氧化沟工艺中污泥膨胀原因的分析与控制

为了有效控制某低负荷长污泥龄氧化沟工艺的污泥膨胀工况,通过对某污水处理厂设计工艺和运行参数的分析,表明该污水处理厂发生污泥膨胀的主要原因是氧化沟曝气转刷损坏导致氧化沟内总体溶解氧(DO) 质量浓度过低．针对污泥膨胀原因及相关的膨胀机理,采用降低污泥质量浓度,提高系统DO质量浓度的措施加以控制,从而解决了污泥膨胀问题．另外根据污水处理厂现有设备情况和小试试验结果,确定了该污水处理厂的最佳运行条件为:DO质量浓度约为1．0-1．5 mg／L;污泥指数在120-150 mL／g;污泥质量浓度为5．0 g／L.     

改良型氧化沟脱氮除磷的正交试验研究

通过正交试验研究了溶解氧（DO）、污泥浓度（MLSS）、污泥回流比（R）对改良型氧化沟脱氮除磷效果的影响。极差分析结果表明,影响CODCr、TN、TP去除率各因素的重要性顺序分别为：DO〉MLSS〉R、DO〉R〉MLSS、MLSS〉R〉DO。方差分析结果表明,DO和MLSS对脱碳具有较显著的影响,DO对脱氮具有较显著的影响,MLSS、R对除磷具有较显著的影响。改良型氧化沟脱氮除磷的最佳运行工况为氧化沟缺氧区DO=0.3-0.5 mg/L、好氧区DO=2.0-2.5 mg/L,MLSS=5 000 mg/L,污泥回流比R=65%。     

Orbal氧化沟混合液流态试验研究

该试验为荷兰赠款项目西部小城镇污水处理工程中的改良型Orbal氧化沟技术研究内容之一,为稳妥进行工程设计需进行现场同类Orbal氧化沟的测试。该试验在实际污水处理厂进行,对采用同心椭圆型沟道的Orbal氧化沟的流速分布进行了的测定,重点研究了Orbal氧化沟的水力流态特征,验证了曝气及水下推动设备功率配置的合理性。结果表明:氧化沟弯道水力情况复杂,极易造成弯道内侧底部的积泥发生从而影响氧化沟的水力混合条件;底部积泥现象普遍,部分区域积泥严重;曝气及水下推动设备设计功率未能达到要求。     

DO对SBR短程硝化系统的短期和长期影响

采用实际的生活污水,在SBR反应器内分别考察了溶解氧(DO)对短程硝化效果及污泥种群结构的短期和长期影响.结果表明,通过采用实时控制曝气时间,高ρDO(ρ(DO)=(3±0.5)mg/L)与低ρDO(ρ(DO)=(0.5±0.1)mg/L)条件下SBR系统的亚硝酸盐积累率均能达到90%以上,而低ρDO相对于高ρDO更利于提高系统的同步硝化反硝化(SND)效果,两者的平均同步硝化反硝化率(SND率)分别为45.5%和9.5%,低ρDO下最高SND率达86%.FISH的检测结果表明,实时控制模式下反应器内亚硝酸氧化菌(NOB)逐渐被淘洗,而氨氧化细菌(AOB)变为优势硝化菌群.在高ρDO运行末期,稳定的短程污泥中AOB和NOB的相对数量分别为8%～10%和不足0.5%;在低ρDO运行末期,AOB数量出现了微弱上升,增至10%～12%,而NOB进一步被淘汰,基本检测不出.可见,采用好氧曝气时间实时控制,能对短程硝化系统内污泥种群起到优化作用,且在高、低ρDO下均能实现稳定的短程硝化效果,而低ρDO更有利于系统内亚硝酸氧化菌(NOB)的淘洗、短程硝化率的提高以及系统SND效果的加强.     

改良型氧化沟工艺脱氮效果及特性参数的分析

通过对邯郸市某污水处理厂实际运行效果的监测分析,发现该厂改良型氧化沟工艺对氮的去除率较低,出水不能满足排放标准的要求.通过脱氮效果分析,研究了该氧化沟在正常运行条件下溶解氧、污泥浓度和流速的分布变化特征.结果表明,氧化沟脱氮效果欠佳的主要原因是溶解氧不足,无法形成好氧区域;污泥浓度过高直接消耗沟内大量溶解氧;流速不够严重影响了溶解氧的传递.因此,有效地控制污泥龄和加强沟内的混合推动力是提高脱氮能力的关键.     

限氧曝气实现亚硝酸型同步硝化反硝化的研究

在(19±1)℃条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比实际生活污水,没有外加有机碳源,通过限氧曝气实现了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮(simultaneous nitrification denitrification via nitrite,亚硝酸型SND).试验结果表明,较长污泥龄下(50～66 d),通过控制曝气量使系统溶解氧处于较低水平,好氧末端ρDO2.0 mg/L,平均ρDO≈0.65 mg/L,不仅可在常温条件下实现短程硝化,ρ(NO2--N)/ρ(NOx--N)稳定在95%以上,而且可同时在该好氧硝化系统中获得高效的反硝化效果,稳定运行后,经亚硝酸型SND途径的总氮去除率(ESND)平均为52%,最高可以达到63.1%.试验分析表明,低ρDO水平是实现亚硝酸型SND的关键因素,通过低ρDO影响硝化菌群的构成、反硝化菌的缺氧微环境以及有机物和ρ(NH4+-N)的降解特性,促进了亚硝酸型SND的形成.     

A/A/O氧化沟流态特性研究及积泥分析

为了探求氧化沟内流速分布规律,解决积泥问题并实现系统能量的优化配置,以重庆市某污水处理厂的A/A/O氧化沟为试验平台,根据曝气转盘及水下推流器的不同组合方式设计了3种试验工况,重点对氧化沟外沟大弯段处的流速分布进行了测试及分析。结果表明：第1沟段下部流速过大容易造成能量浪费,间歇开/停水下推流器可以优化系统的能量配置;第2沟段水力情况复杂,外侧流速高、内侧流速低,形成了明显的滞水区,造成了内侧部分区域积泥;提出了解决积泥问题的措施,即在第2沟段的弯道处加设偏心导流墙、调整水下推流器的位置。     

污泥微膨胀的特性及N_s和DO对其影响

为了解决污水厂频繁发生的污泥膨胀问题,提出一种能在低氧条件下利用丝状菌的形态和生理特性进行污水处理的节能高效的"低氧丝状菌微膨胀"新方法.采用SBR反应器,通过好氧-缺氧的运行方式,研究了在微膨胀状态下,DO含量和有机负荷率对污泥沉降性的影响及氮、磷和COD的去除特性.试验结果表明:有机负荷率和DO含量各自在特定的范围内影响污泥沉降性,当有机负荷率大于0.25d-1时,单靠降低DO含量已经不能维持污泥微膨胀状态.低氧微膨胀不会恶化系统的硝化效果,由氮的物料平衡发现,每周期通过同步硝化反硝化可以去除掉20%的氮.低氧曝气前期能够出现释磷现象,系统内可以富集聚磷菌.     

溶解氧和污泥粒径分布对城市污水SND影响

为了进一步探讨同步硝化反硝化的反应机理,采用SBR工艺,考察溶解氧和污泥粒径分布对城市污水同步硝化反硝化的影响。结果表明：低溶解氧（平均DO-0．5～0．8mg／L）条件下,氮平衡计算证实SBR工艺发生了明显的SND现象,总氮中大约23．11％的氮是通过SND现象去除的。当DO浓度为0．5mg／L时,硝态氮生成量与氨氮的减少量之比为0．454,硝化速率与反硝化速率基本相当。当DO浓度为4．296mg／L时,硝化反应产生的氨氮的减少量与硝态氮的生成量相等,此时基本不发生SND现象。当SND发生时,污泥菌胶团颗粒的平均颗粒粒径仅为5．02μm～6μm,说明SND不是单纯的“微环境作用”的结果。     

SBR中DO的变化及其作为污水处理控制参数的研究

序批式活性污泥法（SBR）处理污水是一个好氧过程、需氧量与有机物的降解有关。反应器内溶解氧（DO）的变化取决于进浓度、曝气量、污泥浓度等因素。试验研究表明,进水 度高,需氧量大,反应时间长;供气量大,有机降降解快,反应时间短;污泥浓度（MLSS）高,有机物降解快,反应时间短。而以上污水处理过程的特征都可以由反应器中DO变的变化反映,采用DO的在线检测来作为SBR的污水处理过程和终点控制参数是可行的。     

三沟式氧化沟曝气系统节能优化模拟

以降曝气系统运行能耗为目的,通过数学模拟方法提出三沟式氧化沟工艺曝气系统优化运行方案,即正常运行工况下将中沟转刷开启台数由5台降至4台;当水量增幅超过25%或污染物质量浓度增幅超过50%时增开曝气转刷至5台;当水量负荷低于正常工况时,将转刷开启台数降低至3台.按照此方案运行2个月,该污水厂不仅出水水质达标,而且降低了污...     

微动力曝气对复合垂直流人工湿地脱氮效果研究

为构建复合垂直流人工湿地,通过单因素、多因素正交实验法得到系统运行所需最佳运行条件,微动力曝气最佳运行条件为曝气位置为下行流湿地60 cm,曝气时间为3.5 h,曝气量为600 mL/min,曝气方式为连续曝气0.5 h,停机1.0 h。在最佳运行条件下,考察微动力曝气对系统内DO、pH值、COD、NH_4~+-N、TN浓度的影响,同时考察复合垂直流人工湿地系统的运行效果。结果表明:在最佳运行条件下,出水的DO质量浓度为7.89 mg/L,pH值为7.26,COD、NH_4~+-N和TN的去除率均达到了90%以上;NH_4~+-N出水浓度达到了地表水I类标准,TN出水浓度达到了地表水II类标准;湿地系统CW1对微污染水NH_4~+-N、TN和COD的去除率均明显高于空白对照组的湿地系统CW1和CW2。可见,通过微动力曝气,能明显增强复合垂直流人工湿地对微污染水源的脱氮效果,并且能极大地提高湿地系统内的COD、NH_4~+-N和TN去除率。     

改良型Carrousel2000氧化沟的机理和工程应用

氧化沟工艺是20世纪50年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式,因其构造简单,易于维护管理,很快得到广泛应用．到目前为止已发展成为多种形式,主要有：Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式、T型三沟式及一体氧化沟等．传统的Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟脱氮除磷功能差,但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池,在沟体内增设缺氧区,形成改良型Carrousel2000氧化沟,便具备生物脱氮除磷功能．     

Optimization for Nitrogen Removal in Anoxic/Oxic-Membrane Bioreactor by Response Surface Methodology

应用响应曲面法优化A/O-MBR中总氮去除

于明,田禹

（哈尔滨工业大学 环境学院,哈尔滨 150001）

摘 要：

本研究采用响应曲面法（RSM）优化了缺氧/好氧-膜生物反应器（A/O-MBR）中总氮（TN）去除条件,分析了缺氧池中溶解氧浓度（DO）、混合液回流比（IR）和污泥浓度（MLSS）等三个运行条件对TN去除率的影响。结果表明：随着DO、IR、MLSS增加,TN去除率先升高后降低,DO、IR、MLSS三个运行条件对TN去除率有显著影响,且DO和MLSS之间相互作用对TN去除率的影响要高于DO和IR、IR和MLSS之间相互作用。RSM优化的TN去除最优条件：MLSS为7926.6mg/L、IR为371.8%、DO为3.5mg/L时,TN去除率为83.34%。在该优化条件下,TN实际去除率为83.13%,进一步表明采用RSM法优化TN去除率是可信的。

关键词：缺氧/好氧-膜生物反应器（A/O-MBR）,TN 去除率,优化,响应曲面法(RSM),运行条件

     

氧化沟DO仪方位的调整及效果

为解决银川市第二污水处理厂氧化沟工艺中溶解氧仪（DO）测量值偏低而导致自动充氧控制系统不能按设计要求工作的问题,在2003—2005年的卡鲁赛尔氧化沟（Carrousel）污水处理系统中,分2步调整了氧化沟系统中溶解氧仪的测量方位,使溶解氧测量值增大了2～3倍,逐步达到了系统的设计要求,使自动控制运行模式趋于完整．调整后,表曝机的充氧工作更符合系统运行的需要,且电能消耗降低了30％～40％,更好地发挥原设计应有的特点．     

低溶解氧控制状态下污泥减量系统除磷脱氮特性

通过控制曝气量的方式研究了溶解氧对污泥减量系统除磷脱氮过程的影响。发现在低剂量2,4,5-三氯苯酚（TCP）作用下。活性污泥的内源SOUR值增加,SBR系统的低DO状态持续时间增长,周期平均DO降低,形成了有利于同时硝化反硝化SND脱氮的低DO环境。综合考虑TCP浓度对污泥减量、除磷脱氮和污泥性能的影响,TCP浓度建议为2mg／L,SBR周期平均DO值控制为2mg／L。与对照系统相比,2mg／LTCP污泥减量系统的曝气量增加了23％,剩余污泥排放量减少34．6％,出水水质与对照系统相当,实现了达标排放。表明低DO控制状态下、辅以排富磷污水除磷方式,TCP系统可以同时获得优异的除磷脱氮和污泥减量效果。     

一体化氧化沟弯道流态特性研究

根据实测数据从流速分布的角度对增设水下推动器和弯道导流墙的一体化氧化沟弯道流态进行了研究分析,在实测和分析的基础上,提出了水下推进器和曝气转盘的合理设置位置,阐明了弯道导流墙对弯道流态的作用并提出了导流墙的合理设置方式,为实际工程设计提供了理论依据和参考。     

基于ADV的推流式曝气池流场特性研究

曝气池内横向水流对气泡的生成过程有明显的影响,曝气对池内流场也有明显影响。为进一步研究曝气池内流场特性,采用声学多普勒流速仪（ADV）对大尺度Orbal曝气池模型内的流场特性进行了实验研究。结果表明：水流经过弯道后流速分布呈现出内侧小、外侧大的特点,且存在横向流速;进入直段后,流速分布不断调整,内、外侧水流流速差减小,且较浅水深时,流速调整较快。开启曝气盘后与清水时相比,曝气盘上游断面,近水面处流速减小,水面下较深处流速增大;曝气盘下游断面,近水面处流速增大,水面下较深处流速减小;曝气盘下游紊动强度明显增强。     

用ORP作为氧化沟同步硝化反硝化控制参数

同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification,简称SND)是氧化沟工艺实现优良脱氮效果的主要原因,为了较好实现SND,采用ORP作为氧化沟工艺SND的控制参数.采用缺氧-厌氧-氧化沟模型对市政污水进行了生物脱氮研究.UORP在-30~30 mV,NH+4和NO-3的含量均比较低,发生了较好的SND;UORP在30 mV以上,出水的总无机氮(TIN)中95%以上为NO-3,该状况下硝化效果良好,UORP在-30 mV以下,硝化不充分,出水的TIN中78%以上为NH+4;UORP在-30~30 mV,TN的去除率在88%以上,SND作用去除的NO-3占总的NO-3去除的99%以上;氧化沟中的NH+4和NO-3之比的对数与UORP有着很好的相关性,相关系数R=-0.97.     

关于氧化沟均衡设计方法的探讨

在确定氧化沟曝气设备的过程中, 需要同时满足生物反应动力学和水动力学两方面的要求, 即既要满足微生物需氧量的要求, 又要满足氧化沟混合液设计流速的要求。本文通过分析氧化沟中的水流阻力及曝气设备对混合液的推动和提升作用,拟出曝气设备的性能参数和氧化沟几何条件与混合液平均流速的关系, 提出了氧化沟的均衡设计及确定氧化沟几何尺寸的设计方法。