Biological Nitrogen Removal by Alternating Anoxic/aerobic CAST Treating Municipal Wastewater With a Low pCOD/pTN Ratio

以低pCOD／pTN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、PDO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,SVD平均值为229mL／g,同时,曝气量升至0．56m^3／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0．24m^3／h时,系统NH4^＋-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、pDO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。     

NH4^＋-N与N02^- -N对连续流CANON反应器运行性能的影响

为提高CANON反应器的TN去除效率,采用在好氧条件下直接启动的CANON反应器进行试验.试验过程中,控制温度在35℃±1℃、pH在7.39~8.01、曝气量为31.2 m3/(m3.h)、ρ(DO)约1.5~2.0 mg/L,水力停留时间为3.7 h,分别进行了ρ(NH4+-N)与ρ(NO2--N)的试验.试验发现,在曝气量恒定的条件下,ρ(NH4+-N)过高或过低都不利于TN去除率的提高,在上述试验条件下,当ρ(NH4+-N)为310~360 mg/L时,获得超过75%的TN去除率.提高反应器中的ρ(NH4+-N)与ρ(NO2--N)有利于TN负荷的提高,但二者超过50 mg/L时,继续提高无益.在进水不包含有机碳源的条件下,CANON反应器出水的ρ(TN)依然较高,还需要进一步的处理来满足排放标准.     

分点进水频繁曝气SBR工艺除磷脱氮影响因素

分点进水频繁曝气SBR工艺将分点进水和频繁曝气技术手段相结合,促进硝化菌、聚磷菌等目的菌群的增殖优势,提高处理污水的能力.实验考察不同进水方式、不同进水比例对系统除磷脱氮效率的影响.结果表明,进水方式及进水比例(厌氧段进水量/频繁曝气段进水量)对系统除磷脱氮效率有着明显的影响.在进水比例0.4/0.6,仅在厌氧段和缺氧段进水的条件下,实验系统除磷脱氮能力最强.在最佳进水方式条件下,通过考察系统在不同泥龄、ρ(C)/ρ(N)、ρ(C)/ρ(P)下的除磷脱氮效率,发现系统在泥龄为10 d和5 d时的除磷脱氮效果相对较好,NH 4+-N、TN、TP去除率可达97%、87%、99%左右;而当ρ(C)/ρ(N)为20时系统的除磷脱氮能力最佳,CODCr、TN、TP去除率为95%、92%、99%;当ρ(C)/ρ(P)为88.9时系统的CODCr、TN、TP去除率分别达97%、89%、99%.     

两种不同运行方式下好氧颗粒污泥培养及污染物去除性能对比研究

为了解决单一负荷或逐步提高负荷下培养颗粒污泥所需时间较长、污染物去除不稳定的问题,本文提出采用交替改变进水碳氮负荷方式,研究好氧颗粒污泥(AGS)形成过程及污染物去除效果。通过设计进水/曝气/沉淀/排水（S1反应器）和进水/曝气/停曝/曝气/停曝/曝气/沉淀/排水（S2反应器）两种运行方式培养好氧颗粒污泥,对比分析颗粒污泥形成过程中污泥形态变化、污泥沉降性能及对污染物去除情况。结果表明,S1反应器在第84天、S2反应器在第78天均可形成平均粒径为0.5mm的颗粒污泥,第115d时两个反应器内颗粒污泥的平均粒径分别为0.85mm、0.97mm。S1、S2反应器内的MLSS、SVI的质量浓度分别达到了4.94g/L-1、5.895g·L-1和80mL/g、46mL/g,S2运行方式下,形成的颗粒污泥更有利于微生物的生长,使反应器内维持较高的生物量且沉降性能更优。两种运行模式下COD、NH4+-N的去除效果变化甚微,TN、PO43--P去除效果差异较明显。S1运行方式下COD、NH4+-N、TN、PO43--P去除率分别为90.0%、99.7%、74.5%和85.0%,S2运行方式下COD、NH4+-N、TN、PO43--P去除率分别为94.0%、99.9%、94.4%和95.0%,与前者相比COD、NH4+-N、TN、PO43--P去除率分别增加了4.0%、0.2%、19.9%和10.0%。因此,进水碳氮负荷同步交替变化-进水/曝气/停曝/曝气/停曝/曝气/沉淀/排水方式可在更短的时间内培养出粒径更大、污染物去除性能更优的好氧颗粒污泥。     

A2/O+MBBR系统的快速启动及反硝化除磷特性

本研究针对A2/O +移动床生物膜反应器 (A2/O + MBBR) 双污泥系统,考察启动过程的污泥特性和反硝化除磷特性,建立系统的快速启动策略。研究结果表明：启动过程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;SVI值在95 mL/gMLSS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%。在平均进水C/N为3.44的运行条件下,A2/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、NH4+-N、TN和PO43--P浓度分别为38.5,1.15,14.2,0.15 mg/L,COD、TN和PO43--P去除率分别为82.23%,74.72%和96.80%。DO、pH和ORP等实时控制参数的联合调控有利于促进系统的快速启动和稳定运行。     

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11h,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.     

梯度递减曝气实现一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化工艺(SPNAD)的稳定运行

为了解决一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化(single-stage partial nitritation, anammox and denitrification, SPNAD)系统中部分短程硝化由于过曝气难以稳定维持及短程硝化出水不稳定的问题,在以氨氮质量浓度为80 mg/L、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)质量浓度为150 mg/L的生活污水为进水的SPNAD系统中,通过曝气量控制进行了60 d的稳定进水负荷试验.在连续曝气控制0.3～0.5 mg/L的低溶解氧(dissolved oxygen,DO)过程中,会依次出现3次明显的DO跃变点T_a、T_b、T_c.结果表明:T_b可作为COD的降解完成指示点,T_c可作为部分短程硝化停曝气的指示点,T_c时刻NH■-N、NO■-N平均质量浓度分别为20.11、22.83 mg/L,NO■-N和NH■-N的质量浓度比值为0.93～1.37,适宜作为厌氧氨氧化进水;以DO变化率Δρ(DO)/Δt≥0.04 mg/(L·min)作为渐减曝气量和停止曝气量的设定值;将该梯度递减曝气控制策略应用于以实际生活污水(NH■-N质量浓度为41.4～75.5 mg/L)为进水的SPNAD系统中,稳定实现了平均96.7%的总氮去除率(nitrogen removal ratio,NRR),平均出水总氮(total nitrogen,TN)质量浓度为2.11 mg/L.通过近150 d的试验为SPNAD系统的稳定短程硝化的稳定维持提出了一种梯度递减曝气控制策略,应用该控制策略可灵活调节本系统适应低氨氮、低ρ(COD)/ρ(TN)城市生活污水的水质变化且出水远优于国家一级A排放标准.     

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。     

碳源对生物膜同步硝化反硝化脱氮影响

利用序批式移动床生物膜反应器研究了有机碳源对低碳氮比ρC/ρN(指ρCOD/ρTN,以下同)生活污水同步硝化反硝化脱氮的影响,结果表明,在无外加碳源时,同步硝化反硝化条件下TN去除率为59.8%,COD平均去除率为83.12%,NH+4-N去除率为94.9%(最高达到99.8%);分别以淀粉、葡萄糖和甲醇为外加碳源,ρC/ρN=7时,发现投加外碳源有利于有机物、NH+4-N和TN的降解和转化,NH+4-N转化受碳源种类影响不大,投加淀粉时有机物降解不完全导致系统有恶化趋势,投加甲醇碳源时系统脱氮效率最高,TN去除率达84.5%,投加葡萄糖时,TN去除率为80.55%,从安全和经济方面考虑,确定投加葡萄糖较为合适.     

缺氧/好氧和协同控制DO/HRT工艺对亚硝化的影响比较

为比较协同控制DO/HRT和缺氧/好氧两种运行方式对亚硝化的影响,在常温(18~22℃)下,采用两组2级连续搅拌反应器(CSTR),1#采取协同控制DO/HRT的启动和运行方式,2#采取缺氧/好氧的方式,分别比较两种方式在亚硝化的启动时间、稳定运行效果、曝气能耗、对进水NH4+-N质量浓度下降的适应性以及污泥沉降性能上的差异.结果表明:1#、2#分别用了26和41 d实现了亚硝化;在以原水经AO除磷出水为进水时(NH4+-N质量浓度35~43 mg/L),两种运行方式亚硝化效果均较好,但缺氧/好氧的运行方式节省了约20%的曝气能耗.当进水NH4+-N质量浓度由43 mg/L下降到27 mg/L时,1#亚硝化失稳,最终亚硝化率下降到67.39%,而2#亚硝化较稳定,亚硝化率保持在88%以上;1#和2#在整个过程中污泥沉降性能良好.利用协同控制DO/HRT的方式启动亚硝化,随后转变为缺氧/好氧运行,有助于亚硝化的快速启动和稳定运行,并能节省曝气能耗.     

微动力曝气对复合垂直流人工湿地脱氮效果研究

为构建复合垂直流人工湿地,通过单因素、多因素正交实验法得到系统运行所需最佳运行条件,微动力曝气最佳运行条件为曝气位置为下行流湿地60 cm,曝气时间为3.5 h,曝气量为600 mL/min,曝气方式为连续曝气0.5 h,停机1.0 h。在最佳运行条件下,考察微动力曝气对系统内DO、pH值、COD、NH_4~+-N、TN浓度的影响,同时考察复合垂直流人工湿地系统的运行效果。结果表明:在最佳运行条件下,出水的DO质量浓度为7.89 mg/L,pH值为7.26,COD、NH_4~+-N和TN的去除率均达到了90%以上;NH_4~+-N出水浓度达到了地表水I类标准,TN出水浓度达到了地表水II类标准;湿地系统CW1对微污染水NH_4~+-N、TN和COD的去除率均明显高于空白对照组的湿地系统CW1和CW2。可见,通过微动力曝气,能明显增强复合垂直流人工湿地对微污染水源的脱氮效果,并且能极大地提高湿地系统内的COD、NH_4~+-N和TN去除率。     

复合式MBR处理高氨氮废水的试验研究

利用自制的复合式膜生物反应器(HM BR),对高浓度氨氮废水进行脱氮研究.当进水COD/TN在0.5~4.9范围内时,COD,NH3-N及TN去除率均随COD容积负荷增加而升高,COD容积负荷达4.2 kg/(m3.d)以上时,COD,NH3-N及TN平均去除率分别达到91.5%,90.3%,60.2%以上;悬浮相污泥的比NH3-N降解速率为0.298 gNH3-N/(gM LSS.d);好氧混合液pH值每下降1,NH3-N浓度平均降低15 m g/L;反应器出水中可检出大量的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,二者的浓度保持相同的变化趋势,其比值大约为1.78,表明复合式M BR的脱氮作用是通过短程硝化-反硝化途径实现的.     

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.     

厌氧折流板反应器与膜生物反应器组合工艺脱氮除磷机理研究

将ABR反应器与MBR反应器相结合,构建ABR/MBR优化组合工艺(CAMBR),并用于处理城市污水(pH6.5～8.5,温度25±1℃)。结果表明,CAMBR反应器在HRT为7.5 h,回流比为200%以及DO为3 mg/L时,反应器运行稳定,出水达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。出水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为24、0.4、10.6、0.31 mg/L;对应的去除率分别为93%、99%、79%和92%。膜池强化了系统去除功能,对NH4+-N、TN和TP的去除率分别为13%、10%和18%。     

复合生物反应器亚硝酸型同步硝化反硝化

以实际生活污水为对象,利用有效容积为12L的间歇式复合生物反应器(填料体积填充比为30%),通过控制ρ(DO)稳定实现了亚硝酸型同步硝化反硝化脱氮.试验结果表明,在同步硝化反硝化条件下,随着ρ(DO)的升高,亚硝化率逐渐降低,总氮去除率也呈下降趋势.曝气结束,ρ(DO)>4 mg/L时,系统的亚硝化率和总氮去除率均小于50%;当ρ(DO)为2 mg/L,温度维持在(28±1)℃,硝化过程中亚硝化率始终维持在85%以上,ρ(NH_4~+ -N)去除率大于98%,总氮去除率在75%左右.因此,在试验条件下,只要控制曝气量,使得曝气结束时反应器内ρ(DO)为2 mg/L,就可实现稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮.     

SBR工艺处理实际生活污水节能降耗的中试研究

采用8.8 m3的间歇式活性污泥反应器中试系统,研究其脱氮除磷过程的能耗情况.通过变频控制技术维持SBR曝气阶段溶解氧(dissolved oxygen,DO)的质量浓度ρ(DO)恒定,考察了不同ρ(DO)、温度及运行方式下好氧阶段的耗电量和反硝化碳源的投加量.结果表明,与工频运行模式(风机在设定频率下运行)相比,变频运行模式可降低能耗约49.4%,且ρ(DO)维持在2.0 mg/L左右时节能效果最好.由于温度对微生物活性的影响,系统能耗随温度的升高而逐渐降低.最后对比分段进水方式与传统SBR运行方式,发现分段进水方式不仅减少了47.6%的碳源投加成本,而且减少了好氧曝气阶段的反应时间,从而节省约17.9%的电能消耗.     

变频控制溶解氧和低温下SBR工艺实时控制策略的实现及中试

针对现今序批式活性污泥法(SBR)污水处理厂大多采用灵活性差的定时控制策略的现状,建立实时控制策略强化SBR工艺的性能,提高低温条件下的系统稳定性.采用体积为8.8m3的中试SBR应用定时控制策略长期处理生活污水,采用变频技术控制SBR曝气阶段ρDO保持恒定,同时在低温条件下考察硝化终点时频率,曝气时间与温度之间的经验关系式,最后建立低温条件下的实时控制策略,并将其应用到中试SBR中.结果表明,实时控制策略在SBR系统中得到成功应用,且在低温条件(11～18℃)下稳定运行100 d,出水ρCOD低于50kg/m3,出水ρTN低于5 g/m3,出水COD和TN平均去除率分别达到80%和95%以上,出水水质达到一级A排放标准.     

味精工业废水SBR生物脱氮实验研究

在脱氮要求条件下,选择脱氮型SBR运行模式,采取相应强化脱氮措施,研究味精废水SBR生物脱氮的效果.结果表明:进水阶段采用限制性曝气方式.运行工况为进水曝气8 h、厌氧搅拌1 h、后段曝气1 h、沉淀1 h、排水0.5 h;硝化反应过程pH值宜控制在8左右;硝化阶段、反硝化阶段溶解氧浓度宜分别控制在2.0 mg/L和0.5 mg/L左右;NH3-N污泥负荷宜控制在0.01～0.02 kg/(kg MLSS·d).当进水NH3-N浓度为18.2～269.1 mg/L时,出水浓度为8.0～38.4 mg/L,NH3-N的去除率范围为51.1%～87.7%,出水NH3-N指标能满足GB19431-2004<味精工业污染物排放标准>中50 mg/L的限值要求.     

阶段时间对CMICAO工艺低温运行特性的影响

研究了低温下多点交替进水阶式A2/O(CMICAO)工艺阶段运行时间对污染物去除率的影响,探讨了DO、ORP以及pH状态参数与污染物去除率之间的关系.结果表明,水温8～10℃,泥龄13 d,水力停留时间16h,污泥浓度2 680～3 560 mg/L,污泥回流比30％,阶段1至6的运行时间为3、2.5、2、3、2.5、2h时,工艺出水TN、氨氮、NO3--N和TP浓度的平均值分别为10.1、1.1、7.4和0.8 mg/L.硝化反应结束时,pH由下降转为上升,ORP上升趋于平缓,DO上升趋缓;反硝化结束时,ORP曲线明显跌落,pH由上升趋于平缓并略有下降;释磷结束后ORP曲线由下降趋于平缓.降低前好氧池DO浓度,有助于同步硝化反硝化作用的发生,从而提高脱氮效率,节省能耗.     

碱性发酵液投加率对A2 O脱氮除磷效果的影响

为解决城市污水处理厂进水碳源不足、生物脱氮除磷效果较差及剩余污泥产量较大的问题,采用不断提高碱性发酵液投加率的方式,考察了碱性发酵液对A~2O系统脱氮除磷效果的影响.研究结果表明:随着碱性发酵液投加率的不断增加,A~2O系统进水pH值不断增大,COD和NH_4~+-N去除率基本不变,而TN和PO_4~(3-)-P的去除率略微下降.外碳源全部由发酵液提供后,系统COD、NH_4~+-N、TN和PO_4~(3-)-P的去除率分别为87.00%、98.86%、79.73%和80.92%,NH_4~+-N、TN和PO_4~(3-)-P的去除量较单独投加乙酸钠时分别提高24.93%、19.05%和86.08%.