新型污染物纳米氧化铜对生物脱氮除磷的影响及机制探究

在序批式活性污泥反应器(SBR)中探究了新型污染物纳米氧化铜(CuO NP)短期和长期暴露对实际废水生物脱氮除磷的影响并分析了影响机制。结果表明:0~10.0mg/L CuO NP短期暴露对生物脱氮除磷效率及活性污泥性能影响不明显;经过30d长期暴露,CuO NP对生物脱氮除磷效率产生了严重的抑制作用,且CuO NP浓度越高,抑制效果越明显。CuO NP由0mg/L增加到10.0mg/L时,生物脱氮效率由90.6%下降至79.8%,生物除磷效率由91.6%下降至70.5%。CuO NP长期暴露能够抑制胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成,近而减少其氧化分解产生的能量。此外,CuO NP还能抑制活性污泥呼吸速率。在10.0mg/L CuO NP作用下,呼吸抑制率为69.0%。     

污泥回流比对2段进水A/O工艺处理重油加工污水效果的影响

采用2段进水A/O中试系统处理重油加工污水处理系统的水解酸化单元出水,重点考察了污泥回流比(r)对系统性能的影响。结果表明,r值的变化对氮污染物的去除效果影响较大,对有机物的去除影响较小。在r值由0.60增加到1.25的过程中,尽管水量处理负荷在增加,污水、污泥和污染物的停留时间在减少,但是系统硝化和反硝化效果均明显提升。当r值高于1.25时,第1段缺氧区的硝酸盐氮去除量明显增加,但是系统硝化、反硝化效果均降低。当r值为1.25时,系统总氮去除率最高,为73.38%。此外,相对于传统的A/O工艺,2段进水A/O工艺污染物的停留时间更长,更有利于提高重油加工污水中难降解有机污染物的去除效果。     

流量分配比对改良型多级A/O工艺去除污染物的影响

改良型多级A/O工艺处理低碳源(C/N4.0)生活污水。在HRT为8 h、污泥回流比为60%、SRT为10 d的条件下,考察了流量分配比对系统去除有机物、TN、TP及硝化/反硝化能力的影响。结果表明:不同流量分配比(5∶3∶1∶1、1∶0∶0∶0、1∶1∶1∶1)对系统去除有机物及硝化能力的影响不大,出水COD、NH+4-N分别低于23.7、2.23 mg/L,但对系统脱氮除磷及反硝化能力的影响较大。流量分配比为5∶3∶1∶1时,系统能够有效利用进水碳源进行反硝化,且反硝化效果最好,出水TN、TP浓度分别为14.15和0.99 mg/L,去除率分别为79.6%和79.5%。总体而言,改良型多级A/O工艺对低碳源生活污水中污染物有很好的去除效果,这可为实际生活污水的处理提供理论依据。     

代谢解偶联剂四氯水杨酰苯胺的污泥减量性能和机理研究

为解析代谢解偶联剂的污泥减量性能及机理,选用毒副作用较低的代谢解偶联剂四氯水杨酰苯胺(TCS),考察其对序批式活性污泥反应器(SBR)长期运行过程中污泥产量及运行参数的影响。结果表明,投加一定量的TCS具有较好的污泥减量化作用,添加TCS前和停用后,SBR内各指标变化均不明显,说明TCS对SBR运行没有明显影响。当SBR中污泥混合液悬浮固体(MLSS)为2 200mg/L,TCS添加量为1.6mg/L时,平均污泥产率系数由0.521mg/mg降至0.314mg/mg,污泥产量减少39.73%。TCS对有机物的去除基本没有影响,COD去除率仅下降3.03百分点,但比耗氧速率(SOUR)增加73.73%,比三磷酸腺苷(SATP)合成量减少23.90%,胞内贮存物(PHAs)含量平均增加42.28%,脱氧核糖核酸(DNA)含量无明显变化。因此,适量添加TCS不会造成细胞溶胞,但能使胞内代谢增加,使氧化磷酸化解偶联,使生物合成量减少,从而实现污泥减量化。     

球形填料对复合垂直流土地渗滤系统去污效果的生物强化

通过对复合垂直流渗滤系统中增加球型填料,利用生物强化提高系统对城市生活污水污染物去除能力的研究,优化了复合垂直流渗滤系统.并且通过研究,探索了系统非生物作用与生物作用对氮的降解机制.结果表明,通过生物强化系统生活污水中COD的去除率由原来的74.7%提高到85.3%;对NH3-N的去除率由原来的28.7%提高到52.9%;对TN的去除率从31.0%提高到41.7%;系统对TP的去除率由30.9%提高到49.3%.球形填料通过提高系统的硝化活性,增加对氨氮的降解转化效率,同时生物量的大小,也是影响氨氮的降解转化效率的重要因素.系统对污水中氮的降解是以生物作用为主,氮转化以硝化效果较强,反硝化效果比较弱.     

影响活性污泥脱氮效率的因素

活性污泥对氮的去除主要通过硝化和反硝化作用来进行。温度、pH、溶解氧浓度、污泥龄、毒性物质、污水性质(有机物含量、氮浓度)都会对系统脱氮能力产生影响。一般较高的pH、延长污泥龄、较低的溶解氧浓度和较低的有机碳浓度均能提高系统的硝化能力,反硝化/硝化系统具有投资省、脱氮效率高等优点。除甲醇外,其它一些工业废弃物也可作为促进反硝化作用的碳源。由于厌氧环境有利于反硝化作用,所以厌氧/好氧(A/O)法和间歇式活性污泥法(SBR)具有极高的脱氮效率。     

气压对改良型双污泥工艺污染物去除途径的影响

基于改良型双污泥除磷脱氮工艺在不同气压条件下稳态运行数据,探讨了海拔分别为400 (96 kPa)、2 800(72 kPa)和3 300 m(65 kPa)下的工艺运行效能。结果表明,当气压从96 kPa降低至65 kPa, COD的去除率从87.45%提高至90.94%,低气压促进了聚磷菌厌氧释磷过程中胞内碳源的合成,有效提高了好氧吸磷效率,系统总磷去除效率从84.23%提升至90.44%。随气压降低,氨氧化菌的丰度和活性降低,低氧池硝化功能受限,进而限制了同步硝化反硝化作用,系统脱氮量减少,脱氮率从73.37%降低至69.89%。工艺各单元水质变化和物料衡算分析结果表明,各气压条件下改良型双污泥工艺磷主要通过好氧吸磷和反硝化聚磷过程去除,氮主要通过厌氧池的反硝化和低氧池的同步硝化反硝化过程去除。此外,随着气压的降低,曝气池中微生物的同化脱氮功能增强。本文结果为改良型双污泥工艺在高海拔地区市政污水处理中的应用提供了一定的理论参考。     

反硝化聚磷菌颗粒污泥的培养、特性及活性恢复研究

以污水处理厂二沉池回流污泥为接种污泥,在序批式活性污泥反应器(SBR)中通过调整运行条件诱导培养反硝化聚磷菌(DPB)颗粒污泥,实现反硝化过程和聚磷过程的有效结合。经过3个阶段的培养,DPB颗粒污泥对COD、TP、氨氮的去除率均达90%以上,系统具备缺氧条件下同步反硝化聚磷的能力。获得的DPB颗粒污泥平均粒径为1.0～2.0mm,平均沉速为50～70m/h,具有良好的物理特性和沉降性能,有利于减小污泥处理负荷,提高脱氮除磷效率。DPB颗粒污泥胞外聚合物(EPS)含量明显提高,其中多糖和蛋白质分别为从原接种污泥的21.58、11.22mg/g提高到56.32、34.15mg/g;搁置30d后的DPB颗粒污泥,可在SBR重启30d内恢复原有活性及反硝化聚磷效果。     

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.     

铝污泥人工湿地对含氟水体主要污染物的去除效果及分布特征

全氟化合物(PFCs)作为一种典型的新兴污染物,在自然环境中不断检出,其暴露水平、来源影响及去除方式备受关注。本文选取铝污泥人工湿地和普通人工湿地,通过动态实验探究了其对复合污染水体中C、N、P和PFOS的去除效果及各污染物在系统中的空间分布特征。结果表明,2种人工湿地可以协同去除水体中的C、N、P和PFOS,但C、N、P的去除效果会受到PFOS的抑制作用,并且去除率的降幅随着PFOS质量浓度的增大而增大。当初始PFOS质量浓度为250μg·L^-1时,铝污泥人工湿地对C、N、P的去除率分别为(52.47±2.21)%、(65.79±1.87)%和(68.68±1.47)%;铝污泥人工湿地中植物对氮磷去除贡献率为28.81%,比无PFOS时提高5.27%;铝污泥人工湿地对PFOS的去除率为(73.24±2.56)%,比普通人工湿地高8.46%,填料中PFOS质量占比在2种类型的湿地系统中分别为(56.23±1.27)%和(40.28±2.55)%。铝污泥人工湿地对含氟水体中污染物的削减作用较好,且C、N、P的去除效果受PFOS胁迫作用较小。     

2种温度下污泥水富集硝化菌的对比

污泥水富集硝化菌添加强化硝化工艺可以在处理高温、高浓度氨氮污泥水的同时富集硝化菌并添加至城市污水处理系统强化硝化,但硝化菌对温度敏感,温度将对硝化菌的富集效果产生影响。研究在高氨氮负荷(1.20 kg·(m~3·d)~(-1))下运行SBR以富集硝化菌,对比2种温度(25℃、30℃)下富集硝化菌的群落结构和动力学特性。荧光原位杂交结果表明,硝化菌r-决策者(Nitrosomonas europaea,Nitrobacter)的份额随温度升高而逐渐增加。硝化动力学参数测定发现,随温度升高,AOB活性增加,基质半饱和常数增加;而NOB则相反,这主要是因为温度升高,反应器中最大游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)浓度增加,而NOB比AOB更容易受FA、FNA的抑制。此外,温度对AOB与NOB的溶解氧半饱和常数无明显影响。     

生物絮凝-AAAO中试系统污染物去除特性及反硝化除磷菌的培养

为降低污水处理成本并实现出水稳定达标,采用中试规模生物絮凝-AAAO工艺处理城镇生活污水,并模拟生物絮凝污泥厌氧消化所产生的碳源,用于强化反硝化除磷菌(DPAO)驯化效果。实验结果表明:生物絮凝系统抗冲击负荷能力较强,化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)平均去除率可达67.23%、 27%与68.93%。将模拟厌氧消化后产生的碳源投加至厌氧池促进DPAO的驯化后,AAAO系统对COD、TN和TP去除率分别提升31.53%、37.67%和26.37%,反硝化吸磷率最高可达62.97%,二沉池出水COD、TN均满足一级A出水标准,TP可低于0.30 mg·L-1。生物絮凝-AAAO工艺脱氮除磷效果较好,可为污水处理厂节能降耗运行奠定基础并有望得到广泛应用。     

Zn(Ⅱ)、硫化物和苯酚对短程硝化污泥活性的抑制

重金属锌(Zn~(2+))、硫化物和苯酚是工业废水中常见的、困扰许多工业废水生物处理系统运行效果的污染物。采用批次实验分别研究了Zn~(2+)、硫化物和苯酚对短程硝化污泥的单一毒性以及抑制解除后的活性恢复情况,根据单因素实验结果选取实验水平,结合中心组合设计原理,采用2因素3水平的响应面分析法,考察了Zn~(2+)和苯酚以及硫化物和苯酚对短程硝化污泥活性的联合毒性抑制。Zn~(2+)、硫化物和苯酚的半抑制浓度IC50分别为38.29、139.13和3.46 mg·L~(-1),高浓度抑制剂实验组抑制解除后8 h,三者的短程硝化污泥活性恢复程度分别为7.46%、46.09%、22.69%。实验所得Zn~(2+)和苯酚以及硫化物和苯酚对短程硝化污泥活性的联合毒性抑制的二元二次响应面模型的多元相关系数R2分别为0.997 2和0.990 8,实验值与模型预测值吻合较好,可为短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理实际废水提供理论指导。     

反硝化除磷颗粒污泥的活性恢复及对生活污水处理能力

实验利用序批式反应器(SBR)考察反硝化除磷颗粒污泥搁置1个月后重新投入运行,其活性恢复能力及对实际生活污水的处理效果。结果表明,颗粒污泥搁置后外观由淡黄色转变为灰黑色,颗粒重新投入反应器,11 d后颜色基本恢复,污泥浓度及活性迅速增加;对COD处理能力的恢复历时14 d,去除率稳定在80.32%以上;颗粒污泥对NH4+-N和PO34--P的去除在40 d时也恢复到正常水平;反硝化聚磷菌(DNPAOs)活性恢复期为50 d。颗粒污泥对低碳氮比的实际生活污水处理结果显示,当C/N<5.1时(生活污水比例>60%),无法满足系统内微生物生长要求,需要外加适量碳源进行补充。     

超声波处理回流剩余污泥对SBR工艺的污泥减量效能

在SBR中试系统中,采用较高声能密度较短时间的超声波处理剩余污泥后回流至系统连续运行20 d的方式进行污泥减量,通过分析测定系统MLSS、累计排泥量以及系统出水水质指标,考察了系统污泥减量效果及污泥回流对系统污水处理效果的影响。结果表明,对SBR系统2/3的剩余污泥用声能密度为1 W/mL的超声波预处理6 min后回流至SBR系统。SBR系统最终需处置的污泥量减少了45.64%,获得了理想的污泥减量效果。污泥回流后SBR系统对SS、COD、TN以及NH4+-N的去除效果均无明显变化,仅出水TP含量略高于对照的SBR,出水水质仍能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

高效耦合/生物再生工艺处理印染二级生化出水的脱氮效果

针对常规生化工艺出水氨氮(NH_3-N)、总氮(TN)不达标的难题,开展基于高效耦合/生物再生材料的工艺(HCBR工艺)实验研究,实现氮的高效去除,主要考察了C/N比、溶解氧(DO)、反硝化液回流比、污泥回流比等对HCBR工艺脱氮的影响,并与常规的A/O工艺和两级A/O工艺进行对比。实验结果表明,HCBR工艺在C/N比6、DO 0.4~0.6 mg·L~(-1)、反硝化液回流比100%、污泥回流比75%的运行条件下可获得良好的处理效果,能将印染二级高氮生化出水稳定处理至优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准,可使TN≤5.0 mg·L~(-1)。在与A/O工艺和两级A/O工艺的对比中发现,HCBR工艺的处理效果更好,出水TN为3.3 mg·L~(-1),去除率在91%以上,比A/O工艺及两级A/O工艺分别高出27%和18%。     

硫化物抑制亚硝酸氧化菌推动短程硝化反硝化生物脱氮技术

利用硫化物对亚硝酸盐氧化菌的抑制作用,快速建立短程硝化。通过改变供氧条件,硫化物作为电子供体推动自养反硝化,实现同一序批反应器一体化脱氮。采用序批反应器SBR处理模拟市政污水,在DO浓度(1.5±0.5)mg·L~(-1),硫化物浓度50 mg·L~(-1),温度25℃,水力停留时间12 h的条件下,共运行90 d,控制反应器厌氧低氧时间,达到90%以上的总氮去除率。同时研究了硫化物对短程硝化的抑制作用、最适宜运行p H条件、污泥颗粒大小变化、污泥产生量等。硫化物抑制亚硝酸盐氧化菌推动短程硝化反硝化生物脱氮技术有着反应条件可控性高、短程硝化建立时间短、脱氮效果好等优点,适用于低碳氮比的市政污水处理。     

水解/AMBBR/好氧工艺和传统A/O工艺处理低碳源污水的对比研究

为提高低碳氮比污水中易生物降解有机物的含量,实验设计了水解(H)/移动床生物膜反应器(AMBBR)/好氧(O)工艺,并与传统A/O工艺对比,考察其作为低碳源污水脱氮工艺的可行性。通过小试对比低温下(10.9~13℃)两工艺中污泥的反硝化性能,并进行了实验室规模的中试运行。小试结果显示,AMBBR两相污泥对硝酸盐的去除率比单纯反硝化污泥高出19.4%。中试结果表明,相同的运行条件下,两工艺对COD和NH3-N的去除效率相当,但H/AMBBR/O工艺对总氮的去除效率均优于传统A/O工艺;在各自最优工况下,前者平均总氮去除率较后者高出22.39%,且前者通过剩余污泥的回流水解实现了部分污泥减量化,尤其是对于温暖地区,该工艺能够有效改善低碳源污水脱氮性能。     

复合酸化剂对电镀污泥中铬、铜的去除效果

以电镀加工厂产生的污水污泥作为主要研究对象,研究了柠檬酸、硝酸、过氧化氢为复合酸化剂,Fe3+为增效剂对电镀污泥中铬和铜的去除效果,考察了酸化剂的浓度、反应时间、摇床转速、污泥pH、Fe3+浓度等因素对污泥中重金属去除效率的影响。结果表明:在室温下,含0.15 mol/L柠檬酸、1.5%过氧化氢、0.25 mol/L硝酸的复合酸化剂与增效剂2.0g/L Fe3+溶液共同处理污泥,固液比为1∶10,以150 r/min的转速振荡4 h,对污泥中Cr的去除效率达到80.02%,Cu的去除效率可达到92.89%,使污泥中残留Cr、Cu含量均符合国家污泥农用标准。     

低温对生物接触氧化反应器硝化性能的影响

分散型污水生物处理技术在我国北方冬季低温期容易出现硝化性能下降的问题。构建2个平行运行的生物接触氧化反应器,以生活污水为原水重点考察了降温过程对反应器硝化性能的影响。当水温从20℃降至10℃时,反应器出水COD浓度比较稳定,但NH_4~+-N浓度开始出现上升。将水力停留时间从8 h延长至14 h后,获得了完全硝化的效果,而且进一步将水温降低至5℃时,硝化效果没有受到明显影响。硝化速率测定结果显示,5℃生物接触氧化污泥与10℃污泥几乎保持了相同的比硝化速率。高通量测序结果表明,降温过程中,生物接触氧化污泥保留了数量庞大的核心种属;同时硝化细菌种群丰度表现为长期低温条件下的部分富集。结果表明,适当延长水力停留时间,生物接触氧化反应器可以在5℃水温下获得良好的硝化效果。