SBR生物脱氮过程中N_2O释放的影响因素研究

采用SBR反应器研究了在生活污水的生物脱氮过程中pH、DO和投加碳源对N2O释放的影响,并对各条件下N2O的产生特点进行了分析。结果表明,当控制初始pH值为6～9时,N2O释放的峰值均出现在曝气前期、对氨氮的去除率为30%～40%的阶段,当对氨氮的去除率达70%时,N2O的释放量显著下降;初始pH值为8时N2O的产生量最小,且N2O的释放量与硝化强度呈负相关。随DO浓度的增大,硝化过程中N2O的释放量逐渐降低。在硝化过程中将体系的DO控制在不同水平时,N2O的释放会呈现不同的特点:当DO为1.2～1.5mg/L时,N2O主要产生于硝化阶段,释放量明显大于反硝化阶段的;当DO为1.8～2.3mg/L时,硝化和反硝化阶段的N2O产生量相当;当DO为2.6～3mg/L时,N2O主要产生于反硝化前期。在反硝化开始时补充碳源(葡萄糖)可有效提高对总氮和硝酸盐氮的去除率,但同时会引起N2O释放量的显著上升。     

新型短程硝化同步反硝化除磷工艺的运行调控

新型短程硝化同步反硝化除磷工艺由厌氧(An)、好氧(O1,O2)、缺氧(A1,A2)、快速曝气(O3) 4个单元组成,在常温条件下可用于处理实际城市污水。在正常运行期间,不用控制进水p H值,且控制好氧1池的溶解氧(DO)浓度为1. 5～2 mg/L、好氧2池的DO浓度为0. 5～1 mg/L时,好氧2池出水亚硝酸盐浓度可以控制在5 mg/L以上,当水力停留时间(HRT)为9 h时,系统对氨氮、COD、总氮和磷酸盐的去除率分别为84. 27%、82. 31%、83. 82%和87. 41%,且出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。     

DO对A/O同步脱氮除磷工艺的影响研究

采用A/O同步脱氮除磷工艺处理模拟城市污水,考察了好氧段DO浓度对该工艺处理效果的影响.结果表明,好氧段DO浓度对系统脱氮除磷效果的影响显著,当DO控制在1.5mg/L左右时,系统的处理效果最佳,可实现同步硝化反硝化和反硝化除磷,对NH4+-N、TN、TP、COD的去除率分别为99.12%、94.61%、92.85%、96.10%,平均出水NH4+-N、TN、TP、COD分别为0.25、0.68、0.5和10 mg/L.     

DO对A~2O工艺处理效果及运行能耗的影响

通过生产性试验,在五廊道好氧池的前两个廊道采取低曝措施,降低好氧池DO浓度,研究其对A2O工艺处理效果的影响。结果表明:在第1廊道进行低曝,前两个廊道DO浓度为0.12~0.45 mg/L,好氧池出水TN和COD浓度分别下降1.9和6.92 mg/L;在第1、2廊道进行低曝,前两个廊道DO浓度为0.11~0.28 mg/L,好氧池出水TN和COD浓度分别下降3.92、10.21mg/L。近1年的稳定运行结果表明,在好氧池的第1、2廊道低曝,能够有效提高污水厂出水水质,且没有发生污泥膨胀等异象。运行能耗分析表明,与好氧池DO浓度为2.0 mg/L相比,当DO浓度分别为0.6、0.3 mg/L时,可分别减少供气量为15.1%、18.7%。     

新型短程硝化同步反硝化除磷工艺的快速启动

构建以厌氧/好氧/缺氧/快速曝气单元组成的短程硝化同步反硝化除磷工艺,并在常温、低氧条件下用于处理实际城市污水。结果表明,设定水力停留时间(HRT)为9 h,污泥龄为20～25 d,污泥浓度(MLSS)为2 000～4 000 mg/L,且控制好氧1池的溶解氧(DO)浓度为1. 5～2mg/L,好氧2池的DO为0. 5～1 mg/L,并投加氢氧化钠溶液调控好氧池的pH值在8. 5以上,可以实现短程硝化反硝化的快速启动,且出现了反硝化除磷现象,出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B标准。     

A/A/O氧化沟中DO对SND脱氮的影响研究

采用A/A/O氧化沟反应器处理低碳源城市污水,考察了DO浓度对硝化及反硝化过程的影响,分析DO浓度与同步硝化反硝化(SND)脱氮反应速率的关联性。研究发现,较适宜的DO浓度范围为1.0~1.5 mg/L,DO浓度降低会影响氨氮降解,硝化效果急剧变坏的临界溶解氧浓度范围为0.8~1.5 mg/L,而DO浓度过高则不利于主反应区SND脱氮,同时较多的溶解氧内回流至缺氧区会破坏其脱氮环境。当DO2.0 mg/L时,NO-3-N生成速率与NH+4-N氧化速率之比与DO之间线性关系较好;SND随着DO浓度的升高而受到抑制,当DO2.0 mg/L时,NO-3-N生成速率与NH+4-N氧化速率之比与DO之间基本不呈线性关系,系统中基本不发生SND反应。     

改良型A~2/O工艺在低温不同污泥负荷下的运行研究

以城市污水为研究对象,重点考察了分点进水改良型A2/O工艺在温度11.5℃时的除污性能,原水按1∶1的比例分配给厌氧池和缺氧池,以合理分配厌氧池和缺氧池所需的碳源;厌氧池和缺氧池出水均进入好氧池。试验结果表明,在HRT为14~8 h、SRT为15 d左右、MLSS为3 000~4 000 mg/L、好氧池DO为2 mg/L左右、污泥回流比为75%、硝化液回流比为200%的条件下,采用0.22、0.31和0.39 kgCOD/(kgMLSS·d)三种不同污泥负荷时,系统对COD的去除率随着负荷的增大而减小,平均去除率由87.2%下降到80.7%,出水COD值均达到一级B排放标准;低温对脱氮影响较大,而负荷变化对脱氮的影响较小;随着温度降低和污泥负荷的增大,硝化/反硝化作用减弱,系统中出现了亚硝态氮的积累,且在缺氧池发生了反硝化除磷现象;低温高负荷条件下,好氧池发生了非丝状菌污泥膨胀。     

好氧池溶解氧浓度对反硝化除磷产电系统的影响

以模拟城市生活污水为对象,研究了不同的DO浓度对反硝化除磷产电系统的脱氮除磷及产电的影响。在好氧池DO分别为(1.0~1.5)、(2.0~2.5)、(4.0~4.5)mg/L的条件下,反硝化除磷产电系统出水COD平均浓度分别为17.60、12.39和14.07 mg/L,出水氨氮平均浓度分别为5.86、3.41和7.77 mg/L,出水PO_4~(3-)-P平均浓度分别为2.59、1.36和2.28 mg/L,平均开路电压和最大功率密度分别为0.509、0.557、0.542 V和45.94、61.81、55.64 m W/m~2。系统的开路电压和欧姆内阻与DO浓度密切相关,最佳好氧池DO浓度为2.0~2.5 mg/L。     

A/O-SBR中羟胺氧化酶活性变化与N_2O的产生

在以A/O方式运行的SBR中,研究了三种不同曝气量下硝化与反硝化过程中N2O的释放及污泥羟胺氧化酶(HAO)活性的变化。结果表明,在曝气量为0.6 L/min下,N2O总释放量为2.747 mg;好氧段的HAO活性同N2O释放浓度的变化趋势相反。在曝气量为0.8、1.0 L/min下,N2O的总释放量分别为1.032、1.006 mg,相差不大。在曝气量为0.8 L/min下,好氧阶段的HAO活性与N2O释放浓度的变化呈正相关,N2O的释放浓度随HAO活性的增减而相应变化。在曝气量为1.0 L/min下,好氧段的HAO活性同N2O释放浓度变化呈相反趋势,HAO活性出现极大值时,N2O释放量出现极小值;反之,亦然。在三种不同曝气方式下,曝气量为0.6 L/min时,缺氧段N2O的释放与HAO作用有关,其他条件下N2O的释放则与HAO无关。因此,硝化阶段N2O的释放与HAO活性密切相关,HAO是影响N2O释放途径的关键酶;反硝化阶段释放的N2O主要是反硝化作用的结果,仅当硝化反应进行得不彻底时,反硝化释放的N2O才与HAO相关。     

DO在SBBR生物膜中传递及对同步硝化反硝化的影响

在序批式生物膜反应器(SBBR)中填充立方体PU填料,通过控制DO浓度以实现同步硝化反硝化。试验过程中运用微电极技术检测生物膜内的DO分布,研究DO在生物膜内的传递及其浓度对同步硝化反硝化的影响。研究表明,当DO为2.5 mg/L时,系统去除效果最好,对NH+4-N的去除率为93.3%,对TN的去除率为83.7%;当DO为5.5 mg/L时,对NH+4-N的去除率达到97.9%,但TN去除率下降到52.5%。系统DO浓度越高,生物膜中好氧区所占比例越大,但DO传递阻力也随之增大。当DO为2.5 mg/L时生物膜中好氧区比例为11.2%,营造了较佳的同步硝化反硝化环境。     

DO浓度对An-(O/A)n-MBR工艺运行效果的影响

自行开发出分段进水厌氧-多级好氧/缺氧-膜生物反应器[An-(O/A)n-MBR]复合工艺并用于处理生活污水,考察了在多级O/A区好氧室的不同DO浓度下系统的运行特性.结果表明,DO浓度对系统去除COD无明显影响,对COD的去除率均在94%以上.但DO浓度对氮、磷的去除效果有较大影响,当DO为0.8-2.4 mg/L时可取得较好的硝化效果,对氨氮的去除率可达99%以上;而当DO为0.8～1.2 mg,/L时对TN和TP的去除效果较好,去除率分别可达74.81%和71.41%,在此DO浓度下,系统不仅可获得较好的脱氮除磷效果,同时也有利于节能降耗.     

水解/AMBBR/好氧工艺对低碳源污水的脱氮研究

针对低碳源城市污水脱氮难的问题,设计了水解/缺氧悬浮填料移动床/好氧(H/AMBBR/O)组合工艺,研究了其主要影响因素及最佳参数值下的处理效果.结果表明,当水解池、AMBBR、好氧池的HRT分别为2.5、3、6 h,硝化液回流比为300%,填料投配率为30%,水解池的污泥回流频率为4次/d、回流量为5 L/次(MLSS≈5 g/L)时,组合工艺的处理效果最佳,对COD、氨氮、TN的平均去除率分别为88.23%、98.31%、72.09%,平均出水浓度分别为26、0.89、16.35 mg/L.当T<18.0℃时硝化不完全,工艺的处理效果明显变差.将二沉池污泥回流至水解池既增加了反硝化的碳源,又实现了污泥的减量化,减量率达56%以上.     

A2/O与ALO工艺处理低C/N值城市污水的对比

为解决A2/O工艺处理低碳氮比值城市污水时存在的脱氮除磷效果差的问题,将中试规模A2/O工艺的缺氧区及好氧区80％的容积改为低氧区,而其厌氧区按缺氧区运行,该缺氧/低氧/好氧工艺称为ALO工艺.当水温为19 ～ 23℃、进水COD为148.4 mg/L、HRT为8h时,控制低氧区的DO为0.2～0.6 mg/L,在ALO工艺中实现了短程硝化反硝化.当进水C/N值为3.5左右时,ALO工艺对TN的去除率为73.8％,对TN和TP的去除率比A2/O工艺分别高出30％和20％以上,但其消耗的空气量仅为A2/O工艺的50％.ALO工艺的活性污泥存在轻微的非丝状菌膨胀.     

A~2/O膜泥复合工艺处理焦化废水的试验研究

考察了A2/O膜泥复合工艺对焦化厂浮选设备出水的处理效果。结果表明,在水温为25～30℃、进水流量为7～8 L/h、好氧池DO为3～4 mg/L、污泥回流比为3的优化条件下,系统对COD、TN、NH3-N的平均去除率分别为80.6%、78.4%和91.6%,出水浓度分别为339、85、8mg/L,处理效果良好;对有机物的降解主要发生在缺氧段,对COD的去除率在50%以上,消除了高有机负荷对后续好氧池硝化菌的不利影响;适当增大污泥回流比可有效提高系统对COD和TN的去除效果;系统对进水负荷波动有一定的耐受力,当COD负荷在0.40～0.65 kg/(m3.d)之间变化时,系统运行稳定。     

复合生物反应器的同步硝化反硝化研究

以实际生活污水为处理对象,利用有效容积为12 L的间歇式复合生物反应器（填料填充率：30%,运行方式：瞬间进水—曝气660 min—沉淀40 min—排水20 min）,研究了DO、COD/TN值、MLSS对同步硝化反硝化的影响。结果表明：当溶解氧浓度从4 mg/L降到0.5 mg/L时,对总氮的去除率从48.9%升至74.2%;当污泥浓度从1 000 mg/L提高至6 000 mg/L时,对总氮的去除率从63.4%升至81.6%;当COD/TN值从3升至15.6时,对总氮的去除率从59%提高至82.5%,但当COD/TN值〉8后,对总氮的去除率提高得并不明显。整个试验过程中SVI〈105mL/g,污泥的沉降性能良好。复合生物反应器易于实现稳定的同步硝化反硝化,并可通过控制DO、MLSS等参数来有效提高对总氮的去除率。     

城市污水的低氧短程脱氮中试研究

采用中试A<'2>/O系统处理实际城市污水,考察了在低氧条件下实现短程脱氮的可行性.结果表明,当缺氧池D0从1.0 mg/L降到0.2 mg/L,好氧池DO从2.5 mg/L降到1.0 mg/L时,系统的脱氮效果显著提高,对TN的去除率从(34.96±4.91)%上升到(71.44±13.45)%,污泥浓度(MLSS)从1 800 mg/L上升到2 100 mg/L.当控制好氧池的DO在1.0 mg/L左右时,出水中发生了亚硝酸盐积累现象,从而证实了在低氧条件下利用连续流活性污泥法实现短程脱氮的可行性,在降低系统曝气能耗的情况下还提高了系统的脱氮效率.但当DO浓度降低时,污泥沉降性能将有所变差,污泥体积指数(SVI)从150 mL/g上升到300 mL/g左右.     

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。     

多级A/O工艺短程SND处理养猪沼液的工程调试

针对养殖污染负荷大,土地消纳面积不足,导致规模化养殖废水面源污染问题,依托常规多级A/O工艺,通过调控实现对规模化养猪沼液的短程同步硝化反硝化深度处理。重点考察不同溶解氧浓度搭配对多级A/O池去除COD和深度脱氮的影响。调试结果表明:在低溶解氧环境下可实现短程SND,其中正梯度溶解氧浓度工况对COD、TN的去除效果显著。顺反应流程多级A/O池各单元DO按梯度依次由缺氧升至1.1 mg/L(冬季为1.5 mg/L),系统出水COD、NH_3-N、TN分别为97.33、7.78、39.56 mg/L。整套设施对COD、TN的去除率分别为98.66%、93.43%,出水水质稳定实现COD100 mg/L、NH_3-N15 mg/L、TN60 mg/L的工程目标。     

低DO浓度下A/O型SBR工艺除污性能研究

为了研究低DO浓度下对污染物的去除效果,采用SBR反应器,通过缺氧/好氧(A/O)的运行方式,考察了好氧段DO的平均值为1 mg/L时系统的除污效果,同时与好氧段DO平均值为2mg/L时系统的除污效果进行了对比.结果表明:在低DO浓度下,SBR工艺出水COD < 40mg/L,系统对COD的去除率在90%左右,对COD的去除效果略高于正常DO值条件下的;低DO浓度下,系统对氨氮的去除率在90%左右,对氨氮的去除效果低于正常DO值条件下的,但出水氛氮仍可保持在5 mg/L左右;系统的硝化反应速度较慢,反应结束时亚硝酸盐氮积累率为37%;NO--N生成速率与NH+-N氧化速率之比与DO浓度呈较好的线性关系;DO浓度对正磷酸盐的去除效果影响较小,系统对正磷酸盐的去除率＞90%,出水正磷酸盐浓度＜0.5mg/L;出水非常清澈,镜检可见丝状菌.     

某高排放标准污水处理厂运行问题与对策措施研究

以海河流域采用改良Bardenpho工艺的某高排放标准污水处理厂提标改造工程为例,结合生产运行实际,对工艺诊断的主要运行问题进行了分析,并对其精细化对策措施进行了研究。结果表明,针对内回流混合液与后缺氧池入流DO过高导致外碳源无效损耗及后缺氧池无内源反硝化问题,通过利用池容未利用的好氧段4与好氧段5设置强化消氧区(设计HRT为3.5 h),外碳源损耗控制量(以COD计)可达15.97 mg/L,后缺氧池内源反硝化强化脱氮量可达2.8 mg/L(相当于利用污泥内碳源COD为11.2 mg/L),碳源投加量(以COD计)可降低27.17 mg/L,降幅达54.34%,碳源投加成本可节约5.2万元/d;针对部分时段缺氧池碳源过量投加导致部分好氧池池容(约24%)被占用问题,结合缺氧池设计特征,提出"碳源投加点由缺氧池1后移至缺氧池4并在缺氧池3配置在线硝氮仪"的精细化碳源投加系统及其具体运行控制方法;针对化学协同除磷药剂过量投加导致无生物除磷功能问题,通过采取"化学除磷药剂投加点由二沉池配水井改至磁混凝单元恢复生物除磷功能"的对策措施,生物除磷功能恢复良好,厌氧池磷酸盐由优化前的0.75 mg/L增至7.5 mg/L,好氧池出水磷酸盐低至0.04 mg/L,缺氧池反硝化除磷作用显著(磷酸盐下降2.77 mg/L),并且除磷药剂用量降低70%,投加成本节约0.7万元/d。