新型缓释碳源耦合海绵铁同步脱氮除磷的研究

为探讨低碳氮比污水厂尾水的深度脱氮除磷技术,以自制新型缓释碳源、海绵铁和活性炭作为反硝化生物滤池的复合填料,在不同HRT和进水硝态氮浓度条件下,探究反硝化系统的深度脱氮除磷效果。结果表明,复合填料反硝化系统具有较高的同步脱氮除磷效率。当HRT为3.65 h时,对TN和TP的平均去除率分别可达到85.7%和93.37%,出水COD平均浓度为29.2mg/L;在3个月的连续运行期间未出现明显的填料层堵塞及亚硝态氮和氨氮积累的现象;系统具有稳定p H值的能力,出水p H值无显著升高且趋于中性。该新型缓释碳源耦合海绵铁复合填料作为反硝化滤池的生物载体时,具有脱氮除磷效果好、无需连续投加碳源、出水p H值稳定等特点。     

基于固体碳源反硝化的低碳源污水生物硝化技术

在污水处理工艺末端嵌入固体碳源反硝化滤池,可以不改变污水处理厂的原有工艺并提高对总氮的去除效率,方便应对污水厂的提标压力和低碳源污水的脱氮问题。以序批式生物膜反应器(SBBR)为对象,探究有利于低碳源污水生物硝化的运行模式和固体碳源反硝化滤池的脱氮效果。结果表明:对于COD为93~140 mg/L、TN为41~45 mg/L的低碳源污水,在SRT为20d、充水比为0.4、周期时间为3 h、氨氮负荷为0.112 kg/(m~3·d)、曝气量为3.8 m~3/(h·m~3)的情况下,SBBR的出水氨氮为1.5 mg/L,出水硝态氮为16 mg/L,出水硝态氮占出水总氮的70%,实现了高效稳定硝化。富含硝态氮的SBBR反应器出水通过固体碳源反硝化滤池后,出水总氮平均值为4.23 mg/L,COD平均值为25 mg/L,均低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,系统总的脱氮率大于90%,获得了优异的低碳源污水生物脱氮效果。     

以碱处理玉米芯为碳源去除二级出水中硝酸盐

针对低碳氮比的污水厂二级出水,采用以碱处理玉米芯/零价铁/活性炭为复合填料的反硝化滤池去除其中的硝酸盐,并利用陶粒生物滤池去除反硝化滤池出水中残留的TOC等污染物。试验结果表明,碱处理玉米芯碳源能被微生物有效利用,并可获得较高的脱氮率,在反硝化滤池进水NO-3-N为20~30 mg/L、HRT为7.7 h、温度为28℃左右时,对TN的去除率可达到95%以上,出水TOC在18 mg/L左右;陶粒滤池能有效截留反硝化滤池出水中的悬浮物,控制出水TOC在5 mg/L以下。生物反硝化滤池与陶粒滤池组合系统能较好地去除二级出水中的硝酸盐并且能控制最终的出水水质,不会导致二次污染。     

反硝化滤池在某工业园区污水处理厂的中试研究

利用Leopold反硝化滤池中试装置对污水处理厂二级出水进行脱氮除磷。试验结果表明,中试系统对硝态氮的去除效果良好,试验期间出水硝态氮浓度约为1 mg/L,平均去除率为82.28%;出水总氮基本在5 mg/L以下;以甲醇为碳源,可使出水COD稳定在30 mg/L以下;采用PAC强化除磷后,除磷效果稳定,出水总磷浓度基本在0.3 mg/L以下。     

固体碳源生物膜反应器的脱氮性能及机理研究

为研究固相反硝化的脱氮性能及其机理,利用板块状热塑性淀粉/PCL共混固体碳源构建了上流式固体碳源生物膜反硝化反应器,重点研究了固体碳源填充方式、反应器HRT以及进水硝态氮浓度对反硝化效果的影响。结果表明,折流倾斜填充方式比竖直悬挂填充方式具有更好的脱氮效果。当生化池尾水中的TN平均浓度为20 mg/L时,在HRT为3 h条件下,折流式反应器的平均反硝化速率为4.9 mg/(L·h),出水TN和COD平均浓度分别为5.5和12 mg/L;竖直悬挂式反应器的平均反硝化速率为2.5 mg/(L·h),出水TN平均为12.6 mg/L、COD平均为18 mg/L。另外,在折流式反应器中,TN去除率与反硝化速率分别与HRT和进水硝态氮浓度之间存在显著线性相关性,且TN的去除率和反硝化速率随HRT的延长及进水硝态氮浓度的增加而上升。扫描电镜观察结果证明了生物膜的附着及其对固体碳源的降解。PCR-DGGE分析结果进一步证实了Myxobacterium AT3-03和Comamonas granuli是生物膜中主要的反硝化微生物。     

利用包埋固定化技术进行反硝化脱氮的研究

利用包埋固定化技术进行反硝化脱氮,通过控制反应器参数,在以乙酸钠为碳源、填充率为20%、碳氮比为3. 5:1、进水硝态氮平均浓度为15 mg/L的条件下,经过15 d的启动和驯化,反应器出水硝态氮平均浓度降为1. 74 mg/L,TN去除率在90%以上;提高进水硝态氮平均浓度至29. 98 mg/L时,出水硝态氮平均浓度为3. 60 mg/L,TN去除率达到85%以上。在此过程中脱氮效率和pH值的升高呈现出良好的正相关性。反应器停止运行14 d后再重新启动,5 d后即可恢复脱氮能力。在碳氮比为2. 2:1的情况下,脱氮效率下降,同时出现亚硝态氮的积累;而在碳氮比为6:1的情况下,未出现亚硝态氮的积累,说明亚硝态氮的积累与碳源的供给情况相关。     

反硝化生物滤池的自然挂膜启动研究

研究了反硝化生物滤池的挂膜启动过程,寻求判断启动完成的快速、简便、合理的方法,为反硝化生物滤池的挂膜提供理论依据。控制水力负荷在0.022 m3/(m2·h)即HRT为14 h,水温为25~27℃,反硝化生物滤池运行14 d后对硝态氮的去除率达到99%,第15天平均进水硝态氮浓度由21.86 mg/L减小到8.05 mg/L,出水浓度基本保持不变,仍稳定在0~1 mg/L,反硝化系统生态结构稳定,表明挂膜成功。当有机碳源充足、NO-3-N浓度0.1 mg/L时,反硝化速率与NO-3-N浓度遵循零级反应动力学规律。反硝化生物滤池中的氨氮主要由微生物同化作用去除,去除率约为28.9%。     

反硝化生物滤池脱氮的中试研究

以某城市污水厂初沉池出水为原水,采用中试规模的移动床生物膜反应器/沉淀池/反硝化生物滤池工艺进行生物脱氮,重点考察了反硝化生物滤池的脱氮效果及C/N值对脱氮效率的影响,探讨了反硝化生物滤池再启动后的恢复情况,并构建了反硝化生物滤池脱氮动力学模型。结果表明,在稳定运行期间反硝化生物滤池对TN的去除率为86.4%~96.5%,当2.5C/N值5时,TN去除率与C/N值无相关性,平均去除率为93.3%,最佳C/N值为3.45。反硝化生物滤池经过3 d维护后再启动,运行12 h后即可恢复到滤池维护前的脱氮水平。在该中试条件下,反硝化遵循零级反应动力学,反应速率为174.4 mg/(L·h)。     

反硝化深床滤池深度脱氮效果研究

合肥市某污水处理厂采用A~2/O(厌氧/缺氧/好氧)氧化沟—混凝沉淀—反硝化深床滤池组合工艺处理城市生活污水,要求出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准,其中总磷、总氮、氨氮、COD浓度分别不高于0.3、10、2.0和40 mg/L。重点研究了反硝化深床滤池的深度脱氮效果,并分析了进水溶解氧对反硝化效果及外加碳源消耗量的影响。结果表明,该组合工艺脱氮效果良好,TN去除率达到89.2%,其中前置反硝化去除了68.3%的TN,后置反硝化去除了20.9%的TN。通过适量投加外碳源,反硝化深床滤池可以作为TN达标的保障措施。溶解氧浓度与碳源投加量呈正向关系,和硝态氮去除量呈反向关系。每去除1 kg硝态氮需投加甲醇3.60 kg,其中溶解氧消耗碳源占碳源总投加量的26.2%,建议采取措施消除反硝化深床滤池前段的跌水充氧,预计年节省甲醇费用约36.5万元。     

深床反硝化生物滤池碳源优选研究

借助深床反硝化生物滤池对葡萄糖和乙酸钠两种碳源的挂膜及硝态氮去除性能进行了对比研究。试验结果表明,当碳氮比为3时,连续投加葡萄糖36 h以上,滤池内部开始进入缺氧环境,此时出水硝态氮浓度开始降低;而乙酸钠在碳氮比为3. 2时,需连续投加碳源26 h,出水DO才开始降低到0. 5 mg/L以下,此时滤池出水硝态氮浓度开始降低。当碳源均按照葡萄糖和乙酸钠的最佳碳氮比进行投加时,硝态氮最大去除率分别为82%和85%;此外,当以葡萄糖作为碳源时,反洗排水中MLSS约为乙酸钠的3倍。     

包埋硝化/碳源缓释脱氮耦合反应器对雌激素的去除

构建了基于包埋硝化颗粒和以废弃玉米芯为缓释碳源的包埋硝化/碳源缓释耦合脱氮反应器,以强化硝化反硝化生物脱氮性能,并充分利用硝化细菌的共代谢作用去除雌激素。在反硝化单元中,碳源柱的反硝化速率常数为0. 129 8,是沸石对照柱(0. 058 6)的2. 22倍。在10～15℃时耦合反应器对TN的去除率≥70. 28%,出水TN浓度≤10. 4 mg/L,出水COD≤31. 22 mg/L。通过硝化细菌的共代谢作用以及包埋颗粒和滤料的物理吸附作用,耦合反应器对雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的去除率可分别稳定在60%、90%和80%以上。     

乙酸钠碳源强化生物滤池对二沉池出水的脱氮效果

对于碳源不足的城市污水厂二沉池出水,通过外加碳源提高对其TN的去除率是一种直接而有效的方法.采用生物滤池(滤速为2 m/h)深度处理二沉池出水,并投加乙酸钠碳源,发现当进水混合液的COD>95.0 mg/L时,对TN的去除率可达到98%;部分外加碳源可被DO消耗,只有当进水混合液COD增至57.7 mg/L时,出水DO降到0.8 m/L左右,反硝化现象才逐渐明显;当碳源投加不足时,会出现亚硝态氮的积累,当进水混合液的COD平均为81.1mg/L时,亚硝态氮积累量高达6 mg/L.     

短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化工艺处理焦化废水

通过对短程硝化和厌氧氨氧化工艺的研究,开发了短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化(O1/A/O2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理.控制温度为(35±1)℃、DO为2.0～3.0mg/L,第一级好氧连续流生物膜反应器在去除大部分有机污染物的同时还实现了短程硝化.考察了HRT、DO和容积负荷对反应器运行效果的影响.结果表明,当氨氮容积负荷为0.13～0.22gNH4+-N/(L·d)时,连续流反应器能实现短程硝化并有效去除氨氮.通过控制一级好氧反应器的工艺参数,为厌氧反应器实现厌氧氨氧化(ANAMMOX)创造条件.结果表明,在温度为34℃、pH值为7.5～8.5、HRT为33 h的条件下,经过115 d成功启动了厌氧氨氧化反应器.在进水氨氮、亚硝态氮浓度分别为80和90 mg/L左右、总氮负荷为160 mg/(L·d)时,对氨氮和亚硝态氮的去除率最高分别达86%和98%,对总氮的去除率为75%.最后在二级好氧反应器实现氨氮的全程硝化,进一步去除焦化废水中残留的氨氯、亚硝态氮和有机物.O1/A/O2工艺能有效去除焦化废水中的氨氮和有机物等污染物,正常运行条件下的出水氨氮＜15 mg/L、亚硝态氮＜1.0 mg/L,COD降至124～186 mg/L,出水水质优于A/O生物脱氮工艺的出水水质.     

固体缓释碳源强化污水土地处理系统的反硝化效能

针对传统的污水土地处理系统脱氮效果较差的问题,利用丝瓜络作为固体缓释碳源构建反硝化反应器,与土地处理系统联用,强化其反硝化效能。结果表明,在土地处理系统之后串联反硝化反应器,可使总氮的平均去除率从26.83%提高到80.77%,出水硝酸盐氮的平均浓度也从34.2 mg/L降到了7.32 mg/L;出水COD浓度有小幅度升高,但整个系统对COD的平均去除率仍可保持在91.22%的较高水平。由此证明,利用丝瓜络作为固体缓释碳源来提高污水土地处理系统的反硝化脱氮效能是可行的。     

高排放标准下城市污水深度脱氮技术研究

在对某城市污水处理厂二级出水中氮组分解析的基础上,研究将深床滤池改造为深床(反硝化)滤池后的脱氮效果、反硝化启动及脱氮影响因素。结果表明,在水温为24～25℃、碳源投加量为20～35 mg/L的条件下,历时10 d反硝化功能启动完成,与深床滤池相比,对NO~-_3-N的去除率提高了23.1%,对二级生物处理工艺的脱氮过程起到了有效补充作用。深床(反硝化)滤池去除单位质量NO~-_3-N消耗的COD量随水温降低呈对数增加趋势,低温期采用高碳源投加量提高脱氮效果存在COD超标风险时,需设置出水COD保障单元。     

进水COD浓度对厌氧同步脱氮除硫特性的影响

研究了不同进水有机物浓度条件下,接种物不同的厌氧体系的同步脱硫反硝化特性。结果表明:当进水COD浓度从零增加到250mg/L时,两个接种物不同的反应器对硫化物、硝态氮和COD的去除率变化不同。接种厌氧污泥的1#反应器对硫化物的去除率从85%逐渐增加到99%,80%～90%的进水COD被去除,但产气量逐渐降低,出现了亚硝态氮的积累,反硝化脱氮困难;接种脱氮硫杆菌到厌氧污泥中的2#反应器对硫化物的去除率一直稳定在99%,相应的产气量也逐渐增大,脱氮效率高,55%～73%的进水COD被去除。此外,在这个浓度范围内,还观察到两个反应器出水硫酸盐的浓度由不加乙酸钠的23mg/L分别降到18mg/L和19mg/L,理论上硫转化率提高了4%～19%。当进水COD400mg/L时,仅60%～76%的硫化物被去除,相应的产气量也迅速降低,硫化物的氧化和反硝化过程均明显受到抑制。总而言之,在进水COD为250mg/L时,2#反应器对硫化物和硝态氮的去除率均达到了100%左右,对硫化物的比降解速率和产气量也提高了1.1～1.2倍,相应的出水硫酸盐浓度最低,80%左右的硫化物转化为单质硫,73%的COD被去除,可以实现同时脱氮、除硫和除碳,为同步脱氮除硫工艺的实际应用提供了新的思路。     

污水处理厂二级出水深床滤池超深度脱氮研究

采用深床滤池处理污水厂二级出水,以使出水TN提升至地表Ⅳ类水水质。在中试系统进水TN和NH_4~+-N的平均值分别为13. 88和0. 68 mg/L、碳源(99%的乙酸)投加量为60mg/L条件下,当空床水力停留时间分别为15和30 min时,出水TN平均值分别为0. 81、0. 74 mg/L,TN平均去除率分别为94. 16%、94. 67%,反硝化滤池的平均容积负荷为0. 64～1. 28 kg/(m~3·d)(以硝态氮计)。当进水TN和NH_4~+-N的平均值分别升高至18. 05和1. 40 mg/L、碳源投加量为40 mg/L时,同样运行条件下出水TN平均值分别为5. 04和2. 36 mg/L,去除率分别为72. 08%和86. 93%。中试结果表明,控制二级出水TN和NH_4~+-N分别在15和0. 5 mg/L以内、空床水力停留时间为30 min、碳源投加量(C/N值=4. 5)足够时,深床滤池反硝化脱氮系统能稳定保证出水TN达到地表Ⅳ类水水质标准。     

BIOFOR生物滤池的反硝化/厌氧氨氧化协同脱氮研究

结合大连马栏河污水处理厂二期工程,介绍了水解酸化/前置反硝化BIOFOR生物滤池组合新工艺,重点研究了反硝化生物滤池对氮的去除效果.研究发现:在反硝化生物滤池中,除了反硝化反应外,还发生了厌氧氨氧化反应,其对氨氮和硝态氮的去除量分别为2.78、1.93 mg/L.     

反硝化生物滤池用于白酒废水深度脱氮处理研究

采用反硝化生物滤池处理某白酒废水处理厂二沉池出水,研究了以连续进水培养方式进行挂膜和启动的过程,以及碳源投加量对脱氮效果的影响。结果表明:采用原水即白酒废水作为碳源,在停留时间为2 h、水力负荷为6 m3/(m2·d)、进水温度为30~35℃的条件下,针对白酒废水深度脱氮处理的合适COD/TN值为3.5,此时对TN的去除率可以达到85%以上。升流式反硝化生物滤池对污染物的降解主要发生在底部填料层,在填料层60 cm处,对TN和NO-3-N的去除率分别可达到77%和88%。     

人工湿地的反硝化能力研究

利用人工湿地的反硝化作用进行去除硝态氮的试验,其反硝化碳源主要为植物根系的分泌物及湿地内腐败的死亡植株.结果表明,人工湿地内有着适宜反硝化的反应环境,反硝化茵能够很好地利用湿地内产生的碳源进行反硝化作用来去除硝态氮,且不会出现亚硝态氮的大量积累.在进水(NO3-)-N浓度为20-50 mg/L、水力停留时间为24 h的条件下,夏季运行时,湿地系统对硝态氮的去除率为20%～30%;冬季运行时,对硝态氮的去除率在10%左右.提供充足的反硝化碳源是硝态氮去除率进一步提高的瓶颈.