村镇低浓度生活污水现状及处理技术分析

近年来,我国农村和乡镇面临的环境污染问题日益突出,村镇污水处理率较低的问题备受关注。目前村镇污水厂的进水有机物浓度较低,出水水质难以稳定达标。为此,详细阐述了村镇污水厂的低浓度生活污水现象,分析了低浓度生活污水现象的成因及其危害,并建议按照如下3种情况分别处理:1)采取系列措施预防低浓度生活污水现象的出现; 2)将现有传统活性污泥法工艺改造成MBBR工艺; 3)对于尚未建成污水处理厂的地区,建议考虑SBR、生物转盘、生物接触氧化、曝气生物滤池等工艺。

碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响

针对农村污水普遍存在碳源不足的问题,研究了不同碳源种类对反硝化脱氮过程的影响。选用SBR,以乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖为碳源,分别控制COD∶N值为4.5、5、6.5、6.5,对反应器脱氮速率以及氮素指标变化规律进行了研究。结果表明:投加乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖时,其平均反硝化速率分别为0.050、0.031、0.034、0.026 g·(g·h)^−1;有机物结构越复杂,意味着代谢过程越复杂,反硝化所需时间亦相对延长;投加乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖时,当硝酸盐基本被完全消耗时,分别于第50、70、70、70 min时反应器中亚硝酸盐积累量达到了最大值;以葡萄糖为碳源时,最大亚硝酸盐积累率为42.5%;而以乙酸钠和乙醇为碳源时,最大亚硝酸盐积累率次之,分别为23.2%和19.5%;以蔗糖为碳源时,最大亚硝酸盐积累率最小,仅为7.0%。以上研究结果可为低浓度农村污水处理过程中针对外加碳源种类的选择提供参考。

污水短程硝化影响因素的对比分析

短程硝化的实现与维持,将会推动基于短程硝化发展起来的工艺得以工程化应用。对不同研究者就此不一致的结论进行了阐述,并对各影响因素促进短程硝化的可行性进行了对比分析。要实现短程硝化,同时控制中温条件、游离氨、污泥龄是最容易的,其次是同时控制中温条件和污泥龄,另外还可同时控制中温条件和游离氨或溶解氧在生物膜污泥中实现短程硝化。常温条件下,仅仅依靠较低的溶解氧浓度无法维持短程硝化的稳定,必须配合其他因素的控制。各因素按可行性的高低及稳定性的好坏综合排序依次分别为中温条件、游离氨、污泥龄、溶解氧、间歇曝气、游离亚硝酸、pH值。

短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨

为维持短程硝化稳定,保证亚硝酸盐高效积累,需要对污水处理系统亚硝酸盐氧化菌(NOB)的性质进行深入了解。分别对Nitrospira以及Nitrobacter的动力学参数,以及在活性污泥系统、生物膜系统、颗粒污泥系统中2菌属特性进行比较。经分析后认为,Nitrospira相对于Nitrobacter比增长速率较低,对O_2,NO_2^-底物亲和性较好,适宜生长于低浓度环境中,是A^2/O、短程硝化-厌氧氨氧化工艺中的主要NOB菌属;Nitrobacter则适宜在高浓度环境中生长。在颗粒污泥系统中,NOB主要处于污泥内部,由于缺乏O_2,NO_2^-更容易被淘汰出反应器。通过对比短程硝化主要控制参数,认为NOB的抑制策略包括:在活性污泥系统中维持合理的污泥龄(SRT)以及游离氨(FA)浓度;在生物膜系统中对溶解氧(DO)以及水力停留时间(HRT)进行联合控制;在颗粒污泥系统中维持适量剩余NH_4^+-N,并淘洗出掺杂其中的絮状污泥。此外,利用"饱食饥饿"效应间歇曝气并维持较低的曝停比同样有利于阻止亚硝酸盐被NOB进一步氧化,保证短程硝化稳定运行。

基于溶解氧和缺氧时长调控的间歇曝气策略对短程硝化脱氮工艺的影响

短程硝化的实现可推动能源节约型脱氮工艺的应用。通过阐述间歇曝气策略实现短程硝化的机理,分析了应用间歇曝气策略实例中的运行参数,总结了DO协同缺氧时长分别在单独短程硝化工艺、短程硝化-反硝化(PN/D)工艺以及短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺中的影响效果,如对功能菌活性和系统脱氮效率的影响;提出了以功能菌种、污泥存在形式等影响途径作为依据,基于DO协同缺氧时长的调控策略,并对各脱氮工艺中的运行参数进行优化,以期为各工艺系统实现最佳运行效果提供参考。

中试MBBR反应器启动CANON工艺及其短程硝化

采用150 L的移动床生物膜(MBBR)反应器,控制温度为28℃,以无机高氨氮(平均浓度350 mg·L^-1)废水为原水,启动全程自养脱氮(CANON)工艺,同时,取其中絮状污泥至5L的SBR反应器中,维持进水NH+4-N浓度为90~200 mg·L^-1,共同进行短程硝化恢复研究.结果表明,MBBR反应器中,HRT平均为12 h时,短程硝化与TN去除率互相制约,TN去除率平均为38.2%,δNO3^--N/TN值平均为0.274,当HRT降至6h后,δNO3^--N/TN值由0.347下降至0.146;SBR反应器通过间歇曝气,分别维持曝气与停曝时间为30 min与20 min,好氧过程中DO浓度为0.5~0.6 mg·L^-1,且每周期末FNA浓度高于0.18 mg·L^-1时, 12 d后系统内NAR由0增长至99.2%,NUR从24.8 mg·(g·h)^-1降至0,TN去除率则由13%降至3%,成功由全程硝化转变为短程硝化;高通量测序结果显示:MBBR反应器中Candidatus Kuenenia在絮状污泥和生物膜中的相对丰度分别为7.91%及17.38%,Nitrosomonas在二者中分别占27.43%和2.55%,Nitrospira则在二者中占0.30%和0.28%;SBR反应器恢复短程硝化后,AOB与ANAMMOX丰度分别下降至1.18%和0.01%,Nitrospira的相对丰度则上升至1.39%.

CANON工艺中短程硝化恢复及ANAMMOX强化策略

为了对CANON工艺中遭破坏的短程硝化进行恢复,并对ANAMMOX菌的活性进行强化,在第1阶段(抑制期)采用连续流反应器,限制DO质量浓度为0.1~0.4 mg·L^(-1),利用限氧条件对NOB活性进行抑制,投加NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N,经过73d运行,ANAMMOX菌活性由0.08kg·(kg·d)^(-1)(以VSS计)上升至0.34kg·(kg·d)^(-1);NOB比耗氧速率(SOUR)由1.68 kg·(kg·d)^(-1)(以VSS计)降低至0.79 kg·(kg·d)-1,活性显著降低,系统TN去除率由42.7%升高至88.6%,NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N同步去除,ΔNO_(3)^(-)-N/ΔTN值向理论值0.127趋近。第2阶段(过渡期)、第3阶段(好氧期)采用SBR进行,分别将DO维持在0.4~0.7 mg·L^(-1)和0.7~1.0 mg·L^(-1),至第130天,NOB活性降低至0.57 kg·(kg·d)^(-1),TN去除负荷达到0.86 kg·(m^(3)·d)^(-1),ΔNO_(3)^(-)-N/ΔTN值由抑制前的0.318降低至0.136,短程硝化基本恢复。在短程硝化恢复过程中,ANAMMOX菌优势菌属Candidatus Kuenenia的相对丰度由7.91%增长至13.12%,但NOB的主要菌属Nitrospira的相对丰度由低于0.01%增至1.03%,表明在后续长期运行过程中,依然存在短程硝化遭到破坏的风险。