A^(2)O+MBR工艺处理低碳氮比污水的效果研究

污水处理厂通常面临进水碳氮比偏低的问题,为确保出水水质达标,一般采取超量投加碳源的策略,但是这会导致运行成本上升。北京市某污水处理厂将厌氧-缺氧-好氧(Anaerobic-Anoxic-Oxic,A^(2)O)+膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)工艺作为主体工艺,进水由生活污水(占30%)和工业废水(占70%)组成。该污水处理厂向缺氧池投加葡萄糖溶液作为碳源,辅助脱氮。试验分别测定进出水化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)、总氮(Total Nitrogen,TN)和反应池混合液悬浮固体(Mixed Liquid Suspended Solids,MLSS)的浓度,分析外加碳源对脱氮效果和污泥产生量的影响,并进行碳源投加前后的成本对比。研究表明,进水COD/TN小于7时,适量投加碳源有助于提升脱氮效率,而COD/TN大于7时,要优化其他环节来加强脱氮效果,以保证出水水质稳定符合相关标准。通过精细化过程控制和改变运行管理方式,污水处理厂可以有效降低运行成本,避免进行工程化改造。

改良多级A/O对低C/N生活污水强化除磷效果研究

针对传统多级A/O工艺处理低碳氮比生活污水除磷效果差的问题,通过增设前置厌氧段改良多级A/O工艺,重点研究了除磷效果的可行性。结果表明:在温度为17℃±3℃、流量分配比为100%∶0∶0、水力停留时间为10h、污泥回流比为50%、污泥龄为14天的条件下,系统总体除磷效果较好。其中COD、TP平均去除率分别为89.81%、90.35%,出水平均浓度分别为32.65mg/L、0.49mg/L,均优于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准。由于受到硝化反硝化的综合影响,对污水中含有的氮素去除效果一般,其中NH3-N、TN去除率均为50%左右,出水平均浓度为30.32mg/L、30.41mg/L,可通过外加碳源的方式增强反硝化能力,进一步提高系统脱氮效果,出水有望达到一级B标准。改良工艺在保证有机物去除效果的基础上基本实现了脱氮除磷,可为实际生活中处理低C/N生活污水提供参考。

紫外活化过硫酸盐降解水中阿莫西林的特性

为解决传统工艺难以有效去除水中难降解抗生素类污染物的问题,采用紫外活化过硫酸钾(UV/PPS)氧化降解水中典型抗生素类物质阿莫西林(AMX)。对比了UV/PPS联用工艺与单独UV、单独PPS工艺对AMX的降解效果,考察底物初始浓度、PPS投加量、溶液pH值、碳酸氢根离子浓度、氯离子浓度5种因素对AMX降解动力学的影响,并鉴定了反应系统的主导活性自由基。结果表明,UV/PPS联用工艺与单独UV、单独PPS工艺对AMX的降解均与准一级动力学模型相符(R^(2)≥0.95),且UV/PPS联用工艺大大提高了AMX的降解率;底物初始浓度较低有助于AMX的降解;过硫酸盐投加量为0.5 mmol/L时,对AMX的降解率达到最大值;溶液pH值较高时UV活化PPS的反应速率更快;碳酸氢根离子和氯离子的存在均会降低反应速率,且两者对该反应的抑制作用为碳酸氢根离子>氯离子。UV/PPS工艺中·SO_(4)^(-)活性自由基主导AMX的氧化降解。

固定化改性TiO_(2)光催化消毒性能与机理研究

发展中国家农村地区饮用水普遍存在着微生物超标问题,太阳光消毒法(SODIS)是实现饮用水微生物控制、提高当地居民饮水质量的潜在技术.目前,SODIS法存在光照利用率低的问题,消毒效果完全依赖于环境温度与光照强度,仅在低纬度地区晴朗天气环境下效果较好.本研究通过材料改性强化TiO_(2)光催化性能,利用固定化技术提升催化剂的循环利用效率,开发了固定化改性TiO_(2)光催化消毒用技术,克服了上述SODIS法的缺陷.本研究采用水热法分别合成了暴露(001)或(101)晶面的锐钛矿相二氧化钛,暴露(110)面的金红石相二氧化钛以及不暴露特定晶面的锥形混晶相二氧化钛.通过与对照标准品比较在光照下灭活耐热大肠杆菌速率后发现,晶体类型对灭活速率的影响顺序为晶相>暴露晶面>晶粒形状.XRD、SEM、UV-vis、XPS价带谱、Zeta电位、ICP-MS等表征结果表明,催化剂的较高价带位置与表面电位在消毒过程中起主导作用,尖锐棱角形貌起次要作用.将001-TiO_(2)粉末样品固定化后,减少了循环使用中的催化剂损失,经处理水中细菌残留率仅为0.4%,优于已报道的固定化P25 TiO_(2)样品(1.8%)和仅光照条件下的空白对照组(67.3%).通过对200个凋亡细菌菌体的形貌分析并计数发现,光催化消毒对水中微生物的去除机制按重要性排序,依次为空穴与自由基化学氧化(139个)、晶粒与菌体表面电荷吸引包埋(48个)和晶体颗粒尖锐棱角物理破坏(13个).综上所述,本研究建立的固定化晶面暴露锐钛矿相TiO_(2)基光催化消毒技术在光强70 mW·cm^(-2),25℃下即具有良好消毒效果,为发展中国家农村地区单户型饮用水消毒提供了可行的解决方案.

两级A/O生物滤池与微絮凝过滤组合处理二级出水

针对西北地区低C/N值城镇污水处理厂二级出水,采用两级A/O生物滤池与微絮凝过滤组合工艺强化脱氮除磷效果。结果表明,生物膜形成后,在溶解氧、水力负荷、流量分配比分别为4 mg/L、1.2 m^(3)/(m^(2)·h)、70%∶30%的条件下,该工艺对COD、NH_(4)^(+)-N的平均去除率分别为85%、94%,出水平均浓度分别为19.86、0.48 mg/L,达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类水标准;对TP的去除率为75%,平均出水TP浓度为0.22 mg/L,达到Ⅳ类水标准;对TN的去除率为72%,平均出水TN浓度为6.77 mg/L,远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准。组合工艺在保证COD去除效果的基础上实现了脱氮除磷。