曝气动力双侧横向内循环反应器数值模拟和脱氮机理

提出一种新型曝气动力双侧横向内循环(ADTL)反应器以免除常规生物脱氮工艺的内循环能耗,借助计算流体力学(CFD)优化ADTL反应器关键结构参数,如顶间隙高度/液位高度(H_(tc)/H_(l))、底间隙高度/液位高度(H_(bc)/H_(l))及A/O比,并考察ADTL反应器处理模拟城市污水的脱氮性能、功能菌活性、酶活性以及微生物群落结构的影响规律.CFD数值模拟结果显示,当H_(tc)/H_(l)、H_(bc)/H_(l)与A/O比分别为0.08、0.08及1:1时,ADTL反应器循环液速与液体流动均匀性较优.ADTL反应器运行结果表明,与常规内循环模式相比,ADTL运行模式TN去除率提高了11.96%,亚硝酸盐氧化比活性/氨氧化比活性(SNUR/SAUR)由1.71降低至1.13,亚硝酸盐还原比活性/硝酸盐还原比活性(NIRR/NARR)由0.39增加至0.66,酶活性比值变化同活性比值变化趋势一致;同时Illumina MiSeq测序结果表明,ADTL阶段中具有亚硝酸盐还原功能的Levilinea(21.58%)、Melioribacter(4.54%)和Burkholderia(1.71%)菌属丰度显著增加,而具有硝酸盐还原功能的Azospira(0%)、Denitratisoma(1.49%)、Dechloromonas(0.84%)丰度则相对较低.因此,ADTL反应器可以在免除内循环能耗的前提下,有效避免“亚硝酸盐循环”,节约硝化过程中的曝气能耗和反硝化过程中的碳源需求,为城市污水处理厂提质增效提供技术支持.

Anammox生物膜富集培养过程中硝化菌的增殖特性

在升流式厌氧固定床生物膜(UAFB)反应器中,通过逐步提升氮负荷富集培养厌氧氨氧化(Anammox)生物膜,考察培养过程中Anammox生物膜上硝化菌的增殖特性.结果表明,逐步提升氮负荷可以成功实现厌氧氨氧化菌(An AOB)的富集,但随着基质浓度的提升,反应器中ΔNO_(3)~-/ΔNH_(4)^(+)比值逐渐从0.76±0.11降低至0.42±0.10,表明高基质浓度更有利于Anammox生物膜的培养且不利于亚硝酸盐氧化菌(NOB)竞争亚硝酸盐.而随着培养进行,生物膜的氨氧化活性(AUR)和亚硝酸盐氧化活性(NUR)均大幅增加但最终趋于稳定.高通量测序结果表明,系统在成功富集了33.51%的Ca.Brocadia和3.02%的Ca.Jettenia的同时,氨氧化菌(AOB)-Nitrosomonas的相对丰度仅有0.78%,但培养后优势NOB-Nitrospira的丰度高达2.32%,因此,Anammox生物膜培养过程中硝化菌的增殖现象不可避免,而明显的NOB优势增殖有可能会对PN/Anammox生物脱氮工艺的稳定运行造成负面影响.

城镇水环境污染控制与治理共性技术综合集成

对城镇水环境污染控制与治理共性技术进行综合集成,研究了我国城镇水环境污染控制技术发展战略,提出了城市污水处理厂活性污泥系统模拟基准,并对城镇水环境污染源削减、水环境整治以及小城镇特殊需求等共性问题提出了相应的技术路径,建立了相关的技术体系,此外,对共性技术的标准和产业化进行了梳理和研究,提出了未来发展的方向。

内循环生物流化床水力及生物硝化特性研究

采用一种新型轻质多孔性载体，研究了内循环生物流化床的水力特性。结果表明，在降流区接近于推流式，而升流区接近于完全混合式，整个反应器可以模拟为一个推流式和一个完全混合式的串联。随着下向流速增加，膨胀率和回流比呈正比增加。该系统对ＮＨ＋４－Ｎ去除率达９０％以上，容积负荷最大为２ｋｇＮ／（ｍ３·ｄ），出水稳定，抗冲击能力强。循环速度和通气量对处理效果有较大影响。

活性污泥系统非平衡增长理论及其应用

对近年发展起来的活性污泥系统非平衡增长新理论 ,从其概念、发展沿革、理论要点以及在生物处理中的应用等进行了较为全面的论述。结合应用该理论进行了单级活性污泥法同步硝化—反硝化的实践 。

基于反应动力学的生物脱氮氧化沟分区供氧设计优化

依据氧化沟的工作特征和活性污泥反应速率,建立了氧化沟分区理论,对影响氧化沟分区和供氧的设备充氧能力、混合液流速以及污泥的耗氧速率等进行探讨,并推导出相关的定量表达式。对某实际氧化沟工艺中的溶解氧分布进行了监测,结果与理论计算相吻合,证明了分区设计和供氧优化理论的适用性和准确性。

填充床电极直接氧化含氰废水

采用填充床电化学反应器对低浓度含氰废水进行直接氧化试验。结果表明:填充床电极电流效率高,电流密度大,电解时间短;单位体积电解池的处理能力和电耗优于平板电极;对于含氰浓度低于250mg/L 的废水,采用填充床电极直接处理至排放标准。

焦化废水生物脱氮除碳技术研究

本文通过半生产性试验，对焦化废水的生物脱氮除碳处理技术进行了研究．结果表明单相活性污泥Ａ／Ｏ法可以同时将废水中的氨氮及有机物去除．当进水ＣＯＤ＜２０００ｍｇ／Ｌ，ＮＨ＋４－Ｎ≤３００ｍｇ／Ｌ，ＣＮ－＜１０ｍｇ／Ｌ时，出水ＣＯＤ、ＮＨ＋４－Ｎ、ＣＮ－均可达到ＧＢ１３４５６—９２的标准，水力停留时间以３０ｈ为宜，其中缺氧段１２ｈ，好氧段１８ｈ，回流比为３～５．

供氧模式对序批式活性污泥反应器硝化性能的影响

采用非固定氧供给模式和固定氧供给模式对序批式活性污泥反应器的硝化性能进行了研究。结果表明供氧模式对序批式活性污泥反应器的硝化能力、硝化产物和污泥组成有重要影响。在非固定氧供给模式下,亚硝酸化和硝酸化同时进行,最终反应产物为硝酸盐。在固定氧供给模式下,亚硝酸化和硝酸化顺序发生,如果反应时间不足,出流中将含有大量亚硝酸盐。亚硝酸菌具有碳氧化菌的饱食饥饿(feastfamine)能力;而硝酸菌则没有。饥饿对亚硝酸菌在低氧下的氧化起着关键作用。

高氨废水的碳氧化和生物硝化合并处理工艺研究

以硝化菌增长的Ｈａｌｄａｎｅ模式为基础，通过理论分析证明，完全混合式活性污泥反应器是碳氧化（ＣＯＤ降解）和ＮＨ３—Ｎ硝化合并处理工艺的最佳反应器，给出了曝气池ＮＨ３—Ｎ的最佳浓度（７．４ｍｇ／Ｌ）．在此基础上，采用单级活性污泥法处理同时含有ＣＯＤ３５０—４００ｍｇ几和ＮＨ３—Ｎ１５０ｍｇ／Ｌ的树脂生产废水，结果表明：当控制水力停留时间（ＨＲＴ）为８ｈ时，ＮＨ３—Ｎ的硝化率和ＣＯＤ去除率分别为９０％和６５％，将ＨＲＴ延长至１０ｈ，ＮＨ３—Ｎ可完全硝化，而ＣＯＤ的去除率并不降低。

PAC-活性污泥法处理生物难降解废水

对活性污泥法(AS)和粉末活性炭活性污泥法(PAC-AS)处理碱法草浆黑液进行了比较试验。采用PAC-AS工艺无论是COD、色度的去除率以及系统的运行稳定性和可靠性等方面,均较AS工艺有明显改善。吸附等温试验证明,PAC对活性污泥法处理难降解废水的强化机理,是生物再生和活性炭对生物活性刺激作用的协同效应。

一种提高含铬废水再生洗脱液铬酸浓度的新工艺

为了提高离子交换法处理含铬废水时的回收铬酸浓度,通常采用较浓的再生剂,可是效果并不好, 对此,本文提出了收缩效应的概念,即在再生过程中,树脂上的交换基团转型,使得树脂体积减小10～25％。高浓度的再生剂将首先使树脂表层迅速再生,表孔急骤缩小,使得再生剂难以向树脂内部扩散而把树脂内部吸附的离子洗脱下来。为此,本文提出了分步循环新工艺,即在已含有Cr(Ⅵ)的再生液中补充NaOH,并再次用作再生液,结果减缓了收缩效应,并使洗脱液中Cr(Ⅵ)的浓度增加一倍左右,最高达115g/L,而再生效率并不降低。仍保持在96％左右,取得了可喜的结果。

填充床电极间接氧化含氰废水

研究采用填充床电化学反应器,对低浓度含氰废水投加氯化钠进行间接氧化。试验表明:投加氯化钠可明显改善填充床反应器的工作特性,强化 CN^-的氧化过程,缩短废水在电解池里的停留时间。

短程硝化反硝化工艺处理焦化高氨废水

短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明,进水COD、NH+4-N、TN和酚的浓度分别为1201.6、510.4、540.1和110.4mg L时,出水COD、NH+4-N、TN和酚的平均浓度分别为197.1、14.2、181.5和0.4mg L,相应的去除率分别为83.6%、97.2%、66.4%和99.6%。与常规生物脱氮工艺相比,该工艺氨氮负荷高,在较低的C N值条件下可使TN去除率提高。

低溶解氧下活性污泥法的短程硝化研究

研究了低溶解氧(DO)下,在SBR和CSTR反应器内实现短程硝化的条件及其污泥性状的变化。试验结果表明,当SBR进水氨氮浓度为260mg/L时,氨氧化期间反应器内DO接近零,出水中亚硝酸盐氮占到亚硝酸盐氮和硝酸盐氮总和的80%以上,污泥沉降性能良好(SVI<100mL/g);当CSTR的DO为0.2～0.3mg/L、SRT≤30d时实现了亚硝酸的积累,但运行50d后发生了污泥膨胀,导致污泥流失,硝化效率下降。

内循环生物流化床硝化过程的选择特性研究

采用下向流内循环生物流化床反应器 (DBFB) ,分别在高浓度氨和低溶解氧条件下探讨了亚硝化过程的稳定性。试验结果表明 :通过高浓度游离氨对硝化菌选择性抑制所获得的亚硝酸盐积累是不稳定的 ;在 0 .5～ 1 .0mg/L溶解氧下 ,DO成为增殖的限制基质 ,可实现亚硝酸盐的稳定积累 ;当进水NH3 -N为 30 0mg/L时 ,出水NH3 -N <2 0mg/L ;在保证氨氮去除率 >90 %的前提下 ,使出水硝态氮中亚硝酸盐比例稳定在 80 %以上。

短程硝化—反硝化生物脱氮

短程硝化—反硝化生物脱氮法是将硝化控制在形成亚硝酸阶段，阻止亚硝酸的进一步硝化，然后直接进行反硝化。这一方法可以克服传统生物脱氮法存在的问题，其关键是在硝化阶段维持ＨＮＯ２ 长久稳定地积累。本文结合国内外研究，对形成ＨＮＯ２ 积累的条件和影响因素进行了分析，探讨了实现短程硝化的途径。

生物流化床内亚硝酸积累试验

利用下向流生物流化床反应器研究了生物膜在硝化过程中亚硝酸积累现象，结果表明，挂膜后反应器运行初期出现亚硝酸积累，但氨氮去除率仍可达到９７％，随着硝酸菌的适应与增殖，出水中硝化产物以硝酸为主，进水氨氮浓度提高至２００ｍｇ／Ｌ以上时，再次出现亚硝酸积累，在１４４ｍｇ／Ｌ和２２２ｍｇ／Ｌ进水浓度下，水力停留时间缩短在５ｈ以下，则氨氮去除率下降且出水中亚硝酸所占比例明显上升；容积负荷提高到０．

含PVA印染废水的电凝聚与生物处理效果试验研究

以含PVA的印染废水为处理对象,用管式电凝聚器对其先进行预处理,再经生物曝气、生物接触氧化处理。试验结果表明管式电凝聚器在pH=5,I=0.748A/dm2,t=5min的操作条件下,COD的去除率大约为50%左右,电解后出水可生化性明显改善,电解出水进入生物处理单元运行稳定,效率大大提高,最终出水COD达到100mg/L左右。

城市污水分段进水A/O脱氮工艺试验研究

对分段进水A/O脱氮工艺技术的经济性进行了分析:与单级A/O工艺相比,该工艺在运行中无需混合液内回流、反应器中平均污泥浓度高,具有脱氮效率高、基建投资和运行费用省等特点.并以西安市北石桥污水净化中心城市污水为处理对象,在有效容积为1.2 m3的四级分段进水A/O反应器中进行了试验研究.试验在各级进水流量分配比例依次为40%,30%,20%和10%,以及污泥回流比为50%的工况下,连续运转了70 d.结果表明:采用分段进水A/O脱氮工艺处理城市污水具有较强的耐冲击负荷能力,出水水质稳定.在水力停留时间为7.5 h,污泥龄为15 d时,其CODCr,NH4+-N和TN的去除率分别为93%,95.8%和68.5%;反应器中的平均污泥浓度比单级A/O工艺提高约30%以上.