活性污泥法的最新技术

<正> 活性污泥法是一种应用最广泛的,有机废水处理方法。最近几年来,为了进一步提高活性污泥法的处理能力与效率,研究了一系列最新技术。这些新技术主要是着眼于解决传统活性污泥法所遗留下来的一些问题:如何保持较高的MLSS(活性污泥悬浮物)浓度和溶解氧浓度;如何提高供氧速度以及添加活性炭,以使活性污泥的处理效果更大。在传统的活性污泥法中,由于MLSS浓度受SVI(污泥体积指数)的支配,因此限制它的提高。例如,SVI为100mg/1,那么为了能使处理水与污泥进行沉降分离,MLSS     

ASBR反应器中污泥沉降性能研究

厌氧序批式反应器(ASBR)是一种间歇运行的高速厌氧生物反应器,污泥颗粒化、非稳态运行和反应与沉淀集于一体等重要特征,为其高效的固液分离提供了条件.试验考察了ASBR反应器在MLSS为9.0～30g/L,进水OLR(COD)为=3～10g/(L·d),进水F/M(COD)为0.19～1.1g/(g·d)时,对其颗粒污泥沉降性能的影响因素.结果表明,ASBR表现出优良的沉降性能,影响污泥ZSV和SV、SVI的主要因素是MLSS,ZSV和SV、SVI对MLSS呈现出较好的相关性.而进水F/M与SV和ZSV、SVI之间无明显的变化规律.     

重金属离子对活性污泥系统处理性能的影响

采用简单活性污泥法研究了Cu^ 、Cd^ 、Cr^ 等重金属离子对活性污泥指数和系统处理废水能力影响,解释了在重金属离子存在条件下,活性污泥系统对生活废水的处理能力下降的原因。由于重金属离子对活性污泥中原生动物和细菌的毒性,导致污泥沉降指数SV和污泥容积指数SVI不同程度改变,出水的BOD5／COD大幅度减小。实验发现,Fe^3 、Zn^2 浓度小于40mg／L时对COD的去除能力影响非常小;而当Cu^2 浓度大于40mg／L时．污泥系统COD去除率小于10％,系统失去意义。Pb^2 、Cd^2 、Cr^3 在浓度大于40mg／L时,出水的COD去除率下降50％左右。通过建立简单有效的入水监控手段,可避免未处理污水排出。     

煤制烯烃项目污水站污泥膨胀的解决实例

陕西延长中煤榆能化公司煤制烯烃项目污水站受上游装置波动水质冲击,6个SBR池均发生污泥膨胀,SV30高于80%,SVI高达410~640 m L/g,泥水分离差,活性污泥流失。通过原因分析,采取措施:重点是引入惰性物质压缩膨胀污泥和排出多余生化污泥,其次严格控制好氧反应溶解氧为2~4 mg/L、硝化反应p H为7.5~8.5。经过工艺调整,污泥膨胀问题解决,SV30降至38%,镜检污泥活性良好,出水水质达标。     

活性污泥法中影响污泥容积指数(SVI)的因素

椐日本《发酵工艺学》杂志1980年第3期报道:在污水处理中采用活性污泥法,往往出现污泥体积膨胀,SVI 迅速增长,污水去除效果大大降低。为使 SVI 维持正常,日本大阪大学发酵工艺学院研究了影响污泥特性的因素:     

一体化膜生物反应器处理印刷线路板综合废水

采用自制一体化膜生物反应器(SMBR)处理印刷线路板(PCB)综合废水,对系统驯化过程的污泥生物相变化,SV30(污泥沉降比)、SVI(污泥沉降指数),MLSS(混合液悬浮固体浓度)、MLVSS(混合液挥发性悬浮固体浓度)等污泥特性,以及系统pH,铜离子浓度、化学耗氧量(COD)等水质指标进行了监测.试验结果表明:污泥培养驯化过程中,游泳型纤毛虫、固着型纤毛虫(累枝虫、钟虫)、轮虫、红斑顠体虫、表壳虫、固着型纤毛虫交替成为优势种群.进水铜离子质量浓度为12 mg/L左右驯化完成,此时污泥MLSS为6 100 mg/L,SV30为29%～38.5%,SVI为75～90 mL/g.系统出水COD、铜离子浓度和pH均达广东省水污染物排放限值一级标准,COD和铜离子的去除率分别超过85%和95%.     

Cu2+对活性污泥性质的影响

工业废水含有重金属离子,进入城市污水处理厂不可避免地对生物处理过程产生毒性.本研究采用SBR反应器考察Cu2+浓度对活性污泥性质的影响.结果表明,当Cu2+浓度较低时(＜2 mg/L),Cu2+对活性污泥的沉降性能、SOUR和Zeta电位影响较小,SVI、SOUR和污泥表面Zeta电位分别保持在67 mL/g、7.24 mg O2/(gMLSS·h)和38.41 mV,COD去除率为84.31％.但是,当Cu2浓度较高时(≥2 mg/L),COD去除率下降,污泥絮凝沉降性差,污泥表面Zeta电位降低,活性污泥具有发生膨胀的趋势.SVI升高至149 mg/L,污泥表面Zeta电位下降至21.21mV,SOUR下降至3.37 mg O2/(gMLSS·h),COD去除率下降至34.11％.     

污泥性状变化与环境因素的关系

针对某化工厂污水处理车间活性污泥曝气池生产运行中发生的污泥老化问题,根据实测数据,找出了污泥老化与污泥负荷、pH值、溶解氧、温度等因素的关系,认为:对活性污泥曝气系统,控制SVI为90～140mL/g,溶解氧的质量浓度为1～3 mg/L,污泥有机负荷为0.2～0.4 kg/(kg.d)时可以抑制污泥老化现象。     

臭氧氧化对活性污泥特性的影响

研究了对活性污泥采用臭氧处理,以考察污泥的减量效果及其对污泥特性的影响。结果表明:在臭氧投加量0.01～0.15gO3/gVSS范围内,污泥浓度显著下降、SCOD浓度迅速升高,活性污泥总悬浮固体(TSS)最大可以减少39.6%,SCOD浓度可提高60.6倍,污泥的SCOD产率为0.6739gSCOD/gVSS,同时发现,破解后的污泥活性和体积指数SVI下降;试验确定最佳臭氧投加量在0.03gO3/gVSS左右。试验结果对今后污泥减量技术的推广应用提供了理论基础。     

复合填料强化活性污泥沉降和脱水性能的研究

为了研究复合填料对活性污泥沉降和脱水性能的影响及影响机理,通过改变复合填料、腐殖土、复合填料释放出阳离子的投加量,考察活性污泥沉降和脱水性能的变化。以期从阳离子的角度明确复合填料对活性污泥沉降和脱水性能的影响机制。结果表明:随着复合填料投加量的增加,SVI和CST值降低,在投加量为5 g·L~(-1)时,SVI和CST分别为32.81 mL·g~(-1)、8.3 s,沉降性能和脱水性能分别提高32.2%和42%。复合填料有利于提高活性污泥沉降和脱水性能,且对活性污泥沉降和脱水性能的改善效果优于腐殖土;复合填料中释放出的二价阳离子对于污泥沉降和脱水性能起强化作用。     

番茄加工厂废水处理系统好氧活性污泥生物活性指标的评价

研究了好氧高效菌群处理番茄酱加工废水过程中DHA、OUR、ORP、ATP和其他各项水质污染指标的全周期变化规律。结果表明,连续处理中DHA和入水pH、COD去除率有明显的相关性;OUR与F/M、温度有明显的相关性;ORP与DO、入水COD有明显的相关性;ATP和MLSS、SVI有明显的相关性。测定结果与处理系统实际运行状况基本一致,表明DHA、OUR、ORP和ATP的测定方法相比传统的污泥活性测定方法更加适用于番茄酱加工废水处理过程,并且具有准确性较高、控制更精细等优点。     

镉离子对塔式SBR反应器中好氧颗粒污泥性能的影响

采用塔式SBR反应器,利用城市污水处理厂剩余污泥作为接种污泥,培养出好氧颗粒污泥。实验结果表明：好氧颗粒污泥的形成分为准备期、形成期和成熟期三个阶段。当原水COD在1 500±100 mg/L范围内波动时,其COD去除率可达93.4%,出水COD稳定,污泥浓度MLSS维持在2.0~4.0 g/L之间,半小时沉降比SV可达15%~20%,沉降性能优异。COD去除效果与污泥体积指数SVI有密切关系,当SVI维持在50~60 mL/g之间时,COD去除率可达90%以上,而当SVI高于100 mL/g,其COD去除率效果不佳,出水COD在400 mg/L以上。未经驯化的颗粒污泥对高浓度镉离子比较敏感,当氯化镉浓度为50 mg/L时,COD去除率仅为36.8%,且SVI迅速增加至112 mL/g,颗粒污泥发生解絮。而当氯化镉浓度低于1.0 mg/L时,对好氧颗粒污泥的影响较小。     

低温非丝状菌活性污泥膨胀的控制措施

介绍了低温环境下城镇污水处理厂发生非丝状菌活性污泥膨胀的机理特征,以及对污水处理的影响;提出了通过SVI值、镜检、观感判断非丝状菌污泥膨胀的方法和解决措施。通过采取物化方法改良活性污泥组成结构提高其沉降性能,调整控制生化系统合适的MLSS、DO浓度、稳定进水量、内外回流比等工艺参数,能有效提高污泥的沉降性能,将SVI值由400 m L/g左右降至150 m L/g以下,达到理想的泥水分离效果,出水水质稳定达标。     

SBR处理高浓度氨氮废水的研究

采用SBR法对高浓度氨氮废水进行研究,研究过程主要考察了溶解氧、污泥量、pH、SVI对高氨氮废水中COD和氨氮去除率的影响.实验结果表明:pH值为7.2±0.2,MLSS为4 700 mg/L,SVI=50～ 70,DO=4.5±0.5mg/L时废水运行效果最好.     

Critical Review on the Effects of Mixed Liquor Suspended Solids on Membrane Bioreactor Operation

Abstract

One of the characteristics of MBRs is that they typically operate with higher mixed liquor suspended solids (MLSS) concentration than activated sludge with a conventional settling tank. While higher MLSS has obvious benefits in terms of increasing the volumetric loading or the solids retention time, it can have negative impacts on system operation and economics. We critically evaluate three hypotheses on how high MLSS may adversely affect MBR operation:

• (1)?reduced membrane flux with high MLSS,

• (2)?decreased aeration alpha (α) value with high MLSS, and

• (3)?poorer thickening characteristics of excess sludge wasted from an MBR based on the Sludge Volume Index (SVI) and the Capillary Suction Time (CST).

The results support the first and second hypotheses, but not the third. Increasing MLSS decreases the critical permeate flux, but the effect is strong only for MLSS<～5 g/L. For the typical MLSS zone (>～5 g/L), flux‐management techniques to prevent serious cake formation are more important than MLSS. The aeration α decreases with increasing MLSS concentration, although the strength of the correlation depends on system‐specific factors that are poorly understood. Thickening properties of IMBR sludge are not significantly poorer than those of traditional activated sludge, based on available CST tests.     

重力出流式膜生物反应器污泥浓度的优化控制

采用重力出流式膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)工艺对生活污水进行了实验研究. 重力出流式MBR是利用液位水头重力驱动出水,整个系统结构紧凑,操作简便. 结果表明,随着污泥浓度增大(3.9~18.4 g/L),同样的曝气强度对膜表面滤饼层的剪切能力降低,膜通量下降;污泥粘度从5.4 mPa×s上升到680 mPa×s,相应的污泥中的传氧系数与清水中的传氧系数之比a从0.89降到0.10. 因此,从提高膜通量、氧传递速率和降低能耗的角度出发,将MBR的污泥浓度控制在适当范围是非常必要的. 此外,当污泥浓度大于4.8 g/L,污泥浓度的提高对有机物的去除、硝化以及反硝化速率的提高没有明显的贡献. 因此,从MBR的处理能力和运行能耗的双重影响确定MBR的最佳处理污泥浓度值为4~6 g/L,在该浓度区间,生物反应器系统对冲击负荷有较好的抵御能力,同时系统的运行能耗也较低.     

好氧颗粒污泥培养方法及其厌氧化研究

以葡萄糖为底物,普通絮状活性污泥为接种污泥,30目以上4 0目以下木炭颗粒为载体,在类似SBR反应器中提高反应器COD负荷、减少沉淀时间,不断洗出细小分散污泥和絮状污泥,使微生物在木炭颗粒表面附着生长,当COD负荷为3 2kg/ (m3 ·d) ,沉降时间为2 0min时,反应器污泥床中活性污泥实现颗粒化。此阶段下,污泥体积指数SVI为1 8mL/g ,MLSS 90 0 0mg/L。好氧颗粒污泥直径大多2 . 0～2 . 5mm。在好氧颗粒污泥厌氧化研究中,控制温度在30℃,pH值在7 . 5～8. 0之间,停留时间为2 4h ,COD负荷从2kg/ (m3 ·d)增加至4kg/ (m3 ·d) ,COD去除率从4 5 %增加到6 6% ,好氧颗粒污泥在厌氧条件下具有了有机物分解和去除的效果,可以认为转变成了厌氧颗粒污泥。     

驯化活性污泥处理溴氨酸废水的实验研究

在膜生物反应器(MBR)中驯化活性污泥对溴氨酸进行生物降解实验.结果表明,由于溴氨酸的选择压,驯化过程中活性污泥浓度下降;TTC-脱氢酶活性下降并保持在较低的水平.在驯化期结束后,活性污泥对溴氨酸的脱色率和COD去除率可以分别达到90%和＞50%.核糖体基因间隔序列分析(RISA)显示活性污泥群落呈现动态变化,生物多样性下降.     

苯酚对污水生物脱氮系统亚硝积累及污泥性能的影响

采用SBR缺氧/好氧反应工艺,研究了不同苯酚浓度对脱氮过程中亚硝积累与污泥性能的影响。结果表明,苯酚浓度在0~90 mg·L^-1变化时系统出现2次明显亚硝酸盐积累,最终稳定维持在70%±5%,低浓度(0~30 mg·L^-1)系统亚硝酸盐积累恢复是微生物改变自身结构及分泌胞外聚合物导致;高浓度(60~90 mg·L^-1)苯酚条件下亚硝积累是由于苯酚对AOB(ammonia-oxidizing bacteria,氨氮氧化细菌)和NOB(nitrite-oxidizing bacteria,亚硝酸氧化细菌)抑制作用引起的微生物种群改变形成。氨氮氧化速率和氮氧化物生成速率由10.85 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1和10.12 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1降低至2.79 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1和2.32 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1,亚硝酸盐积累率和氮氧化物生成速率呈现负相关性,与苯酚浓度呈正相关;荧光原位杂交表明苯酚的抑制使得硝化菌群结构发生了变化,AOB 相对数量由2.80%增加为9.30%。苯酚的可降解性使得系统污泥浓度由2500 mg·L^-1左右上升至5870 mg·L^-1。当EPS(extracellular polymeric substances,胞外聚合物)总量由67.20 mg·(g VSS)^-1减少至32.10 mg·(g VSS)^-1时,SVI从165 ml·g^-1降到50 ml·g^-1。亚硝酸盐积累、丝状菌和胞外聚合物是引起活性污泥系统SVI变化的原因,其中NAR影响最大,丝状菌次之。     

曝气时间对活性污泥絮体吸附和聚集性能的影响

活性污泥工艺中,曝气时间是影响系统处理效果的重要运行参数。研究了曝气时间对污泥吸附性能和聚集性能的影响,考察了期间胞外聚合物(EPS)特性。结果表明,当有机负荷为100 mg[CODCr]/g[MLSS]时,恢复污泥性能的最佳曝气时间为2 h,过长的时间将降低其性能。污泥性能与LB-EPS和TB-EPS的质量比及多糖和蛋白质的质量比具有负相关性。曝气使污泥EPS中的LB-EPS和TB-EPS的质量比及多糖和蛋白质的质量比均下降,从而使得絮体中具有更多的氢键缔合倾向的官能团,提高了活性污泥絮体的吸附聚集性能。