SBR法处理低碳源城市污水除磷脱氮效果及规律研究

介绍了用SBR法（序批式活性污泥法）处理低碳源城市污水，研究了生物除磷效果和好氧反硝化脱氮效果及其影响因素．试验结果表明，磷的出水质量浓度低于0．8mg／L，去除率达到92％～98％；磷的厌氧释放是好氧吸收的前提条件，而且厌氧释磷量和好氧吸磷量存在线性关系；DO是影响好氧反硝化的主要因素，当DO=2mg／L时，总氮的去除率最大．     

有机物、亚硝酸盐和pH值对反硝化脱氮除磷的影响

目的 研究不同有机物质量浓度、亚硝酸盐质量浓度和pH值对反硝化脱氮除磷效果的影响.方法 以实际生活污水为试验水样,通过控制有机物质量浓度、亚硝酸盐质量浓度和pH值,采用静态试验进行对比研究.结果 在COD质量浓度为200 mg/L时,反硝化脱氮除磷的效果最好,氮和磷的去除率分别为97.63％和92.38％;在亚硝酸盐质量浓度为30 mg/L时获得了较好的脱氮除磷效果;在pH值为7.0 ～8.0时反硝化聚磷菌的脱氮除磷效果最好,磷的平均去除率为90.54％.结论 COD、亚硝酸盐质量浓度和pH值对反硝化脱氮除磷影响显著.     

溶解氧和污泥粒径分布对城市污水SND影响

为了进一步探讨同步硝化反硝化的反应机理,采用SBR工艺,考察溶解氧和污泥粒径分布对城市污水同步硝化反硝化的影响。结果表明：低溶解氧（平均DO-0．5～0．8mg／L）条件下,氮平衡计算证实SBR工艺发生了明显的SND现象,总氮中大约23．11％的氮是通过SND现象去除的。当DO浓度为0．5mg／L时,硝态氮生成量与氨氮的减少量之比为0．454,硝化速率与反硝化速率基本相当。当DO浓度为4．296mg／L时,硝化反应产生的氨氮的减少量与硝态氮的生成量相等,此时基本不发生SND现象。当SND发生时,污泥菌胶团颗粒的平均颗粒粒径仅为5．02μm～6μm,说明SND不是单纯的“微环境作用”的结果。     

双SBR脱氮除磷工艺的启动特性试验研究

为了寻找有效可行的双SBR脱氮除磷系统的启动方法,在系统中进行了反硝化聚磷菌(DPB)的培养.培养过程中阶段式提高氨氮投加浓度(氨氮浓度逐渐升高分别为40、50、60、70 mg N/L),且好氧结束后上清液采取连续进水的方式由好氧反应器(O-SBR)回流至厌氧-缺氧反应器(A2-SBR).结果表明:在A2-SBR和O-SBR初始污泥浓度分别为3200 mg/L和2500 mg/L时,采用阶段式氨氮投加方式和缺氧连续性进水方式,经过14 d培养,成功启动了双SBR脱氮除磷系统.磷的去除率达96.3%,总氮的去除率为72.6%.优于Bardenpho工艺除磷效果.     

A~2/O+MBBR系统的快速启动及反硝化除磷特性

针对A~2/O+移动床生物膜反应器(A~2/O+MBBR)双污泥系统,以低碳氮比(C/N)生活污水为处理对象,考察启动过程的污泥特性和反硝化除磷特性,基于脱氮除磷的代谢机理建立系统的快速启动策略。研究结果表明:启动过程历时21 d完成,污泥结构稳定且具有较好的污泥沉降性和生物活性;平均重量污泥浓度从1 189 mg/L增加到1 760 mg/L,SVI值在95 m L/g MLSS以下,反硝化聚磷菌(DNPAOs)占聚磷菌(PAOs)的百分比从接种污泥时的10.87%增加到25.46%。启动过程,COD的去除效果基本稳定,A~2/O反应器可实现碳源的高效利用;硝化过程为反硝化除磷提供电子受体,TN的高效去除需要建立在NH+4-N氧化完全的基础上;PO_4~(3-)-P的去除特性与NO_3~--N的变化密切相关,除了缺氧区的同步脱氮除磷,好氧吸磷对稳定PO_4~(3-)-P出水浓度发挥着重要作用。在平均进水碳氮比为3.44的运行条件下,A~2/O+MBBR系统可实现有机物、氮、磷等污染物的同步高效去除,稳定运行阶段出水COD、NH_4~+-N、TN和PO_4~(3-)-P浓度分别为38.5、1.15、14.2、0.15 mg/L,COD、TN和PO_4~(3-)-P去除率分别为82.23%,74.72%和96.80%。DO、pH和ORP等实时控制参数的变化规律与脱氮除磷存在定量关系,稳定运行阶段厌氧区ORP为-398~-336 m V,反硝化过程pH值增幅0.55,ORP增加到-300~-175 m V,硝化过程pH值降低0.37。ORP、pH值可以直观地反映反硝化过程,pH值能够灵敏地反映硝化进程,实时控制参数的联合调控有利于促进系统的快速启动和稳定运行。     

反硝化作用脱氮除磷特性的静态试验

目的解决在新的反硝化同步脱氮除磷工艺中,同一处理流程很难达到除磷脱氮过程协调稳定运行的问题.方法在SBR反应器中用传统活性污泥做为种泥驯化反硝化菌脱氮除磷,并进行静态试验改变其温度、COD质量浓度及不同运行阶段时间,以此来考察其生长和控制特性以及影响参数.结果试验表明反硝化同步脱氮除磷工艺中温度,COD浓度,电子受体浓度,以及运行时间等因素对其运行具有决定性作用,并且对于同一周期来说,厌氧和缺氧时间比维持在1∶2,反硝化作用除磷最佳.结论分析结果表明反硝化作用除磷的最佳温度为30℃,而最佳COD质量浓度为140 mg/L时反硝化作用较稳定并能达到同步除磷脱氮的效果.     

高浓度氨氮废水自养半短程硝化试验

在SBR反应器中采用消化污泥驯化启动自养半短程硝化系统。在温度35±1℃,溶解氧浓度（DO）1．0～1．5mg／L的条件下,可实现反应器的短程硝化。试验结果表明：反应器进水NH3-N浓度为510mg／L、HRT=12h、DO=0．8～1．2mg／L、pH=7．5～8．3时,SBR反应器出水NO2^--N和NH3-N的平均浓度分别为253．7和246．9mg／L,P（NO2^--N）／p（NH3-N）为1．02,满足ANAMMOX反应器的进水要求。     

改良型氧化沟脱氮除磷的正交试验研究

通过正交试验研究了溶解氧（DO）、污泥浓度（MLSS）、污泥回流比（R）对改良型氧化沟脱氮除磷效果的影响。极差分析结果表明,影响CODCr、TN、TP去除率各因素的重要性顺序分别为：DO〉MLSS〉R、DO〉R〉MLSS、MLSS〉R〉DO。方差分析结果表明,DO和MLSS对脱碳具有较显著的影响,DO对脱氮具有较显著的影响,MLSS、R对除磷具有较显著的影响。改良型氧化沟脱氮除磷的最佳运行工况为氧化沟缺氧区DO=0.3-0.5 mg/L、好氧区DO=2.0-2.5 mg/L,MLSS=5 000 mg/L,污泥回流比R=65%。     

末端间歇曝气A2/O工艺处理低碳氮（磷）比生活污水

为提高A2/O工艺处理低碳氮(磷)比污水的同步脱氮除磷效率,使出水达到GB18918—2002一级A标准,采用2种模式A2/O工艺处理实验废水.模式1为投加填料的A2/O工艺,反应器在优化工况tHR=8.2 h、污泥回流比R=80%、硝化液回流比r=250%~300%、ρ(DO)=1.5~0.5 mg/L条件下运行,出水TP质量浓度仍超标.模式2为模式1的改良——末端间歇曝气填料A2/O工艺,好氧段后增设1个间歇曝气段,并改变污泥回流和排泥方式,系统在长污泥龄tSR=22.3 d、A2/O段优化工况、间歇曝气段tHR=4 h、曝气周期1 h(曝气1 min(ρ(DO)=0.3~0.5 mg/L)、沉淀59 min)的条件下,COD、NH4+-N、TP和TN的平均去除率分别达87.8%,99.1%,95.5%和90.8%,出水亚硝化率在70%以上,污泥中反硝化除磷菌与聚磷菌比达95.65%.系统实现了短程硝化反硝化途径的氮磷同步去除,出水满足国家一级A标准.     

溶解氧对膜生物反应器处理生活污水的影响研究

论文研究了溶解氧(DO)对同步硝化反硝化膜生物反应器(SNdNMBR)处理生活污水过程脱氮除磷的影响.在一定的条件下控制DO浓度于不同的范围,考察MBR内同步硝化反硝化过程及对COD的去除效果.试验结果表明:当水力停留时间(HRT)在6 h左右、C/N(浓度比)约为8和pH在微碱性范围内时,反应器进行低氧曝气且将DO控制在1.0 mg/L左右,系统表现出良好的SNdNMBR过程脱氮除磷效果,膜生物反应器系统对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到89.43%、80.5%、75.72%和76.37%.     

强化序批式活性污泥工艺脱氮除磷的实验研究

采用强化序批式活性污泥(SBR)工艺进行废水处理,实验考察了各阶段运行时间、碳氮比等对化学需氧量、氮磷去除率的影响.确定了强化SBR工艺最佳运行方式为:进水搅拌1 h,曝气5 h,停曝搅拌2 h,沉淀2 h,一个工艺周期为10 h,碳氮比为18.当进水总磷为10 mg/L-1,氨氮为100 mg/L-1时,氨氮和总磷的去除率分别达85%及78%;与普通SBR工艺相比,强化SBR工艺的氨氮和总磷去除率分别提高约13%及12%.结果表明,强化SBR工艺在进水搅拌阶段使磷得到了充分释放;在停曝搅拌阶段混合液得到了充分的反硝化,提高了脱氮效果,同时由于抑制了聚磷菌释放磷而提高了除磷效果.     

CAST工艺处理低C/N废水中DO对NO2-积累的影响

研究了有效容积为72 L的循环式活性污泥法反应器在不同溶解氧浓度下,处理低碳氮比生活污水时,去除氨氮过程中亚硝酸盐积累的情况.选取5个DO浓度水平进行试验,结果表明,在低DO浓度下有效去除氨氮的同时,实现了长期稳定的亚硝酸盐积累,并且无污泥膨胀发生,当DO在0.5 mg/L时,系统内亚硝化率(NO2-/NOx-)可达80%以上,氨氮去除率＞90%,SVI在109 mL/g左右;当DO＜0.5 mg/L时,氨氮去除率下降;当DO＞1 mg/L时,硝化反应较彻底,但硝化过程向全程硝化转化.     

限氧曝气实现亚硝酸型同步硝化反硝化的研究

在(19±1)℃条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比实际生活污水,没有外加有机碳源,通过限氧曝气实现了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮(simultaneous nitrification denitrification via nitrite,亚硝酸型SND).试验结果表明,较长污泥龄下(50～66 d),通过控制曝气量使系统溶解氧处于较低水平,好氧末端ρDO2.0 mg/L,平均ρDO≈0.65 mg/L,不仅可在常温条件下实现短程硝化,ρ(NO2--N)/ρ(NOx--N)稳定在95%以上,而且可同时在该好氧硝化系统中获得高效的反硝化效果,稳定运行后,经亚硝酸型SND途径的总氮去除率(ESND)平均为52%,最高可以达到63.1%.试验分析表明,低ρDO水平是实现亚硝酸型SND的关键因素,通过低ρDO影响硝化菌群的构成、反硝化菌的缺氧微环境以及有机物和ρ(NH4+-N)的降解特性,促进了亚硝酸型SND的形成.     

自养短程硝化系统启动及污泥絮体微生态物质迁移转化规律试验研究

通过改变反应器曝气量、氨氮浓度与适时排泥可缩短自养短程硝化时间.利用微电极监测技术,测定反应器内好氧活性污泥絮体微观环境物质浓度变化规律.结果表明,逐步降低曝气量、增加氨氮浓度和适时排泥可以提高系统的NO-2-N积累浓度:在NH+4-N浓度由200 mgN/L提高到400 mgN/L,曝气量由35 L/H降到25 L/H,污泥浓度稳定在2 100～2 400 mg/L,历时23 dNO-2-N积累率由3.4%提高到91.86%.经过三个阶段,实现了全程硝化到短程硝化的转换过程;通过对污泥基团物质迁移转化的微生态监测发现,NO-2-N生成过程主要在污泥基团0～500μm内进行.试验条件下絮体内NO-2-N总产量从1.48μmol(cm2.h)-1增加到3.8μmol(cm2.h)-1,NO-3-N总产量从2.6μmol(cm2.h)-1降低到0.95μmol(cm2.h)-1;随着曝气量降低和氨氮浓度的提升,NO-2-N生成区域向污泥絮体表面迁移,亚硝氮氧化区域主要存在于氨氮氧化区域絮体更深处部位.测试发现物质在污泥界面迁移过程中明显衰减,表明污泥结构过于密实会影响物质迁移和净化效率.     

DO对除磷过程的长期影响

为研究溶解氧(DO)对除磷过程的长期影响,采用序批式间歇反应器(SBR),通过设置好氧阶段DO的不同(5.5～7.0 mg/L和0.5～1.5 mg/L),系统地考察长期运行在这两种DO水平下强化生物除磷系统(EBPR)除磷过程的特点.结果表明:在pH 7.2～7.6,温度(23±0.5)℃时,高DO对放磷和吸磷两个阶段均会产生负面影响.其厌氧阶段的放磷量比低DO情况下要少43.08%.吸磷过程在好氧阶段初始30 min内进行得最快,该期间内高低DO污泥的最大比吸磷速率分别为6.27和11.45 mg.g-1.h-1,前者比后者少45.24%.分析认为,过度曝气导致的聚磷菌体内聚β羟基丁酸盐(PHB)的不足和过多的进水碳源被用作反硝化,是本试验高DO状态下除磷性能恶化的主要原因.高DO在抑制丝状菌膨胀方面并不比低DO占有明显的优势,污泥除磷性能的改善往往伴随着污泥沉降性的好转.     

污泥微膨胀的特性及N_s和DO对其影响

为了解决污水厂频繁发生的污泥膨胀问题,提出一种能在低氧条件下利用丝状菌的形态和生理特性进行污水处理的节能高效的"低氧丝状菌微膨胀"新方法.采用SBR反应器,通过好氧-缺氧的运行方式,研究了在微膨胀状态下,DO含量和有机负荷率对污泥沉降性的影响及氮、磷和COD的去除特性.试验结果表明:有机负荷率和DO含量各自在特定的范围内影响污泥沉降性,当有机负荷率大于0.25d-1时,单靠降低DO含量已经不能维持污泥微膨胀状态.低氧微膨胀不会恶化系统的硝化效果,由氮的物料平衡发现,每周期通过同步硝化反硝化可以去除掉20%的氮.低氧曝气前期能够出现释磷现象,系统内可以富集聚磷菌.     

Advanced sludge reduction and phosphorous removal process

An advanced sludge reduction process, i.e. sludge reduction and phosphorous removal process, was developed. The results show that excellent sludge reduction and biological phosphorous removal can be achieved perfectly in this system. When chemical oxygen demand ρ（COD） is 332 - 420 mg/L, concentration of ammonia p（NH3-N） is 30 - 40 mg/L and concentration of total phosphorous p（TP） is 6.0 -9.0 mg/L in influent, the system still ensures ρ（COD）〈23 mg/L, ρ（NH3-N）〈3.2 mg/L and ρ（TP）〈0. 72 mg/L in effluent. Besides, when the concentration of dissolved oxygen ρ（DO） is around 1.0 mg/L, sludge production is less than 0. 140 g with the consumption of 1 g COD, and the phosphorous removal exceeds 91 %. Also, 48.4% of total nitrogen is removed by simultaneous nitrification and denitrification.     

低溶解氧污泥微膨胀前后污泥硝化活性的对比研究

为了研究低溶解氧微膨胀前后污泥硝化活性的变化,采用SBR反应器,平均DO浓度为0．6mg／L-0．9mg／L,测定污泥微膨胀前后污泥氧消耗速率曲线。结果表明：发生污泥微膨胀后,活性污泥对COD的去除能力有较大的提高,而对氨氮去除能力却有一定的下降。污泥微膨胀前后的氧消耗速率曲线显示,微膨胀前活性污泥总活性为67．72mgO2／gVSS·h,其中硝化活性为43．12mgO2／gVSS·h,占其总活性的63．67％;而微膨胀后活性污泥总活性为90．49mgO2／gVSS·h,其中硝化活性为23．98mgO2／gVSS·h,占其总活性的26．51％。低DO成为微生物生长的限制性基质,污泥微膨胀的状态下,活性污泥中丝状菌成为优势菌种,而硝化细菌成为非优势菌种,污泥的总硝化活性降低。     

交替缺氧/好氧CAST处理低ρ_(COD)/ρ_(TN)生活污水的脱氮研究

以低ρCOD/ρTN生活污水为处理对象,在连续和分段2种进水方式下分析了交替缺氧/好氧循环式活性污泥法工艺的脱氮性能及曝气需求量,并研究了分段进水方式下pH、ρDO和氧化还原电位(oxidation reduction potential,ORP)的变化规律.结果表明,连续进水方式下,系统TN平均去除率75.1%,系统因长期低负荷运行而发生污泥膨胀,污泥容积指数(sludge volume index,SVI)平均值为229 mL/g,同时,曝气量升至0.56 m3/h时,才能使NH4+-N去除率大于99%;采用分段进水方式时,系统TN平均去除率可提高至81.5%,污泥沉降性能良好,并且曝气量降至0.24 m3/h时,系统NH 4+-N去除率仍大于99%,节省了运行费用.此外,当采用分段进水时,反应区内的pH值、ρDO和ORP值曲线有较明显的变化规律,并与反应区内污染物浓度的变化有着较好的相关性.     

碳源受限型污水化学辅助除磷试验

对于碳源受限型城镇污水,为了获得高效的去除污水中磷的方法,采用氯化铁、硫酸铝和硫酸亚铁进行除磷试验.结果表明:相同投加条件下,氯化铁的除磷效果强于硫酸亚铁和硫酸铝,3者都能一定程度上降低污水的pH值;硫酸亚铁对污水的溶解氧影响最大.从除磷效果和运行成本上考虑,采用硫酸亚铁作为化学除磷絮凝剂,当投加量为35 mg/L时,ρ(TP)去除率为93%,出水ρ(TP)降低为0.45 mg/L.投加硫酸亚铁后,曝气池活性污泥质量浓度增大,同时污泥沉降性能增强,ρ(SVI)值减小.