多级好氧缺氧生物膜反应器脱氮及污泥减量特性

针对污水处理厂目前普遍存在碳源不足和剩余污泥量过大的问题, 以某小区低ρ(C)/ρ(N) 比生活污水为研究对象, 构建了多级好氧缺氧生物膜反应器, 考察了反应器脱氮、污泥减量效果及运行工况.试验表明反应器最优运行工况:流量分配比为3∶4∶3, HRT为11 h, ρ(DO) 为4.0 mg/L, 温度为25℃, 回流比R=1.0.在上述工况下, 当进水ρ(TN) 、ρ(NH₄⁺-N) 、ρ(COD) 分别为80~130、75~100、260~400 mg/L时, ρ(TN) 出水约20 mg/L, ρ(NH₄⁺-N) 、ρ(COD) 出水分别降至5.0、30 mg/L以下, TN、NH₄⁺-N、COD平均去除率分别达到80%、95%、91%.多级好氧缺氧试验同时表明:反应器中的污泥产率仅为0.10, 优于其他生物膜工艺, 具有良好的污泥减量效果.     

UniFed SBR工艺对生活污水除磷的研究

鉴于UniFed SBR工艺具有进水/排水/沉淀阶段同步进行、底部进水、顶部出水及反应器保持恒水位状态等特点,此工艺具有良好的生物除磷脱氮性能.本试验采用厌氧/缺氧/好氧交替运行的UniFed SBR反应器.考察了不同进水碳磷比ρ(C)/ρ(P)值、排水比、最大除磷负荷及曝气量对于系统生物除磷效果的影响.结果表明,对于不同进水ρ(C)/ρ(P)值,分别得到相应的释磷和吸磷速率,当ρ(C)/ρ(P)=23时,系统的出水磷质量浓度为0.89 kg/m³,去除率为94.67%,当ρ(C)/ρ(P)>23时,可使出水磷质量浓度为零,说明此工艺独特的运行方式适用于低ρ(C)/ρ(P)值生活污水的深度除磷;当进水ρ(COD)成为释磷的限制因素时,随着排水比的增大,出水ρ(P)降低,但当进水ρ(COD)充足时,排水比对于磷的去除影响不大,均能保持较高的去除效率.该工艺独特的运行方式使其在实际操作中达到了很好的除磷效果,并为强化生物除磷提出了新思路和新方法.     

SBR工艺低溶解氧丝状菌污泥膨胀成因及控制方法

采用序批式活性污泥(sequencing batch reactor, SBR)工艺处理低碳氮比实际生活污水, 研究了低溶解氧丝状菌污泥膨胀的成因及不同运行模式对低溶解氧污泥膨胀控制效果.试验结果表明, 缺氧/好氧(anoxic/oxic, A/O)工艺当溶解氧(dissolved oxygen, DO)的质量浓度ρ(DO) 控制在0.5 mg/L时, 发生以H.hydrossis为优势菌的丝状菌污泥膨胀.当采用SBR工艺A/O运行模式, 改变有机负荷(F/M)为0.83 kg/(kg·d), ρ(DO)控制在2.0 mg/L左右时, 污泥膨胀并不能有效控制, 污泥体积指数 (sludge volume index, SVI) 一直保持在300 mL/g以上.经荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)方法鉴定, 优势菌种依然为H.hydrossis丝状菌, 在此阶段系统总氮(total nitrogen, TN) 平均去除率为31.17%, COD平均去除率为65.04%.当采用全程好氧运行模式, 改变F/M为0.37 kg/(kg·d) , ρ(DO) 控制在2.0 mg/L左右时, 能有效控制污泥膨胀, SVI下降到150 mL/g以下.在此阶段, NH₄⁺-N去除率接近100%, 出水ρ(NH₄⁺-N)几乎为0, TN和COD的平均去除率分别上升为70.7%和73.9%.此阶段出水ρ(TN)和ρ(COD)平均值分别为18.4和46.9 mg/L, 接近国家一级A排放标准.     

pH值对剩余污泥水解酸化溶出物的影响

在室温条件下(25℃),采用批量实验,研究了pH值在4.0~12.0变化时污泥水解酸化效率情况以及水解过程中溶出的可溶性有机物(SCOD)、挥发性有机酸(VFAs)和氮、磷的质量浓度变化.实验结果表明,污泥水解酸化效率递减顺序为碱性>酸性>中性.ρ_SCOD、ρ_VFAs、ρ(NH₄⁺-N)和ρ(PO₄^3--P)随时间延续而增大,并且都随pH值升高(4.0~11.0)而呈现出先减小后增大的趋势.在pH=11.0时,ρ_SCOD和ρ_VFAs值最大,分别为2 599 mg/L和749 mg/L;pH=4.0时,ρ(NH₄⁺-N)和ρ(PO₄^3--P)值最大,分别为208.1 mg/L和193.4 mg/L.通过调整pH值能改变污泥水解酸化效率,并且选择pH值在10.0~11.0时,可以协调水解酸化效率与后续脱氮除磷系统N、P负荷之间的关系,既为脱氮除磷系统提供SCOD和VFAs,又可以实现剩余污泥减量.     

A/O工艺生物脱氮过程黏性污泥膨胀的发生

采用A/O工艺, 以低ρ(C)/ρ(N) 实际生活污水为研究对象, 首先考察了不加外碳源条件下不同参数条件对脱氮效果的影响, 确定了较优运行参数, 在较优运行参数下氨氮 (ammonia nitrogen, NH₊⁴-N) 平均去除率为100%, 总氮(total nitrogen, TN)平均去除率为49.48%, COD平均去除率为82.03%, 并在此过程中研究了系统黏性膨胀的发生及变化情况.在此基础上增加外碳源使进水的ρ(C)/ρ(N) 提高, 研究了高ρ(C)/ρ(N)条件下系统对污染物的去除和系统黏性膨胀进一步变化情况, 得到了系统的最优运行工况, 最终出水平均ρ(NH₊⁴-N)、ρ(TN)和ρ(COD)均达到了国家一级A排放标准, SVI也稳定在200 mL/g左右.     

停留时间对ABR污泥水解酸化系统影响研究

以城市污水处理厂初沉污泥为研究对象,采用折流板反应器研究利用初沉污泥水解酸化产生碳源的可行性及其工艺特性.在温度为30℃,水力停留时间为24 h,污泥停留时间为3 d的条件下,经过30 d的试验运行,系统具备稳定产酸效果.酸化液的ρ(SCOD)和ρ(VFAs)极值分别达到1 182 mg/L和602.8 mg/L.试验表明,停留时间对系统酸化液碳源积累有重要影响,同等条件下增大水力停留时间可增加碳源的积累;而HRT大于32 h后,碳源数量增速减缓.固体停留时间在5 d时效果最佳,ρ(SCOD)、ρ(VFA)分别可达1 498 mg/L和895.3 mg/L;SRT增大到7 d时,产酸效果下降.     

初沉污泥水解酸化试验研究

城市污水中碳源不足是普遍存在的问题,采用城市污水处理厂自身产生的废物(初沉污泥)进行水解酸化以开发碳源.控制温度为35℃,水力停留时间为28 h,污泥停留时间为3 d,水解酸化系统出水的ρ(SCOD)和ρ(VFA)达到的最大值分别为975.8 mg/L和516.4 mg/L.表明通过控制水力停留时间和污泥停留时间可以实现水解酸化系统的启动,水解酸化系统碱度在725 mg/L左右,pH值在7.12左右时,系统能保持稳定的水解酸化效果.研究表明,水解酸化系统出现波动时,ρ(SCOD)和ρ(VFA)总是优先于系统的碱度和pH值而发生变化,同时系统的碱度也能有效缓冲系统pH值的变化.     

水解酸化-膜生物反应器处理青霉素废水研究

采用水解酸化-膜生物反应器工艺对青霉素废水进行实验室规模的处理研究,采用上流式厌氧污泥床水解酸化反应器和一体两段式膜生物反应器,在废水原液稀释4倍情况下,控制水解酸化反应的COD进水容积负荷为6~8 kg/(m3.d)、HRT为8~10 h,COD去除率为20%左右.控制膜生物反应器的COD进水容积负荷为6~9 kg/(m3.d)、MLSS为7~12 g/L,COD去除率达到90%.系统出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)二级标准的要求.     

多孔载体污泥减量工艺与机理

基于流离和多相生物反应原理开发了耦合生物反应器,考察了该反应器的脱氮效果和污泥减量效果,并在理论分析的基础上设计动态循环封闭反应器,考察多孔载体内污泥的厌氧分解情况.研究表明,耦合生物反应器在进水COD负荷为0.80~1.20 kg/(m³·d)、ρ(NH₄⁺-N)=70~90mg/L、ρ(TN)=75~110mg/L、T_HR=8 h、25℃时,采用低氧—厌氧—好氧工况较全程好氧工况具有更高的TN去除率和更低的污泥产率;在动态循环封闭反应器的液相中,ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(TC)均有所增加,并且有CH₄气体产生,表明被多孔载体截留的污泥在其内部厌氧环境下发生了厌氧分解,从而达到污泥量少甚至不产污泥的效果.     

充水比对UniFed SBR工艺脱氮的影响

为了考察充水比对新型UniFed SBR工艺脱氮的影响,试验采用充水比分别为25%和42%的2个并行的UniFed SBR反应器,并以实际生活污水为处理对象,通过比较在6组相同的进水ρ(C)/ρ(N)比,TN在2个充水比条件下1个完整周期中的降解规律及出水TN质量浓度,分析了充水比对进水/排水阶段和曝气阶段TN去除的影响.试验结果表明,UniFed SBR工艺在任意一个充水比下运行时,都存在一个与之相对应的进水/排水阶段最大脱氮率η_1max,η_1max只与充水比有关,而与进水ρ(C)/ρ(N)比无关,且在进水碳源充足时,充水比越大,η_1max越低;在相同进水ρ(C)/ρ(N)比时,充水比越大,曝气阶段由SND产生的脱氮率η₂越高.由于进水/排水阶段对UniFed SBR工艺TN的去除贡献更大,因此采用较小的充水比,更有利于工艺整体对TN的去除.     

水解酸化一改良UASB处理玉米酒精废水研究

针对玉米酒精废水高浓度、难处理的特点,采用中温两相厌氧工艺对其进行处理.将水解酸化作为预处理反应器,改良UASB作为产甲烷相反应器,研究了水解酸化一改良UASB系统的最佳运行条件及处理效果.正交试验表明,总进水pH值、改良UASB的HRT及上升流速3个参数的主次关系为改良UASB上升流速、改良UASB的HRT和总进水pH值.在最优参数pH值为6.0、改良UASB的HRT取24h、改良UASB的上升流速取0.4 m/h的条件下,水解酸化工艺的负荷缓冲和厌氧酸化作用显著,改良UASB系统对COD,NH4＋-N和TP的平均去除率可分别达79.95％,19.54％和22.15％,整个系统对玉米酒精废水的适应性较强,为后续的好氧处理奠定了良好基础.     

岩石粗糙裂隙大范围雷诺数条件下渗流特性

通过试验和理论分析,研究不同几何参数的岩石粗糙裂隙渗流的非达西系数β、临界雷诺数Re_c、非达西效应因子E等变化特性。研制裂隙渗流试验仪器,制作9个不同开度和裂隙粗糙度(joint roughness coefficient, JRC)的单裂隙模型,开展大范围雷诺数Re条件下粗糙裂隙渗流试验。根据渗流试验结果,得到了不同粗糙度(JRC=2~20)单裂隙的渗流特性,显示出粗糙度对裂隙的非线性渗流特性产生显著的影响。结合Forchheimer方程,从理论参数方面,对粗糙度的影响进行量化。研究显示:裂隙粗糙度越大,则越容易引起裂隙渗流的非线性,临界雷诺数越小,非线性作用越强。     

电控反冲SMBR处理中药废水试验研究

采用简单的水解酸化预处理与自行研发的好氧电控反冲SMBR相结合的工艺,进行了处理富含甙类物质的中药废水的试验研究.结果表明,当进水COD为1 090.1 mg/L,反冲时间为5m in,平均HRT为5.97h时,工艺系统COD平均去除率为89.4%,出水COD浓度达GB8978-1996《污水综合排放标准》医药原料药工业污水二级排放标准,证明该工艺用于处理中等浓度的中药废水是可行的.     

制药废水的组合处理工艺研究

根据制药废水COD值高、含盐量高、色度深、可生化性差等特点,通过对废水进行Fenton氧化/铁炭微电解预处理后,采用水解酸化/升流式厌氧污泥床(up-flow anaerobic sludge bed,简称UASB)/序批式活性污泥法(sequencing batch reactor activated sludge,简称SBR)生物组合处理工艺对制药废水进行进一步处理研究.试验结果表明:经过Fenton氧化/铁炭微电解预处理后,COD去除率达到30%,提高了废水的可生化性;在一定的试验条件下,水解酸化有一定效果但并不理想;在优化实验条件下,UASB处理工艺对COD的去除率为30%～55%;SBR处理中,12,h和24,h周期SBR对COD的去除率分别为35%～45%和60%左右.     

摇动床生物膜新技术处理废水的研究

利用摇动床具有的容积负荷高与污泥产量低等优点,日本NET株式会社开发了摇动床生物膜新技术.试验结果,摇动床生物膜新技术具有高效处理有机废水和污泥减量的显著特性.最高COD容积负荷2.4 kg/m3.d时,COD去除率为97%;进水最高COD浓度2551 mg/L时,出水COD浓度为83 mg/L.进水平均COD浓度1 182 mg/L时,平均NH4+-N去除率为99.4%,具有较强的硝化能力.此外,摇动床反应器中形成了"细菌-原生动物-后生动物"的较长食物链,有利于污泥减量,运行过程中污泥产率为0.194,仅为普通活性污泥法的50%左右.     

初沉污泥水解酸化对A~2/O工艺强化除磷影响

挥发性脂肪酸(VFA)是生物除磷过程中的关键物质,增加进水中的VFA可以强化生物除磷效果.提高脂肪酸含量的一个有效方法是对初沉污泥进行水解和酸化,通过对比中试试验和实际污水厂的运行结果,详细讨论了初沉污泥水解对进入生化反应系统的进水水质及ρ(VFA)、ρ(C):ρ(P)的影响.结果表明,初沉污泥水解酸化可以改善进水水质,ρ(BOD5)、ρ(CODcr)、ρ(TP)、ρ(sP)、ρ(SS)相对污水厂初沉出水分别提高61.1%、36.5%、36.1%、17.36%和52.0%,可生物化性指标也相应地提高了20.40%.初沉出水VFA有显著提高,平均值由进水的12增加到56,提高了3.7倍,为后续强化生物脱氮除磷创造了理想的条件.通过初沉污泥水解实现的污泥水解技术,可用于现有污水处理厂为实现生物脱氮除磷目标而实施的升级改造,解决进水中碳源不足的难题.     

MBBR工艺提升化工废水生化处理能力的应用研究

利用流动床生物膜反应器（MBBR）升级改造某化工厂废水处理生化单元的传统工艺“接触氧化与活性污泥”,考察了正常进水时期和高浓度进水时期的MBBR系统出水水质．结果表明：在进水COD质量浓度分别为800-1100mg／L和1100-1500mg／L的条件下,改造后的MBBR生化系统出水COD质量浓度分别小于100mg／L和120mg／L,达到了试验的预期要求．在控制原水COD的条件下,MBBR工艺可以在不增加建筑物的基础上,有效提升化工厂废水生化单元的COD去除能力,稳定达到较高的排放标准．