(AO)_2SBR同步脱氮除磷的研究

以人工配水为研究对象,采用厌氧/好氧/缺氧/好氧交替运行的序批式反应器,研究了(AO)2SBR系统同步脱氮除磷的效果,并结合批式实验讨论了同步脱氮除磷的反应机理。研究结果表明,该系统以厌氧1.5 h、好氧1 h、缺氧3h、好氧0.5 h的方式运行,在DO=2.5 mg/L,SRT=15 d的条件下,具有良好的脱氮除磷效果,配水中的总氮、总磷、COD和总有机碳的去除率分别为96.26%、99.87%、90.46%和85.57%。批式实验表明,合成的内碳源越多,氨氮的硝化越充分,反硝化除磷越多。     

污泥停留时间对单级好氧生物除磷的影响

以丙酸钠为单一碳源,设置4组不同污泥停留时间(SRT)的SBR(R1:SRT=9 d;R2:SRT=12 d;R3:SRT=18 d;R4:SRT=24 d),考察SRT对单级好氧生物除磷的影响。实验结果表明,当SRT分别为9、12、18和24 d时除磷效率分别为34.2%、85.0%、93.3%和76.7%,单位VSS除磷量分别为1.97、4.62、4.70和3.59 mg-P/g-VSS,SVI分别稳定在89、93、98和123 mL/g左右。随着SRT增大,系统除磷效率及单位VSS除磷量先升高后下降,并在SRT=18 d时达到最大值,而污泥沉降性能逐渐变差。分析各组反应器中内聚物的变化表明,R1中的微生物在外源基质消耗阶段利用糖原质的分解合成多β羟基烷酸盐(PHA),但PHA消耗阶段没有磷酸盐的大量吸收,表现出聚糖菌的代谢方式;R2、R3和R4中的微生物在外源基质消耗阶段通过TCA循环合成PHA,在PHA消耗阶段大量合成聚磷,表现出聚磷菌的代谢方式。     

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.     

城市污水污泥高温好氧/中温厌氧两级消化研究

采用高温好氧/中温厌氧两级污泥消化(AerTAnM)工艺处理城市污水污泥,通过考察挥发性悬浮固体(VSS)去除率和沼气产量,研究了进泥浓度、中温相污泥投配率、搅拌速度、高温相污泥停留时间(SRT)对AerTAnM工艺消化效率的影响。结果表明,AerTAnM工艺的最佳运行条件:进泥总悬浮固体(TSS)为4.2%(质量分数),VSS为26.59g/L,高温相SRT为2.0d,中温相污泥投配率为8%,搅拌速度为100r/min。在该最佳运行条件下,系统稳定运行阶段出泥VSS去除率达45%以上,沼气产量达到1.06L/g(以VSS计),粪大肠杆菌和蛔虫卵的杀灭率达到95%以上,出泥可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)控制要求。     

体系含固率对土霉素菌渣厌氧消化的影响

针对抗生素菌渣危害性大、处理处置困难等的问题,采用厌氧消化技术可在降低污染物的同时产生清洁能源,是实现抗生素菌渣减量化、资源化和无害化处理的重要途径。含固率(TS)是厌氧消化的重要影响因素之一,通过改变体系的含固率,研究其对土霉素菌渣厌氧消化系统的影响。结果表明,系统内氨氮、挥发性脂肪酸(VFAs)均随TS的增加而增加,当氨氮浓度大于2 000 mg·L⁻¹、VFAs大于4 000 mg·L⁻¹时,会对系统产生明显的抑制作用。系统稳定性能、产气效率以及有机物去除效率均随TS的增加而降低。TS为4%的反应组在各方面均优于其他组,且其中残留的土霉素去除效率最高,可基本实现菌渣的无害化处理。对体系内优势微生物群落进行分析发现,产甲烷菌的优势菌群以Methanosarcinaceae和Methanosaetaceae为主,可知,土霉素菌渣的厌氧发酵以乙酸型发酵为主。本研究结果可为厌氧消化技术在抗生素菌渣处理处置中的应用提供理论参考。     

厨余垃圾好氧堆肥与污泥厌氧消化一体化处理

利用自行研制的城镇生活垃圾与污水厂污泥一体化处理反应器对厨余垃圾好氧堆肥和污水处理厂污泥厌氧消化进行了实验研究,结果表明,在环境温度8~17.2℃的条件下,垃圾仓温度范围为17.2~50℃,堆肥垃圾含水率由(91.0±1.8)%降为(85.1±5.2)%,pH维持在5.92~7.40之间,VS/TS由0.78±0.06降为0.60±0.12,垃圾蛋白酶活性在第15天后维持在153.5~347.5 U/g DW。污泥仓温度主要范围为25~35℃,排泥含水率由(99.2±0.3)%降为(96.0±1.5)%,pH维持在6.77~6.97之间,VS/TS由0.66±0.07下降为0.44±0.11。污泥仓日均产气量为(44.7±8.6)L,其中甲烷平均体积分数为(61.32±4.68)%,污泥蛋白酶活性在第4天后稳定在0.98~1.78 U/mL之间。一体化反应器实现了厨余垃圾与污水厂污泥在同一反应器中集中处理,并利用垃圾堆肥时产生的热量为污泥浓缩消化提供温度条件。     

好氧与厌氧氨氧化复合颗粒污泥完全自营养脱氮影响因素

采用间歇实验,考察了初始NH⁺₄-N浓度、DO浓度和pH对颗粒污泥完全自营养脱氮的特性的影响。研究表明,在完全自营养脱氮系统中,当DO为0.6～0.8 mg/L,pH控制在7.5～7.8时,好氧氨氧化和厌氧氨氧化速率在一定范围内随NH⁺₄-N浓度（30～150 mg/L）的增加而增加,较高的氨氮浓度能提高自营养脱氮反应速率。较高的DO有利于提高亚硝酸盐氧化速率,但会导致亚硝酸盐的积累;DO浓度过低时,好氧氨氧化过程受到抑制。NH⁺₄浓度为36 mg/L,DO控制在0.6～0.8 mg/L的条件下,当pH值为7.8时,完全自营养脱氮的效果最佳,总氮去除速率达最大值为23.976 mg/(g MLSS·d)。     

含固率对牛粪常温厌氧消化的影响

在常温、pH值为7.0下,采用10 L玻璃瓶作为反应器对含固率(TS)分别为2%、6%、10%和14%的4组牛粪溶液进行厌氧消化实验,系统运行48 d,分析了厌氧消化过程中的COD(化学需氧量)、pH、VFA(挥发性脂肪酸)和产气量的变化。结果表明,进料TS是影响牛粪厌氧消化产气效果的重要因素,调节牛粪进料TS至10%,可以使其厌氧消化获得最佳的产气效果,COD去除率为24.6%,产气中甲烷含量为56.1%。     

Influence of ozone pre-treatment on sludge anaerobic digestion: removal of pharmaceutical and personal care products

The effect of an oxidative pre-treatment with ozone on the removal of Pharmaceutical and Personal Care Products (PPCPs) during the anaerobic digestion of sewage sludge has been investigated. Besides, the digested sludge characteristics in terms of pathogens content, dewatering properties, heavy metals content and linear alkylbenzene sulfonates (LAS) were determined. During ozonation (20mg O(3)/g TSS), about 8% of volatile solids (VS) and 60% of the chemical oxygen demand (COD) were solubilized. However, no mineralization was observed. The elimination of VS and total COD during anaerobic digestion were not affected by ozone treatment with efficiencies ranging from 60% to 65%. All PPCPs considered were removed during anaerobic treatment of sludge, with efficiencies ranging from 20% to 99%. No significant influence of ozone pre-treatment was observed on PPCPs elimination except for carbamazepine. Pathogens, heavy metals and LAS contents after conventional and pre-ozonation treatment of sewage sludge were below the legal requirements. However, the dewatering properties of sludge were deteriorated when the ozone pre-treatment was applied.     

氨氮浓度对马铃薯加工废水厌氧消化的影响

为考察氨氮浓度对中温厌氧消化处理马铃薯加工废水的影响,通过批式实验,探究该类废水厌氧消化处理的氨氮抑制阈值。结果表明：氨氮浓度为3 000 mg·L⁻¹ (TAN≈3 659 mg·L⁻¹)时,累积产甲烷量降低至276.1 mL·g⁻¹且出现产甲烷迟滞期;氨氮浓度为4 000 mg·L⁻¹ (TAN≈4 468 mg·L⁻¹)时,累积产甲烷量仅为对照组的39.2%,迟滞期明显延长了7.2 d;高浓度氨氮抑制造成了以丙酸为主的VFAs积累和有机物(蛋白质等)降解不完全,这是COD去除率下降的主要原因;VFAs作为氨氮抑制发生时COD的主要组分,其积累可作为马铃薯加工废水厌氧消化过程发生氨氮抑制的指示因子;马铃薯加工废水中温厌氧消化的氨氮阈值约为3 000 mg·L⁻¹。该结果可为马铃薯加工废水的高效处理与资源化利用提供参考。     

超声波预处理对牛粪厌氧消化的影响

以牛粪为研究对象,考察超声波预处理对牛粪厌氧消化的影响。结果表明,适宜强度的超声波预处理对牛粪厌氧消化有一定促进作用。与未经预处理牛粪相比,在100、175、250W超声波预处理下牛粪厌氧消化的最高产气速率从127.02mL/d分别提高到179.26、212.73、298.71mL/d,累计产气量从1 674.18mL分别提高到2 279.81、2 508.05、2 730.66mL,消化液达到最低pH的时间从30d分别缩短至25、15、10d;消化液最大溶解性COD从14 881mg/L分别提高到16 450、17 080、19 250mg/L,牛粪挥发性固体的生物降解率从44.7%分别提高到55.4%、57.3%、61.7%。超声波强度过大将对微生物造成破坏,降低生物反应活性,从而抑制牛粪厌氧消化。经325W超声波预处理后,牛粪厌氧消化的最高产气速率、累计产气量等参数均不及未经预处理牛粪。在未来实际应用中,应注意控制超声波强度,以达到最优预处理效果。     

膜强化污水病毒去除效能：厌氧和好氧膜生物反应器的对比

城市污水处理系统作为人类生活排水的主要收纳者,是人类肠道病毒的重要储存库,也是肠道病毒进入水环境的重要途径。膜生物反应器在保证出水水质稳定的前提下,同时强化了污水中病毒的削减。但是,目前对好氧(aerobic membrane bioreactors, AeMBR)和厌氧(anaerobic membrane bioreactors, AnMBR)膜生物反应器在削减病毒效能和机制方面的差异了解较少。基于此,本研究对比了AeMBR和AnMBR在同一工况下对城市污水中病毒的去除效能,并探究了污泥吸附病毒,病毒在污泥混合液中的灭活及膜污染对病毒截留的差异。结果表明,AeMBR和AnMBR对城市污水中的病毒去除效率均能达到3 log,但在去除机制上存在差异。AeMBR对病毒的去除率在反应器运行初期迅速上升至2 log,而AnMBR对病毒的去除率随着膜污染的加剧而提高,且和TMP有显著相关性(r=0.81,P<0.05)。厌氧污泥的病毒吸附能力高于好氧污泥,而好氧污泥混合液中病毒的灭活速率高于厌氧污泥混合液。泥饼层是膜生物反应器的膜污染组分中截留病毒的主要贡献者。以单位膜阻力对病毒截留效率为计算依据,AeMBR的膜污染各组分中不可逆污染和原始膜的单位膜阻力对病毒截留效率最大,AnMBR的膜污染的孔道有机污堵物的单位膜阻力对病毒截留效率最大。     

臭氧预处理—厌氧消化工艺促进剩余污泥减量化的研究

主要研究了臭氧氧化对剩余污泥的破解效果及污泥厌氧消化效率的影响.结果表明,随着臭氧投加量的增加,悬浮物(SS)、可挥发性悬浮物(VSS)逐步减少,而剩余污泥上清液中的溶解性COD(SCOD)、总有机碳(TOC)、蛋白质和多糖则明显增加.经臭氧预处理(臭氧投加量为0.050 g(以每克SS计))后,剩余污泥中温(35℃)厌氧消化效率明显提高,经65d稳定运行后,总挥发性固体(TVS)去除率为67.58％,与未经臭氧预处理的剩余污泥相比提高50.61％;甲烷平均产率为0.303 L(以每克TVS计),与未经臭氧预处理的剩余污泥相比提高54.59％.可见,臭氧预处理能有效促进污泥厌氧消化,从而达到污泥减量的目的.     

好氧/缺氧消化降解污泥特征分析

为考察好氧/缺氧消化过程中污泥降解的特征,利用2个反应器进行对比试验,研究好氧/缺氧和好氧消化2个过程中VS的去除,pH和碱度变化,消化上清液中COD和氮元素变化等情况。试验结果表明:好氧/缺氧消化能够满足污泥稳定的要求,在常温条件下,消化16 d VS去除率即可达到38.2%,同时比好氧消化节约曝气能耗。好氧/缺氧消化对污泥中总氮的去除率高于传统的好氧消化,达到了36.4%,而且能够降低消化污泥上清液中的氨氮和硝态氮浓度。     

有机负荷对酒糟厌氧消化降解及甲烷产率的影响

为了探究有机负荷对酒糟中温厌氧消化运行的稳定性及产气性能的影响,启动了有机负荷分别为1.6、4.8和6.4 kg·（m3·d）-1的厌氧反应器R1、R2和R3,并以半连续方式运行100 d。单因素方差分析（ANOVA）的结果表明,3个反应器在60~90 d的VS降解率无显著性差异（p=0.19>0.05）,分别为（66.9±3.2）%、（68.1±2.7）%和（66.1±1.5）%,但产气率随着有机负荷的提高而升高,分别为（0.48±0.07）、（0.61±0.06）、（0.71±0.06）m3·kg-1,对应的甲烷比例为56.9%、60.9%和59.6%。虽然提高有机负荷促进了有机碳源利用效率,提高了甲烷比例和产量,但其稳定运行存在一定困难,R3在90 d后产气急剧下降,丙酸大量积累,产酸菌和产甲烷菌间的动态平衡受到破坏。因而,适宜的有机负荷是确保酒糟良好的厌氧消化稳定性能和产气性能的关键因素。     

侧沟式膜泥法一体化OCO工艺中水力停留时间对脱氮除碳的影响

在传统OCO工艺基础上设计了一体化OCO工艺,在厌氧区放置填料,将二沉池和生物反应器合建,并就水力停留时间(HRT)对生物反应器脱氮除碳的影响进行研究。在进水COD为260～360 mg/L,好氧区DO为2 mg/L左右,缺氧区<0.5 mg/L,MLSS为4 500 mg/L左右时,分别研究了不同HRT下的脱氮除碳效果。研究结果表明：随着HRT的逐渐增大,出水COD值无明显波动,COD去除率达到90%以上,出水氨氮随着HRT的增大而降低;但仅当HRT为12 h左右时,氨氮和总氮均有良好的去除效果,去除率分别可达到93%和80%。     

生物流化床厌氧氨氧化脱氮处理垃圾渗滤液的研究

采用厌氧流化床反应器 (AFB)作为厌氧氨氧化反应器 ,对垃圾渗滤液脱氮进行了研究。以模拟废水完成了反应器的启动 ,然后加入一定比例的垃圾渗滤液 ,对垃圾渗滤液厌氧氨氧化脱氮的影响因素进行了研究 ,取得了较好的脱氮效果。实验表明 ,厌氧氨氧化脱氮对高氨氮浓度的垃圾渗滤液的处理具有较大的潜力。     

部分硝化/厌氧氨氧化（PN/A）工艺对城市污水厌氧处理单元出水的强化脱氮效果

为探究部分硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺对城市污水厌氧处理工艺出水的强化脱氮效能,以厌氧膜生物反应器(AnMBR)出水为研究对象,比较了不同水力停留时间(HRT)下(10、8、6和4 h),PN/A系统的脱氮效率、代谢路径及微生物群落及结构特征。结果表明：随着HRT的逐渐降低,PN/A系统的脱氮效率呈现先升高后降低的趋势;HRT为6 h时脱氮效率达到最高,为81.3%;在稳定运行期间,出水TN和COD分别低至(11.97±2.44 mg)·L⁻¹和(9.98±3.42) mg·L⁻¹;随着HRT缩短至4 h,anammox菌丰度随着氮负荷升高而有所提升,但水力冲刷过强破坏污泥形态等原因导致了系统脱氮效率的下降。通过对系统内COD与氮素转化的核算可知,厌氧氨氧化段内发生的部分反硝化(PD)过程是使系统脱氮效率明显提升的根本原因,而HRT为6 h时大约19%的${{\rm{NO}}_2^{-}} $-N由PD提供。本研究证明了PN/A系统作为城市污水主流脱氮工艺的可行性,可为该系统的应用提供参考。     

Effects of anaerobic selector hydraulic retention time on biological foam control and enhanced biological phosphorus removal in a pure-oxygen activated sludge system.

Increased anaerobic selector hydraulic retention times (HRTs) in a high-purity oxygen activated sludge process resulted in an increase in soluble orthophosphate release and biodegradable chemical oxygen demand removal, confirming that enhanced biological phosphorus removal occurs at aeration solids retention times (SRTs) below 1.7 days. Under operating conditions that included biological foam trapping and recycling, an anaerobic selector with HRTs higher than 55 minutes resulted in a decrease in filament counts and effective foam control. Effective norcardioform control is achieved through the combination of metabolic selective pressure and increased soluble organic substrate removal in the anaerobic selector and low aeration SRT.     

Ozone pre-treatment as improver of PAH removal during anaerobic digestion of urban sludge

Polycyclic aromatic hydrocarbons are ubiquitous persistent pollutants. They may accumulate in sludge during wastewater treatment because of their low biodegradability and their hydrophobic characteristics. Combination of ozonation and anaerobic digestion may be efficient to remove PAHs naturally present in sludge. The objective of this study was to investigate the impact of ozone pre-treatment, with and without surfactant addition, on the anaerobic degradation of 12 PAHs (from low to high molecular weight). Under anaerobic digestion without ozonation pre-treatment, the highest removals were obtained for the lightest PAHs (3-aromatic rings). Ozonation pre-treatment of sludge allowed to increase biodegradability or bioavailability of each PAH, and the PAH removals were well correlated to the PAH solubility. Finally, addition of tyloxapol before sludge ozone pre-treatment had antagonist effects on PAH removal during anaerobic digestion: negative impact on anaerobic ecosystem activity and improvement of PAH bioaccessibility (particularly the PAHs with the highest octanol water partition coefficients).