污泥水解酸化液用作A2/O系统脱氮除磷碳源的研究

实际生活污水多属于低C/N值水质,无法同时满足脱氮除磷对碳源的需求.为此,采用批量试验考察了剩余污泥的水解酸化产物用作脱氮除磷碳源的可行性.污泥经水解酸化后SCOD的溶出率达到80%,其中VFAs占43.2%,VFAs总量是生活污水的3倍多.以污泥的水解酸化液和生活污水作为反硝化电子供体时,最大反硝化速率分别为2.7和1.6 mgNO3--N/(gMLSS·h).将污泥酸化液用作A2/O系统的补充碳源,可提高系统的负荷,对N4+-N、TN及PO4h3--P的去除率分别为92%、77.1%和89.4%.其中,对TN和PO43--P的去除率比投加甲醇分别提高了5.2%和4.8%.投加乙酸钠、甲醇和水解酸化液时,A2/O系统好氧区的吸磷速率分别为1.2、0.7和0.9 mgPO43--P/(gMLSS·h).可见,污泥酸化液适宜用作A2/O系统的补充碳源.     

水解酸化池预处理低碳生活污水的效能分析

为了提高低碳氮比生活污水的脱氮效能,在缺氧池前设置水解酸化池,通过水解酸化作用改善进水碳源,同时对回流剩余污泥进行降解,以期达到改善进水碳源可生化性、提高其可利用率、减少外碳源投加量并实现污泥减量的目的。分别考察了水解酸化池对污水单独进行预处理以及对污水和回流污泥同时进行预处理情况下的作用效能及其对系统脱氮的影响。结果表明:两种预处理条件下,理论B/C值都大于0.65,出水SCOD/COD的平均值和出水VFA浓度均高于进水,单独污水水解酸化的出水SCOD减少较多,对TN的去除率仅为47.8%;回流剩余污泥后,温度>20℃且每日分4次共回流20 L剩余污泥的TN去除效果明显优于单独污水水解酸化和温度<20℃且每日分2次共回流10 L的运行效果,两种回流量条件下对TN的去除率分别为71.9%和66.1%,污泥减量率分别为58%和56.3%。     

厨余发酵液作为SBR碳源的脱氮除磷特性

为了提高SBR反应器的脱氮除磷性能,利用某校园厨余发酵液作为补充碳源进行生活污水处理试验研究。结果表明,发酵液中含有大量易降解有机物,能在厌氧条件下被微生物快速利用,实现较快的反硝化速率和释磷速率,投加厨余发酵液后,SBR反应器的脱氮除磷效果明显提高,对NH_4~+-N、TN、PO_4~(3-)-P的平均去除率分别达到了98%、78%、85%。试验过程中还发现,释磷和吸磷速率在第一阶段最大,硝化和反硝化速率在三个阶段均较高,但有所差异。进水中的PO_4~(3-)-P主要在第一阶段被去除,而TN主要在第二阶段被去除。     

剩余污泥的超声处理及资源化利用研究

研究了超声作用对西安市第三污水处理厂剩余污泥的影响。在20 kHz的超声频率下,测试了声能密度和超声作用时间对剩余污泥破解的影响,以获得最佳的超声破解条件。在此基础上对污泥进行超声处理,并将超声处理后的污泥进一步厌氧水解,考察将水解产物用作反硝化碳源的可行性。结果表明,最佳超声处理条件是:作用时间为10 m in,声能密度为1.2 W/mL。在此条件下超声预处理剩余污泥后厌氧水解48 h,MLVSS的减量率为控制样的2倍,SCOD浓度为控制样的1.96倍,总挥发性有机酸浓度为控制样的1.69倍。当将水解产物用作有机碳源时,其反硝化速率为14.7 mgNO3--N/(gVSS.h),是乙酸钠的87.5%,为实际市政污水的2.3倍。因此,剩余污泥经超声预处理并水解后用作反硝化碳源,这种资源化途径是可行的。     

以厨余发酵液为A/O-DMBR碳源处理生活污水

利用厨余发酵液作为A/O-DMBR系统的外增碳源处理生活污水,分析投加碳源后A/O-DMBR系统的脱氮除磷性能及膜污染特性。结果表明,投加厨余发酵液作为碳源能明显提高反应器脱氮除磷效率,强化厌氧池反硝化及释磷过程,厌氧池中NO_3~--N由12.26 mg/L降低至0.27 mg/L,PO_4~(3-)-P由2.5 mg/L增加至3.5 mg/L,NH_4~+-N、TN、TP的去除率分别达到了98%、75.9%、86%。投加发酵液后,污泥相对疏水性(RH)由76.5%降低至58%,比耗氧速率(SOUR)及EPS含量变化不大,虽然增加了动态膜的形成时间,但对动态膜的膜污染过程影响不大。     

污泥臭氧/水解酸化液对生物脱氮除磷的影响

污泥原位减量工艺为解决目前污水处理厂所面临的进水碳源不足、污泥产量巨大等问题提供了新思路。污泥微生物细胞的溶解和胞内物质的释放与利用成为其关键环节。然而常规污泥破解技术很难达到预期效果,为此将臭氧和水解酸化技术耦合,利用间歇试验重点考察了污泥经臭氧/水解酸化后回流对有机物降解、硝化、反硝化、厌氧释磷和好氧吸磷过程的影响。结果发现,剩余污泥溶解液可以作为反硝化碳源,有44.1%的COD被反硝化菌快速利用,平均比脱氮速率介于乙酸钠和甲醇之间;污泥溶解液也能被聚磷菌利用实现厌氧释磷,最大比释磷速率是乙酸钠的72.2%;污泥溶解液回流对有机物降解、硝化以及好氧吸磷过程均无影响。但由于曝气结束时仍有COD残留,因此需要控制其回流比例,以免难降解物质积累。     

城镇污水处理厂A~2/O工艺脱氮除磷潜力的研究

考察了前置预缺氧池的A~2/O工艺系统的脱氮除磷效果及其污泥浓度的影响。结果表明,缺氧池内存在反硝化除磷作用,对PO_4~(3-)-P的去除率高达86.4%,除磷潜力较大;而前置预缺氧池内的反硝化作用明显,对NO_3~--N的去除率高达81.2%,脱氮潜力较大。与污水厂生产运行的污泥浓度(2 000 mg/L左右)相比,将污泥浓度提高1倍,好氧池的硝化反应时间可缩短33%,NO_3~--N增加率提高10.9%;缺氧池的反硝化除磷时间可缩短43%,PO_4~(3-)-P去除率提高17.2%,反硝化脱氮时间可减少44%,NO_3~--N去除率提高27.1%,但对好氧硝化速率、缺氧反硝化除磷速率和脱氮速率的影响不大。     

低温下水解反硝化工艺的中试运行研究

为解决污水厂在冬季脱氮效果欠佳的问题,将水解酸化与反硝化过程耦合于水解池中而形成水解反硝化工艺.在温度为10.3 ～ 17.6℃条件下,利用水解反硝化工艺处理城镇污水,当进水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为446、23.6、36.5和7.3 mg/L时,对其平均去除率分别为93.6％、96.6％、75.6％、92.3％;在无外加碳源的条件下,出水COD、NH4+-N、TN浓度均可达到一级A排放标准,通过投加少量化学除磷药剂也可实现TP浓度达标排放.在温度为8℃条件下,水解反硝化工艺中污泥的比脱氮速率是AAO工艺中缺氧池污泥的1.6倍,而反硝化所消耗的碳源仅为缺氧池污泥的81.7％.     

HA-A/A-MCO工艺的基质转化与除污特性研究

针对现有污泥减量技术对氮、磷去除率低的问题,开发了一个具有同步脱氮除磷和污泥减量功能的HA-A/A-MCO工艺.采用该工艺处理校园生活污水,当进水COD为316～407mg/L时,出水COD≤18 mg/L,对COD的平均去除率为96%;将相当于进水量2%的厌氧释磷污泥回流至水解酸化池与原水-并进行水解处理后,大部分污泥转化为溶解性有机物,且主要是VFA(约275 mg/L),为原水中VFA(58 mg/L)的4.74倍,这为后续A~2/O单元进行脱氮除磷提供了充足的碳源.通过考察各反应池出水的三维荧光特性还发现,HA-A/A-MCO系统的各工段对原水中的溶解性有机质(DOM)具有显著的降解作用.     

水解酸化/AAO工艺的同步脱氮除磷及污泥减量研究

针对传统活性污泥法脱氮除磷效率低、污泥产量高的缺点，提出了水解酸化／缺氧-厌氧-好氧（HAAO）污水、污泥一体化处理工艺，研究了该工艺去除COD、氮、磷和污泥减量的效果及其主要影响因素。试验结果表明，在进水COD为286-425mg／L、NH4^＋ -N为36-58mg／L、PO4^3- -P为4-12mg／L、总水力停留时间为11．5h及无外加碳源和碱度的条件下，系统对COD、NH4^＋ -N、TN、PO4^3- -P的去除率分别可达95％、98％、84％、87％。好氧段的DO浓度、固体停留时间（SRT）和剩余污泥回流比对系统的运行效果有重要影响。将污水和剩余污泥同时进行水解酸化，既可有效地改善污水的可生化性，提高系统对碳源的利用效率，又可实现污泥的减量化，试验条件下系统的污泥减量率达56．5％。     

超声及碱处理促进剩余污泥水解的试验研究

剩余污泥水解是解决污水处理厂生物脱氮除磷的碳源不足和实现污泥资源化的重要途径。采用3个平行反应器,在35℃、厌氧条件下研究了剩余污泥以及经过超声预处理和碱处理(pH=10±0.1)的剩余污泥的水解过程。结果表明:超声预处理以及碱处理均能促进剩余污泥的水解,它们对污泥的平均比降解速率较原污泥可分别提高39.4%和93.9%,SCOD的平均溶出速率可分别提高92.9%和150.4%。另外,碱处理后水解对剩余污泥的降解比超声预处理的更快、更彻底。根据污泥比降解速率、SCOD溶出速率以及营养物释放速率大小,可认为水解过程分多阶段进行,其中污泥比降解和SCOD溶出速率在第Ⅰ阶段(0～2d)最大,磷释放速率在第Ⅱ阶段(4～6d)最大。透射电镜扫描结果表明:剩余污泥水解的次序为EPS、胞内物质、细胞壁。     

丙酸/乙酸比值对反硝化除磷的影响

分别以丙酸、丙酸/乙酸(浓度比值为0.5、2)、乙酸为碳源,在SBR中采用厌氧/缺氧方式驯化富集反硝化聚磷菌(DPB),研究了丙酸/乙酸比值对反硝化除磷系统中有机物的降解、PO3-4-P的释放与吸收、NO-x-N浓度、PHB和糖原含量以及污泥中磷含量的影响.结果表明,随着丙酸/乙酸比值的提高,厌氧释磷量减少,厌氧末期的PHB含量降低,缺氧段聚磷菌的合成和代谢能力减弱,最终导致对PO3-4-P的去除率降低.因此,乙酸含量高的碳源更利于反硝化除磷的进行.     

温度对水解反硝化脱氮的影响

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,解决城镇污水冬季脱氮效果差的问题。在水解反硝化工艺的中试系统中,氨氮和总氮的去除效果受温度的影响较小,冬季和夏季氨氮去除率分别达到98.3%和98.4%,总氮去除率分别为65.2%和68.0%。以水解反硝化污泥与AAO工艺中的缺氧池污泥为研究对象,对比分析温度对两种污泥比反硝化速率和耗碳率的影响。结果显示:温度对水解池污泥的影响显著小于缺氧池污泥,在25、30℃两者反硝化速率相当,但是当温度为8、15和20℃下,水解池污泥的最大比反硝化脱氮速率分别为缺氧池污泥的1.7倍、1.3倍和1.4倍;同时,在各温度条件下,水解池污泥的耗碳率基本为缺氧池污泥的51.2%~81.7%。     

不同预处理方式下剩余污泥中磷释放及有机物变化

为了系统掌握同种污泥在不同处理方式下磷释放过程及伴生有机物的变化情况,采用厌氧、EDTA-厌氧、超声以及厌氧-超声4种预处理方式,探究处理前后TP、PO_4~(3-) -P、SCOD、蛋白质、多糖及DNA浓度变化特性,以及溶解性有机物的组分分布。结果表明,在不同预处理方式下污泥释磷效果及各类有机物产生量存在差异,联合处理的释磷效果优于单一处理方式;经EDTA-厌氧、厌氧-超声处理后污泥释放的PO_4~(3-) -P浓度最高,分别达到6. 04、10. 72 mg/gVSS,其中经过EDTA-厌氧处理后产生的蛋白质、多糖、微生物副产物及腐殖酸类物质的量少,有利于后续磷回收。综合而言,EDTA-厌氧预处理的效果最优。     

剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源的回用量实验研究

考察剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源的反应速率,并据此初步确定上清液的回用量。对剩余污泥进行碱解发酵,选取SRT=9 d的上清液,采用不同的VFA/N比值进行批式试验,考察其反硝化速率,选择出试验条件下的较优比值,并应用于实际生活污水中,与单纯生活污水脱氮对照,考察回用的可行性以及回用量的确定,提出利用阶段反硝化率粗略估计污泥碱解上清液回用量的思路。结果显示,所有比值的反硝化速率曲线均可分为4段,且随着VFA/N比值的增加,反硝化速率明显增加,pH值的变化趋势也与之对应;以VFA/N=2.47为分界点,比值继续增加,反硝化速率的增长并不大;将上清液以一定比例投入生活污水,反硝化速率明显提高,平行组6 h反硝化量分别达到47.0 mg/L和33.9 mg/L。     

基于机械淘洗的活性初沉池碳源转化与回收评价

针对我国污水处理厂进水碳氮比值失调、初沉池中颗粒态碳源流失严重导致生物系统脱氮除磷碳源不足的问题,开展了传统初沉池运行效果评价与活性初沉池碳源转化回收技术研究。结果表明,传统初沉池对COD的去除率达到40.49%,其中对颗粒态COD的去除率更是高达56.27%,初沉池中大量碳源的无效流失导致生物系统进水碳氮比值与碳磷比值明显降低。而在活性初沉池中试系统中,由于大量污泥在池底部长期积累,有利于水解发酵细菌的繁殖与富集。高通量测序分析结果显示,Proteobacteria(34.17%)、Bacteroidetes(22.22%)、Chloroflexi(13.29%)是活性初沉池系统中的优势种群。活性初沉池系统使初沉污泥中微生物种群结构发生了显著的变化,而这种变化有利于初沉污泥水解发酵的进行。通过微生物的水解发酵及机械搅拌单元的淘洗作用,活性初沉池出水SCOD与VFAs可分别增加51.7 mg/L和18.8 mg/L,经过活性初沉池后污水的SCOD/TN值和SCOD/TP值可分别提高40.9%和41.8%。活性初沉池系统可有效减少污水中碳源流失,实现对颗粒态碳源的原位转化与回收。     

厨余发酵液为外碳源的A/O-MBR脱氮除磷特性

利用厨余发酵液作为外碳源以改善A/O-MBR的脱氮除磷性能。结果表明:投加发酵液后反应器的脱氮除磷效果明显提高,出水NH+4-N、TN和PO3-4-P的平均浓度分别为0.72、7.25、1.78 mg/L,去除率分别达到96%、65%和85%以上。此外,厌氧污泥中的TP含量明显低于好氧污泥,而上清液中的PO3-4-P浓度高于好氧池,说明聚磷菌在厌氧条件下释磷,而在好氧条件下吸磷。释磷/吸磷批式试验进一步证实了在厌氧条件下主要进行释磷和反硝化过程,释磷速率达到5.66 mg/(g MLVSS·h),而在好氧条件下主要进行吸磷和硝化过程,吸磷速率和硝化速率分别为4.79、2.37 mg/(g MLVSS·h),较高的微生物活性有利于对污染物的去除。     

采用AOA模式在SBR中实现同步脱氮除磷

借助SBR反应器,通过采用厌氧/好氧/缺氧（AOA）的运行方式来实现同步脱氮除磷.结果表明,在好氧段补充一定量的碳源可以抑制好氧吸磷,进而在缺氧段实现反硝化除磷,从而达到了同步脱氮除磷的目的.最佳碳源投量为30～40 mg/L,补充碳源负荷为12.8～17.2 mgCOD/gMLSS;长期运行时系统的脱氮除磷性能稳定,对TN和PO4^3- -P的平均去除率分别可达85.5%、91.4%,同时NO2^- -N可以作为反硝化聚磷菌吸磷的电子受体;在一个SBR周期内,pH值呈规律性变化并和氮、磷的吸收/释放相关联,通过监测pH值可以初步判断磷释放、氨氮转化和磷吸收的终点.     

HA-A/A-MCO工艺水解酸化单元运行性能研究

针对现有污泥减量技术中存在的氮、磷去除率低的问题,开发了一个新型的具有同步除磷脱氮和污泥减量功能的HA-A/A-MCO工艺,对回流污泥种类及比例对水解酸化池产酸、污泥减量及系统释磷效果进行研究,结果发现：回流污泥种类及比例影响水解酸化出水VFA总量进而影响释磷效果,回流2%厌氧释磷污泥水解产生的VFA总量最大（275 mg/L）,系统释磷量也最大（57 mg/L）。     

连续流A_2N系统启动过程中反硝化聚磷能力的强化

对连续流A2N双泥系统启动过程中反硝化聚磷能力的变化进行了研究,探索了强化系统内污泥反硝化聚磷能力的途径。结果表明,采用污水处理厂回流污泥作为种泥,首先对污泥进行厌氧/好氧驯化,强化其好氧聚磷能力,使污泥对磷的去除率保持在95%左右,然后再将培养好的高效好氧聚磷污泥加入双泥系统,以厌氧/缺氧方式运行,49 d后对磷的去除率可达到70%左右。提高进水磷酸盐浓度,可进一步提高系统的反硝化聚磷能力,实现富集反硝化聚磷菌、成功启动系统的目的。试验证明,A2N系统有较强的抗冲击负荷能力,并能保持出水磷浓度稳定。