泳动床/好氧颗粒污泥新技术处理生活污水的特性研究

基于生物膜法和活性污泥法的联合工艺技术,开发了泳动床/好氧颗粒污泥污水处理新技术.试验阶段,泳动床/好氧颗粒污泥技术表现出高效处理生活污水和实现污泥减量的显著特性.在水力停留时间HRT为3.2 h, COD负荷与NH⁺₄-Ｎ负荷分别为2.03 　kg/(m^３·d) 和0.52 　kg/(m^３·d)时,分别获得COD 90.9%和NH⁺₄-Ｎ 98.3%的平均去除效果.系统运行16 d开始出现好氧颗粒污泥,颗粒呈球形、椭球形和棒形,试验阶段混合液悬浮固体浓度MLSS最高达5 640 mg/L, MLVSS/MLSS平均高达0.87.此外,镜检表明好氧颗粒污泥与生物膜均聚集大量的原生动物和后生动物,形成较长和较稳定的食物链,有利于污泥减量,运行过程中污泥产率（MLSS/COD_removed）为0.175 5,仅为普通好氧工艺的50%左右.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器的运行特性

以人工合成模拟废水对好氧颗粒污泥膜生物反应器(MBR)的运行特性和膜污染进行了研究.结果表明:在HRT为6h,溶氧浓度为4～6mg.L^-1,COD的容积负荷为7.24kg·(m³·d)^-1的条件下,COD的去除率可达96%以上.当NH₃-N的容积负荷为0.17kg·(m³·d)^-1时,NH₃-N的去除率可达60%.COD/N比的变化,对好氧颗粒污泥MBR的COD及NH₃-N去除率基本没有影响.稳定运行过程时,MBR中好氧颗粒污泥浓度(MLSS)基本维持在14～16mg·L^-1.较高的污泥浓度和颗粒污泥内部缺氧和厌氧环境的存在,使MBR中硝化和反硝化过程能同时存在.同时,比较了2种不同形态的活性污泥(颗粒污泥和絮状污泥)在MBR运行过程中膜通量的变化趋势,结果表明,颗粒污泥MBR膜通量的下降速度明显比絮状污泥MBR的下降速度慢很多,且通过空气反冲或用水清洗即可使通量基本恢复.     

不同低碳氮比废水中好氧颗粒污泥的长期运行稳定性

为了研究好氧颗粒污泥系统处理低碳氮比废水的长期运行稳定性,采用低碳氮比（C/N）条件下逐步增加碳氮负荷的进水方法,分别在反应器A和B中接种好氧颗粒污泥,考察其长期运行过程中的理化性质、处理性能及应对冲击负荷的稳定性.其中A反应器的碳氮比一直维持在2,而B则由4逐步降至2.结果表明,在4℃存储30d的好氧颗粒污泥,经过25d的培养,其活性基本恢复,A、B反应器化学需氧量（COD）和氨氮（NH₄⁺-N）的去除效率均达到90%以上.在其后的稳定阶段,B反应器COD和NH₄⁺-N去除率达到90%以上,实现了完全硝化;而A反应器COD去除率仅80%左右,虽然NH₄⁺-N去除率最终也达到90%以上,但仅实现短程硝化.在冲击负荷阶段,A和B反应器COD去除率仍维持在80%以上,但是NH₄⁺-N去除受到很大冲击.A反应器NH₄⁺-N去除效率恶化,B反应器仅实现了部分硝化.整个运行过程,好氧颗粒污泥的物理性质受到的影响不大,A和B反应器的污泥容积指数（SVI₃₀）分别维持在60 mL ·g^-1和75 mL ·g^-1左右,混合液悬浮固体（MLSS）在5g ·L^-1和3.7g ·L^-1左右.颗粒污泥微生物群落分析表明,B反应器相对于A反应器丰富度和多样性更高.同时B反应器具有更高丰度的Zoogloea属,在颗粒中能产生更多的胞外蛋白促使颗粒结构更稳定,保证系统的长期稳定运行.以上结果表明,与C/N为2的好氧颗粒污泥系统相比,C/N为4的系统脱碳硝化效果好,抗冲击负荷能力强,更有利于颗粒污泥的长期稳定运行.     

同步脱氮好氧颗粒污泥的特性及其反应过程

厌氧颗粒污泥经过驯化后,成为具有同步硝化与反硝化(SND)功能的好氧颗粒污泥.实验在2L反应器中进行,温度,pH值,溶解氧分别控制在25℃,pH7～8,3～4mg/L.在实验条件下,SND好氧颗粒污泥COD去除率90%,氨氮去除率100%,出水检测不出NO₂^--N和NO₃^--N.反应器中SND颗粒污泥粒径在2.0～2.7mm的占全部颗粒污泥的50%,SVI为15～30mL/gTSS;污泥所能承受的最大压力为23.236N;SND好氧颗粒污泥中挥发性固体为9.92mg/mL,占总固体的2/3.采用SND好氧颗粒污泥进行脱氮研究,反应6h后氨氮去除率达100%,废水中检测不到NO₂^--N,仅残留2mg/L的NO₃^--N.     

厌氧水解酸化-好氧氧化A1/A2/O工艺剩余污泥减量

在碱减量印染废水A₁/A₂/O生物处理系统,通过污泥回流、把剩余污泥回流到A₁段,利用A段污泥的水解、酸化和O段微生物的好氧氧化作用可有效实现对回流剩余污泥的减量,同时O段好氧污泥的表观产率系数下降,系统产生的剩余污泥量减少.厌氧水解酸化-好氧氧化A₁/A₂/O工艺实现污泥减量由3段共同完成:A₁段实现回流剩余污泥的“液化”和惰性化;A₂段对系统污泥减量起到了强化作用;而O段微生物的合成作用在逐渐减弱.6个月连续运行的动态试验表明,在A₁段的容积负荷(COD_Cr)为2.54 kg·(m³·d)^-1、水力停留时间为7.56h条件下,A₁段利用水解酸化作用对回流剩余污泥的减量达到67.87%,系统O段好氧污泥的表观产率系数也下降到试验初始时的45.5%.在A₁/A₂/O污泥减量系统中,各段污泥性状发生了变化,A₁段污泥[MLVSS/MLSS]值从试验开始时的0.718 2下降到0.592 2,A₂段污泥[MLVSS/MLSS]值从0.667 3下降到0.526 7,剩余污泥的减量是活性污泥逐渐惰性化过程,污泥的粒度分析也证明了这一点.     

厌氧水解酸化-好氧氧化A1/A2/O工艺剩余污泥减量影响因素

厌氧水解酸化-好氧氧化工艺实现剩余污泥减量,不需要高温、高压、强氧化剂或强碱性等破坏微生物细胞结构的强化措施,可操作性和经济性良好.污泥减量系统的主要目的是实现对污染物的降解,系统污泥减量效果与系统的有机负荷、水力停留时间、温度等因素有关,并受这些因素影响.在碱减量印染废水A₁/A₂/O生物处理系统,把剩余污泥回流到A₁段、利用水解酸化和好氧氧化工艺实现对剩余污泥减量的试验表明:A₁段容积负荷(COD)在2.54kg·(m³.d)^-1、水力停留时间为7.56h、温度在25℃～40℃,系统在长期运行可以实现对系统污泥的有效减量和对废水处理达标排放要求(GB8978-96一级标准).污泥回流到A1段进行减量,细胞中N、P的释放可以有效克服碱减量印染废水中N、P不足的缺点,大大降低向系统添加N、P营养物的费用.     

厌氧-好氧处理磺胺废水实验研究

采用上流式厌氧污泥床和好氧复合反应器处理磺胺废水,在厌氧TOC负荷约1.2kg/(m³·d),好氧TOC负荷约0.6kg/(m³·d)的运行条件下,TOC厌氧去除率可达50%以上,TOC总去除率可达85%以上厌氧过程有约30%SO₄^2-被去除,无CH4产生,这表明TOC的厌氧去除为硫酸盐还原条件下的缺氧降解.     

菌株ZD8的分离鉴定及其异养硝化和缺氧/好氧反硝化特性研究

从稳定运行的ASBR厌氧氨氧化反应器中分离筛选出一株在缺氧和好氧条件下均具有高效反硝化能力的菌株ZD8,该菌株为假单胞属(Pseudomonas sp.),大小2 μm×0.25 μm,无鞭毛和芽孢.实验结果表明,缺氧条件下,ZD8最适合的碳源为柠檬酸钠;当C/N为10时,具有最佳的反硝化效果.菌株ZD8在缺氧条件下不具有硝化能力.在好氧条件下菌株ZD8获得最佳反硝化效果的C/N为22,最适合pH范围是7.2~9.9.菌株ZD8在好氧条件下具有高效的异养硝化能力,NH₄⁺-N平均去除速率为8.3 mg·L^-1·h^-1.当以KNO₃为氮源时ZD8的反硝化速率为13.1 mg·L^-1·h^-1;而以NaNO₂为氮源时,其反硝化速率为6.98 mg·L^-1·h^-1.在同时存在NH₄⁺-N和NO₃^--N或NH₄⁺-N和NO₂^--N的系统中,菌株ZD8均首先利用NH₄⁺-N发生硝化作用,NH₄⁺-N的存在对反硝化具有抑制作用,并且NH₄⁺-N对NO₂^--N的反硝化抑制作用更强;在同时存在NO₃^--N和NO₂^--N的系统中,菌株ZD8优先利用NO₃^--N进行好氧反硝化脱氮.     

厌氧水解酸化-好氧氧化Ａ1/Ａ2/O工艺剩余污泥减量对系统运行效果的影响

在碱减量印染废水Ａ₁/Ａ₂/O生物处理系统中,利用污泥回流可以实现对剩余污泥的有效减量.剩余污泥回流到Ａ₁段,增加了Ａ₁段中污泥的有机负荷,却提高了系统对COD的去除率.在Ａ₁段COD容积负荷2.54 kg/(m³·d)、水力停留时间为9.45 h和7.56 h条件下,Ａ₁段COD的去除率分别由15.9％提升至23.9％,12.3％提升至22.8％.在进水COD浓度1 000 mg/L、Ａ₁段COD容积负荷2.54 kg/(m³·d)、进水色度450倍、系统温度30℃条件下,Ａ₁段出水色度有污泥回流时较无污泥回流下降30％以上,系统出水的色度比无污泥回流时降低30％左右.回流剩余污泥使Ａ₁段出水pH略低于无污泥回流的情况,但对Ａ₂段和O段pH值影响不大.在有剩余污泥回流的系统中,系统各段出水的SS浓度均比无回流系统大.长期污泥回流会造成系统内难生物降解物质的积累,必须适时地进行排泥、气水冲刷等恢复系统污泥活性的措施.     

亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响

以厌氧/好氧生化反应器中的聚磷菌为实验对象,探讨了亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响.结果表明:低浓度NO₂^--N可以作为聚磷菌的电子受体,实现NO₂^--N型反硝化除磷,但吸磷总量和吸磷速率明显低于NO₃^--N型反硝化除磷的效果;当NO₂^--N和NO₃^--N共存于缺氧环境时,NO₂^--N对NO₃^--N型反硝化除磷的除磷总量和速率没有影响,但会降低NO₃^--N的消耗量;NO₂^--N型反硝化除磷污泥的好氧吸磷量和速率均低于传统A/O厌氧放磷污泥的效果,但由于它经历了缺氧吸磷和好氧吸磷2个阶段,因此,从吸磷总量或出水水质看,二者相差不大.     

基于酸化与Fenton试剂处理的焦化污泥脱水过程及其重金属迁移研究

焦化废水污泥作为典型的危险废物,含有氰类、酚类、稠环芳烃与多环芳烃等有毒成分,严重影响人类健康与生态环境安全,焦化污泥减量化是其处理处置中重要一环.针对焦化废水污泥高有机物、高油含量特点,采用酸化+Fenton试剂进行复合调理改性,改性后污泥毛细吸水时间(Capillary Suction Time,CST)、比阻(Specific Resistance to Filtration,SRF)分别达到51.2 s和0.043×10¹³ m·kg^-1,药剂投加量通过响应表面法(Response Surface Method,RSM)进行优化,在实验室板框脱水实验中得到30%硫酸投加量为37.8 mL·L^-1,FeSO₄、H₂O₂和生石灰投加量分别为47.93、34.29和143.21 mg·g^-1DS时,脱水后泥饼含水率为55.82%,滤液pH为6.66,达到污泥深度脱水目标.采用酸化+Fenton试剂复合处理可使焦化废水污泥有效减量化,其良好的深度脱水效果能为后续的无害化处置奠定基础,并有效降低处置费用.     

焦化废水A/O2和A/O/H/O处理工艺中多环芳烃的削减行为分析

多环芳烃(PAHs)是焦化废水的特征污染物,不同的焦化废水处理工艺会影响其归趋行为与削减量.基于此,本文追踪了焦化废水厌氧/好氧/好氧(A/O~2)和厌氧/好氧/水解/好氧(A/O/H/O)处理工艺中PAHs的分布行为,使用气质联用色谱(GC-MS)检测并分析了两种工艺中各单元反应器内废水及污泥样品的PAHs浓度,通过通量衡算,评估工艺系统处理效果的差异性.结果表明,两种工艺的前置A厌氧池对PAHs的削减不明显,PAHs在A池富集的浓度远高于O池及H池,低环PAHs经水相从A池进到O池后得到有效降解,高环PAHs则大部分富集于污泥相中,风险比较大,应该区别处理;A/O/H/O工艺对低环的PAHs生物削减率略高于A/O~2工艺,对4环以上的PAHs,A/O/H/O则表现出更明显的降解有效性,理解为A/O/H/O工艺的H池促进了大分子有机物的水解,对PAHs具有针对性.综合研究结果认为,A/O/H/O工艺表现出比A/O~2更明显的降解PAHs的优势.     

污水处理厂不同工艺的污泥脱水效能分析及其影响因素研究

污泥脱水是污泥减量的主要手段,直接影响到后续污泥处理处置.本研究以北京某大型污水处理厂A2/O工艺和A2/O-MBR工艺污泥脱水为对象,基于2013年全年的运行数据,分析不同工艺的污泥脱水效果、絮凝剂投配率、污泥脱水电耗和污泥脱水成本,并通过冗余分析(RDA)研究了不同污水处理工艺污泥脱水性能的影响因素.结果表明,污泥脱水性能和絮凝剂投配率均呈现季节性变化特征,冬季污泥较难脱水,絮凝剂消耗大.A2/O-MBR工艺的脱水污泥含水率年均值为(81.92±1.64)%,A2/O工艺为(82.56±1.35)%,污泥脱水絮凝剂消耗(以DS计,下同)分别为(8.70±7.25)kg·t-1和(7.42±2.96)kg·t-1,电耗(以DS计,下同)分别为331.82 k W·h·t-1和121.57 k W·h·t-1.A2/O-MBR工艺的污泥脱水絮凝剂成本(以DS计,下同)为204.76元·t-1,用电成本为231.61元·t-1;A2/O工艺的污泥脱水絮凝剂成本为175.00元·t-1,用电成本为84.86元·t-1.RDA分析表明,水温等季节性因素引起污泥有机质变化是影响污泥脱水性能的关键因素之一,此外,污泥龄也与污泥脱水性能有一定相关性.     

好氧-厌氧污泥耦合白腐真菌单元对焦化废水的处理

白腐真菌因能分泌胞外木质素降解酶降解难降解有机污染物,而在难降解有机废水处理中具有巨大应用潜力.其研究常采用白腐真菌直接处理废水,很少关注常规生物法耦合白腐真菌的处理方式.基于此,分别采用白腐真菌和好氧-厌氧污泥耦合Phanerochaete Chrysosporium处理焦化废水以考察后者的可行性.在好氧-厌氧污泥耦合P.chrysosporium的处理中,仅采用3 d的处理时间,好氧-厌氧污泥可将6097 mg·L~(-1)的COD和351 mg·L~(-1)的氨氮分别降至1634~1684 mg·L~(-1)和102~117 mg·L~(-1);进而固定化P.chrysosporium将COD和氨氮再次分别降至1322~1372 mg·L~(-1)和16~62 mg·L~(-1).最终COD和氨氮的去除率分别达77%~78%和82%~95%,这表明:好氧-厌氧污泥耦合P.chrysosporium处理焦化废水可在更短的处理周期完成比直接采用白腐真菌处理更好的处理效果,此思路合理可行.     

Possible solutions for sludge dewatering in China

In China, over 1.43×10⁷ tons of dewatered sewage sludge, with 80% water content, were generated from wastewater treatment plants in 2007. About 60% of the COD removed during the wastewater treatment process becomes concentrated as sludge. Traditional disposal methods used by municipal solid waste treatment facilities, such as landfills, composting, or incineration, are unsuitable for sludge disposal because of its high water content. Disposal of sludge has therefore become a major focus of current environmental protection policies. The present status of sludge treatment and disposal methodology is introduced in this paper. Decreasing the energy consumption of sludge dewatering from 80% to 50% has been a key issue for safe and economic sludge disposal. In an analysis of sludge water distribution, thermal drying and hydrothermal conditioning processes are compared. Although thermal drying could result in an almost dry sludge, the energy consumption needed for this process is extremely high. In comparison, hydrothermal technology could achieve dewatered sewage sludge with a 50%–60% water content, which is suitable for composting, incineration, or landfill. The energy consumption of hydrothermal technology is lower than that required for thermal drying.     

盐度对好氧颗粒污泥硝化过程中N2O产生量的影响

采用好氧SBR反应器,考察盐度在0、5、10 g·L-1条件下好氧颗粒污泥全程硝化过程中N2O产生量的变化情况以及对系统脱氮效果的影响.结果显示,随着污水中盐度增加,N2O产生量呈递增趋势.在3个盐度下(0、5、10 g·L-1),溶解态N2O产生量分别为1.21、8.99、24.81 mg·m-3,释放态N2O产生量分别为0.95、3.46、16.45 mg·m-3.在盐度为5 g·L-1和10g·L-1条件下,N2O释放速率分别为0 g·L-1时的3.6倍和17.4倍.在3种盐度条件下无论是溶解态N2O还是释放态N2O产生量在硝化过程的变化趋势均是先上升后下降,且溶解态N2O产生量大于释放态产量.另外当盐度浓度较低时(低于5 g·L-1),对NH+4-N去除效果影响较小,NH+4-N的去除率与盐度为0 g·L-1时基本相同,均在98%以上;但当盐度升至10 g·L-1后,NH+4-N的去除率降到了70%.因此,污水中盐度增加不仅影响NH+4-N的去除效率,而且增加N2O产生量.     

焦化废水活性污泥中降解硫氰化物细菌种群多样性分析

硫氰化物(SCN-)是焦化废水中COD的主要来源之一,其在生物处理工艺好氧段的去除效果直接影响出水的达标排放,活性污泥中的微生物种群在SCN-生物处理中发挥重要作用.以SCN-为唯一碳源和能源驯化活性污泥,研究其对100、300和600 mg·L-1SCN-浓度的去除降解效果,并利用454测序技术解析污泥中降解SCN-的细菌多样性.结果表明,驯化污泥能有效去除100~600 mg·L-1SCN-,SCN-浓度越高,去除速率越高,然而细菌群落多样指数越低;原始污泥和驯化污泥的细菌门类群主要为Proteobacteria、Bacteroidetes、Chlorobi、Planctomycetes、Acidobacteria、Nitrospira、Firmicutes和Unclassified,其中Proteobacteria和Bacteroidetes门占主导地位;Thiobacillus是主要的SCN-降解菌,在3个污泥样品中的丰度分别为3.07%、8.63%和0.27%.Thiobacillus是浓度小于300 mg·L-1SCN-时焦化废水中主要的SCN-降解菌,而在600 mg·L~(-1) SCN-高浓度时低丰度的SCN-降解菌群可能发挥协同降解作用.这些结果为揭示焦化废水处理SCN-污染物的去除机制提供了基础.     

A/O-混凝沉淀工艺处理酚、氰废水工程实例研究

采用后继混凝沉淀的A/O工艺对含酚、氰的焦化废水进行了处理,运行结果表明：当A段停留时间为7h,DO低于0.3 mg/L;O段停留时间为7 h,DO为3.5 mg/L;絮凝阶段聚合氯化铝铁（PACF）投加量为1012.3mg/L,聚丙烯酰氨（PAM）投加量为4.2 mg/L,絮凝沉降时间为1.5 h时,废水中酚含量从288-680 mg/L降至1.0 mg/L以下,氰化物含量从0.73-11.3 mg/L降至0.5 mg/L,达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级排放标准。     

好氧颗粒污泥的培养及其微观特性表征

采用厌氧颗粒污泥为接种污泥,在SBR反应器内培养好氧颗粒污泥,并对其微观特征进行了研究。COD负荷为1.5kg/m3·h～1.8kg/m3·h,表面气体流速在0.0052m/s之间,沉淀时间控制在10～8min时,有利于好氧颗粒污泥的形成。20d后完成好氧颗粒污泥的驯化和培养。研究发现培养的好氧颗粒污泥微生物相以杆菌和丝状菌为主,球菌较少。用扫描电子显微镜(SEM)观察好氧颗粒污泥的微观结构,颗粒污泥具有不平整的表面,轮廓清晰,表面有薄层粘液覆盖并有绒毛状结构。颗粒污泥表面和内部有明显的孔洞或孔隙。研究结果表明,好氧颗粒污泥具有良好的有机物降解能力和同步硝化反硝化能力。     

倒置A2O污水处理厂PFOS和PFOA的浓度分布特征及其总量分析

为考察全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)在倒置A2O污水处理厂各工艺段的浓度分布规律与去除效率,采用固相萃取(SPE)和高效液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)技术,检测分析了北京市卢沟桥污水处理厂夏季和冬季各工艺段污水和污泥中PFOS和PFOA的浓度.结果显示,PFOS在污水与污泥中的浓度均大于PFOA;进水中PFOS和PFOA的浓度分别为113.9~160.6 ng·L-1和14.7~68.1 ng·L-1,出水中的浓度分别为60.1~232.6 ng·L-1和29.9~71.5 ng·L-1;PFOS和PFOA在倒置A2O工艺没有得到有效去除.同时发现,PFOS在污泥中的浓度随季节变化较大,且其在污泥中的分配比高于PFOA;PFOS的质量流在工艺流程的各阶段变化较大,而PFOA没有明显的变化和差别.进水中PFOS和PFOA的质量流经过污水处理厂处理后反而升高,有可能是由于前驱物质降解产生.