反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统深度脱氮对比研究

对比分析了反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统在不同进水条件和不同水力停留时间（HRT）下的脱氮效果。结果表明,当进水COD较高即外部碳源较为充足时,反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统脱氮效果接近;而当进水总氮浓度较高即外部碳源受限时,生物膜系统的脱氮效果优于颗粒污泥系统。在不同的HRT条件下（3～6 h）,反硝化生物膜系统的深度脱氮效果均优于反硝化颗粒污泥系统,且当HRT=5 h时,两系统的脱氮性能均达到最高。实验结果表明反硝化生物膜系统在脱氮性能方面略胜一筹。但是,结合经济性和去除性能进一步分析可知,与生物膜系统相比,颗粒污泥系统具有占地面积小、无载体成本等低成本的显著优势,在既有工艺出水深度脱氮的工程实践中,可优先选择反硝化颗粒污泥工艺,并可通过控制颗粒粒径和系统运行参数等措施强化脱氮性能。     

不同污泥龄条件下多级AO工艺强化生物脱氮性能研究

在高污泥龄(169 d)和常规污泥龄(9 d)条件下运行多级缺氧好氧(AO)工艺,研究相关强化脱氮性能,为其稳定运行和优化提供参考。长期稳定运行结果表明两种污泥龄条件下,多级AO工艺中出水水质较好,TN去除率分别为63.2%和64.9%。对于硝化菌,污泥龄对氨氧化菌活性影响较小,而主要影响亚硝酸盐氧化菌活性,其中低污泥龄条件下驯化的亚硝酸盐氧化菌活性较低。不同碳源类型反硝化活性研究结果表明,在多级AO工艺中,反硝化主要利用外源碳源和内源碳源,而内源呼吸反硝化在工艺脱氮过程中贡献较小。     

水解反硝化工艺强化脱氮处理

碳源对脱氮除磷都具有重要的作用,碳源不足会导致脱氮效果降低,出水TN水质不达标。为解决碳源不足造成的脱氮能力差的问题,本试验采用水解反硝化脱氮工艺,将水解酸化与反硝化脱氮过程相结合,取代缺氧反硝化,有效地解决了碳源不足所导致的脱氮效果差的问题。利用水解反硝化脱氮工艺处理城市污水,出水NH₄⁺-N、TN和COD都满足一级A标准,去除率分别为98.0%、69.4%和82.7%,比同期污水处理厂AAO工艺的TN去除率高出17.5%。在BOD₅/TN为3～5的条件下,水解池中污泥的比反硝化速率为缺氧池污泥的1.2～1.7倍,并且去除相同的N所需要的碳源较少,在碳氮比为3:1、3.5:1、4:1和5:1时去除单位N水解池可分别节省59.5%、52.2%、19.9%和23.1%的COD,有效地解决了脱氮过程中碳源不足问题。     

污泥龄及pH对同步硝化反硝化影响的试验研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)内,以模拟的广州城市污水为处理对象,研究污泥龄和pH对同步硝化反硝化(SND)的影响。试验结果表明:适宜的污泥龄是产生SND脱氮的关键,最佳污泥龄为17~25天,平均总氮去除率可达80%以上;污泥龄低于12天,硝化反应难以有效进行;污泥龄高于50天,反应器内由于溶解氧浓度不足导致处理效果恶化。进水pH的大小影响反应结束后系统内的DO浓度,进而影响SND的脱氮效果。在试验范围内,随着进水pH的升高,出水总氮去除率亦相应提高,当进水pH控制在7.5~8.0之间,总氮去除率可达92%。     

复合式SBR工艺同步硝化反硝化的研究

复合式SBR工艺是在SBR工艺基础上改进,反应器内布置填料而成。试验研究了不同的DO、C／N和MESS对COD、总氮、氨氮和同步硝化反硝化的影响。实验证明：在DO=1mg／L时,系统的同步硝化反硝化效果最好;氨氮和总氮的去除率随着C／N的增而增大,当C／N=15时,同步硝化反硝化效果最好;MLSS越大,总氮的去除率越大,同步硝化反硝化效果越好。在反应器内应保持适当的DO浓度,对于碳源不足的水质,不宜采用同步硝化反硝化,通过控制适宜的MLSS和缩短曝气时间,可能达到降低运行成本的目的。     

间歇低氧曝气下CANON工艺处理生活污水的启动

利用序批式反应器（SBR）接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥处理实际生活污水,在间歇低氧曝气条件下实现了CANON工艺的启动。同时,保证适宜的温度和污泥浓度对处理效果及系统的稳定也很重要。该运行模式下,可实现对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制淘洗,短程硝化和厌氧氨氧化为主导反应,自养脱氮体系稳定。系统稳定运行后污染物去除效果良好：进水总氮和氨氮质量浓度为63.9 mg·L^-1和62.7 mg·L^-1,出水总氮和氨氮质量浓度为12.3 mg·L^-1和7.6 mg·L^-1,总氮和氨氮去除率为77.8%和86.7%,总氮去除负荷达0.16 kg N·（m³·d）^-1。试验研究为间歇低氧曝气运行模式推广应用于城市污水自养脱氮提供了参考。     

连续流双污泥系统反硝化除磷实验研究

通过实验室小试,以生活污水为研究对象考察了厌氧/缺氧与淹没式好氧生物膜滤床相结合的连续流双污泥系统的除磷脱氮效果.长期试验结果表明,该工艺解决了传统脱氮除磷工艺中反硝化菌与聚磷菌竞争碳源这一主要矛盾,并可以分别控制硝化污泥与反硝化聚磷污泥的污泥龄,而且该系统适合处理C/N较低的生活污水,与传统除磷脱氮工艺相比,不用额外投加碳源,剩余污泥含磷量高,节省曝气量.系统对COD、总磷、总氮和氨氮的平均去除率分别为81.78%、92.51%、75.75%和84.47%.     

间歇低氧曝气下CANON工艺处理生活污水的启动

利用序批式反应器(SBR)接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥处理实际生活污水,在间歇低氧曝气条件下实现了CANON工艺的启动。同时,保证适宜的温度和污泥浓度对处理效果及系统的稳定也很重要。该运行模式下,可实现对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制淘洗,短程硝化和厌氧氨氧化为主导反应,自养脱氮体系稳定。系统稳定运行后污染物去除效果良好:进水总氮和氨氮质量浓度为63.9 mg·L~(-1)和62.7 mg·L~(-1),出水总氮和氨氮质量浓度为12.3 mg·L~(-1)和7.6 mg·L~(-1),总氮和氨氮去除率为77.8%和86.7%,总氮去除负荷达0.16 kg N·(m~3·d)~(-1)。试验研究为间歇低氧曝气运行模式推广应用于城市污水自养脱氮提供了参考。     

间歇曝气生物滤池对焚烧垃圾渗滤液脱氮的挂膜启动和运行工况研究

为了克服传统曝气生物滤池脱除焚烧垃圾渗滤液总氮效果差的缺点,开发了间歇式曝气生物滤池。通过曝气与停曝的交替循环,使整个反应器轮流出现好氧、缺氧、厌氧的环境从而提高脱氮效率。对于反应器的启动,采用闷曝、小流量逐渐增加负荷连续进水和投加碳源菌种间歇曝气3阶段挂膜法,总挂膜时间为17 d。另一方面,不同的进出水方式对反应器的脱氮效率有较大影响,采用曝气阶段停止进水,停曝阶段加倍进水的运行方式可以使得间歇曝气生物滤池取得最好的脱氮效果,氨氮去除率为75%,总氮去除率为67%。     

A2O工艺中反硝化除磷及过量曝气对生物除磷的影响

如何有效提高城市污水厂除磷效率一直是研究的热点,而反硝化除磷菌可以在碳源不足的条件下,通过“一碳两用”的方式同时实现反硝化脱氮和吸磷作用,是一种新型高效的技术.试验以啤酒废水为研究对象,验证了厌氧-缺氧-好氧（A²O）工艺中反硝化除磷现象的存在及其对系统脱氮除磷的影响.试验结果表明,A²O系统稳定运行时,反硝化聚磷菌在缺氧区可利用在厌氧段储存的PHB大量吸磷,同时氮也得到去除,计算表明缺氧除磷量可占厌氧总释磷量的71.3%,另外可节约曝气能耗25%.无论系统进水COD浓度从200 mg•L^-1变化为400 mg•L^-1,COD、总氮和总磷去除率总能保持较高水平,平均出水总氮和总磷浓度分别小于10 mg•L^-1和0.30 mg•L^-1.另外发现,过量曝气对系统除磷具有明显的影响,导致除磷效率降低,甚至会产生不吸磷现象,系统需要经过约一个污泥龄时间才能恢复其吸磷能力,所以应加强系统曝气的控制.     

改良型A~2/O工艺对低碳源城市污水的脱氮除磷效果

以城市污水为原水,考察了一种分点进水的改良型A2/O工艺的脱氮除磷效果。试验结果表明,原水按照6∶4的体积比分别进入厌氧池和缺氧池后,增加了缺氧池的碳源浓度,提高了该系统的脱氮效果。当进水中碳氮质量比平均为6.84、硝化液回流比为200%,CODCr、TN、NH3-N和TP的平均质量浓度分别为237.02、36.39、22.99和4.98mg/L时,出水CODCr、TN、NH3-N和TP的平均质量浓度分别为34.29、10.70、0.18和0.46mg/L,去除率分别为85.53%、70.60%、99.22%和90.76%。     

序批式反应器中反硝化除磷脱氮的研究

为了提高污水脱氮除磷的效率,研究采用序批式反应器(SBR工艺)厌氧、好氧和缺氧(AOA)的运行方式富集反硝化聚磷菌(DPB),实现同步脱氮除磷。结果表明:在好氧段投加甲醇作为碳源(25—40 mg/L)可有效抑制好氧吸磷,对硝化反应影响较小,能够在缺氧段实现同时反硝化脱氮除磷。SBR反应器稳定运行10个月,当进水NH4+-N、PO43--P分别为30,15 mg/L时,总氮(TN)和PO43--P的平均去除率分别为82.5%和92.1%。聚磷菌能够利用硝酸盐作为电子受体,DPB占总聚磷菌的比例达到44.8%。与A2O运行方式相比,AOA运行方式更有利于实现DPB的富集。     

Removal of nitrogen and phosphorus using a new biofilm process-INRS (Innovative Nutrient Removal System)

Adopting various process configurations may perform biological nutrient removal (BNR) from sewage. To get a compact BNR process, biofilm reactors were chosen for nitrification and denitrification. Enhanced biological nitrogen and phosphorus removal in a new fixed biofilm reactor was investigated in operation strategies with two reaction phases: anaerobic/anoxic/aerobic process with post-anoxic/aerobic biofilm process (Run 2A) and Run 2A with exogenous carbon sources for denitrifying and removing phosphorus (Run 2B). The influent used was “J” WWTP influent that consisted of wastewater from nearby a factory district area, leachate, and sewage. Therefore, the influent contained a great deal of refractory organic compound. The mean concentrations of COD, NH ₄ ⁺ -N and T-P in the influent were about 297.0 mg/L, 64.92 mg/L and 2.63 mg/L, respectively. The C: N: P ratio of influent was 113: 25: 1 and it was not suitable for growth of microorganism compared with 100: 5: 1 of proper growth C:N:P ratio. But, at a total HRT of the system of 16 hours in Run 2, the system worked successfully obtaining removal of COD, T-N and T-P of the case of Run 2A, 80.1 %, 74.9 %, and 50.8 %, respectively, and Run 2B(c) with exogenous carbon source (Na-acetate) obtained 86.2 % T-N removal efficiency. The results of this research showed that an innovative nutrient removal system (INRS) process packed with SAC media could be applicable for treatment of nutrients from municipal wastewater.     

碳管膜曝气膜生物反应器处理高浓度氨氮污水的研究

对以煤基微孔碳管为组件的碳膜曝气膜生物反应器(MABR)处理高浓度氨氮污水进行了实验研究。碳膜同时起到生物膜载体和无泡曝气的双重作用。氧气和营养物分别从生物膜的两侧进入膜内。本实验进行150d,分阶段对不同溶解氧(DO)条件,不同进水浓度和不同水力停留时间(HRT)下,MABR的硝化、反硝化同时去除COD的性能进行研究。研究表明,在溶解氧为0.8 mg/L的条件下,TN有最佳去除效果,NH3-N、TN和COD去除率分别为87.88%、86.5%和87.64%。NH3-N的去除率随DO的升高而增大,去除率可达99.7%,但更高的溶解氧(>1.6 mg/L)对去除率影响甚微。高进水负荷实验于16d内,进水NH3-N浓度增大4倍,至214.25 mg/L,去除率仍保持92%以上。HRT由20h逐渐降低至8h时,去除率略有降低,但去除负荷增长2倍以上。说明该MABR装置有良好的脱氮能力和较高负荷下的污水处理能力。     

氧化沟不同分区脱氮除磷研究

采用混合反应器模拟氧化沟运行方式,探讨氧化沟不同好氧缺氧分区对脱氮除磷效果的影响。结果表明,在分点曝气氧化沟系统中氧传质推动力大,溶氧效率高,在相同的供氧条件下,其一个循环的好氧区比分段曝气系统好氧区长,但是分点曝气系统有机物耗氧多,DO浪费大,而分段曝气溶氧效率低,但DO的有效利用率(用于脱氮除磷)高,二者硝化能力相当,NH4+-N去除率分别为96.68%和97.03%,硝化菌活性分别为4.65、4.66 mg.g-1.h-1。在好氧区和缺氧区比例相同的条件下,分区越多,有机物被好氧异养菌利用的越多,脱氮除磷效果越差。分区减少,可以有效地增加反硝化菌对碳源的利用,对提高脱氮效果更有利。在同样的供氧条件下,分段曝气单个A/O分区长,反硝化菌和聚磷菌对碳源利用多,脱氮除磷效果优于分点曝气,在满足硝化的前提下,缺氧区和好氧区比例越大,碳源被利用的越完全,对脱氮除磷越有利,DO的有效利用率也越高,此时越接近于前置缺氧-好氧(A/O)工艺。     

A2/O污水处理工艺的动态试验

试验以A^2／O工艺为研究对象，动态模拟实际污水处理厂的运行情况，对该工艺连续动态监测了40h。研究结果表明，进水流量和进水水质变化对系统的去除效果并未产生较大影响，有机物、氨氮和磷的平均去除率可分别稳定在83％、98％和98％左右，这表明系统具有较强的抗冲击负荷能力；但对脱氮率和聚磷菌的厌氧释磷量会产生较大的影响；在同一连续流反应装置中同时实现了较为明显的缺氧吸磷和同步硝化反硝化作用，曝气量和碳源需求量可分别节省15．1％和11．5％。     

改进型分段进水厌氧/缺氧/好氧工艺强化营养物去除

In order to enhance phosphorus removal in traditional step-feed anoxic/oxic nitrogen removal process,a modified pilot-scale step-feed anaerobic/anoxic/oxic (SFA²/O) system was developed,which combined a reactor similar to UCT-type configuration and two-stage anoxic/oxic process.The simultaneous nitrogen and phosphorus removal capacities and the potential of denitrifying phosphorus removal,in particular,were investigated with four different feeding patterns using real municipal wastewater.The results showed that the feeding ratios(Q₁)in the first stage determined the nutrient removal performance in the SFA²/O system.The average phosphorus removal efficiency increased from 19.17% to 96.25% as Q₁ was gradually increased from run 1 to run 4,but the nitrogen removal efficiency exhibited a different tendency,which attained a maximum 73.61% in run 3 and then decreased to 59.62% in run 4.As a compromise between nitrogen and phosphorus removal,run 3 (Q₁=0.45Q_total) was identified as the optimal and stable case with the maximum anoxic phosphorus uptake rate of 1.58mg·(g MLSS)^-1·h^-1.The results of batch tests showed that ratio of the anoxic phosphate uptake capacity to the aerobic phosphate uptake capacity increased from 11.96% to 36.85% with the optimal influent feeding ratio to the system in run 3,which demonstrated that the denitrifying polyP accumulating organisms could be accumulated and contributed more to the total phosphorus removal by optimizing the inflow ratio distribution.However,the nitrate recirculation to anoxic zone and influent feeding ratios should be carefully controlled for carbon source saving.     

改良微孔Carrousel氧化沟工艺脱氮除磷

结合污水厂脱氮除磷运行的经验，提出了改良微孔Carrousel氧化沟工艺，探讨其脱氮除磷的功效。实验结果表明：在合适的工艺参数控制下，10％的进水进入缺氧区，90％的进水进入生物选择区，20％的污泥回流到缺氧区，其余的污泥回流到氧化沟的缺氧区，可获得良好的脱氮除磷效果（出水中总磷的质量浓度〈0．5mg／L，NH3-N的质量浓度〈15mg／L）。     

三污泥法处理抗生素类制药废水

为有效解决传统AAO法中存在的硝化菌、反硝化菌及聚磷菌三种细菌在污泥龄、碳源需求及回流污泥中携带的硝酸盐影响聚磷菌厌氧释放磷这三方面的矛盾，减少大量污泥回流、降低动力消耗、充分利用池容、切实提高污水处理效率，提出“三污泥”理念，对AAO进行关键性改进，改进后的缺氧池、厌氧池、好氧池等生化反应池均自带独立的泥水自动分离的装置，形成独特的三污泥系统(即纯粹的厌氧污泥、纯粹的缺氧污泥和纯粹的好氧污泥)，各池可根据运营需要各自控制污泥浓度，使各池中的活性污泥在各自最佳的环境中生长，互不干扰、相互独立，更高效发挥生物降解作用，创新性设计“改进型AAO法+生物滤池+絮凝沉淀耦合工艺”处理抗生素类制药废水，并与传统型组合技术进行比较。结果表明，进水主要污染物化学需氧量CODcr 253?581 mg/L、氨氮29.6?58.5 mg/L、全磷10.77?23.1 mg/L、设计流量30.0 L/h条件下，改进型技术取得了很好的处理效果，其CODcr、氨氮、全磷的平均去除率分别达80.2%, 73.1%, 96.1%，比改进前分别提高了6.9%, 6.1%, 3.4%，尾水CODcr、氨氮、全磷等三项指标均达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准。     

Process Control of an Alternating Aerobic‐Anoxic Sequencing Batch Reactor for Nitrogen Removal via Nitrite

Nitrogen removal via nitrite is a novel technology and is becoming popular for engineering applications since it results in a saving of the aeration energy required for nitritation and external carbon sources for denitritation. An alternating aerobic‐anoxic (AAA) operational pattern was applied in a sequencing batch reactor (SBR) process to improve the nitrogen removal efficiency and achieve partial nitrification via nitrite from industrial wastewater with influent alkalinity deficiencies. The results showed that the online monitoring of the pH‐time variations during nitrification could indicate if the alkalinity was sufficient and when the ammonia nitrogen was completely oxidized. Under conditions of deficient influent alkalinity, the AAA process reduced the external alkalinity and the carbon sources addition and improved the effluent quality with ammonia nitrogen concentration below the detection limits. Half of the alkalinity previously consumed during aerobic nitrification could be recovered during the subsequent anoxic denitrification period. If the cycles of alternating aerobic/anoxic were repeated more than twice, the first nitrification cycle was stopped when the pH decreased by 0.4–0.5. The middle nitrification was terminated when the pH decreased by 0.8–1.0, and the final nitrification duration was controlled by the dissolved oxygen (DO) breakpoint and ammonia valley on the pH profile. Each anoxic time‐scale for denitrification was determined by the nitrate knee on the oxidation‐reduction potential (ORP) profile and the nitrate apex on the pH profiles. In comparison to the conventional SBR process, the AAA process with a real‐time control strategy resulted in an improved nitrogen removal efficiency of greater than 97 % under conditions of deficient influent alkalinity. Moreover, nitrogen removal via nitrite was achieved with a nitrite accumulation rate above 95 %.