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。     

美国污水处理厂深度除磷技术分析

污水处理厂控磷是防治湖泊等封闭性水域富营养化最有效的对策之一。但国内污水处理厂传统的除磷技术不足以改善水质,控制水体富营养化。综述了美国环境保护署推荐的深度除磷技术,介绍了美国污水处理厂深度除磷技术的工程案例。结果表明,美国深度除磷技术主要分为3大类:生物除磷+化学除磷+沉淀过滤、生物除磷+化学除磷+两级过滤、生物除磷+化学除磷+膜分离。通过对美国深度除磷技术的综述和分析,为中国污水处理厂除磷技术改进及已建设施的提升改造提供了重要参考依据和借鉴意义。     

常规运行模式下循环式活性污泥工艺除磷性能的研究

研究了常规运行模式下循环式活性污泥(CAST)工艺对磷酸盐的去除,考察了运行周期内反应器选择区和主反应区中磷酸盐、硝酸盐的浓度变化,并分析了CAST反应器的除磷途径和限制性因素,在此基础上测定了系统内反硝化聚磷菌所占的比例。研究表明,系统运行稳定后,出水磷酸盐的平均值为1.9mg/L,平均去除率约为62%;系统除磷是在聚磷菌和反硝化聚磷菌的共同作用下完成的,其中反硝化聚磷菌所占比例为81.1%。     

交替缺氧/好氧CAST工艺污染物去除特性

以模拟城市污水为处理对象,采用循环式活性污泥法(CAST)反应器,对交替缺氧/好氧模式下系统去除污染物的性能进行了研究。结果表明,运行期间系统内有机物的去除率稳定,出水COD小于40 mg/L,COD平均去除率为91.7%;NH4+-N、TN的平均去除率分别为83.9%、72.4%,出水TN以NO3--N为主;系统的除磷性能良好,磷酸盐的平均去除率为90.6%。此外,出水COD、TN和TP均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB-18918-2002)的一级A要求。     

BAF-MBR用于污水深度处理与同步化学除磷

以南方城镇生活污水为研究对象,对BAF-MBR组合系统进行研究。BAF-MBR组合系统运行稳定,去污完全,出水COD、NH4+-N、TN、TP的浓度分别达到7.11、0.16、8.85和0.34 mg·L-1,均达到了污水回用的最高要求。在后置MBR池内进行同步化学除磷时,FeSO4·7H2O的投加量为20 mg·L-1时,出水TP达到0.34 mg·L-1,一定程度上加剧了膜污染;Al2（SO4）3·18H2O的投加量为30 mg·L-1,出水TP达到0.33 mg·L-1,能有效减缓膜污染进程。     

某城市污水处理厂废水化学除磷沉淀特性及影响因素

通过对西安市某污水处理厂进水、厌氧池上清液、二沉池出水、污泥浓缩水、污泥脱水进行FeCI3·6H2O、PAC除磷实验,并以FeCI3·6H2O为沉淀剂对厌氧池上清液从pH、Fe/P摩尔比、腐殖酸、挥发性脂肪酸(VFA)等因素进行批次实验分析磷去除状况.实验显示,三氯化铁、PAC对进水除磷效果不佳,厌氧池上清液用FeCI3·6H2O为沉淀剂时磷去除率较低,二沉池出水、污泥浓缩水以及污泥脱水用FeCI3·6H2O、PAC时其正磷去除率均可达到80%左右.通过对比不同pH值、Fe/P摩尔比、腐殖酸和VFA浓度对厌氧池上清液除磷效果的影响,结果表明,在pH=4~5,Fe/P=1.3时磷的去除效果达到78%以上,腐殖酸浓度对磷去除率影响不大,VFA在低于10 mg/L和高于60 mg/L时对磷去除率影响较大.     

CASS反应器内反硝化聚磷菌处理生活污水的性能

以实际生活污水作为处理对象,创造出适宜反硝化聚磷菌富集的条件,研究CASS工艺去除有机物同步反硝化脱氮除磷的性能。经过阶段 I、阶段 II 2种运行模式共计66 d的污泥培养,实现反应器的稳定运行,出水化学需氧量、氨氮、TN、TP的去除率平均值分别为90.47%、95.02%、84.71%和99.09%。通过释/吸磷实验测定稳定运行阶段的污泥,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例达到80.00%,且典型周期内磷的吸收量与硝酸盐的去除量呈线性关系。在此运行模式下,该CASS运行模式可同时高效去除有机物、总氮与总磷,并且对反硝化聚磷菌具有较高的富集效率。     

同步化学除磷对A2/O工艺除污染效能与活性污泥性能的影响

考察了A2/O同步化学除磷工艺中Al2（SO4）3投加量对TP、COD、NH4+-N和TN的去除率与活性污泥性能的影响。结果表明,常温（18~32℃）条件下同步化学除磷最适宜的Al2（SO4）3投加量为铝、磷摩尔比0.5：1,此条件下出水TP、COD、NH4+-N和TN浓度均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。研究同时发现,Al2（SO4）3投加后,活性污泥的沉降性能和污泥活性均有所增强,其中SVI值由93.8 mL·g-1降至81.3 mL·g-1,Zeta电位由-5.5 mV降至-11.8 mV,胞外聚合物EPS含量增加了59.9%,蛋白质与多糖的比例由5.2降至2.1,比耗氧速率由4.2 mg·（g·min）-1升高到6.7 mg·（g·min）-1（以MLSS计）。微生物菌群结构分析结果表明,投药后污泥中微生物种类由投药前的8种减少为6种,硝化菌和反硝化菌比例有所降低,聚磷菌比例升高为6%。在低温（0~10℃）条件下,Al2（SO4）3投加量需有所增加,当铝、磷摩尔比为1：1时,反应器出水TP、COD、TN和NH4+-N浓度方可达到一级A标准。     

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。     

新型生物质碳源的制备及其污水脱氮除磷效果

为给城镇污水处理厂生物脱氮除磷提供一种新的碳源选择和开辟蓝藻资源化利用新途径,以工业碳源乙酸钠为对照,探究了从蓝藻中提取的高碳低氮磷有机物为核心的新型生物质碳源脱氮除磷效果,并分析了添加2组碳源后的微生物群落特征。结果表明,与乙酸钠碳源相比,新型生物质碳源对COD的去除效果保持稳定,平均去除率高达91.7%;新型生物质在碳源投入反应器初期时,反硝化潜力及释磷潜力较低导致NH₃-N、TN、TP和PO₄³⁻-P的去除率较低;随着反应器运行至后期,反硝化潜力和释磷潜力稳步提升,NH₃-N、TN、TP和PO₄³⁻-P去除率逐渐上升,最终可达90%以上,对系统中的NH₃-N、TP的去除效果良好,且反应器中微生物丰度较高。本研究制备的新型生物质碳源具有生产原料绿色、安全、无毒和环保的特点,其生产方法精简高效,适用于大规模工业化应用,且脱氮除磷效果好,具有非常广泛的应用前景及推广价值。     

ASM No.2d模型模拟SBR工艺同步脱氮除磷效能

SBR工艺由于处理上的高效性和操作上的灵活性在世界范围的污水处理领域得到广泛应用.采用国际水质协会1999年提出的ASM No.2d模型,利用matlab作为程序开发工具编制计算模型,并利用该模型对一实验室规模SBR系统进行模拟.模拟过程中动力学和化学计量参数采用ASM No.2d给出的典型参数值,并结合实际SBR系统进行了修正.结果表明,该模型能够较好模拟SBR工艺同步脱氮除磷效能,说明应用ASM No.2d进行SBR系统的模拟能够对SBR系统的优化和控制起辅助作用.     

Significance of design and operational variables in chemical phosphorus removal

Batch and continuous experiments using model and real wastewaters were conducted to investigate the effect of metal salt (ferric and alum) addition in wastewater treatment and the corresponding phosphate removal from a design and operational perspective. Key factors expected to influence the phosphorus removal efficiency, such as pH, alkalinity, metal dose, metal type, initial and residual phosphate concentration, mixing, reaction time, age of flocs, and organic content of wastewater, were investigated. The lowest achievable concentration of orthophosphate under optimal conditions (0.01 to 0.05 mg/L) was similar for both aluminum and iron salts, with a broad optimum pH range of 5.0 to 7.0. Thus, in the typical operating range of wastewater treatment plants, pH is not a sensitive indicator of phosphorus removal efficiency. The most significant effect for engineering practice, apart from the metal dose, is that of mixing intensity and slow kinetic removal of phosphorus in contact with the chemical sludge formed. Experiments show that significant savings in chemical cost could be achieved by vigorously mixing the added chemical at the point of dosage and, if conditions allow, providing a longer contact time between the metal hydroxide flocs and the phosphate content of the wastewater. These conditions promoted the achievement of less than 0.1 mg/L residual orthophosphate content, even at lower metal-to-phosphorus molar ratios. These observations are consistent with the surface complexation model presented in a companion paper (Smith et al., 2008).     

生物化学协同除磷研究

采用聚合硅酸铝和聚合硅酸铁两种混凝剂,比较了将混凝剂直接投加到反应器中和对生物反应器出水再进行混凝沉淀2种工艺的除磷效果,并对2种混凝剂的除磷效果进行了比较.结果表明:对于聚合硅酸铝,没有生物协同作用;对于聚合硅酸铁,投加量在40 mg/L以下时具有生物协同作用,30 mg/L时协同作用最明显;而且聚合硅酸铁的除磷效果好于聚合硅酸铝.     

生物化学协同除磷研究

采用聚合硅酸铝和聚合硅酸铁两种混凝剂，比较了将混凝剂直接投加到反应器中和对生物反应器出水再进行混凝沉淀2种工艺的除磷效果，并对2种混凝剂的除磷效果进行了比较。结果表明：对于聚合硅酸铝，没有生物协同作用；对于聚合硅酸铁，投加量在40mg／L以下时具有生物协同作用，30mg／L时协同作用最明显；而且聚合硅酸铁的除磷效果好于聚合硅酸铝。     

Phosphate complexation model and its implications for chemical phosphorus removal

A phosphate complexation model is developed, in an attempt to understand the mechanistic basis of chemically mediated phosphate removal. The model presented here is based on geochemical reaction modeling techniques and uses known surface reactions possible on hydrous ferric oxide (HFO). The types of surface reactions and their reaction stoichiometry and binding energies (logK values) are taken from literature models of phosphate interactions with iron oxides. The most important modeling parameter is the proportionality of converting moles of precipitated HFO to reactive site density. For well-mixed systems and phosphate exposed to ferric chloride during HFO precipitation, there is a phosphate capacity of 1.18 phosphate ions per iron atom. In poorly mixed systems with phosphate exposed to iron after HFO formation, the capacity decreased to 25% of the well-mixed value. The same surface complexation model can describe multiple data sets, by varying only a single parameter proportional to the availability of reactive oxygen functional groups. This reflects the unavailability of reactive oxygen groups to bind phosphate. Electron microscope images and dye adsorption experiments demonstrate changes in reactive surface area with aging of HFO particles. Engineering implications of the model/mechanism are highlighted.     

催化铁耦合生物除磷工艺中生物与化学除磷的关系

研究证明,将催化铁添加至传统生物除磷工艺的厌氧段,可使得生物除磷和化学除磷两者作用耦合。为了研究工艺中生物除磷与化学除磷的关系,采用不同催化铁投配率分别为0、1和2 g Fe/(mg P·d)的3组反应器进行实验。结果表明,催化铁投配率为1 g Fe/(mg P·d)时,系统的除磷效率最佳,去除率在90%以上,生物除磷与化学除磷耦合作用好;负荷为2 g Fe/(mg P·d)时,系统在未达到稳定之前即发生恶化,生物除磷作用受到抑制。铁化合物的积累量过多是系统出现恶化的主要原因:在污泥中铁含量小于30 mg Fe/g MLSS时,生物除磷作用与化学除磷作用两者协同,除磷效率提高;当污泥中铁含量超过52.8 mg Fe/g MLSS时,出现竞争,生物除磷作用受到抑制;通过排泥,降低污泥中铁含量,则除磷功能可以得到恢复。     

多孔富铁组合填料化学除磷的化学动力学分析

研究了多孔富铁组合填料的动力学因素对化学除磷的影响,并通过化学除磷机理分析建立了化学动力学模型。实验结果显示,组合填料的粒径、配比、投加量及反应时间会对磷的去除效果产生显著影响,除磷优化条件为：组合填料粒径为1.25~1.6 mm,配比为1：2,投加量为3.0 g,反应时间为60 min;在此条件下当进水总磷浓度为5.00 mg·L-1时,出水总磷浓度不大于0.5 mg·L-1。化学动力学分析表明,多孔富铁组合填料化学除磷速率对磷的浓度呈一级反应动力学模型。     

不同运行模式对同步脱氮除磷CAST工艺快速启动及其稳定维持的影响

以实际生活污水为处理对象,考察了传统进水/曝气和改良型分段进水的交替缺氧-好氧(A/O)2种运行模式对CAST工艺的快速启动及脱氮除磷性能稳定维持的影响。结果表明,传统进水/曝气运行模式下,系统达到最佳营养物去除性能所需启动时间30 d,稳定运行阶段TN平均去除80.66%,磷的去除率维持在66.30%左右;采用改良型交替运行模式,反应器达到稳定运行状态仅需18 d,系统稳定运行时TN平均去除81.36%,磷去除率稳定维持在90%以上,出水磷浓度在0.3 mg/L以下,出水水质达到国家污水综合排放标准一级A(GB8978-2002)。研究还发现,传统运行模式下,由低温引起的污泥沉降性能变差导致系统污泥严重流失,反应器几乎丧失污染物去除性能;而低温对交替运行模式下的反应器除磷性能几乎没有影响,总氮去除则因氨氮不完全硝化而大大降低。     

固定化包埋亚硝酸菌短程脱氮与同步除磷工艺研究

为实现常温下低碳源城市生活污水的低能耗脱氮除磷,采用固定化技术和厌氧/好氧/缺氧(AOA)工艺耦合与游离组进行了对比实验研究。在温度为25±1℃、pH为8.0±1、DO为1±0.5 mg/L和HRT为9 h的条件下,两组运行结果表明,固定组具有较高的硝化效率和较强的适应能力,亚硝氮的积累率可以稳定维持在70%以上,对NH4+-N、COD和TP的去除率分别为92.2%、87.2%和81.3%,明显优于游离组。