垃圾发电厂渗滤液厌氧反应器启动污泥适应性研究

适合的厌氧污泥可有效缩短厌氧反应器启动时间。为揭示不同来源厌氧污泥对垃圾发电厂渗滤液的适应性,通过间歇培养方式考察了5种厌氧污泥对两种不同来源垃圾渗滤液的处理性能,并通过Illumina Miseq测序从污泥群落组成角度揭示不同厌氧污泥主要功能差异性。结果表明:对于COD高达30000 mg/L的渗滤液,接种造纸厂厌氧污泥(ZZC污泥),COD去除率在36 h达到72.3%,污泥负荷(单位质量MLVSS的COD负荷)达到10.2 kg/(kg·d);对于COD为25000 mg/L的渗滤液,接种ZZC污泥COD去除率36 h达到75.8%,污泥负荷达到10.1 kg/(kg·d)。当进水COD为30000 mg/L时,ZZC污泥对东部(DB)和南部(NB)厂区渗滤液的处理效果均较好,农加工污泥(NJG污泥)对DB厂区渗滤液的处理效果最好,养殖厂污泥(YZC污泥)对NB厂区渗滤液的处理效果最好。使用ZZC污泥进行两厂区厌氧反应器的快速启动,可以有效提高厌氧反应器的甲烷产量。

淮河流域土霉素水质基准及生态风险评估

土霉素是最常见的四环素类药物之一,在畜牧业中应用广泛。规模化养殖企业废水达标排放,抗生素浓度不是必测指标,可能危害地表水生态系统。目前我国抗生素水质标准制定存在缺失,淮河流域土霉素标准限值、土霉素浓度、生态风险评估相关研究少,尚未以保护该流域水生生物为目标开展水质基准相关研究。本研究采用物种敏感度分布法,基于大型溞、鲤鱼、普通水螅等6门9科11种急性毒性数据,推导出土霉素淡水生物短期水质基准为92.52μg/L,基于模糊网纹溞、臂尾轮虫、大型溞、四尾栅藻、普通水螅等6门10科10种慢性毒性数据,推导出土霉素淡水生物长期水质基准为75.85μg/L,建议土霉素长期水质基准75.85μg/L作为淮河流域土霉素标准值。生态风险评估结果显示淮河流域层面土霉素不对河流生物完整性构成威胁,但畜牧业发达地区水环境土霉素均值显著偏高,需加大对养殖企业排口附近水域或河流枯水季等稀释比较小季节土霉素的检测与控制,减少对水生生物完整性冲击。

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.

曝气量对SBR工艺同步脱氮除磷的影响研究

为了达到同步脱氮除磷的目的,采用SBR反应器处理模拟生活污水,在厌氧/好氧/缺氧(AOA)的运行方式下,研究了曝气量对系统脱氮除磷效果的影响。试验结果表明,当曝气量为28L/h时,系统对氮、磷及COD的去除效果均较佳;为避免发生二次释磷,应使缺氧段末期的NO3--N浓度>2.5mg/L;系统对NH4+-N的冲击负荷有很好的抵抗能力;采用pH、ORP对系统进行实时控制,可获得较好的脱氮效果,并降低了能耗。

低溶解氧丝状菌污泥微膨胀在SBR中的可行性

为了考察污泥微膨胀低能耗方法在间歇序批式(SBR)反应器中应用的可行性,采用实际生活污水进行试验,研究了污泥膨胀的启动、过度膨胀的抑制以及微膨胀的维持方法。结果表明,在pH7.0～8.0,温度(23±0.5)℃时,连续进水和单纯设置好氧段可以快速启动低氧丝状菌污泥膨胀。减少好氧时间和设置前置缺(厌)氧段可以有效地抑制丝状菌繁殖。微膨胀启动成功后,根据反应条件及处理要求的改变及时调整SBR运行方式,可将系统稳定地维持在微膨胀状态。低氧微膨胀状态下处理实际生活污水,出水氨氮浓度、磷浓度和悬浮物浓度(SS)可分别控制在4.5mg.L-1、0.2mg.L-1和5.0mg.L-1以下。每周期中联合利用DO、pH等在线参数可以实时了解系统生化反应的进程。

同步硝化反硝化的影响因素研究

为了深入研究同步硝化反硝化(SND)的影响因素,试验研究了SBR工艺中C/N、DO和pH对SND率的影响。试验结果表明,在DO=0.45 mg/L、C/N在3.33～8.32的情况下,SND率随着C/N的升高而线性升高。当C/N超过8.32时,SND率增速减缓。在C/N=8.32、DO0.2～0.4 mg/L的情况下,SND率随DO的升高而升高,当DO超过0.4 mg/L时,SND率开始下降。在C/N=8.32、pH处于7.6～8.4的情况下,SND率随着pH的增加先升高后下降,当pH处于8时,SND率达到最高。

全程硝化与短程硝化的特性对比研究

为了深入了解全程硝化和短程硝化的异同,采用SBR反应器研究了全程硝化和短程硝化的脱氮除磷特点。结果表明,在曝气量一定的情况下,短程硝化的DO上升速率大于全程硝化的,而全程硝化的氨氮降解速率大于短程硝化的。全程硝化过程中亚硝态氮的浓度始终较低,而短程硝化的亚硝态氮浓度则逐渐升高且增加速率保持稳定。全程硝化和短程硝化的硝态氮浓度都是从某一时间之后以恒定的速率增长。全程硝化过程中,亚硝态氮的积累率先短期升高之后逐步下降;在短程硝化中,亚硝态氮积累率逐渐上升,在好氧吸磷结束后亚硝态氮积累率保持稳定。

丝状菌污泥膨胀的工艺控制策略

针对药剂法抑制丝状菌污泥膨胀成本高且停止投加后容易复发,通过调节工艺参数,考察了工艺法抑制丝状菌污泥膨胀的可行性.试验采用SBR反应器,系统地研究了有机负荷、溶解氧和进水方式等常见运行参数对丝状菌污泥膨胀的抑制效果.结果表明,增加有机负荷(>0.40 kgCOD/(kgMLSS.d))难以抑制丝状菌污泥膨胀,且好氧时间和曝气量设置不当还容易引发黏性膨胀;单独提高ρDO(4～6 mg/L)对抑制丝状菌膨胀效果并不明显,并且过度曝气还会对除磷产生负面影响;脉冲进水方式虽然可以强化贮存选择作用,但是对丝状菌膨胀抑制并无明显效果;增设前置缺(厌)氧段是抑制丝状菌污泥膨胀的有效手段.

黏性膨胀下活性污泥的脱氮除磷特点研究

为了深入研究黏性膨胀与丝状菌膨胀的异同,采用SBR反应器,系统地考察了黏性丝状菌膨胀和丝状菌膨胀状态下污泥的脱氮除磷特点。试验结果表明,在pH7.2～8.0,温度22～24℃的条件下,提高好氧阶段的溶解氧(DO)可以保证氨氮硝化过程不受黏性膨胀的影响。对于黏性膨胀来说,黏附在污泥表面的胞外聚合物(EPS)会使絮体内部形成缺氧微环境,有助于同步硝化反硝化(SND)的发生。其好氧阶段的SND率要比丝状菌膨胀高出47.80%,导致黏性膨胀污泥的硝化过程易出现亚硝酸盐的积累。黏性丝状菌膨胀比丝状菌膨胀会更加恶化污泥的沉降性能,且污泥的除磷性能也有退化趋势,其比释磷速率和比吸磷速率较丝状菌膨胀污泥分别降低了17.65%和25.00%。

活性污泥系统对环境pH值变化的响应

为了考察活性污泥系统对环境pH值变化的响应,采用四个小试SBR反应器进行平行试验,研究了在不同原水pH值和不同瞬时混合后pH值条件下,系统污水处理效果以及污泥沉降性的变化.结果表明,由于许多生化反应(硝化、反硝化、放磷等)都消耗或产生碱度,以及水溶液中普遍存在的离子电离平衡,使活性污泥系统对环境pH值的变化具有很好的调节作用.pH值与硝化过程关系密切,当系统pH值在7.2～8.2时,增加DO质量浓度可显著地升高硝化反应速率.当pH值<7.0时,硝化过程受到严重抑制,增加DO质量浓度的方法对提高硝化速率不再有效.另外,当pH值在7～8时,活性污泥放磷量和吸磷量都随着pH值的升高而升高,但是当pH值进一步升高时,变化不再明显.活性污泥沉降性对pH值变化不敏感,试验期间差异不大.不同的是酸性条件下污泥沉后上清液较浑浊,而碱性条件下的污泥沉后上清液较清澈.

反应时间和碳磷比对单级好氧除磷的影响

为了研究单级好氧除磷工艺的影响因素,采用序批式间歇反应器(SBR),通过设定不同的反应时间和进水碳磷比(质量比),考察了单级好氧过程中PO_4^(3-)-P浓度、聚-β-羟基丁酸盐(PHB)以及DO、ORP等参数的变化.结果表明,在DO浓度低于0.6 mg/L的单级好氧系统中,存在着稳定的生物除磷现象.进水末期污泥中的PHB含量与放磷量近似成正比,且适当地缩短反应时间有助于强化除磷效果.碳磷比与除磷的关系比较复杂,当PO_4^(3-)-P浓度恒定时,增加碳磷比可显著强化放磷和吸磷过程;当碳源浓度恒定时,增加碳磷比对强化除磷的作用有限.ORP的变化趋势能够清楚地指示除磷的过程,当ORP小于-150 mV时,系统会发生显著的磷释放.在低溶解氧环境下,传质受限产生的厌氧微环境是发生单级好氧生物除磷的重要原因.

不同生活型水生植物组合对碳氮磷微污染水体净化的研究

为研究不同生活型水生植物组合对微污染水体中氮磷及有机污染物的净化效果,用3种挺水植物、2种沉水植物和1种浮叶植物构建了挺水植物+沉水植物、挺水植物+浮叶植物和挺水植物+沉水植物+浮叶植物3种组合,分析了不同组合对化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮和总磷(TP)等的净化效果、水体中氮磷的去向以及根际微生物的群落结构。结果表明:(1)对COD的去除效果和综合评价表明,挺水植物+沉水植物+浮叶植物组合的水质净化效果最好;(2)种植水生植物可以为微生物提供更加多样的生境,有利于TN、TP等污染物的降解;(3)挺水植物+沉水植物+浮叶植物组合中根际微生物具有更高的多样性和丰富度,变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)是最主要的微生物。

不同活性污泥中污泥质量浓度对沉降性的影响

为了考察污泥质量浓度对活性污泥沉降性的影响,采用100 mL量筒进行批沉降试验,分别研究了不膨胀污泥、丝状菌膨胀污泥和非丝状菌膨胀污泥在不同质量浓度下的沉降性能.结果表明,当质量浓度过低时,所有污泥都具有沉速快,泥水分界面模糊,沉后上清液浑浊的特性.当质量浓度升高时,沉速都会减慢,且泥水分界面分别因拥挤沉淀(不膨胀污泥)和交联分离(膨胀污泥)作用而变得清晰.当用污泥沉降比(SV)来表征沉降性时,不膨胀污泥对质量浓度变化敏感,而膨胀污泥则一直保持在90%以上.当用污泥容积指数(SVI)来表征沉降性时,对不膨胀污泥取沉降60 min的SVI可消除质量浓度的影响.对膨胀污泥需要设定一个特定质量浓度下的标准值,其他质量浓度下的SVI按照反比例关系换算到该质量浓度下再进行比较.

有机负荷冲击对缺氧-好氧活性污泥系统的影响

为了研究有机负荷冲击对活性污泥系统的影响,采用缺氧-好氧方式运行的序批式间歇反应器(SBR)开展平行试验.通过调节进水有机物质量浓度,考察在不同有机负荷冲击下活性污泥系统除碳、脱氮、除磷、以及污泥性能等方面变化.结果表明,有机负荷骤降(从0.15~0.07 kg BOD_5/(kg MLSS·d))仅对总氮、总磷的去除稍有影响.当有机负荷骤增时(从0.15到0.30~0.45 kg BOD_5/(kg MLSS·d)),缺氧段吸附作用在短期内能够有效地缓解进水冲击,但是长期时除碳、脱氮、除磷、污泥沉降性能均会显著恶化,且冲击程度越大恶化发生越早.与低负荷相比,高冲击负荷下活性污泥疏松多孔、粒径更大.且丝状菌增殖、污泥黏性增加、密度降低等因素导致污泥解体、沉降性变差、沉后出水浑浊.

包埋有机缓释碳源强化二级出水的深度脱氮

针对污水处理厂深度脱氮受制于进水碳氮比偏低的问题,以玉米芯和聚己内酯(PCL)为原料制备有机缓释碳源处理二级出水,比较了包埋微生物(二沉池菌悬液)与非包埋情况下的脱氮表现。结果表明,当进水硝态氮为5 mg/L(低浓度),10 mg/L(中浓度)和20 mg/L(高浓度)时,包埋菌悬液是强化脱氮效率的有效手段。当处理进水硝态氮低于10 mg/L时,包埋菌悬液缓释碳源的脱氮效果均较好,硝态氮去除率达97.34%以上。当进水硝态氮大于20 mg/L时,释碳量高的碳源仍能稳定脱氮,同时因较高的碳源利用效率,包埋碳源具有最佳总氮去除,去除率为88.80%。制备包埋活性污泥菌悬液的固态缓释碳源时,采用十二烷基硫酸钠(K12)发泡增加碳源的比表面积,可强化脱氮微生物的附着增殖,与活性污泥微生物相比,长期运行中出现了的反硝化功能菌属Methyloversatilis,丰度为16.06%。

吸磷过程中电子受体峰值浓度探讨

为了探讨NO3--N和DO分别作为吸磷过程电子受体时的峰值浓度,采用序批式间歇反应器(SBR)进行静态平行试验,在按照厌氧/好氧方式运行的EBPR系统中,分别考察了在NO3--N初始浓度为50 mg.L-1、75 mg.L-1和100 mg.L-1时以及曝气量为16 L.h-1、28 L.h-1和40L.h-1条件下的吸磷过程。结果表明,在内碳源充足的情况下,决定吸磷速率快慢的主要因素不是电子受体的浓度,而是能否及时地向系统中提供足够的电子受体。与DO相比,NO3--N作为吸磷过程电子受体时的效率偏低,且被反硝化掉的NO3--N量与被吸收的PO43--P量近似成正比。这说明采用厌氧/好氧方式运行的EBPR系统中也存在反硝化除磷菌,计算发现其占总聚磷菌的比例为17.70%。利用pH变化曲线作为吸磷过程的控制手段实用性不大,以NO3--N和DO作为吸磷过程电子受体的峰值浓度分别为50.00 mg.L-1和0.4 mg.L-1。

非稳定状态下除磷过程的特点研究

为了研究非稳定状态下生物除磷的特点,采用序批式间歇反应器(SBR),通过不同的进水方式(连续进水和瞬时进水),系统地考察了进水体积、NOX-N、限制曝气等因素对除磷过程的影响。结果表明,在温度为(23±0.5)℃、pH为7.0～8.0时,厌氧搅拌期连续进水的比释磷量(单位质量污泥(以MLSS计)的释磷量(以PO43-P计))比瞬时进水时高出42.11%。在运行条件相似的情况下,厌氧搅拌期的比释磷量与每周期进水体积无关。相对于连续进水,瞬时进水更有助于促进微生物利用有机底物进行自身的生长。限制曝气对连续进水和瞬时进水的释磷过程都存在明显的影响,在DO小于0.1mg/L的情况下,2者的比释磷量相对非限制曝气时分别降低了57.14%和55.56%。在连续进水时,NOX-N的反硝化结束伴随着释磷速率的突然升高。利用贮存作用并不能每次都成功地抑制丝状菌污泥膨胀。

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.

铁-碳缓释碳源基质强化尾水脱氮除磷

投加缓释碳源是降低低碳氮比废水总氮(TN)的有效途径。使用聚己内酯(PCL)、玉米芯(CC)和二价铁盐(FeSO_(4)、FeCl_(2))为电子供体,以聚乙烯醇和海藻酸钠为骨架,经过化学交联制备了PCL-CC基质(PC)、PCL-CC-FeSO_(4)基质(PCF-S)和PCL-CC-FeCl_(2)基质(PCF-C)3种固体缓释碳源,构建了铁-碳协同脱氮除磷的反硝化滤池,并将其用于处理模拟废水,比较了PC、PCF-S和PCF-C在连续流反硝化滤池中的有机物释放特性与其强化脱氮除磷的性能。结果表明:PC、PCF-S和PCF-C 3种基质均可长期稳定释碳达48 d以上;在PCF-C与PCF-S缓释碳源滤池中,铁自养反硝化和异养反硝化之间存在明显的协同作用,2种反硝化作用的结合可显著增强滤池对氮磷的去除效果,3种碳源基质中PC反硝化潜能最好;相较于中低浓度阶段,高浓度进水阶段3种碳源滤池对氮素的去除率均有所下降,脱氮效果变差,这是由于高浓度进水阶段2种PCF基质出现铁壳积累现象,其积累程度由有机物释放速率和脱氮负荷共同决定。

低溶解氧下微膨胀污泥对污染物的去除性能

维持SBR反应器好氧段的平均DO为0.30 mg/L,采用好氧/缺氧的运行方式研究了微膨胀污泥在低溶解氧状态下去除污染物的效果。结果表明:在丝状菌污泥微膨胀状态下反应器的除污效果仍较好,出水SS含量很低,对COD、氨氮的去除率分别可达80%、90%以上,同时可以节省曝气量约25%。可见,在低溶解氧状态下采用微膨胀活性污泥处理生活污水是可行的。