研究。结果表明：当进水C/N分别为6、7.5、9时,系统TN去除率分别为74.12%、84.90%、90.05%,TP去除率分别为48.29%、97.68%、98.50%;当进水C/N≥7.5时,系统可以实现高标准脱氮除磷。16S rRNA高通量测序结果表明：系统中脱氮除磷功能菌属主要有Aeromonas、Nitrospira、Aeromonas、Comamonadaceae_unclassified、Uliginosibacterium、Saccharibacteria_norank、Candidatus_Accumulibacter、Aeromonas、Pseudomonas、Dechloromonas,系统通过自养硝化、异养硝化、异养反硝化、反硝化聚磷、好氧反硝化等多条路径协同作用实现了高标准除磷脱氮。同时,采用AAOA系统处理城镇污水,当城镇污水进水C/N为7.5时,系统出水${\rm{NH}}_4^{+} $-N、TN和PO43--P平均质量浓度分别为0.40、3.57、0.21 mg·L−1,平均去除率分别达到98.76%、89.03%和95.55%,即无需外加碳源可实现城镇污水的高标准除磷脱氮。     

污泥回流比对厌氧/好氧工艺除磷效果影响的研究

以长距离输送的合流制污水为进水,考察不同污泥回流比下厌氧/好氧(A/O)工艺对COD、N、P的去除效果,深入研究污泥回流比对生物除P代谢过程的影响.结果表明,污泥回流比对COD及NH+4-N的去除没有明显影响,但对TN、TP、PO3-4-P的去除影响较大.随着污泥回流比的增大,聚磷菌(PAO)的厌氧释P量逐渐减小,P的去除率逐渐降低.减小污泥回流比,可延长A/O工艺厌氧池实际HRT,增加PAO在厌氧池可有效利用的碳源,使PAO在厌氧池充分释P,从而提高除P效率.     

改良型Carrousel氧化沟工艺生物脱氮除磷效果研究

为了提高改良型Carrousel氧化沟工艺污水处理厂的脱氮除磷效果，结合某污水处理厂3年的运行实践，讨论了该工艺的处理效果，生物脱氮除磷原理及影响出水效果的因素。分析表明将DO控制在0．3—0．7mg／L范围内，能够使出水中的TN浓度低于20mg／L；在氧化沟中发生的同步硝化反硝化反应（SND）对总氮的去除的贡献占总系统脱氮的66％；该系统剩余污泥的含磷率为3．0％，生物细胞中平均含磷量可达细胞干重的4．2％；总磷去除率与污泥龄具有很好的线性关系，加大污泥排放量可以提高除磷效果。     

改良型Carrousel氧化沟工艺生物脱氮除磷效果研究

为了提高改良型Carrousel氧化沟工艺污水处理厂的脱氮除磷效果,结合某污水处理厂3年的运行实践,讨论了该工艺的处理效果,生物脱氮除磷原理及影响出水效果的因素.分析表明将DO控制在0.3～0.7 mg/L范围内,能够使出水中的TN浓度低于20 mg/L;在氧化沟中发生的同步硝化反硝化反应(SND)对总氮的去除的贡献占总系统脱氮的66%;该系统剩余污泥的含磷率为3.0%,生物细胞中平均含磷量可达细胞干重的4.2%;总磷去除率与污泥龄具有很好的线性关系,加大污泥排放量可以提高除磷效果.     

碳源类型及进水量分配对CMICAO工艺脱氮除磷的影响

研究了分别以葡萄糖和乙酸钠为碳源时多点交替进水阶式A2/O(CMICAO)工艺氮磷的去除效果,以及在不同进水C/N比时各进水量分配对脱氮除磷效果的影响。结果表明,在相同的进水COD浓度下,乙酸钠比葡萄糖更适合作为碳源,更能提高脱氮除磷效率。以葡萄糖为碳源时,COD为200mg/L、C/N比为5、缺氧池与厌氧池进水配比为1:2时,出水COD、TN、氨氮和TP浓度分别为28.5、10.8、2.1和0.5mg/L,均达到国家一级A排放标准。若采用葡萄糖作为碳源,投加量以使进水C/N比为5~7.5为宜,外加碳源时缺氧池与厌氧池进水分配比可统一采用1:1。     

亚硝酸盐对反硝化聚磷菌除磷性能的影响

为考察亚硝酸盐对反硝化聚磷菌（DPB）的影响,试验以模拟污水为研究对象,采用2个相同的SBR反应器,分别进行亚硝酸盐浓度对DPB的抑制影响和亚硝酸盐对DPB驯化过程的研究。结果表明,当亚硝酸盐浓度高于20 mg/L时,未经亚硝酸盐驯化的DPB反硝化除磷性能受到明显抑制,而经过亚硝酸盐驯化后的DPB在亚硝酸盐浓度为32 mg/L左右时,依然保持良好的反硝化吸磷性能,但以亚硝酸盐为电子受体的反硝化吸磷速率要比硝酸盐为电子受体的低21%。由此说明,亚硝酸盐对DPB反硝化除磷的抑制作用是相对的,可通过亚硝酸盐对DPB的诱导驯化来降低此抑制作用,但硝酸盐比亚硝酸盐更适合作为DPB反硝化除磷的电子受体。     

低C/N比水产养殖废水生物脱氮实验研究

随着短程硝化-反硝化理论研究的发展,在低C/N比条件下,实现污水的生物脱氮处理已成为可能。为此,设计了水产养殖用水的三级生物膜短程硝化-反硝化处理工艺,并对该工艺在去除模拟水产养殖废水主要污染物的作用进行了初步研究。研究结果表明,在进水pH值7.5~8.5,温度为28~32℃,溶解氧为0.5~1 mg/L,游离氨浓度为5~10 mg/L的条件下,模拟废水的COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别达到94.4%、91.6%和70.1%;并且低C/N比对出水氨氮NH4+-N的去除率影响不大,NO2--N的平均浓度控制在5.2 mg/L以下,低于鱼类的耐受浓度。表明该短程硝化-反硝化工艺设计,可用于低C/N比水产养殖废水主要污染物的生物处理,尤其是可消除NO2--N对水产养殖的潜在威胁,基本达到养鱼回用标准。