欧洲可持续污水生物处理技术

VanLoosdrecht教授就可持续污水处理技术及由他主持研发的可持续工艺——中温短程硝化工艺、反硝化脱氮除磷工艺、好氧颗粒化污泥等技术的工程化方法以及在荷兰的应用,总结了如下的经验。——中温短程硝化工艺。荷兰DOKHAVEN污水处理厂为了应对日益严格的氮排放,采用了中温短程     

低DO条件下不同培养期颗粒污泥的PCR-DGGE分析

为研究低DO条件下不同培养期的颗粒污泥菌群的生物学特性,采用SBR反应器,通过缺氧/好氧(A/O)的运行方式,采用PCR-DGGE考察了好氧段DO平均浓度为1 mg/L时不同培养期的颗粒污泥生物学特性。研究结果表明:成熟期颗粒污泥的平均粒径约为0.5 mm。通过PCR-DGGE分析,发现污泥中微生物种类较多、菌群丰富。通过分析颗粒污泥不同时期的DGGE图谱优势条带,比对出8个与其同源性很高的菌种。通过系统进化树的构建,发现启动初期(10~20 d)优势菌为丝状嗜热菌,起到活性污泥骨架的作用,可促进絮体颗粒化,假单胞菌属可以完成硝化,而微杆菌属能降解有机物,保证了系统初期的脱氮和有机物去除效果;中期(20~50 d),丝状菌数量明显减少,好氧反硝化菌属成为优势菌属,污泥的脱氮除磷效果较好;颗粒污泥成熟期(140 d左右),陶厄氏菌属始终占据优势地位,与叶杆菌属等共同为颗粒污泥降解有机物、脱氮除磷等发挥重要作用。     

基于好氧颗粒污泥的三槽交替反应器的运行效能与微生物菌群分析

在新开发的三槽交替反应器基础上接种厌氧反应器中的颗粒污泥,采用较高的进水负荷快速培养好氧颗粒污泥,考察了三槽交替反应器的运行效能,并进行微生物菌群结构分析。结果表明:在PLC自动控制条件下,反应器实现了周期性独立控制。经过32 d的培养,好氧颗粒污泥在厌氧颗粒污泥的基础上培养成功。在人工配水的条件下,氮、磷去除效能较低。通过改善进水碱度,污泥形态保持稳定,COD、氨氮和磷酸盐的平均去除率分别达到88%、47.80%和28.10%。好氧颗粒污泥微生物菌群结构与厌氧颗粒污泥有较大相似性,α、γ-Proteobacteria的相对丰度明显提高,好氧颗粒污泥中Sphaerotilus、Acidovorax、flavobacterium等菌属的热度(相对变化强度)较高,对好氧颗粒污泥的形成和稳定运行起到重要作用。     

颗粒污泥的反硝化除磷研究

借助SBR反应器,采用厌氧/好氧/缺氧的运行方式,对富集的以反硝化聚磷菌（DNPAOs）为优势菌的活性污泥进行颗粒化培养,约35 d后得到了较成熟的颗粒污泥.考察了该颗粒污泥的脱氮除磷性能,结果表明：当以厌氧/缺氧方式运行时系统具有良好的反硝化除磷性能,缺氧结束时除磷率＞96%,对氨氮的去除率为95%左右;外加NO3^- -N的浓度对缺氧段的反硝化吸磷速率有一定影响;颗粒污泥中的DNPAOs可以利用内碳源进行反硝化吸磷,从而实现了同步脱氮除磷.     

低碳城市污水脱氮工艺中硝化颗粒污泥的培养

为了实现低碳城市污水高效深度脱氮，构建短程反硝化/厌氧氨氧化+硝化颗粒污泥脱氮工艺，研究硝化颗粒污泥的培养策略。结果表明，采用上向流污泥床（USB）反应器以序批式运行，并逐步缩短沉淀时间，成功培养出了硝化颗粒污泥，其中90.52%的污泥颗粒粒径>0.5 mm；颗粒污泥的沉降速度随着粒径的增大而增大，0.5～0.9 mm粒径的颗粒污泥平均沉降速度为15.66 m/h。颗粒污泥形成后，USB反应器的氨氮容积去除速率达到1.31 g/（L·d）。短程反硝化厌氧氨氧化+硝化颗粒污泥工艺的脱氮性能分析结果表明，该工艺脱氮效率高、有机碳源需求量低，适合处理低碳城市污水并实现深度脱氮。     

低温好氧颗粒污泥反应器的启动特性研究

好氧颗粒污泥技术具有良好的应用前景,但是当温度波动较大时颗粒污泥会发生解体,因此研究低温好氧颗粒污泥反应器的运行对推动好氧颗粒污泥技术的发展具有重要意义。研究了低温条件下好氧颗粒污泥反应器的启动过程及其特性,结果表明:经过约40 d的培养,形成了沉降性能良好和生物量较高的好氧颗粒污泥。污泥胞外聚合物内蛋白质类物质含量提高了1.8倍,蛋白质类物质浓度的升高与稳定存在是絮状活性污泥颗粒化的重要因素。低温好氧颗粒污泥对生活污水中的污染物具有较好的去除效能,但是其反硝化效果较差,反应器内溶解氧含量较高以及反硝化细菌与聚磷菌对外碳源的竞争劣势是造成硝酸盐氮积累的主要原因。红外光谱分析结果显示絮状污泥颗粒化之后,污泥的主要官能团没有发生变化,污泥性质稳定。胞外聚合物内蛋白质类物质和溶解性微生物产物的荧光强度升高,表明低温好氧颗粒污泥的强度增加,颗粒污泥内部结构更加稳定,污泥微生物对低温的适应性逐渐加强,污泥活性提高。     

污泥减量工艺:HA-A/A-MCO的好氧脱氮机制分析

针对污泥减量技术存在对氮、磷去除能力低的问题,开发了一种具有强化脱氮除磷功能并可实现污泥减量化的HA-A/A-MCO工艺。在该工艺取得同步脱氮除磷和污泥减量优异效果的条件下,采用其处理校园生活污水,当进水TN平均为47 mg/L时,出水TN为10.9 mg/L,系统的总脱氮率为76.8%,其中好氧脱氮量占总脱氮量的50%,缺氧脱氮量占26%;HA-A/A-MCO系统存在着在好氧条件下具有反硝化能力的菌属,对好氧脱氮有一定贡献,且DO浓度对其反硝化能力没有抑制作用;好氧池中的DO浓度梯度有利于在污泥絮体内形成缺氧环境,从而促进同步硝化反硝化(SND)的发生,但减小污泥絮体尺寸会削弱絮体内部缺氧区域比例、降低SND的脱氮效率。     

从微生物学探讨生物除磷脱氮机理

从微生物学探讨生物除磷脱氮机理陈欣燕程晓如陈忠正（武汉工业大学）从微生物学方面探讨生物除磷脱氮法的机理，将有助于采取合理措施提高生物除磷脱氮的效率。生物除磷脱氮系统只有一个污泥系统，同时存在着分解有机物的异养菌群、反硝化菌群及硝化菌群，混合的微生物菌...     

高效降解喹啉好氧颗粒污泥的快速形成及性能研究

在SBR中利用污水厂活性污泥历经34 d快速培养出能高效降解喹啉的好氧颗粒污泥（AGS）,其平均粒径为0.83 mm,MLSS为3.25 g/L,SVI30为36.92 mL/g,对喹啉的去除率为91.18%,并具有良好的同步脱氮除磷性能。在AGS的驯化期间,首次加入20 mg/L喹啉后,会在短期内造成出水水质与污泥性能的恶化,不过,在AGS强大的耐受性下,污泥各项指标均能快速恢复。当喹啉浓度提高至40 mg/L时,短期内去除效能会有所下降,但污泥表现出了良好的抗性,并随着颗粒化的加深对喹啉的去除性能进一步提高。喹啉会刺激污泥微生物分泌大量紧密结合型胞外聚合物（TBEPS）,并以蛋白质（PN）为主,从而形成保护屏障以抵御外界胁迫作用。微生物高通量测序结果表明,成熟的AGS中具有反硝化及分泌EPS能力的Thauera、Zoogloea等功能菌群丰度较高,并且Acidovorax、Paracoccus等喹啉高效降解菌群得到了富集,从而形成了更加稳定的生态位。     

厌氧/好氧交替下SBR的短程硝化研究

为了研究过度厌氧对短程硝化的影响,采用SBR反应器,在pH值为7.2～8.0、温度为(23±0.5)℃的条件下,通过控制不同的厌氧段时间考察了厌氧/好氧交替方式下短程硝化的特点,分析了过度厌氧对亚硝酸盐积累率、亚硝化菌和硝化菌的比耗氧速率、脱氮除磷特性、同步硝化反硝化(SND)率及污泥沉降性的影响。结果显示,两个系统对氨氮的去除率都达到了96%,亚硝酸盐积累率稳定在70%左右,即过度厌氧对短程硝化无明显影响;硝化过程中发生了明显的同步脱氮现象,而且在小于0.4 mg/L的范围内,平均溶解氧浓度越高则SND率越高;除磷率都达到了95%,过度厌氧不会增加厌氧阶段的释磷量,吸磷主要发生在好氧前0.5 h,DO浓度越高则吸磷速率越快;两个系统的污泥沉降性都得到了改善,过度厌氧对抑制丝状菌膨胀的强化作用不大。     

短好氧泥龄下A2/O和BAF联合工艺的脱氮除磷特性

采用小试装置,研究了短好氧污泥龄下A2/O和BAF联合工艺处理低C/N和C/P污水时的脱氮除磷特性.结果表明,通过提高A2/O工艺段的厌氧区有机负荷和缺氧区硝酸盐负荷对反硝化聚磷菌（DPAOs）进行选择和强化后,其在聚磷菌（PAOs）中的比例维持在28%左右,工艺具有部分反硝化除磷能力,能够减少脱氮除磷过程中对碳源的总需求量.但在联合工艺中,好氧除磷仍是主要的除磷方式.在A2/O工艺段内,好氧污泥龄在满足好氧PAOs存活的同时,还必须满足抑制硝化细菌生长的要求,且为了保证工艺对磷的整体去除效果,混合液在好氧区的接触时间须大于30 min.此外,以保证缺氧区出水中含有1～4 mg/L的硝态氮为原则来控制BAF出水的回流量,可达到较好的脱氮除磷效果.该联合工艺结合了活性污泥工艺和生物膜工艺的优点,运行稳定,出水水质优良,不仅适合于新建污水处理厂,也特别适合于不能脱氮除磷污水处理厂的技术改造.     

螺旋升流式反应器处理污水的活性污泥特性分析

对螺旋升流反应器在污水脱氮除磷处理中的污泥特性进行了分析,发现MLVSS/MLSS在厌氧单元中呈现出递增变化趋势,在缺氧和好氧单元呈现递减变化趋势,这种变化趋势在脱氮除磷效果好时明显,不好时变化不明显。镜检发现反应器中微生物丰富多样,颗粒污泥紧密、结实。污泥的SV在13%~18%,SVI在40~70之间。污泥的耗氧呼吸速率SOUR随厌氧过程逐渐升高,好氧过程逐渐降低;脱氢酶活性却表现出与之相反的变化规律。     

藻类生长对好氧颗粒污泥的影响

在利用好氧颗粒污泥处理低C/N值模拟城市生活污水的优化运行过程中首次发现了藻类的存在。随着藻含量的升高,好氧颗粒污泥逐渐由黄色变为绿色,污泥絮体、破碎颗粒以及不规则大颗粒增多,导致其沉降性能下降,SVI由31.4 mL/g升高到54 mL/g。藻类的存在对好氧颗粒污泥降解有机物和除磷的影响不大,但使脱氮性能下降。对氨氮的平均去除率由94.3%下降到91.3%;出水硝态氮和亚硝态氮浓度升高;对总氮的平均去除率由83.4%下降到77.4%。脱氮性能的下降主要是由于藻类覆盖在好氧颗粒污泥表面后增大了传质阻力,对反硝化产生抑制作用。通过置换污泥、改变进水组分配比和减少光照均能起到除藻效果。其中,减少光照时间的除藻效果最快,但是易造成颗粒解体;改变进水组分配比的效果最慢也最差。     

SBR中好氧颗粒污泥及其脱氮功能的研究进展

好氧颗粒污泥技术是近几十年来发展起来的一种新型微生物自固定化技术,通过特定的培育手段可以实现污泥颗粒化.这种颗粒污泥具有生物密度大、沉降性好、抗冲击能力强等优点,有的还具有优良的脱氮除磷等功能.简要介绍了SBR反应器中好氧颗粒污泥的沉降动力学模型,详细说明了其理化及生物学特性,并着重分析了好氧颗粒污泥脱氮功能的影响因素,提出了对好氧颗粒污泥脱氮进行深入研究的方向.     

极具工程化潜力的好氧颗粒污泥技术

介绍了形成好氧颗粒污泥的工艺条件及其在去除有机物、脱氮、除磷方面的最新研究进展，并总结了好氧颗粒污泥的代谢机理。与传统的活性污泥法相比，好氧颗粒污泥反应器具有微生物浓度高、沉淀速度快、占地面积小等独特优点，在未来几年内该技术将得到实际应用。     

污泥内碳源反硝化工艺强化脱氮除磷的应用研究

针对低碳源城市污水脱氮除磷效率低的问题,在某城市污水处理厂采用回流污泥浓缩预缺氧工艺以提高反硝化效率。对该污水处理厂各单元出水水质的分析表明,经过浓缩的高浓度污泥内源反硝化脱氮量可占到整个系统脱氮量的22%以上,污泥内碳源反硝化对除磷也起到了积极作用。研究结果显示,内碳源反硝化的最主要影响因素是回流污泥的VSS值及好氧池末端的DO浓度,当VSS5.8 g/L、DO2 mg/L时可实现较好的效果。此外,在冬季低温时可通过加大曝气量及延长泥龄等措施来提高系统的脱氮除磷效果。     

SUFR污水生物处理系统污泥特性的分析

对SUFR(螺旋升流反应器)在污水脱氮除磷处理中污泥特性进行了分析，发现MLVSS／MLSS在厌氧单元中呈现出递增变化趋势，在缺氧和好氧单元呈现递减变化趋势，这种变化趋势在脱氮除磷效果好时明显，不好时变化不明显。镜检发现反应器中微生物丰富多样，颗粒污泥紧密、结实。污泥的SV在13％～18％，SVI在40～70之间。污泥的耗氧呼吸速率SOUR随厌氧过程逐渐升高，好氧过程逐渐降低；脱氢酶活性却表现出与之相反的变化规律。     

高浓度氨氮生活污水对UCT工艺系统的影响及对策

研究了高浓度氨氮城市生活污水对UCT工艺的影响及相应对策。结果表明,采用UCT工艺处理高浓度氨氮城市生活污水,经过较长时间的污泥驯化和运行调节,系统能达到最佳运行状态,CODcrBOD5NH3-N、TN和TP去除率分别达到88．8％,97．2％,96．2％,85．7％和51．1％,TP需要进一步进行物化处理;UCT工艺的脱氮除磷效率较高,对高浓度氨氮城市生活污水基本可以达到理想的处理效果;高浓度氨氮城市生活污水对活性污泥有明显的冲击,污泥驯化培养需要较长的时间;为提高系统的处理效率可增加好氧区的曝气量,但会对活性污泥产生明显的影响,使出水CODcr和SS含量偏高;高浓度氨氮城市生活污水对UCT工艺脱氮除磷效果有明显的影响,好氧区停留时间、曝气量、硝化液回流比和碳源成为影响因素,可在这些方面加以调节。     

好氧颗粒污泥活性恢复的试验研究

针对污水处理过程中常因意外事故而需停运这一现象,对停运闲置后的好氧颗粒污泥进行了恢复活性的试验研究。结果表明,经过长达1个多月的停运闲置后好氧颗粒污泥的外部特征仍基本保持完好,但在整个恢复期间,其物理特征变化较大;经过1—2周的恢复性培养,好氧颗粒污泥对有机物的降解速率、硝化速率和反硝化速率基本恢复正常;而且在完全好氧的条件下,好氧颗粒污泥系统不仅能够保证对有机物的良好去除效果,同时还实现了同步脱氮除磷。     

好氧颗粒污泥处理实际污(废)水的研究与工程化应用进展

好氧颗粒污泥以反应器中污泥浓度高、沉降速度快、耐冲击负荷能力强、能够同时实现脱氮除磷等特点成为目前污(废)水处理领域的研究热点之一。介绍了好氧颗粒污泥在实际城市生活污水、工业废水处理中的研究现状,以及基于好氧颗粒污泥的技术开发与工程化应用的最新研究进展,指出其在污水处理设施升级改造或新工艺设计中具有良好的应用前景。