BSBR工艺对城市污水中低浓度磷酸盐的富集优化

采用生物膜序批式反应器(BSBR)在厌氧阶段COD仅为100 mg/L的条件下对模拟废水中的低浓度磷酸盐(2.5 mg/L)实现高效去除和高倍富集。结果表明:好氧出水磷浓度<0.5 mg/L且回收液的磷浓度最高达到了59.53mg/L,磷回收效率为58.63%,碳源消耗(回收每克磷消耗COD的量)为56.27±2.6 mg-P/mg-COD。高通量测序结果表明,当进水磷浓度由10 mg/L降至2.5 mg/L后,变形菌门的丰度从82.1%降至41.9%,拟杆菌门的丰度则从9.6%升至49.1%。在属水平,反应器稳定运行后,生物膜内优势群属主要为Flavobacterium(32.98%)。通过对DO、HRT和好氧厌氧进水体积比的优化,提高溶解氧和延长HRT有利于提高磷回收液浓度和磷回收效率并且降低碳源消耗。

基于高负荷活性污泥法城市污水碳捕获研究进展

首先综述了HRAS工艺特点,对溶解氧(DO)、污泥龄(SRT)等工艺参数对碳捕获效率的影响进行了总结;其次阐明了工艺碳重定向路径与碳捕获机理;然后介绍了化学强化高负荷活性污泥法(CEHRAS)等组合工艺的研究进展;最后提出了急需解决的问题并阐述了未来的发展前景。

主流城市污水厌氧氨氧化处理工艺研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)工艺因其脱氮效率高无需碳源与氧气、污泥产量少,近年来在主流污水处理工艺中受到越来越多的关注。该文系统地介绍了城市污水处理中基于Anammox的组合工艺。从季节性温度变化、不稳定的进水条件两个方面讨论了Anammox工艺在城市污水处理中的应用挑战。而后从亚硝酸盐的稳定获取、厌氧氨氧化菌的保留与富集以及微环境的改善等3个方面总结Anammox城市污水处理系统稳定性增强控制策略,展望了该领域未来的发展前景和研究重点以推动主流Anammox的广泛应用。

城市水体表观污染颜色识别技术的优化研究

城市水体表观污染指数是评价和表征城市水体感官污染程度的重要指标。在基于吸收光谱和颜色识别技术的原有检测方法基础上,以苏州城区景观水体为例,通过实地采样与检测,对人工判别与颜色识别程序的判别结果进行了对比验证。根据验证结果分别从颜色判别模型、颜色识别程序参数的调整两个方面对颜色识别技术进行优化,最终验证吻合率均上升到90%以上,让识别更精准。同时验证使用手机照片进行颜色判别的吻合率,灰色水体吻合率达到100%,黄色水体吻合率达到96.7%,绿色水体吻合率达到100%,使识别更加便捷,为城市水体表观污染现场检测设备和线上检测系统的研发、使用与推广提供技术支持。

城市污水处理技术:过去现在将来

随着污水处理技术的不断改进,城市污水处理厂正沿着耗能型-效能型-产能型的路径,以节能降耗和减排利用为目标,由单一功能的传统工艺向多功能强化处理工艺以及高效低耗工艺和能源资源利用工艺的方向发展,并作为社会、经济和环境发展三维大系统中的组成部分,日益重视研发能源自给型的城市污水处理技术系统,以提升处理水质,推进社会、环境和经济协调发展,并基于循环经济理念,将作为重要工具的生命周期评价(LCA)应用于城市污水处理技术的优化和污染防治。笔者沿着城市污水处理技术的过去、现在和将来的主要发展脉络,对不同阶段的核心和主要工艺技术的发展进行了较为全面的论述和分析,并提出了今后需要进一步研究的方向。

基于短程反硝化厌氧氨氧化新型污水生物脱氮工艺的研究进展

短程反硝化厌氧氨氧化(PD/A)工艺凭借其无需曝气、废物质产量低、有机碳源需求少等优点,被视为近年来最具有主流工程应用前景的新型生物脱氮工艺。本文首先阐述了PD/A工艺的原理及特点;随后从pH、碳源、盐度以及重金属等方面总结了影响PD/A工艺的关键因素,同时提出了实现PD/A工艺核心功能菌群快速富集以及良好协同的调控策略;而后概括了由PD/A工艺发展而来的多种衍生工艺,并从工艺稳定性、经济性和可调控性等方面,分析了这些衍生工艺的研究前景;最后展望了PD/A工艺未来的研究重点,认为借助宏基因组学技术探明不利生境胁迫下PD/A工艺的抗性形成机制,有利于未来主流厌氧氨氧化(Anammox)工艺的实际工程应用;同时认为于双碳背景下与现有成熟的生物脱氮工艺相耦合,实现各类废水的经济、高效和达标处理,将会是PD/A工艺未来的一个重点研究方向。

城市污水处理技术:走向低碳绿色

从我国2030年碳达峰、2060年碳中和的目标高度,根据目前城市污水处理技术“高碳灰色”的普遍实际,全面分析了城市污水厂因其处理技术的“用能量消耗能量”模式而使其成为名副其实的能源消耗、次生污染和资源浪费大户,而从“天生的绿色家族的一员”走向高碳灰色,并与低碳绿色渐行渐远的实质内涵。在此基础上,提出城市污水处理技术走向低碳绿色首先必须结合各地自然环境资源条件、社会经济发展水平,从“以能消能”向“节能产能”方向进行革命性转变的基本策略,从能量利用、资源回收和碳平衡三个的维度力争实现能量自给自足、资源化利用的技术路径;从社会经济的发展和技术的进步的角度,提出了城市污水处理技术低碳绿色由近期注重污水中碳捕集、能源化和低碳脱氮技术的研究和应用,向远期基于光能和功能微生物技术相结合的生物电化学技术的研究和应用发展方向,由此使城市污水处理厂成为真正意义上的资源(N)生产、能源(E)生产和净化水质(W)的低碳绿色NEWs。

我国农村生活污水处理:技术策略路径

以绿色低碳为理念、因地制宜为原则,循环利用为目标,结合我国生态宜居美丽乡村建设和发展的要求,在全面深度分析我国农村污水处理(资源化利用)现状的基础上,根据农村的基本特点以及农村生活污水的特征,基于将农村沼气生产、农村厕所革命、垃圾分类以及污水资源农业利用等作为一个系统加以整体规划,提出了针对我国乡村生活污水处理以集群式分散性处理(CDWT)为主要模式、资源化充分利用为核心目标、规范化运行管理为长效机制的因地制宜“三位一体”的技术策略路径选择,并提出了可供选择的工艺技术路线。

碳源强化硫自养反硝化对污水处理厂二级出水深度脱氮的研究

为适应我国对于污水中含氮污染物指标的排放要求,在上流式高效填料床反硝化反应器中,以C6H12O6和Na_(2)S_(2)O_(3)构建碳源强化下硫自养反硝化系统,探究其对污水处理厂二级出水深度脱氮的效果。结果表明,在进水NO_(3)^(-)-N质量浓度为10.95 mg/L、温度为(25±1)℃条件下,C、N、S质量浓度比为1.3/1/1.9时,NO_(3)^(-)-N去除率在94%以上,TN的平均去除率为92.6%,最佳HRT为2 h,出水pH值始终保持在7.5左右。此外通过对出水SO42-的检测,得出硫自养反硝化对整个系统去除NO_(3)^(-)-N的贡献率随着Na_(2)S_(2)O_(3)投加量的增加而增加;对反应器的沿程处理效果分析发现,NO_(3)^(-)-N在下区的去除率可达到70%;以冲洗流量为5 L/(m^(2)·s),冲洗时间为2 min,反应器1 h即可完全恢复正常脱氮状态。

城市污水有机物回收——捕获技术研究进展

当今的城市污水处理系统中,有机物去除过程的高额能耗和碳排放问题逐渐被重视。随之,兼具环境意义和经济效益的有机物回收理念日益受到关注。而将污水中的有机物富集或浓缩到易利用的浓度,也即污水碳捕获,是影响其回收技术经济性的关键。大众熟知的水处理工艺,如膜分离、高负荷活性污泥法、絮凝等,凭借着高的有机物保留特性而被重新认识。本文根据这些工艺在捕获过程中有机物的转移方向,将它们归类为“转移聚集”(主要是高负荷活性污泥法、絮凝)和“被动富集”(主要是膜分离)两大类进行讨论。在介绍它们各自捕获机制、捕获率、研究进展的基础上,讨论进一步提升捕获率的途径及其在规模化应用中需要克服的问题。随后本文综述了捕获产物的能源化与产品化途径,并认为根据其性质选择合适的预处理是提升资源化程度的关键。最后围绕碳捕获工艺的成熟度、能耗及运行费用,讨论了生活污水资源化工艺流程的构建。

基于厌氧氨氧化技术处理市政污水的研究进展

市政污水具有氨氮浓度低、有机碳源含量低、微生物数量大等特点,而传统的生物脱氮工艺很难在低碳源情况下高效脱氮。厌氧氨氧化(Anammox)工艺具有无需外加有机碳源、氨氮降解途径短、节省基建费用、氨氮去除率高等优点,成为新一轮市政污水处理工艺革新的焦点。对国内外利用Anammox处理市政污水最新研究进展进行了系统总结,以期为Anammox实际工程应用提供参考。

新型厌氧水解酸化-短程反硝化厌氧氨氧化工艺同步处理生活污水和含硝酸盐模拟废水

构建新型厌氧水解酸化(AnHA)-短程反硝化厌氧氨氧化(PD/A)工艺,实现了低碳氮比模拟生活污水和低浓度硝酸盐模拟废水的同步和高效处理。通过控制进水NO_(3)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N=1.2、COD/TN=2.36,调控生活污水分段进水比为3∶7,AnHA反应器HRT=3.2h,AnHA-PD/A系统实现了94.78%TN去除,相应出水TN浓度仅为5.47mg/L,远低于我国城镇污水处理厂一级A排放标准。稳定运行期间,PD-Anammox过程作为AnHA-PD/A系统内最为主要的氮素去除过程,其对系统TN去除贡献率高达95.87%。气相色谱结果表明,乙酸作为AnHA出水主要有机成分(43.65%),即优质碳源供给极大地促进了PD/A系统内NO2--N供给过程。微生物高通量测序表明,Commamonas和Omatilinea作为AnHA系统内相对丰度最高的水解和酸化菌属,在大分子有机物的降解产酸过程中发挥重要作用,相应丰度分别为2.97%和3.74%;PD/A系统内主要优势功能菌属为Candidatus Brocadia和Thauera,相应丰度分别为2.93%和7.37%。

全程自养脱氮反硝化除磷处理城市污水的启动

为将全程自养脱氮耦合反硝化除磷工艺应用于城市污水处理,在厌氧折流板反应器(ABR)-膜生物反应器(MBR)运行模拟城市污水。结果表明,进水NH_(4)^(+)-N质量浓度100 mg/L时,调节停曝时间比(60 min:45 min→45 min:45 min)启动耦合工艺,55 d后达到85%以上的碳氮磷去除效果。随后降低进水NH_(4)^(+)-N的质量浓度至50 mg/L,耦合系统运行严重失稳。通过减少溶解氧含量(质量浓度0.6 mg/L→0.4 mg/L)和提高硝化液回流体积比(200%→250%),抑制亚硝酸氧化菌(NOB),恢复并增强优势菌种在低基质环境的适应性,完成耦合工艺处理模拟城市污水的启动,共历时102 d。反应器TN、PO_(4)^(3-)-P、COD的去除率分别达到92.7%、85.8%、92.3%,证明耦合工艺处理城市污水的可行性。

重力流膜生物反应器处理农村污水效能与机制

重力流膜生物反应器(GDMBR)具有低能耗、低维护和出水稳定的工艺特点,然而,目前关于利用GDMBR直接处理农村污水的相关研究较少,为此,探究GDMBR处理生活污水的通量变化规律、污染物去除效能以及不同膜孔径对其的影响。结果表明,GDMBR处理生活污水时可在无反冲洗条件下长期稳定运行,稳定通量为1.3~1.5 L/(m~2·h)。这是由于膜表面生物滤饼层内形成了疏松多孔结构,且膜孔内污染物含量极低。GDMBR工艺可在较低污泥质量浓度的前提下实现对COD和UV_(254)的高效去除,去除率分别为78%和85%,并有效保留污水中的氮源和磷源。此外,不同膜孔径对GDMBR工艺除污染效能的影响甚微,但微滤膜构成的GDMBR系统的稳定通量略高于超滤膜系统。

氧化剂类型对rGO/CNTs催化膜去除水中消炎药成分的影响

磺胺吡啶(SSZ)与甲氧苄啶(TMP)是常用的消炎药组合,其排入水体后可能引发生态风险。为实现污染物的高效净化,将还原氧化石墨烯和碳纳米管(rGO/CNTs)复合碳层负载于微滤膜表面,并通过活化多种氧化剂,建立了可实现连续处理的原位催化氧化体系。研究结果表明,过二硫酸盐(PDS)和过一硫酸盐(PMS)分别是rGO/CNTs催化膜去除水中SSZ和TMP的最佳氧化剂,而过氧化氢(H_(2)O_(2))体系的除污效能随运行时间衰减较快。由活性氧组分淬灭实验、碳层表面基团表征和密度泛函理论计算可知,碳层缺陷结构是吸附、活化PDS和PMS分子,诱发表面氧化和单线态氧(^(1)O_(2))等非自由基氧化的关键位点。与羟自由基(·OH)反应占主导的H2O2体系相比,PDS和PMS催化氧化具有明显的目标物选择性,能够更有效地抵抗水体背景物质的干扰和减缓膜污染的形成。上述发现对于进一步优化碳质催化膜的功能设计、推动原位催化氧化新技术发展具有指导意义。

BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br光催化降解罗丹明B

采用原位生长法制备了二元异质结光催化剂BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br,运用多种技术手段对其进行了表征,考察了BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br在模拟可见光照射下对罗丹明(RhB)的光催化降解性能。表征结果显示,BiOCl附着在g-C_(3)N_(4)-Br表面,二者之间形成了Z-scheme异质结。实验结果表明:BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br催化剂比g-C_(3)N_(4)-Br和BiOCl具有更高的光催化活性,在RhB质量浓度20 mg/L、BiOCl/2%-g-C_(3)N_(4)-Br(g-C_(3)N_(4)-Br质量分数为2%)加入量0.5 g/L的条件下,经日光灯(14 W)照射90 min后,RhB去除率可达98%;经过4次循环实验后,RhB去除率从98%逐渐降低至90%,表现出良好的稳定性和可重复利用性。BiOCl/2%-g-C_(3)N_(4)-Br光催化降解RhB过程中发生的氧化还原反应分别在BiOCl和g-C_(3)N_(4)-Br的表面进行,BiOCl与g-C_(3)N_(4)-Br之间高度紧密的接触面形成了Z-scheme异质结,实现了电子和空穴的快速分离,降低了二者在催化剂内部的复合速率,提高了催化性能。

硫化物在新型生物脱氮工艺中的作用研究进展

硫化物是环境中常见的电子供体,也是废水生物处理过程中一些关键微生物的强抑制剂。综述了硫化物在短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、混合营养型反硝化等新型生物脱氮工艺中作为抑制剂对脱氮性能的抑制机理和抑制作用,以及其作为电子供体在新型生物脱氮工艺及基于硫化物驱动的自养反硝化耦合工艺和相关组合工艺中所起到的作用,列举了以硫化物为基础的废水反硝化处理新工艺在实际工程中的应用,说明了其较传统工艺在减少污泥产量和能源需求方面具有的显著优势,最后对硫化物用于脱氮的研究方向进行展望,提出未来继续探索如何巧妙地将其与传统污水处理工艺相结合实现综合应用,对推动新型生物脱氮工艺的持续进步和优化,实现高效、可持续和经济的废水处理具有重要的意义。

一体式短程反硝化-厌氧氨氧化工艺研究进展

短程反硝化具有稳定的亚硝态氮积累能力,这为厌氧氨氧化的应用带来曙光。相对于分段式短程反硝化-厌氧氨氧化(PD-A),一体式PD-A布局更紧凑、操作更方便。首先介绍了短程反硝化与厌氧氨氧化的脱氮机理;接着从悬浮污泥、生物膜、颗粒污泥、细胞固定系统下阐述一体式PD-A的启动方式和工艺形式,发现一体式PD-A中的空间结构不仅利于功能菌的保留还有利于衍生工艺的开发;随后从碳源、进水基质、pH等方面总结PD-A的影响因素,并介绍强化PD-A的方法;最后概括PD-A及其衍生工艺的应用进展、并探讨发展方向,发现一体式PD-A在城市污水脱氮处理以及资源化利用方面具有广阔的前景,符合我国“双碳”目标发展要求。

PAM汲取液制备及FO浓缩模拟城市污水可行性

通过共沉淀法制备了超顺磁性纳米颗粒,并利用聚丙烯酰胺对其改性,制备了新型正渗透汲取液Fe_(3)O_(4)@PAM,探究其正渗透浓缩模拟城市污水的可行性。通过SEM、FTIR、XRD和VSM等技术对改性前后的磁性纳米颗粒形貌结构进行表征,表明PAM可很好地负载在Fe_(3)O_(4)表面。PAM、MNPs和Fe_(3)O_(4)@PAM汲取液在相同FO运行条件下,Fe_(3)O_(4)@PAM汲取液的水通量最大,为5.1 L/(m^(2)·h);AM(PAM的前聚体)/MNPs在质量比分别为3、2.5、2、1.5时制备改性磁纳米颗粒,质量比为3制备的20 g/L的Fe_(3)O_(4)@PAM水通量最大,为7.7 L/(m^(2)·h);当Fe_(3)O_(4)@PAM(3∶1)的浓度从10 g/L增加至70 g/L时,水通量从4.3 L/(m^(2)·h)增至12.7 L/(m^(2)·h),呈稳定上升趋势;50 g/L的Fe_(3)O_(4)@PAM汲取液正渗透浓缩模拟城市污水,水通量最大可达10.5 L/(m^(2)·h),汲取液的3次重复利用后的平均回收率达到了84.3%,表明其有一定的城市污水浓缩可行性。

安徽某碱减量印染废水处理工程实例

针对安徽某碱减量印染废水污染物浓度高、色度高、碱度高、可生化性差以及含有特征污染物对苯二甲酸(TA)的特点,结合以往相关工程经验,采用分质处理模式,即“TA废水酸析预处理+综合废水芬顿高级氧化—混凝气浮—水解酸化—接触氧化”组合工艺,使废水实现达标排放。介绍了其工艺特点、设计参数及处理效果等,废水处理工艺的日水处理费用为29.09元/t,每年为企业带来131.4万元回用水收益。工程运行结果表明,该系统运行稳定,最终出水COD<200 mg/L,达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)表2间接排放标准,为纺织染整行业中类似印染废水的处理提供一定的工程经验。