A~2/O工艺用于污水处理厂升级改造的适宜性探讨

以国内普遍采用的A~2/O工艺为背景,通过与UCT工艺的模拟对比,揭示A~2/O在脱氮上略逊UCT,而在除磷方面明显落后于UCT。倒置A~2/O虽能避免回流污泥中的硝酸盐氮对厌氧释磷的影响,但却以牺牲生物除磷为代价。进言之,UCT较A~2/O可聚集更多反硝化除磷菌(DPB),这将最大化同步脱氮除磷作用,同时亦可节省曝气量。但是,UCT在生物除磷上的优越性会导致出水SS的高含磷量(5%~6%),所以,较高的出水SS(10 mg/L)肯定会产生较高的出水总磷(TP)。降低出水SS(5 mg/L)并辅助外加碳源或侧流磷沉淀,UCT工艺出水水质不仅可以满足国家一级A标准,甚至还能达到更为严格的北京地方排放标准的A标准。厌氧单元上清液侧流磷沉淀与外加碳源具有异曲同工之处,可以将化学除磷宏量效果好、生物除磷微量效果佳之特点发挥至极致,不仅避免了外加碳源,亦可实现磷回收。     

采用数学模拟评价生物营养物去除工艺的除磷效果

磷的去除与回收可以结合生物营养物的去除一并实施，通过收集厌氧池富磷上清液形成乌粪石（MAP）沉淀的方式予以实现，这同时也可提高生物除磷效果或降低生物除磷所需的最低C／P值。为此，一种考虑了磷回收的新型生物营养物去除（BNR）工艺——BCFs四在荷兰研发并应用。然而，有关磷回收以及它对生物除磷效果影响方面的信息在运行实践中仍不够清晰。采用数学模拟技术，结合代尔夫特（TUD）生物除磷代谢模型与活性污泥2号模型（ASM2），对不同运行参数下的磷回收以及它对系统工况的影响做了评价。模拟试验结果表明，存在着最佳的上清波侧流比，当侧流比大于此值时将增大磷的回收成本，而且除磷效果也将受到影响；在保证出水水质达标（〈1mgP／L）的情况下，生物除磷所需进水COD／P（可生物降解COD）最小值可由20降低到10，此时的磷回收率为36％。动态进水（变流量或负荷）模拟试验表明，其对厌氧池上清液中磷的富集略有影响，但进行磷回收时并不影响系统出水的磷浓度。     

污水强化除磷工艺的现状与未来

对强化生物除磷工艺的基本概念、外加碳源的作用、脱氮除磷的关系、环境影响参数进行了阐述,并介绍了聚磷菌菌群研究的最新进展。最后探讨了如何通过生产鸟粪石(MAP)实现磷元素回收,并围绕污水除磷和回收磷这一课题,提出了研究方向。     

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。     

城市污水厂侧路回收磷技术研究与工程示范

针对污水厂生物除磷效率不高,普遍采用生物除磷辅以化学除磷的方式,研究采用二沉池污泥侧路厌氧释磷,释磷污泥重新回到曝气池,释磷后的上清液进行磷回收,不仅提高了生物除磷效率,同时回收了宝贵的磷资源。分别考察了释磷时间、p H值、反应时间、物料配比等因素对磷回收的影响,结果表明,厌氧释磷的最佳停留时间为4 h,回收磷酸铵镁的最佳药剂组合为Mg Cl2和氨水,物料的最佳配比n(N)∶n(Mg)∶n(P)=5∶1.6∶1,最佳p H值=10,最佳搅拌速率为400 r/min。在太原市2×104m3/d的开发区污水处理厂建立了侧路回收磷系统,通过对所得沉淀产物进行电镜扫描及能谱分析,可知斜方型晶体为目标产物鸟粪石,产物中夹杂无明显晶形的未知物质;示范工程的生物除磷效率提高了20%,回收磷酸铵镁量为400 kg/d。     

磷回收提高生物除磷效果的验证

在前期的模拟试验中曾预测，磷回收介入生物营养去除（BNR）工艺，不仅有利于提高生物除磷效果，而且可以降低生物除磷所需的进水COD／P值。为了证实这一预测，以传统A^2／O工艺作为主要流程进行试验。结果表明，当侧流比达到20％时，满足排放标准（TP〈1mg／L）的最低COD／P值从原来的35降低到25，此时对磷的有效回收率为34％。这意味着，在生物除磷过程中可节约25％～30％的碳源。     

曝气量对侧流除磷分段进水SBR脱氮除磷的影响

针对低碳源生活污水(COD/TN5,COD180 mg/L)的脱氮尤其是除磷效果差的问题,通过控制污泥外循环侧流除磷、分段进水、好氧/缺氧交替运行的SBR工艺的曝气量,实现了碳源的合理分配,获得了良好的脱氮除磷效果。控制曝气量为3.57 m3/(h.m3),在进水COD、氨氮、TN、TP平均浓度分别为121、29、31.4、4.6 mg/L的条件下,对各污染物的去除率分别为86%、98.6%、61.7%、93.6%。研究还发现,通过污泥外循环强化厌氧释磷可破坏聚磷菌的贮磷平衡,1次/d的污泥外循环侧流除磷不但保障了系统的除磷效果,还简化了侧流除磷工艺的运行过程。     

数学模拟技术用于污水处理工艺的运行诊断与优化

采用TUD模型与AQUASIM模拟软件对某大型市政污水处理厂倒置A^2／O工艺的运行问题进行诊断，同时提出优化运行方案并进行了模拟预测。结果表明，进水中的碳源特别是挥发性脂肪酸（VFA）不足和厌氧水力停留时间（HRT）太短是导致脱氮除磷效果不佳的主要原因。针对这两大问题，提出了曝气池分区重组、外加碳源、总进水超越初沉池、UCT改造以及结合磷回收等优化运行和工艺改造方案，并通过模拟预测了各种改造方案可能出现的较好运行效果。     

厌氧/好氧交替生物膜工艺利用原水中碳源回收磷

厌氧段外加碳源刺激释磷一直是生物膜磷回收系统的必要措施，而我国城市污水中普遍含有200～300 mg/L的COD，充分利用城市污水中的碳源同时能提高磷回收效果的新工艺和新模式研发仍尤为重要。构建了“先厌氧再好氧”的循环运行模式，在悬浮填料生物膜工艺中开展利用原水有机碳源进行磷去除与富集的可行性研究。在生物膜培养过程中，控制有机负荷为0.25 kg(kgMLSS·d)，单周期为48 h，厌氧/好氧交替各4 h，充水比为25%，以悬浮填料为载体的聚磷生物膜可在30 d内形成；利用原水中碳源进行生物膜磷回收是可行的，出水PO₄^3--P可稳定在0.5 mg/L以下，磷回收液浓度稳定在50～60 mg/L之间，最高可达60 mg/L。高通量测序结果显示，在门水平上Proteobacteria占主导地位，丰度由38.5%增至66.4%；在属水平上Candidatus＿Competibacter由3.4%增至28.1%,Defluviicoccus由2.6%增至7.5%，功能聚磷菌为Pseudomonas，占比为2.9%。     

采用除磷呼吸图谱评估活性污泥除磷过程

为了有效评估活性污泥除磷过程,以西安五大污水处理厂曝气池活性污泥为研究对象,采用除磷呼吸图谱技术从活性污泥除磷效率、厌氧释磷速率两个方面对活性污泥除磷过程进行评估。结果表明,活性污泥除磷效率与除磷呼吸图谱指标Ⅰ/(Ⅰ+Ⅱ)呈一定的正相关关系(R~2=0. 54),故指标Ⅰ/(Ⅰ+Ⅱ)可在一定程度上评估活性污泥除磷效率。当厌氧释磷速率2 mgP/(gMLVSS·h)时,厌氧释磷速率与指标Ⅰ/(Ⅰ+Ⅱ)之间的关系受到较大干扰,无明显规律;当厌氧释磷速率 2 mgP/(g MLVSS·h)时,厌氧释磷速率与指标Ⅰ/(Ⅰ+Ⅱ)呈显著的正相关关系(R~2=0. 90),可有效评估活性污泥厌氧释磷速率。因此,采用除磷呼吸图谱技术可有效评估活性污泥除磷过程。该评估方法具有高效、简单、自动化程度高等优点,可为污水处理厂运营管理提供一项实用技术。     

A novel post denitrification configuration for phosphorus recovery using polyphosphate accumulating organisms

Enhanced biological phosphorus removal (EBPR) has been widely used to remove phosphorus (P) from wastewater. In this study we report a novel modification to the EBPR approach, namely enhanced biological phosphorus removal and recovery (EBPR-r) that facilitates biological recovery of P from wastewater using a post denitrification configuration. The novel approach consists of two major steps. In the first step, a biofilm of phosphorus accumulating organisms (PAOs) is exposed to a wastewater stream in the absence of active aeration, during which P is taken up by the biofilm using nitrate and residual dissolved oxygen as electron acceptors. Thus, P and nitrogen (N) removal from wastewater is achieved. During the second step, the P enriched biofilm is exposed to a smaller recovery stream supplemented with an external carbon source to facilitate P release under anaerobic conditions. This allows P to be recovered as a concentrated liquid. The EBPR-r process was able to generate a P recovery stream four time more concentrated (28 mg-P/L) than the wastewater stream (7 mg-P/L), while removing nitrate (denitrification) from the wastewater stream. Repeated exposure of the biofilm (10 P-uptake and release cycles) to a recovery stream yielded up to 100 mg-P/L. Overall, EBPR-r is the first post denitrification strategy that can also facilitate P recovery during secondary wastewater treatment.     

SBR无厌氧段生物强化除磷的诱导研究

采用SBR工艺处理人工配水,考察了进水COD及氨氮浓度、C/N值、好氧时间对诱导无厌氧段生物强化除磷的影响.结果表明,当以醋酸钠为碳源、进水COD和氨氮分别为100和5mg/L、C/N值为20时,对在A/O运行方式下表现为厌氧释磷、好氧超量吸磷的SBR,逐渐缩短其厌氧时间且保持好氧时间为135 min后,好氧吸磷现象并不会消失,仅是吸磷量略有降低.该除磷现象的发生是系统微生物经过特定诱导的结果.     

SBR法处理低碳城市污水的除磷规律

碳、氮、磷比例失调(碳量偏低)城市污水的脱氮除磷一直是个难题,为此采用SBR法处理广州地区低碳城市污水,研究了生物除磷效果及其影响因素。结果表明,磷的出水浓度<0.5mg/L,并指出污泥龄及DO是影响除磷效果的关键因素。     

低碳源、低能耗型改良A2/O工艺的脱氮除磷研究

介绍了一种新型的脱氯除磷工艺及其运行情况。该工艺是对传统A^2／O工艺的改进（可称为改良型A^2／O工艺），它采用了后置反硝化系统以及厌氧池碳源分流技术和回流污泥预缺氧反硝化技术，以提高系统的脱氯除磷效果。研究结果表明：在进水COD≥300mg／L，TN为40．3mg／L，TP为3．82mg／L时，对TN、TP及COD的去除率分别可迭70％、86％和88％；当COD〈300mg／L时，对TP的去除效果较差，但对TN和COD的去除率仍分别可达60％和85％；试验期间，污泥沉降性能良好。     

(AO)2-SBBR反硝化除磷工艺处理低碳城市污水

低碳源浓度城市污水的脱氮除磷一直是个难题，为此在AO-SBBR工艺中引入一个缺氧段而形成（AO）2-SBBR工艺，研究了AO-SBBR和（AO）2-SBBR对低碳源浓度城市污水中氮、磷的去除效果。试验结果表明：在进水BOD5／TN=3、BOD5／TP=17的情况下，（AO）2-SB．BR工艺比AO-SBBR工艺具有更好的同步脱氮除磷效果，对总磷的去除率达到了79．8％，对总氮的去除率从25．83％提高到51．26％，出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级标准。该工艺有效解决了低碳源浓度城市污水在同步脱氮除磷过程中有机物不足的问题，并在单一反应器中实现了反硝化除磷菌的增殖过程，反硝化除磷菌占聚磷菌的比例从14．82％增长到63．04％；反硝化除磷菌能够以低浓度的亚硝酸盐氮作为电子受体进行缺氧吸磷，如亚硝酸盐氮〉10mg／L则会抑制反硝化除磷菌的活性，而且这种抑制作用并不是瞬时的，至少要持续一段时间其活性才能恢复。     

生物/化学组合工艺处理高盐榨菜废水的除磷效能

针对高盐度废水生物除磷的难点问题,采用生物/化学组合工艺处理高盐度、高磷、高氮的榨菜腌制废水,考察了运行工况、挂膜密度、排泥周期、药剂种类和投加量等对除磷效能的影响.试验结果表明:采用厌氧/生物除磷/生物脱氮/化学除磷组合工艺除磷高效、可行,当一级SBBR生物除磷单元的挂膜密度为60%、排泥周期为2 d、运行工况为进水(O.2 h)-厌氧(3 h)-好氧(6 h)-沉淀及排水(0.2 h),化学除磷单元按物质的量之比为9:1投加硫酸铝时,在进水COD及(PO3-4)-P分别为10 000 mg/L和38.5 mg/L的条件下,出水COD和(PO3-4)-P分别为90和0.1mg/L,去除率均达到了99%以上.生物除磷、生物脱氮、化学除磷单元的除磷分担率分别为56.6%、20.8%和22%.     

生物除磷颗粒污泥与絮状污泥特性的对比研究

以絮状生物除磷污泥为参照,对生物除磷颗粒污泥的物理、化学、生物特性和除磷特性进行系统研究。结果表明:生物除磷颗粒污泥呈淡黄色,外观呈球形或椭球形,边界光滑清晰,沉降速度在15～20 m/h左右,含水率为95.94%,相对密度为1.193,粒径在0.3～0.5 mm之间,SVI值在50 mL/g以下,颗粒污泥最大比释磷速率和最大比吸磷速率分别为104.43、44.72 mgP/(gVSS.h),污泥中总磷含量(TP/SS值)为7.4%;絮状生物除磷污泥呈淡黄色,结构紧密,污泥含水率为97.65%,相对密度为1.040,最大比释磷速率和最大比吸磷速率分别为104.82、42.43 mgP/(gVSS.h),TP/SS值达到9.5%。生物除磷颗粒污泥具有较强的除磷能力和优良的物理、化学、生物性能。     

Phosphorus Removal from Sidestreams by Crystallisation of Magnesium-Ammonium-Phosphate Using Seawater

In recent years, a number of biological-treatment processes have been developed for phosphorus removal, alone or in combination with nitrogen. In anaerobic/oxic and anaerobic/anoxic/oxic processes, it is necessary to lower the concentration of phosphorus in the sidestream from the sludge-disposal processes. To do this, the magnesium-ammonium-phosphate system has been developed in which phosphorus is removed in a side-stream process.
Alternative systems require chemicals such as magnesium chloride as the source of magnesium and sodium hydroxide for pH control, and are economically less viable than that described in this paper in which seawater is substituted for the chemicals.
Dissolved phosphorus removal of over 70% was achieved without pH control by feeding the sidestream which contained 50–111 mg/l dissolved phosphorus and had a pH greater than 7.77, together with a 9–10% flow of seawater into the reactor containing 4–13% of magnesium ammonium phosphate and which provided a retention of 29 mins.