北京市分散式污水再生利用设施的现状

对北京市已投产的分散式污水再生利用设施的建设、运行及管理现状进行了调研分析。调研对象包括商业楼宇、高等院校、居住小区。结合工程实例分析了分散式污水再生利用设施在实际工程应用中面临的困难和问题,并对今后的设施建设提出了几点建议,以促进分散式污水再生利用设施在我国的环境保护和水资源可持续利用方面发挥应有的作用。

热水解对北京城市污泥厌氧消化性能影响的研究

文章以北京城市污泥为研究对象,通过产甲烷潜力批式试验和完全混合反应器半连续小试和中试试验,结合国内外相关研究成果,从反应器的产气能力、有机物去除能力、系统稳定性和厌氧消化动力学等不同角度研究、评价热水解对北京城市污泥厌氧消化性能的影响。结果表明,污泥经过热水解后挥发性悬浮有机物溶解率达到26.4%,可溶性物质比例提高;在批式试验和半连续试验中,甲烷产率均有不同程度提升,最高达88.9%,有机物去除率均提高23%以上,同时消化系统稳定性得到增强。经厌氧消化动力学分析,复杂有机物的水解速率提高了37.2%,最大基质利用率提高了27%。

溶解氧对长距离输水管道水质影响

为保证长距离输水管道输送水水质,采用管道模拟反应器考察了溶解氧(DO)对输水管道水质影响以及曝气充氧后水质恢复情况。结果表明:DO降低影响氨氮(NH+4-N)的去除,DO浓度越低越不利于NH+4-N的去除,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L-1和DO=1.5 mg·L-1的反应器在运行95 h后,NH+4-N去除率分别由90%降到21%和85%,曝气充氧54 h和3 h后恢复;DO浓度降低导致亚硝酸氮(NO-2-N)积累明显增加,DO浓度越低,NO-2-N的积累越严重,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L-1的反应器在运行95 h后,出水NO-2-N由0.02 mg·L-1增加到0.354 mg·L-1,曝气充氧54 h后恢复,DO=1.5 mg·L-1的反应器在运行32 h后,出水NO-2-N达到最大值0.112 mg·L-1,曝气充氧4 h后恢复;DO浓度降低使水中UV254升高,DO=0.5 mg·L-1和DO=1.5mg·L-1的反应器在运行2 h后,出水UV254分别增加了70.8%和20.8%,均在运行32 h后恢复,且曝气充氧后保持稳定。因此,DO对长距离输水管道水质具有重要影响,可采用DO实现对水质的调控。

原水水质对输水管道生物膜中异养菌生长情况的影响

为了研究原水水质对输水管道生物膜中异养菌(heterotrophic,HPC)生长情况的影响,采用配制水样来模拟Ⅱ、Ⅲ和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器对其进行分析.结果表明:反应器运行45 d后,分别采用Ⅱ、Ⅲ和劣Ⅴ类地表水作为进水的各模拟反应器生物膜中HPC数量均高于出水HPC数量,且其生物膜中HPC数量分别稳定在1.1×105、2.8×105和5.9×105CFU/cm2;原水UV254、正磷酸盐(PO3-4)质量浓度和浊度均与生物膜中HPC数量呈正相关关系,其相关性系数r分别为0.506、0.552和0.272.

深度除磷提高水质生物稳定性的可行性探讨

结合供水管网中微生物再生长现象,根据磷在微生物生长中的作用,提出了控制水中磷含量抑制细菌生长、提高水质生物稳定性的观点．并从现有磷的检测方法、常规处理工艺对磷的去除效果、饮用水除磷技术的研究现状等几方面分析了实施这一设想需要开展的工作,指出在不改变原有处理工艺的前提下,研制新型高效具有除磷优势的混凝剂及专用吸附剂强化磷的去除,将是饮用水深度除磷的一个方向．

不同污水生物脱氮工艺中N_2O释放量及影响因素

微生物的硝化及反硝化过程为污水处理过程中N2O的主要产生源.从微生物学和生物化学反应的角度,阐述了硝化及反硝化过程中N2O的生成机理以及与N2O产生相关的关键酶的基本特性,同时给出了几种典型硝化及反硝化菌的N2O产生与释放情况.通过对实际污水处理厂、不同污水处理工艺,尤其是新工艺过程中N2O释放量及产因的分析,指出污水生物处理过程中N2O的释放量与污水水质、污水处理工艺、工艺的运行工况及微生物的种群结构有关,并对底物浓度、DO浓度、SRT等关键性因素进行了重点论述.在综合分析N2O产生机理及影响因素的基础上,从工艺运行工况及微生物种群优化2个角度,初步提出了控制污水生物处理过程中N2O释放的策略.

溶解氧对分段进水生物脱氮工艺的影响

采用分段进水生物脱氮工艺处理生活污水.设置0.9,0.6,0.4,0.3m3/h4组曝气量,相应的好氧区溶解氧(DO)浓度约为2.8,1.7,0.8,0.5mg/L左右.结果表明,在好氧区DO为0.5mg/L左右的低氧条件下,通过对系统进行适当的控制,可以取得较好的硝化效果,氨氮去除率可达98%以上.同时,由于低曝气量下混合液从好氧区到缺氧区携带的DO量减少,并且在好氧区发生了同步硝化反硝化作用,使得TN去除效果明显优于高曝气量的情况.另外,由于工艺结构的特点,分段进水生物脱氮系统可长期在低氧条件下运行,且污泥沉降性能良好.

pH值对剩余污泥水解酸化溶出物的影响

在室温条件下(25℃),采用批量实验,研究了pH值在4.0～12.0变化时污泥水解酸化效率情况以及水解过程中溶出的可溶性有机物(SCOD)、挥发性有机酸(VFAs)和氮、磷的质量浓度变化.实验结果表明,污泥水解酸化效率递减顺序为碱性>酸性>中性.ρSCOD、ρVFAs、ρ(NH4+-N)和ρ(PO34--P)随时间延续而增大,并且都随pH值升高(4.0～11.0)而呈现出先减小后增大的趋势.在pH=11.0时,ρSCOD和ρVFAs值最大,分别为2 599 mg/L和749 mg/L;pH=4.0时,ρ(NH4+-N)和ρ(PO43--P)值最大,分别为208.1 mg/L和193.4 mg/L.通过调整pH值能改变污泥水解酸化效率,并且选择pH值在10.0～11.0时,可以协调水解酸化效率与后续脱氮除磷系统N、P负荷之间的关系,既为脱氮除磷系统提供SCOD和VFAs,又可以实现剩余污泥减量.

不同基质浓度下SBR进水方式对厌氧氨氧化的影响

采用厌氧SBR反应器,分别以配水培养和以实际晚期垃圾渗滤液培养的厌氧氨氧化菌为研究对象,考察了不同基质浓度下,SBR改进式连续进水方式与一次性进水方式对厌氧氨氧化工艺运行性能的影响.结果表明,当处理人工配水时,在中低进水浓度下(NO2--N≤400mg/L),与改进式连续进水方式相比,宜采用一次性进水方式运行;在高进水浓度下(NO2--N≥400mg/L)改进式连续进水方式比一次性进水方式优势明显,特别是在5h改进式连续进水方式下,平均比污泥脱氮速率增加至39.11mg N/(g VSS·h),相比一次进水方式效率提高40%.当处理进水NO2--N浓度为(300±20)mg/L的实际晚期垃圾渗滤液时,5h改进式连续进水的SBR比污泥脱氮速率最高.由于晚期渗滤液较配水成分复杂,使得厌氧氨氧化菌面临有机物和有害物质的影响,其厌氧氨氧化的反应速率低于同等基质浓度配水条件下的厌氧氨氧化反应速率.

改良UCT分段进水脱氮除磷工艺性能及物料平衡

采用改良UCT分段进水试验装置研究了该工艺处理实际生活废水的脱氮除磷性能,建立了该系统碳(COD)、氮、磷的物料衡算公式,并以稳态条件下试验数据为基础分析评价了各指标的物料分布情况。结果表明,工艺出水水质稳定,抗冲击负荷能力较强,平均出水COD、总氮、总磷含量分别为43.5、8.51、0.29mg·mL-1,满足国家城镇生活污水一级A排放标准。此外,根据建立的物料衡算公式及工艺各反应区污染物指标的转化途径分析发现,高达67.1%的反硝化脱氮作用(包括缺氧反硝化和好氧同步硝化反硝化)是该工艺深度脱氮的根本原因;系统反硝化和释磷过程利用的COD占总去除量的62.1%,体现了该工艺充分利用原水碳源的优势;氮素和COD的平衡率均高达99.8%,证明了所建立的公式的有效性。系统对磷的去除主要依赖于排放的剩余污泥,占总量的71.7%。

SBR法常、低温下生活污水短程硝化的实现及特性

采用序批式反应器(SBR)处理实际生活污水,通过实时控制好氧曝气时间,在常温下快速实现短程硝化,并在低温下长期维持稳定的短程硝化.结果表明,随着温度逐渐降低,比氨氧化速率略微减缓,27℃的平均比氨氧化速率是13℃时的1.68倍,但亚硝化积累率始终维持在90%以上,该温度区间内氨氧化反应的温度系数为1.051.通过荧光原位杂交(FISH)技术对低温下维持稳定短程硝化的污泥进行种群分析发现,实时控制策略为氨氧化菌(AOB)成为优势硝化菌群创造了有利条件,AOB的相对百分含量达到8%～9%,而亚硝酸盐氧化菌(NOB)逐渐被淘洗出反应器.在低温下要实现短程硝化,可首先在常温下利用好氧曝气时间实时控制实现亚硝态氮的积累和AOB的优势生长,然后通过逐渐降温使AOB适应在低温下生长.

碳氮比对分段进水生物脱氮的影响

探讨了6组不同的碳氮比(C/N)对分段进水生物脱氮工艺中进水流量分配、每一段中缺氧区好氧区容积比以及脱氮效率的影响.将进水总氮浓度恒定为42mg/L(凯氏氮浓度为40mg/L),以比较出水总氮浓度.结果表明,在一定C/N条件下,通过调整进水流量分配和每一段缺氧区与好氧区容积比可达到高于95%的总氮去除率.同时污泥体积指数也会随着进水流量分配系数的升高而增大.出水总氮浓度主要是由进水流量分配所决定,每一段中缺氧区好氧区的容积比影响不大.

厌氧/缺氧/好氧生物接触氧化处理低碳氮比污水的物料平衡

为了提高低碳氮比污水的治理效果，提出了厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化脱氮除磷工艺（anaerobic anoxicoxic-biological contact oxidation，A2/O-BCO），研究了该工艺处理生活污水的脱氮除磷性能，建立了该系统处理过程的碳（以化学需氧量计，chemical oxygen demand，COD）、氮、磷的物料衡算公式，同时分析评价了不同硝化液回流比（100%，200%，300%，400%）下各指标的物料平衡情况。结果表明，该工艺在充分利用原水碳源、深度脱氮除磷方面具有较强的优势，系统COD主要在A2/O中厌氧段被利用，通过反硝化聚磷菌反硝化除磷脱氮；系统COD的物料衡算公式平衡百分比分别为96.4%、99.6%、98.7%和98.3%，氮的物料衡算公式平衡百分比分别为99.7%、98.2%、99.2%和96.5%，磷的物料衡算公式平衡百分比分别为92.0%、98.1%、93.3%和90.4%；荧光原位杂交表明生物膜中有厌氧氨氧化菌存在，且其数量占全菌比例的0.6%~2.7%，生物接触氧化的氮损失可能是由于发生了厌氧氨氧化反应；在硝化液回流比为300%时，系统氮、磷去除效果最好，出水达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。该研究有助于更好地理解和分析工艺系统有机物、氮和磷的分布及变化情况，并且为评价试验数据的可靠性以及数学模型的建立提供了理论依据和指导，能更好地推广到分散型、量小且日变化系数较大的农村生活污水的治理事业中。

分段进水A/O工艺流量分配专家系统的建立与应用

分段进水A/O工艺中,进水流量分配是重要控制参数,是该工艺稳定运行并发挥优势的关键。本文提出3种流量分配思想:等负荷流量分配法、流量分配系数法及末端集中进水,并根据实际生活污水进行试验得出的大量试验数据,辅以相关领域文献及污水处理领域专家的经验作为参考,建立分段进水A/O工艺流量分配专家决策系统。该专家系统可以根据不同的进水水量、水质及出水特点,对合适的流量分配方法进行决策。最后,针对实际污水处理厂一天内典型的水质水量变化情况,对专家系统的应用进行说明。

脱水滤液中Mg^(2+)、PO_4^(3-)和NH_4^+浓度对鸟粪石形成的影响

以污泥脱水滤液为研究对象,考察了按照等化学计量比改变Mg2+、PO43-和NH4+的初始浓度、单独改变NH4+初始浓度和单独改变Ca2+初始浓度对鸟粪石回收效果的影响。结果表明:在按照等化学计量比改变Mg2+、PO43-和NH4+初始浓度的条件下,对Mg2+、PO43-和NH4+的回收率均随其初始浓度的增大而提高;保持Mg2+和PO43-浓度均为5.00 mmol/L,当NH4+的初始浓度提高到12.00 mmol/L时,约有90%的PO43-参与了鸟粪石的生成;Ca2+不仅可与Mg2+争夺PO43-而占据鸟粪石晶体赖以继续生长的活性位,而且还能与H2PO4-争夺OH-,抑制H2PO4-向PO43-转化并参与生成鸟粪石,同时造成对NH4+的回收率降低。

饮用水混凝除磷技术试验研究

通过混凝实验,观察混凝除磷与除浊的关系,考察混凝剂品种、pH对混凝除磷效果的影响,以及混凝对水中不同形态磷的去除效果.研究高锰酸钾复合药剂(PPC)及聚丙烯酰胺(PAM)的助凝除磷效果.结果表明:强化混凝可以有效提高混凝除磷的效果;聚铁混凝除磷效果明显好于聚铝和聚铝铁;3种混凝剂除磷最佳pH分别为:聚铁7.5,聚铝6.5,聚铝铁6.0;溶解性磷的去除总体上来说更加困难,但是当混凝剂投量增加到一定水平,溶解性磷也能得到有效去除;PPC与PAM均具有一定的助凝除磷效果,但PAM的用量和投加时间必须很好控制.

实际生活污水短程/全程硝化反硝化处理中试研究

常温条件下,用A/O生物脱氮工艺中试试验装置处理实际生活污水,控制好氧区低DO浓度(0.5 mg/L),实现了短程硝化反硝化反应,亚硝酸氮平均积累率可达85%或更高.研究了低DO短程硝化反硝化、低DO全程硝化反硝化和高DO全程硝化反硝化3种运行方式或状态在总氮去除率、耗氧量、污泥性能和反应机理上的差别.结果表明,短程硝化反硝化是生物脱氮的最优运行方式,它可有效提高系统脱氮率、降低运行费用.短程硝化反硝化过程中缺氧区和好氧区的pH值变化幅度较大;而全程硝化反硝化过程中,缺氧区pH值变化很小或基本不变化,好氧区pH值变化幅度较大.全程硝化和短程硝化的硝化速率相差不大,但短程反硝化速率和全程反硝化速率相比增加了15%.可以应用DO和pH在线控制A/O工艺硝化反应过程.

A^2O工艺处理生活污水反硝化除磷研究

采用A2O工艺处理低ρ(C)/ρ(N)实际生活污水,研究其脱氮除磷性能和反硝化除磷特性.试验结果表明:处理低ρ(C)/ρ(N)实际生活污水时,在不设置预缺氧区、无外加碳源的情况下,A2O工艺的脱氮除磷能力受到严重影响,出水ρ(NO3--N)高达35 mg/L,TN平均去除率仅为47.1%;此时A2O工艺除磷能力较差,缺氧段有释磷现象的发生.当设置预缺氧区后,A2O工艺的脱氮除磷能力明显提高,TN平均去除率可达60.7%,PO43--P平均去除率为55.9%;此时系统存在反硝化除磷现象,缺氧段除磷率为31.4%～46.9%.在设置预缺氧区的基础上,通过外加碳源,提高进水ρ(C)/ρ(N),可进一步提高系统的脱氮除磷能力,TN平均去除率可达74.4%,出水ρ(PO34--P)小于0.5 mg/L,缺氧段除磷率高达66.2%～90.9%.同时研究了外加碳源情况下污泥内PHA成分、含量及糖原含量在A2O系统内的沿程变化趋势.经过驯化、富集,反硝化聚磷菌相对于全部聚磷菌的代谢活性从31.1%提高到74.7%.A2O工艺反硝化除磷能力的增强,提高了碳源的利用效率.

分段进水生物脱氮工艺的优化控制运行研究

分段进水生物脱氮工艺在脱氮方面具有较强的优势。针对目前国内外对分段进水工艺的研究只是停留在过程仿真与表观处理效果的研究现状,采用模拟生活污水对该工艺的运行特性与优化控制进行了较详尽的基础研究。通过对9组不同C/N值条件下工艺的优化控制运行,补充完善流量的合理分配与各段容积的确定方法,得出了进水C/N值与工艺所能达到的最大流量分配系数间的数学关系表达式,以及在给定负荷条件下对总氮的去除率与流量分配系数之间的关系,为提高工艺脱氮效率的优化控制运行提供了理论基础。此外,还对分段进水工艺各段的硝化速率进行了探讨,并根据得到的运行控制规则进行了分段进水工艺的非稳态试验验证。

污水生物脱氮过程中N_2O的产生和减量化控制

N2O是一种重要的温室气体,研究表明污水处理的硝化和反硝化过程是N2O的一个重要产生源。为此,介绍了污水生物脱氮硝化反硝化过程中N2O可能的产生机理和控制N2O减量的运行工况条件。目前污水脱氮过程中可能产生N2O的环节包括羟氨的氧化过程、硝酰基(NOH)的非生物反应、硝化菌反硝化过程、好氧反硝化菌作用和异养菌硝化过程。据研究,硝化过程中的高溶解氧(>0.5mg/L)、反硝化过程中尽量避免溶解氧的存在、高COD/N值(>3.5)、较大的SRT(>10d)和适当的pH值(6.8～8)可以减少N2O的产生。另外,从污水处理运行工况和微生物种群优化两个角度提出了N2O的减量化控制策略。