全耦合活性污泥模型(FCASM3)在A+A2/O工艺污水处理厂中的数值模拟应用

基于FCASM3建立了杭州市某污水厂A+A~2/O工艺模型.首先测定该污水处理厂的进水水质组分,以及不同阶段污染物浓度的变化和活性污泥中微生物动力学参数;然后,利用该厂2017年上半年的运行数据对模型进行校核.校核结果显示,该模型能够很好地模拟出系统中各物质的转化情况.最后,利用校核完成的工艺模型对该污水厂的主要工艺参数,包括溶解氧、污泥回流比和混合液回流比,进行多因素正交模拟试验.试验结果表明,该污水处理厂的最佳运行工况为:当A+A~2/O系统的好氧池氧传输速率(Oxygen Transfer Coefficient,KLa)、污泥回流比和混合液回流比分别控制在2 h-1、75%及250%时,好氧池TN出水浓度下降1.28 mg·L~(-1),脱氮效率提高了15.91%,同时该厂污水处理能耗降低.     

投加填料对微生物群落结构的影响及对水质的变化研究

通过向传统活性污泥处理系统中投加悬浮填料形成了MBBR工艺,该工艺实现了悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法的优点叠加,是污水处理厂的一种廉价?高效的提标改造方式.对西安市第四污水处理厂改造前后不同季节处理生活污水的效果进行了对比研究,以及对提标前后污水处理工艺中脱氮相关菌群结构的变化进行了分析,结果表明:提标改造...     

IFAS工艺强化处理石化废水效果的研究

采用IFAS工艺对某石化污水处理厂原有的A/O工艺进行强化处理,达到提标改造目的的同时研究不同运行条件对COD、氨氮和总氮处理效率的影响.结果表明:IFAS-A/O反应器A池最佳载体投配比为10％,O池为15％;最适好氧池DO、回流比和HRT分别为1～2.5 mg/L、150％～200％和12 h～18 h.在反应器连续运行30天及HRT减少17％的情况下,与同步运行污水处理厂处理效果相比较,出水COD基本相同,氨氮有一定降低,TN显著降低,满足了《辽宁省综合污水排放标准》(DB 21/1627-2008)中直接排放的水污染物最高允许排放浓度要求.     

“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型(T-FCASM)建立及校验

基于浙江省诸暨市菲达宏宇污水处理厂新型氧化沟工艺的现场长期观察和试验研究,提出“水蚯蚓-微生物共生系统”的新技术原理,获得了“水蚯蚓-微生物共生系统”中污染物输入量与输出量随时间的动态变化规律,并建立了水蚯蚓作用的传递函数,从而实现水蚯蚓在污水处理和污泥降解过程中对污染物去除作用的模拟.以全耦合活性污泥模型（FCASM3）为基础平台,结合水蚯蚓作用的传递函数,最终建立了污水厂“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型（T-FCASM）.利用对该污水处理厂常规水质指标测定和进水模型组分分析等试验结果,完成了对“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型（T-FCASM）的校验工作.动态模拟结果表明：T-FCASM实现了对回流污泥浓度的准确模拟;同时该模型能够对污水处理厂生物去除有机物及脱氮过程进行较准确的模拟,而对生物除磷过程的模拟,由于该污水处理厂低磷进水的原因,与实测值存在一定的偏差.     

A2N双污泥反硝化除磷系统微生物的先间歇后连续培养及快速启动

以实际生活污水为对象,研究了反硝化聚磷菌(DPB)的驯化培养以及A2N双污泥反硝化除磷系统的快速启动.采用先独立培养反硝化聚磷菌和好氧硝化生物膜再连续运行的方式成功地快速启动了A2N系统.采用污水处理厂除磷工艺中的活性污泥为种泥,在SBR系统中以先A/O(厌氧,好氧)后A/A(厌氧,缺氧)的方式运行.32 d成功地使反硝化聚磷菌成为优势菌属.在SBR反应器中,采用硝化效果较好的活性污泥为种泥,好氧硝化生物膜30 d挂膜成功.氨氮去除率稳定在99%以上.然后.A2N系统连续运行,11d后系统反硝化除磷效果进入稳定状态,出水氨氮和正磷酸盐浓度均为O,硝态氮为10.26 mg/L,出水COD为19.56 mg/L,COD、氨氮、总氮和磷去除率分别为91%、100%、77%和100%,说明A:N系统具有很好的脱氮除磷效果,认为系统启动成功.     

亚硝酸盐积累对A~2O工艺生物除磷的影响

常温条件下,通过控制好氧区DO浓度为0.3～0.5 mg/L,同时增大系统内回流比以降低系统好氧实际水力停留时间(actual hydraulic retention time,AHRT),在处理低C/N比实际生活污水的A2O工艺中成功启动并维持了短程硝化反硝化.但随着系统出水亚硝酸盐含量的升高,系统对磷的去除效果逐渐恶化.当好氧区亚硝酸盐浓度19 mg/L时,系统出水磷浓度大于进水磷浓度,系统处于净释磷状态.通过对原水COD浓度、反应区温度、pH值、游离亚硝酸浓度(free nitrous acid,FNA)等分析,表明碳源不足及短程硝化引起的亚硝酸盐积累影响了聚磷菌厌氧释磷和好氧吸磷;尤其是好氧区较高的FNA浓度(HNO2-N 0.002～0.003 mg/L)对聚磷菌好氧吸磷的抑制是导致系统除磷效果恶化的直接原因.通过外投碳源提高原水COD浓度,提高了聚磷菌厌氧释磷合成PHA的能力;同时增强了系统的反硝化能力,降低好氧区亚硝酸盐浓度,从而降低FNA对聚磷菌好氧吸磷的抑制程度,系统的除磷性能可迅速恢复;系统对磷的去除率可达96%以上.     

基于反硝化除磷的低温启动与稳定运行的中试试验

为了解反硝化聚磷菌(DPAOs)的脱氮除磷特性,以实际生活污水为研究对象,在低温(6～16)℃下采用改良UCT工艺开展了中试规模(20 m3)的反硝化除磷试验研究.结果表明,当T为6～12℃,HRT为20 h,SRT为35 d改良UCT工艺可成功启动并稳定运行.稳定运行时,系统能保持60%±5%的脱氮率,80%±5%的除磷率,其中COD、NH4+-N、总氮(TN)和总磷(TP)出水浓度分别为20、5、11和0. 5 mg·L-1,可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准.为进一步考察该系统脱氮除磷特性,增大好氧池到缺氧池回流比至150%,待系统稳定后,系统可获得较高的脱氮除磷率,其中脱氮率为80%±10%,除磷率为90%±5%.其中,缺氧池反硝化除磷的作用占总生物除磷的80%±4%,COD、NH4+-N、总氮(TN)和总磷(TP)平均出水浓度分别为19. 55、0. 1、7. 8和0. 15 mg·L-1,可达到京标A排放标准.     

浙江省污水处理厂二次提标现状与技术工艺研究

针对浙江省污水处理厂二次提标的迫切需求,课题组从浙江省污水处理厂的工艺以及存在问题以及从预处理技术、生物强化技术、深度处理技术等从污水处理不同的工艺阶段研究了国内外技术的最新进展,为浙江省下一步污水处理厂的深度提标提供了技术支撑和借鉴。     

全耦合活性污泥模型(FCASM3)Ⅲ:AAO工艺最佳运行工况数值模拟

利用新建立的全耦合活性污泥模型(FCASM3),在完成FCASM3对德清县狮山污水处理厂现场模拟校验研究的基础上,分别模拟分析了溶解氧浓度、污泥停留时间和混合液回流比等单因素作用以及多因素共同作用对该厂AAO系统污水处理效果的影响.研究结果表明,溶解氧浓度是一个影响脱氮除磷效果十分重要而敏感的因素,低溶解氧浓度有利于系统内的脱氮反应朝着短程硝化-反硝化的方向进行,利用FCASM3模拟多因素正交试验的结果并进行了方差分析,得到了德清县狮山污水处理厂AAO系统的最佳运行工况:维持好氧池内平均溶解氧浓度为0.3g·m-3,污泥停留时间为20d,混合液回流比为5,在该条件下,该厂既可以实现达标排放,又可使污水处理系统发生短程硝化-反硝化作用,节约了运行成本.最大限度的降低了能耗,提高了资源利用率.     

回流比对投料A~2/O工艺脱氮除磷影响的中试研究

试验采用了投料A2/O脱氮除磷工艺在广州市某污水处理厂进行中试,考察了不同混合液回流比及污泥回流比对投料A2/O工艺脱氮除磷的影响。结果表明,混合液回流比对COD、TP和NH3-N影响较小,对TN的去除率影响较大,系统混合液回流比为200%时,系统处理效果最佳;污泥回流比对系统整体功能的影响较大,随污泥回流比的增大,各指标的去去除率随之增大,结合处理效果和能耗情况,污泥回流比为75%时系统效果最佳。     

提高氧化沟法城市污水处理系统除磷效果探讨

根据厦门市集美污水处理厂的实际生产情况,通过对除磷原理的分析,从溶解氧、泥龄、回流及进水方式3个方面出发,在实际生产中进行调控测算,从而找出提高污水处理系统除磷效果的有效方法。     

城镇污水处理厂除磷影响因素及优化运行研究

随着全国重点流域城镇污水处理厂迎来新一轮提标改造,其中部分污水处理厂对出水总磷（TP）的排放限值由0.5 mg/L降低为0.3 mg/L,甚至降至0.2 mg/L,这对城镇污水处理厂除磷提出了新的挑战。通过对全国58座执行GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准的城镇污水处理厂进行调研分析,探讨了目前污水处理厂在实际生产运行中除磷存在的主要问题并给出相应对策,为今后高TP标准排放下污水处理厂的运行管理提供技术指导。调研结果表明:各污水处理厂的释磷潜力为0.01~23.98 mg/（g·h）,其平均值为2.77 mg/（g·h）,释磷潜力普遍较弱。生物除磷效果较差的主要原因为进水碳源不足、厌氧区存在高浓度硝态氮及同步化学除磷的抑制作用。基于上述调查分析,有针对性地提出了具体的调控措施,并建议污水处理厂要根据进水水质情况,通过静态实验确定最佳除磷药剂种类及合适的投加量,有效控制化学除磷过程,从而达到节省药耗的目的。     

溶气气浮工艺用于城镇污水处理厂二级出水的深度除磷研究

以江苏省某城镇污水处理厂二级出水为研究对象,通过模拟试验及混凝+气浮深度除磷中试,探索了气浮工艺取代过滤工艺的深度除磷效果。结果表明:FeCl₃的除磷效果最优,投加量为5 mg/L时可将出水ρ（TP）降至0.2 mg/L,投加量为15 mg/L时可将出水ρ（TP）降至0.05mg/L;气浮工艺对PAM的依赖性较强,需通过投加PAM保证水质达标稳定性和达到除磷效果（ρ（TP）<0.05 mg/L）,PAM投加浓度为0.6 mg/L;溶气压力与回流比相关,当回流比为20%、溶气压力为0.6 MPa左右时,装置运行效果稳定;将污水中磷组分分为TP、STP、PO₄3--P和不可混凝磷组分,通过对进出水磷组分分析,表明气浮工艺对悬浮态TP和磷酸盐去除效果较好,对不可混凝磷组分无去除效果。     

3DBER系统功能强化与协同作用机制研究

针对污水厂二级生物处理出水C/N低且可生化性差、深度脱氮需外加碳源等问题,结合污水资源化对二级处理出水深度去除TN、TP和微污染物的技术需求,通过改变传统三维电极生物膜工艺（3DBER）的填料组成,构建了强化反硝化脱氮、并具备同步除磷、除微污染物（以邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸（2-乙基已基）酯（DEHP）为例,用PAEs表示）功能的3DBER多功能复合反硝化系统,探讨了3DBER工艺强化脱氮同步实现除磷、除微污染物复合功能的技术途径,并从工艺性能、微生物种群分布等角度,深入解析了实现复合功能的技术方法与微观作用机制.结果表明,硫/铁复合功能填料是实现低C/N二级生物处理出水深度脱氮、除磷、除微污染物的关键因素,多功能复合反硝化系统脱氮效率比传统3DBER工艺平均提高20%左右,TP去除率可达80%,PAEs去除率在90%以上.化学计量学和分子生物学技术的分析表明,复合系统脱氮、除磷过程中在微生物生态、电子供体补偿和酸碱度平衡等方面存在协同促进作用.其中,脱氮功能来自异养与多种自养反硝化共同作用,除磷的关键是海绵铁的持续腐蚀,PAEs的去除过程则是吸附、电化学氧化与生物降解协同作用的结果.     

污水处理厂升级改造中氨氮控制工艺的研究

文章研究"生物膜+活性污泥"复合工艺,将生物膜法与传统的A2/O污水处理脱氮工艺结合起来,形成了"生物膜+A2/O"复合工艺。2种工艺有机地融合于一个反应系统中,既节省用地又延长污泥龄,使脱氮除磷的效果大大提高。用该工艺处理城市污水,其出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,用作景观用水和一般回用水,可广泛地应用于污水处理厂的升级改造。     

生物法废气脱硝研究

将城市生活污水处理厂活性污泥中的反硝化细菌培养挂膜到填料塔中,进行从模拟废气中脱除ＮＯｘ的效果性能实验研究,该生物膜填料塔能有效地脱除废气中的ＮＯｘ,ＮＯ２的去除率可达９９％以上,ＮＯ的去除率可达９０％左右。该法最适宜的温度为３０￣４５℃,进口ＮＯ浓度（５０￣５００ｍｇ／ｍ＾３）对其去除率几乎没有影响,随着废气流量的增加,ＮＯ的去除率逐步降低。     

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。     

连续流好氧颗粒污泥系统的稳定运行——通过调控回流比及有机负荷

室温下接种成熟的好氧颗粒污泥于由独立的厌氧池和好氧池组成的交替厌氧/好氧连续流系统中,成功通过控制混合液回流比和有机负荷实现了连续流好氧颗粒污泥工艺的稳定运行.结果表明,通过调控较低进水有机负荷（300mg/L）及较低回流比（200%）使连续流系统有较好的脱氮除磷性能,出水COD,TN和TP平均浓度分别为18.78,5.79和0.49mg/L,平均去除率分别为93.76%,84.3%和83.12%.在COD浓度为500mg/L时,长期运行的连续流系统缺乏饱食饥饿的环境胁迫,导致丝状菌的生长,系统性能的恶化.用平行因子模型对不同阶段的颗粒污泥和系统出水进行表征,结果表明,有机负荷对外源底物利用相关中间产物的产生有较大影响,进水COD为300mg/L时既能有较好的脱氮除磷性能,亦能有效降低出水中基质代谢中间产物的生成量,避免了为后续消毒工艺产生消毒副产物.因此在实际的城镇污水处理厂应用中,交替厌氧/好氧连续流长期在排放限额的有机浓度（500mg/L）下运行需要增加预处理设施降低进水有机负荷,以实现连续流好氧颗粒污泥的稳定运行.     

电流对MEC-3DBER-S脱氮除磷效果的影响及机理分析

针对低C/N污水处理厂二级处理出水中氮、磷去除问题,基于三维电极生物膜工艺（3DBER）反硝化脱氮碳源消耗量少的特点,构建了微电凝聚-三维电极生物膜耦合硫自养强化脱氮除磷工艺（MEC-3DBER-S）.对比研究了3DBER与MEC-3DBER-S在不同电流强度条件下的运行特性,并结合基于nirS基因的克隆文库技术分析了MEC-3DBER-S中反硝化微生物的构成.运行结果表明,MEC-3DBER-S有效强化了氮、磷的去除效果,特别是提高了低电流条件下的脱氮效率;同时电流作用能够促进海绵铁腐蚀,提高除磷效果.当C/N=1.5、HRT=8h、I=300mA条件下,其TN和TP去除率分别达到75%和78%,分别比3DBER高10%和28%左右.基于nirS基因的克隆文库结果表明,MEC-3DBER-S中同时存在与具有异养、氢自养、硫自养和铁自养反硝化功能的菌属相似的细菌.该体系中有机碳源、H2、单质硫和Fe²⁺等电子供体可相互补充,强化了脱氮;同时,体系中还存在物化联合生物除磷的作用,强化了除磷.因而,MEC-3DBER-S复合反硝化体系保证了较高的脱氮除磷效果.