四种碳源条件下城市污水处理厂尾水深度脱氮的性能与微生物种群结构

城市污水处理厂出水符合一级A排放标准,其中含有的硝酸盐氮仍可能引起敏感水域水质恶化,故仍需进一步开发尾水深度脱氮技术.研究采用乙酸钠、葡萄糖、甲醇、乙醇4种碳源作为外加碳源,探究序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)悬浮污泥系统进行城市污水厂尾水深度脱氮的可行性.试验结果表明:在进水硝酸盐质量浓度约为15 mg/L、硝酸盐氮容积负荷率为0.03 kg/(m3·d)的条件下,分别投加4种不同的碳源,SBR均能达到97.80％以上的NOx--N去除率,出水ρ(NOx--N)<1 mg/L.4个系统实现稳定深度脱氮所需的COD/ρ(N)分别为5、12、6和7,对应去除1 g NOx--N的碳源量分别为7.35、12.00、4.00和3.37 g,其中乙醇为碳源时投加量最低而葡萄糖为碳源时最高.使用原位全周期方法测得的4个系统平均氮去除速率分别为0.72、0.19、0.32和0.73 kg/(m3·d),其中乙醇和乙酸钠为碳源时反应速率最高而葡萄糖为碳源时最低.碳源种类对微生物种群组成具有显著影响.经过78 d的培养之后,乙酸钠和葡萄糖系统污泥与接种污泥相比种群结构简单,乙酸钠为碳源时微生物以Firmicutes门为主(94％),葡萄糖为碳源时微生物以Actinobacteria门(45％)和Patescibacteria门(44％)为主.与之相反,甲醇、乙醇系统中微生物种群的多样性比起种泥有所上升.     

羟基铁对污水厂二级处理出水中低浓度磷的深度处理性能

以自行开发的羟基铁作为除磷吸附剂,针对低磷浓度水研究了羟基铁吸附法深度除磷的影响因素及吸附动力学,并对污水厂二级出水进行吸附除磷试验。结果表明:当水中磷酸盐的初始浓度为0.5 mg/L、羟基铁投加量为0.03 g/L、反应体系pH值为6.0、反应时间为30 min、体系温度为25℃时,羟基铁对磷酸盐的去除率为98.3%,剩余磷酸盐浓度为0.008 mg/L;在15～35℃的吸附等温线均能用Langmuir等温吸附模型描述,模型的R~2均达到0.99以上;伪二级动力学方程能够更好地拟合羟基铁对磷的吸附过程,R~2均达到0.999以上;2 mol/L的NaOH溶液对载磷羟基铁进行解吸,解吸率为97.3%,连续再生3次后的吸附量为初始吸附量的88.1%,再生效果明显;二级出水经羟基铁吸附深度除磷后,出水TP降至0.02 mg/L,可有效控制受纳水体的富营养化。     

UniFed SBR 工艺对生活污水除磷的研究

鉴于UniFed SBR工艺具有进水/排水/沉淀阶段同步进行、底部进水、顶部出水及反应器保持恒水位状态等特点,此工艺具有良好的生物除磷脱氮性能.本试验采用厌氧/缺氧/好氧交替运行的UniFed SBR反应器.考察了不同进水碳磷比ρ(C)/ρ(P)值、排水比、最大除磷负荷及曝气量对于系统生物除磷效果的影响.结果表明,对于不同进水ρ(C)/ρ(P)值,分别得到相应的释磷和吸磷速率,当ρ(C)/ρ(P)=23时,系统的出水磷质量浓度为0.89 kg/m~3,去除率为94.67%,当ρ(C)/ρ(P)>23时,可使出水磷质量浓度为零,说明此工艺独特的运行方式适用于低ρ(C)/ρ(P)值生活污水的深度除磷;当进水ρ(COD)成为释磷的限制因素时,随着排水比的增大,出水ρ(P)降低,但当进水ρ(COD)充足时,排水比对于磷的去除影响不大,均能保持较高的去除效率.该工艺独特的运行方式使其在实际操作中达到了很好的除磷效果,并为强化生物除磷提出了新思路和新方法.     

A/O生物除磷工艺丝状菌膨胀的控制

为了有效控制A/O生物除磷工艺处理化粪池污水时产生的丝状菌膨胀,先后采取改变系统的COD污泥负荷(NCOD)、溶解氧(DO)的质量浓度和降低S2-的质量浓度等措施,最终使A/O除磷工艺丝状菌膨胀得到了控制,污泥沉降性能得到了有效恢复.研究结果表明:A/O除磷工艺在高NCOD条件下运行时,容易发生严重的丝状菌膨胀现象,原因是COD在厌氧区降解后仍有较高的剩余量进入好氧区,导致聚磷菌在和丝状菌的竞争中优势变弱;在低NCOD条件下运行时,由于原水中硫化物含量过高导致丝状硫细菌增殖,因此仍然存在轻度的丝状菌膨胀现象.     

Rhodococcus sp-1的Mn~(2+)生物去除能力及诱导特性

利用传统的细菌分离方法,从地下水生物除锰滤池中分离、纯化出1株细菌,经LBB(leucoberbelin blue)法定性检测其具有Mn2+氧化能力,利用Sherlock细菌鉴定系统初步确定其属于红球菌属(Rhodococcus sp).对红球菌Rhodococcus sp-1菌株的生物除锰能力和诱导特性研究结果表明,Rhodococcus sp-1菌株在达到第1个生长稳定期,细菌浓度2.3×108个/mL时,其Mn2+的去除量可达到35 mg/L,具有很强的Mn2+生物去除能力;同时Fe的存在对Rhodococcus sp-1 Mn2+氧化活性的表达具有诱导作用,在相同培养条件下,Fe3+的诱导性强于Fe2+,其诱导速度是Fe2+的3~4倍;有机Fe3+的诱导性强于无机Fe3+,其诱导速度是无机Fe3+的1.6~2倍.     

水质条件对厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响

为研究水质条件对厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响,采用16个SBR反应器研究同周期内基质利用阶段与基质匮乏阶段EPS含量的变化以及总氮质量浓度、IC/TN、COD/TN对于厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响.结果表明,同周期内,基质利用阶段的EPS含量不断升高,基质匮乏阶段EPS含量不断降低;总氮质量浓度为35~280 mg/L时,提高总氮质量浓度可以提高EPS的含量,总氮质量浓度280 mg/L时EPS含量有所减少;IC/TN为0.01~0.2时,EPS及其各组分含量随无机碳质量浓度的升高而增加,IC/TN0.2时,无机碳质量浓度对于EPS及其各组分含量无明显影响;COD/TN0.5时,有机物对于EPS含量具有促进作用,COD/TN0.5时,有机物的提高对于EPS含量有抑制作用.在厌氧氨氧化颗粒污泥工艺的实际运行过程中,应避免过长的基质利用阶段与基质匮乏阶段,总氮质量浓度应保持在150~210 mg/L,无机碳质量浓度应保持在IC/TN为0.1~0.2,有机物质量浓度应保持在COD/TN0.5.     

雨水泵站水泵机组启停优化

为解决雨水泵站运行过程中存在的水泵频繁启停问题,提出一种水泵机组启停优化方法.该方法通过分析泵站的设计参数和水泵机组运行原理,建立启泵水位优化模型,并运用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)对模型求解,最终得到水泵机组的最优启泵水位.通过实例将优化方法与传统的人工调试方法进行对比,验证了其可行性.研究结果表明:采用优化方法得到的启泵水位可使机组启停次数达到最小,实现了较好的水泵启停效果.同时优化方法也避免了复杂的人工调试过程,得出的优化结果为雨水泵站启泵水位的选取提供参考.     

不同活性污泥胞外聚合物提取方法优化

活性污泥胞外聚合物( extracellular polymeric substances, EPS)是污水生物处理过程中污泥结构、脱水性能、絮凝性能以及沉降性能的重要决定因素,而提取方法不同EPS的剥离程度存在很大的差别.因此EPS提取方法的建立至关重要.采用6种方法提取不同污泥EPS,分析了不同污泥每g干污泥中分层EPS的质量及组成,并考察了污泥粒径及脱水性能与污泥EPS的关系.结果表明：不同工艺不同污泥每g干污泥中EPS质量不同;甲醛+NaOH法提取EPS效率高且对细胞破坏程度小,试验中不同污泥EPS提取量为15.88~39.30 mg;每g干污泥中黏液层EPS质量越高,蛋白质与多糖质量浓度之比越大,污泥脱水性能越差;污泥EPS的提取效率与污泥粒径存在一定的相关性,污泥粒径越大,提取效率越高.     

不同选样方法下暴雨频率指数分布曲线的适用性

为了判定指数分布曲线是否适用于选取的样本系列,对不同选样样本系列的概率密度曲线和指数分布曲线之间的相似情况进行了理论分析,并结合实例采用指数分布曲线对不同选样方法下选取的样本系列概率密度直方图进行曲线拟合。结果表明：年最大值法选样从理论上不适宜选用指数分布曲线进行频率分析;年多个样法选取样本系列只有在概率密度曲线呈“捺”形时,才可以考虑采用指数分布曲线,否则不宜采用。     

发酵种泥的投加对新鲜剩余污泥发酵产酸的影响

为进一步提高剩余污泥厌氧发酵产短链脂肪酸(SCFAs)的效率,将p H=10下长期(90 d)厌氧发酵的种泥接入至新鲜剩余污泥考察其对新鲜剩余污泥厌氧发酵产酸的影响.实验在2种p H条件下进行:不控制p H(p H=7.4±0.2),一组反应器中投加新鲜剩余污泥,并接种厌氧发酵种泥,另一组反应器只投加新鲜剩余污泥;控制p H为碱性(p H=10±0.2),一组反应器中投加新鲜剩余污泥,并接种厌氧发酵种泥,另一组反应器只投加新鲜剩余污泥.结果表明:相同p H条件下,接种厌氧发酵种泥反应器中的最大产酸量较不接种分别提高4.9(p H=7.4±0.2)和16.4 mg/g VSS(以COD计)(p H=10±0.2);同时接种发酵污泥、剩余污泥在p H=10±0.2下的最大产酸量较p H=7.4±0.2下的最大产酸量高146.2 mg/g VSS;碱性条件、不接种发酵种泥的产酸量较不控制p H、接种发酵种泥的高129.8 mg/g VSS.投加发酵种泥可提高新鲜剩余污泥厌氧发酵过程中SCFAs的产生效率;碱性条件与厌氧发酵种泥对新鲜剩余污泥发酵产酸具有协同促进作用;与接种发酵种泥相比,碱性条件对新鲜剩余污泥厌氧发酵产酸促进能力高.