基于能源回收的城市污水厌氧氨氧化生物脱氮新工艺

采用"甲烷化+半亚硝化+厌氧氨氧化自养脱氮"新工艺,实现了生活污水能源质回收及氮素低碳化去除.结果表明,联合工艺出水NH4+-N≈0,NO2--N≤0.5 mg.L-1,NO3--N平均为3.6 mg.L-1,溶解性COD<10 mg.L-1,去除率高达98%.其中采用升流式厌氧污泥固定床(UAFB)实现甲烷化,能去除80%以上的进水溶解性COD,甲烷平均日产气量为3.3 L,产气量与COD去除量之间的关系为0.3 L.g-1,39.2%的进水溶解性COD转化为CODCH4,只有6.52%转化为CODVFAs.采用序批式反应器(SBR)实现半亚硝化,亚硝化累积率达到97%,出水基本达到厌氧氨氧化进水基质配比(NH4+-N∶NO2--N=1∶1.13),半亚硝化的主要作用是转化NH4+-N,转化率为36.59%.厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器氨氮去除量、亚硝态氮去除量和硝态氮生成量之比为1∶1.18∶1.25,总氮容积去除负荷为0.62 kg.(m3.d)-1,对氮素去除的贡献率为56.91%,为氮素脱除的主导工艺环节.新工艺通过厌氧产甲烷实现能源质回收,并通过亚硝化-厌氧氨氧化实现自养脱氮,为现有城市污水处理厂工艺改造提供了一种新的思路和技术.     

HRT对厌氧氨氧化反应器脱氮效能的影响

利用UAFB反应器富集培养了厌氧氨氧化细菌,并在此基础上考察水力停留时间(HRT)对厌氧氨氧化系统处理效果的影响。结果表明:HRT对厌氧氨氧化系统影响较大,当HRT为4 h时,系统出水NH4+-N、NO2--N去除率降至65%~60%,出水浓度则分别为15 mg/L、20 mg/L,表明过短HRT会导致含氮污染物去除不完全;HRT为6 h时,系统中NH4+-N去除率均在95%以上,出水NH4+-N≈1 mg/L。系统中NO2--N去除率均在92%以上,出水NO2--N≤5 mg/L;当HRT继续延长至10 h,去除效果无明显变化,出水NH4+-N≈1 mg/L,NO2--N≤5 mg/L,NO3--N平均5.6 mg/L。因此,在该研究中HRT为6 h效果最佳,总氮容积去除负荷为0.57 kg/(m3·d),厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器氨氮去除量、亚硝态氮去除量和硝态氮生成量之比为1∶1.19∶0.39。     

以稻秆为固体碳源处理分散养猪冲洗水的试验研究

针对分散养猪废水经厌氧和人工湿地处理后存在C/N低的问题,以廉价的稻秆作为固体碳源和生物膜载体,研究反应器启动阶段运行性能、水力负荷的影响以及污染物沿程去除特性.结果表明NO3--N主要在反应器上部稻秆填充层被去除,去除率超过95%,且无明显NO2--N积累,反硝化速率为0.052mg/(g·h).稻秆本身会浸出释放有机物和氮(主要为NH4+-N),导致运行前期出水COD和NH4+-N高于进水,但仍远低于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的排放限值,40d后COD逐步降至40mg/L左右.COD和NO3--N可在反应器下部的砖渣填充层被进一步去除.     

微波/活性炭强化过硫酸盐氧化处理垃圾渗滤液研究

采用微波(MW)-活性炭(AC)强化过硫酸盐(PS)氧化处理垃圾渗滤液,研究不同因素对垃圾渗滤液处理的影响,比较不同组合工艺对渗滤液处理的效果及活性炭的多次使用情况.结果表明,COD和氨氮(NH4+-N)的去除率随着AC用量、PS用量(S2O82-:12COD0)、MW功率和辐射时间的增加而增大,pH值对COD的去除影响不明显, NH4+-N在碱性条件下得到更理想的去除效果;在活性炭用量为10g/L,PS用量为S2O82-:12COD0=1.2,pH=9,MW功率和辐射时间分别为500W和10min时,垃圾渗滤液中的COD和NH4+-N去除率分别为78.2%和67.2%,BOD5/COD由0.17增至0.38;不同工艺对垃圾渗滤液处理效果显示,MW-AC-PS工艺对垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率明显高于其他处理,且MW、AC和PS之间存在协同效应,MW热效应显著;活性炭四次实验后,COD和NH4+-N的去除率分别为61.2%和46.1%.     

微波/活性炭强化过硫酸盐氧化处理垃圾渗滤液研究

采用微波(MW)-活性炭(AC)强化过硫酸盐(PS)氧化处理垃圾渗滤液,研究不同因素对垃圾渗滤液处理的影响,比较不同组合工艺对渗滤液处理的效果及活性炭的多次使用情况.结果表明,COD和氨氮(NH4+-N)的去除率随着AC用量、PS用量(S2O82-:12COD0)、MW功率和辐射时间的增加而增大,pH值对COD的去除影响不明显,NH4+-N在碱性条件下得到更理想的去除效果;在活性炭用量为10g/L,PS用量为S2O82-:12COD0=1.2,pH=9,MW功率和辐射时间分别为500W和10min时,垃圾渗滤液中的COD和NH4+-N去除率分别为78.2%和67.2%,BOD5/COD由0.17增至0.38;不同工艺对垃圾渗滤液处理效果显示,MW-AC-PS工艺对垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率明显高于其他处理,且MW、AC和PS之间存在协同效应,MW热效应显著;活性炭四次实验后,COD和NH4+-N的去除率分别为61.2%和46.1%.     

准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的试验研究

在实验室对渗滤液进行一次过流处理,通过比较连续进水与间歇进水条件下准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的效果,探讨准好氧矿化垃圾床处理能力提高的可能性。试验结果表明,在水力负荷为5L/d时,连续进水条件下准好氧矿化垃圾反应床对渗滤液COD、NH3-N的去除率分别为85.68%、86.51%,较间歇进水分别高5.92%、5.78%。因而采用连续进水可提高准好氧矿化垃圾床的处理能力。     

平板膜MBR处理生活污水试验研究

采用平板膜MBR工艺处理小区生活污水,研究了MBR工艺对COD、BOD、NH4+-N、SS及浊度等去除效果,在进水COD、BOD平均浓度为325mg/L、274mg/L的情况下,出水达到20mg/L和8mg/L,去除率在93%以上,SS及浊度去除率达到100%和98%,NH4+-N去除率79%,出水NH4+-N小于10mg/L。通过研究系统三氮转化可知,该系统没有发生反硝化反应,出水NO2--N和NO3--N浓度较高。通过投加葡萄糖人为改变容积负荷,在容积负荷变化3.2kgCOD/m·3d情况下,系统受负荷冲击影响较小,COD去除率仍能保持在88%以上。通过对膜通量的研究发现,膜通量在连续运行的前3天变化不大,第3天后,膜通量迅速降低,第10天后膜污染达到极限,因此清洗周期设定为3～4天。     

HRT对瓷粒BAF处理生活污水效能的影响

通过实验室模型试验研究了瓷粒曝气生物滤池处理生活污水的效能,分析了在气水比一定的条件下,水力停留时间(HRT)变化对曝气生物滤池处理效能及运行特性的影响规律。考察了不同HRT运行下,COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN、SS等指标的变化,结果表明,当进水COD为280～320mg/L,气水比为3:1,HRT为10h的条件下,处理效果最好,其中COD、NH4+-N、TN、SS的平均去除率分别为92.6%、97.8%、34.7%、84.2%。当HRT逐渐降低时,以上指标的去除效果都有所下降,但去除效能的下降与HRT的降低不呈线性关系。当HRT降至3h,去除效能有一定程度的上升,COD、NH4+-N、TN、SS的去除率有所增加。     

好氧/厌氧潜流湿地结构工艺优化

前期研究表明在人工潜流湿地(SFCWs)中设置好氧段和厌氧段可显著提高SFCWs对COD、NH4+-N的去除率.然而曝气产生的富氧环境不利于NO3--N和NO2--N的去除,一定程度上抑制了反硝化反应的进行.反硝化程度较低是实验中仍需进一步解决的问题.本研究在前期研究的基础上,对好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地结构及工艺进行了改进优化,采用多点进水的措施来强化反硝化过程,并设计相应的区段去除该部分污染物.结果表明,水力负荷约为0.06m3.(m2.d)-1时,进一步优化结构和比例的好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧曝气多点进水湿地对COD、NH4+-N和TN的去除率可达到91.6%、100%和87.7%.在补充进水之后的区段,COD/N迅速升高到10以上,做到了补充碳源的同时最大限度地利用湿地去除污染物.改良后的湿地达到了净化工艺优化的目的,为提高人工湿地总氮去除效率提供了理论依据及应用基础.     

生物膜反应器厌氧氨氧化脱氮效能研究

利用厌氧氨氧化生物膜反应器,分别研究提高基质浓度和缩短水力停留时间(HRT)对提高反应器总氮容积去除负荷的影响。实验之前总氮容积去除负荷达到2.11kgN(/m·3d),总氮去除率为87.9%。以提高基质浓度的方式经过50d的培养,总氮容积去除负荷稳定在4.0kgN(/m·3d),进水总氮浓度从300mg/L逐渐提高到700mg/L,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到70mg/L和100mg/L;以缩短HRT的方式经过55d的培养,总氮容积去除负荷达到7.0kgN(/m·3d),HRT由3h缩短至0.67h,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到40mg/L和60mg/L。实验结果表明随着进水基质浓度的增加水中游离氨和亚硝酸的浓度随之增加,从而抑制厌氧氨氧化菌活性,不利于反应器脱氮效能的提高。在相同总氮容积负荷下缩短HRT有利于厌氧氨氧化细菌的富集,但过短的HRT容易导致微生物流失。