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.     

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。     

超声预处理污泥发酵液作为反硝化聚磷补充碳源研究

剩余污泥含有丰富的有机物和氮、磷等营养物质,对其进行超声预处理及水解酸化可回收溶解性的有机物及水解产物作为生物脱氮除磷工艺的补充碳源。以增加水解酸化后污泥上清液中的挥发性脂肪酸(VFA)为目的,研究了超声声能密度及超声时间对污泥水解酸化释放SCOD和VFA的影响以及污泥水解酸化产物作为反硝化聚磷工艺补充碳源的可行性。结果表明,超声预处理可以有效促进污泥的水解酸化,在一定的范围内增加超声时间和声能密度可以提高水解酸化过程中产生的SCOD和VFA浓度;有利于水解产酸的超声预处理条件是声能密度为1. 5 W/mL、超声时间为10 min。在实际污水中投加污泥发酵液作为补充碳源可以提高反硝化聚磷系统对PO_4~(3-)-P的去除率,且发酵液/实际污水体积比为1/35时去除率最高;长期以污泥发酵液作为补充碳源,随着运行时间的增加,系统对PO_4~(3-)-P的去除率不断提高,运行20 d以后去除率达到了100%。     

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/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％。     

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）。     

超声波/碱协同溶胞—隐性生长系统的污泥减量效果

采用400 m3/d的溶胞—隐性生长中试系统连续处理城市污水,并将低能量密度超声波/碱协同溶胞与水解酸化耦合用于其污泥预处理,考察了该系统的污泥减量效果、出水水质和剩余污泥预处理情况。结果表明:中试系统的表观产率系数为0.33 kgVSS/kgCOD,污泥减量效果可达46.78%。运行期间系统出水水质较好,预处理体系对TCOD的去除率为10.46%,为溶胞—隐性生长系统贡献了2.10%的污泥减量效果。经预处理后污泥上清液的SCOD、VFA、NH4+-N、TN、TP和pH值分别为2 525.00 mg/L、27.30 mmol/L、106.90 mg/L、264.25 mg/L、105.18 mg/L和8.73。可见,低能量密度超声波/碱协同溶胞与水解酸化组合技术适用于隐性生长污泥减量系统的污泥预处理。     

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％.     

SRT对初沉污泥水解酸化影响的试验研究

采用城市污水处理厂的初沉污泥进行碳源开发试验.在水解酸化池的HRT为32h、温度为35℃、污泥回流比为1的条件下,考察了SRT对水解酸化效果的影响.结果表明,当SRT=4d时系统的产酸效果最佳,出水SCOD稳定在1178.19mg/L左右,TOC保持在517.34mg/L左右,水解酸化池的碱度维持在约854.3mgCaCO3/L;当SRT为10d时,系统的产酸效果恶化并进入产甲烷阶段.碱度能够反映初沉污泥水解酸化系统的产酸效果,当碱度维持在854.3-1029.3mgCaCO3/L时,水解酸化系统能够保持良好的产酸效果,这对于提高碳源受限型污水的脱氮除磷效率及降低城市污水处理厂的运行成本具有重要意义.     

利用活性初沉池提高传统初沉池出水碳源的研究

采用生物处理工艺的城市污水处理厂,其传统初沉池出水的碳源难以满足后续生物脱氮除磷的需求,但是取消初沉池会增大生物池的曝气量及能耗。因此提出了一种减少碳源流失的活性初沉池新工艺,并通过中试分析了不同转速及回流比下活性初沉池的出水效果。当活性初沉池的转速由40 r/min增加到80 r/min、回流比由10%增加到30%时,其出水的SCOD、VFA、SCOD/TN、SCOD/TP值都有不同程度的提高。在转速为60 r/min、回流比为20%时,活性初沉池出水的SCOD、VFA、SCOD/TN、SCOD/TP值分别较进水提高了34.00%、30.35%、70.73%、63.15%。     

污泥减量工艺:HA-A/A-MCO的好氧脱氮机制分析

针对污泥减量技术存在对氮、磷去除能力低的问题,开发了一种具有强化脱氮除磷功能并可实现污泥减量化的HA-A/A-MCO工艺。在该工艺取得同步脱氮除磷和污泥减量优异效果的条件下,采用其处理校园生活污水,当进水TN平均为47 mg/L时,出水TN为10.9 mg/L,系统的总脱氮率为76.8%,其中好氧脱氮量占总脱氮量的50%,缺氧脱氮量占26%;HA-A/A-MCO系统存在着在好氧条件下具有反硝化能力的菌属,对好氧脱氮有一定贡献,且DO浓度对其反硝化能力没有抑制作用;好氧池中的DO浓度梯度有利于在污泥絮体内形成缺氧环境,从而促进同步硝化反硝化(SND)的发生,但减小污泥絮体尺寸会削弱絮体内部缺氧区域比例、降低SND的脱氮效率。     

Pre-acidification in anaerobic sludge bed process treating brewery wastewater

The effect of pre-acidification on anaerobic granule bed processes treating brewery wastewater was the focus of a comparison study employing two configurations, (a) a single stage upflow anaerobic sludge bed (UASB) and (b) an upflow acidification reactor in series with a methanogenic UASB. The pre-acidification reactor achieved 20±4% SCOD removal and 0.08±0.003 L of methane produced per gram of SCOD removal at a hydraulic retention time (HRT) of 0.75–4 h. Butyric acid was not detected and short chain fatty acids (SCFAs) were mainly acetic and propionic acids. The acidification ratio was about 0.42±0.02 g SCFAs as COD/g of influent COD.

Both systems’ critical loading rate to achieve 80% COD removal was established at 34–39 kg COD/m³ of total sludge bed volume per day. SCOD removal efficiency of 90±3% was achieved by both systems at an organic loading rate of 25±1 kg COD/m³ of total sludge bed volume per day, indicating that the installation of an acidification reactor had no effect in terms of the maximum granular activity, biomass granulation and the settleability of granules. At an organic loading rate of 67 kg COD/m³ of total sludge bed volume per day at an HRT of 1 h, the series system outperformed the single UASB by a removal of 62 compared to 57%.     

化学除磷比值对低碳源污水脱氮除磷的影响

为解决低碳源城市污水高效脱氮除磷及磷回收问题,开发了侧流A2O工艺,通过抽取不同量的厌氧池末端富磷上清液至化学除磷池,来研究系统的脱氮除磷效果及磷回收情况。结果表明,在无需增加额外碳源,进水COD为136～168 mg/L、NH3-N为32～40 mg/L、TN为36～45mg/L、TP为6～8 mg/L的条件下,当化学除磷比(富磷上清液抽取量与进水量之比)为10%～20%时,对TN和TP的平均去除率分别可达到95.7%、84%,其中,当化学除磷比为15%时,出水TP浓度可降至0.5 mg/L以下,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;同时,回收磷量可达进水磷量的23%～29%,既实现了磷的可持续发展,又增加了污水厂的经济效益。     

高效初沉发酵池处理城市污水的中试研究

应用生物絮凝沉淀和水解发酵耦合工艺,将传统的初沉池改造为集进水悬浮固体的沉淀分离和沉淀污泥的产酸发酵为一体的高效初沉发酵池,以优化碳源结构,提高后续工艺的污泥活性和脱氮除磷能力。在水力停留时间为0.75 h、悬浮污泥絮体层界面高度不低于高效初沉发酵池有效池深的70%、SRT为4 d的条件下,考察了高效初沉发酵池对进水水质的改善效果。结果表明:高效初沉发酵池对SS的去除率为78%,是普通初沉池的近2倍;出水VSS/SS均值为71.9%,较普通初沉池提高了17.3%;出水C/N和C/P值较进水值分别提高了33%和14%,且明显高于污水厂普通初沉池出水水质。碳源结构的改善提高了后续生物处理工艺的脱氮除磷效果,对TP的去除率稳定在90%～98%。     

环境温度下DASB预处理脱墨废水的研究

降流式厌氧污泥床反应器(DASB)作为一种新型厌氧处理工艺,具有生物截留能力强、泥水混合效果好、运行管理方便、性能可靠等优点。采用DASB对造纸脱墨废水进行预处理,研究了其影响因素和水解酸化效果。试验结果表明,pH值、HRT和容积负荷对DASB的运行效果有一定的影响,当出水pH值为7.0～7.2、HRT为22.4 h、容积负荷为2.15 kg/(m3.d)时,运行效果最好;在最佳运行条件下,当进水BOD5/COD值在0.38左右时,出水BOD5/COD值可提高到0.50左右,脱墨废水的可生化性大大提高。     

水解酸化/悬浮滤料BAF一体化装置处理生活污水

水解酸化/悬浮滤料曝气生物滤池,是将水解酸化与曝气生物滤池结合为一体的新型污水处理工艺。在滤速为37.7 m/d、水力停留时间为3.98 h、进水pH平均值为7.69、平均水温为18.1℃的条件下,考察了该工艺对城镇污水的处理效果。试验结果表明,当BOD5容积负荷为2.14 kg/(m3.d)、NH3-N容积负荷为0.38 kg/(m3.d)、反冲洗周期为3 d、反冲洗强度为39.3m3/(m2.h)时,该工艺具有良好的除碳脱氮性能,对COD、BOD5、NH3-N、SS、TN、TP的平均去除率分别可达90.1%、96.0%、90.1%、92.8%、38.4%、75.5%。此外,该工艺还具有结构简单、占地面积小、运行稳定、出水水质好、管理简便的特点,适合于居住小区等小水量的生活污水处理工程。     

腈纶纱染色废水预处理工程的设计与运行

为使厂内处理水质达到接管标准,采用水解／塔式生物滤池和混凝沉淀工艺作为腈纶纱染色废水预处理工艺。工程运行表明,原水COD≤1600mg／L时,适当增大回流量,水解／塔式生物滤池对COD的去除率可达57％;再经混凝沉淀处理,可去除45％的COD,出水COD〈380mg／L,能满足接管要求。另外,出水色度、SS也优于接管标准。因此,采用上述工艺对腈纶纱印染废水进行预处理在技术上是可行的,经济上也是可以接受的（运行费用为1．82元／m^3）。     

Orbal氧化沟生物脱氮的中试研究

采用有效容积为330L的中试Orbal氧化沟模型处理城市污水,研究了Orbal氧化沟的同时硝化反硝化生物脱氮现象。结果表明,Orbal氧化沟具有良好的降解有机物和硝化性能;在不投加外碳源和不设硝化液内回流的条件下,通过控制DO浓度分布,可以实现氧化沟内的同时硝化反硝化,对总氮去除率平均为61%,出水总氮平均为14mg/L。经分析认为,DO浓度分布是氧化沟内同时硝化反硝化的决定因素,进水中的COD/TN是影响总氮去除率的重要因素;通过控制外沟低DO运行,可以稳定实现Orbal氧化沟的低能耗高效脱氮;多沟道串联的反应器布置方式有效防止了低DO运行带来的亚硝酸盐积累和污泥膨胀的发生。     

电解/水解酸化/活性污泥法处理医药废水研究

采用电解/水解酸化/好氧活性污泥工艺处理高浓度、难降解的医药生产废水,着重考察了HRT、温度、pH、溶解氧及污泥负荷对好氧段处理效果的影响.结果表明,电解/水解酸化提高了废水的可生化性,在HRT为18 h、温度为24℃、pH值为6.5～7.0、溶解氧为2.5 mg/L以及污泥负荷为0.42～0.50 kgCOD/(kgMLSS·d)的条件下,好氧段对COD的去除效果较好,去除率基本稳定在90%左右,出水水质满足<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)的二级标准.     

Recovery of nitrogen and phosphorus from alkaline fermentation liquid of waste activated sludge and application of the fermentation liquid to promote biological municipal wastewater treatment

In previous publications we reported that by controlling the pH at 10.0 the accumulation of short-chain fatty acids (SCFA) during waste activated sludge (WAS) fermentation was remarkably improved [Yuan, H., Chen, Y., Zhang, H., Jiang, S., Zhou, Q., Gu, G., 2006. Improved bioproduction of short-chain fatty acids (SCFAs) from excess sludge under alkaline conditions. Environ. Sci. Technol. 40, 2025-2029], but significant ammonium nitrogen (NH₄-N) and soluble ortho-phosphorus (SOP) were released [Chen, Y., Jiang, S., Yuan, H., Zhou, Q., Gu, G., 2007. Hydrolysis and acidification of waste activated sludge at different pHs. Water Res. 41, 683-689]. This paper investigated the simultaneous recovery of NH₄-N and SOP from WAS alkaline fermentation liquid and the application of the fermentation liquid as an additional carbon source for municipal wastewater biological nitrogen and phosphorus removal. The central composite design (CCD) of the response surface methodology (RSM) was employed to optimize and model the simultaneous NH₄-N and SOP recovery from WAS alkaline fermentation liquid. Under the optimum conditions, the predicted and experimental recovery efficiency was respectively 73.4 and 75.7% with NH₄-N, and 82.0 and 83.2% with SOP, which suggested that the developed models described the experiments well. After NH₄-N and SOP recovery, the alkaline fermentation liquid was added to municipal wastewater, and the influence of volume ratio of fermentation liquid to municipal wastewater (FL/MW) on biological nitrogen and phosphorus removal was investigated. The addition of fermentation liquid didn't significantly affect nitrification. Both SOP and total nitrogen (TN) removal were increased with fermentation liquid, but there was no significant increase at FL/MW greater than 1/35. Compared to the blank test, the removal efficiency of SOP and TN at FL/MW = 1/35 was improved from 44.0 to 92.9%, and 63.3 to 83.2%, respectively. The enhancement of phosphorus and nitrogen removal was mainly attributed to the increase of influent SCFA, or rather, the increase of intracellular polyhydroxyalkanoates (PHA) which served as the carbon and energy sources for denitrification and phosphorus uptake. The addition of alkaline fermentation liquid to municipal wastewater, however, increased the effluent COD, which was caused mainly by the increase of influent humic acid, not protein or carbohydrate.