低DO对活性污泥系统碳和氮去除影响的研究

考察了长期低溶解氧(DO)条件下推流式活性污泥系统碳和氮去除的效果,并从微生物群落结构及动力学特征方面进行了机理分析.结果表明,将DO浓度从2.0mg/L降低至0.3mg/L,系统仍可有效地去除污水中的碳和氮,但当DO降低至0.3mg/L时,系统的脱氮性能波动较大.随着DO浓度的降低,系统中细菌的总体群落结构发生改变,但功能菌群仍为Proteobacteria,约占65%.Nitrosomnas oligotropha、Nitrobacter winogradskyi spp.和GrouplNitrospira等是低溶解氧条件下的主要硝化细菌.qPCR结果显示DO从2.0mg/L降至0.5mg/L时硝化细菌(主要是Nitrospira)得到富集,保证了低DO条件下的完全硝化.硝化反应动力学分析也表明,在一定范围内降低DO可以延迟细菌衰亡以维持活性污泥系统中硝化细菌的生物量.本研究可为污水处理厂降低DO实现节能运行提供理论支持.

同步半硝化-厌氧氨氧化颗粒污泥工艺在低氨氮污水脱氮的应用

为了检验同步半硝化-厌氧氨氧化颗粒污泥工艺（simultaneous partial nitritation/Anammox with granularsludge,SPNAGS）对低氨氮污水的生物脱氮效果,开展了长期的小试试验研究.结果显示,在污水氨氮浓度从200mg/L降到20～50 mg/L时,系统中的颗粒污泥发生解体,难以保持颗粒状,且污泥颜色由原来的红棕色变为灰黄色,系统仍然保持很高的氨氮去除率（〉95%）,但总氮的去除率却逐渐降低,最后仅有20%左右,约80%的氨氮转化为硝酸盐.因此,本研究进一步证明了该工艺在应用于低氨氮浓度污水生物脱氮时,系统内亚硝酸盐氧化细菌（nitrite-oxidizing bacteria,NOB）的控制既是关键,也是挑战.

一体式SNAD废水处理系统的启动和稳定运行控制研究

通过小试实验考察了同步半硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)系统启动和稳定化运行的条件。结果显示,通过控制温度、pH、DO、曝气方式以及碱度与进水氨氮的比值,采用人工富集厌氧氨氧化细菌的方法,成功启动了SNAD系统,并且实现了稳定化运行。氨氮和总氮的去除率均可达到90%以上,平均出水硝酸盐和进水总氮的比例可控制在11%以内。另外,在启动过程中还发现,菌体自溶贡献了大部分化学耗氧量(COD),但随着系统的稳定,菌体自溶现象趋于减小。

典型生境中氨氧化古菌和厌氧氨氧化细菌的分布和丰度

运用分子生物学方法研究了某富营养化湖泊污泥（以下简称湖泊污泥）、某长期施肥的稻田土壤（以下简称稻田土壤）和某污水处理厂硝化污泥（以下简称硝化污泥）中氨氧化古菌（AOA）和厌氧氨氧化（ANAMMOX）细菌的分布及丰度。结果表明,湖泊污泥、稻田土壤和硝化污泥中AOA的amoA基因Shannon指数分别为1.64、2.14、0.57,稻田土壤的生物多样性最丰富;但以上3种生境中AOA的amoA基因丰度分别为（1.45±0.13）×10^7、（7.24±0.25）×10^5、（3.46±0.22）×10^5拷贝数/g（以干质量计,下同）,湖泊污泥中最大。湖泊污泥和稻田土壤中的AOA与水/沉积物中的古菌亲缘关系相近,既有来自水/沉积物分支,又有来自土壤/沉积物分支;硝化污泥中的AOA与土壤/沉积物中的古菌亲缘关系相近,全部来自土壤/沉积物分支。湖泊污泥、稻田土壤和硝化污泥中ANAMMOX细菌的16SrRNA基因Shannon指数都较小,生物多样性不丰富,但hzsB基因的丰度分别达到（1.32±0.17）×10^8、（2.88±0.28）×10^8、（7.76±0.25）×10^8拷贝数/g。湖泊污泥、稻田土壤中ANAMMOX细菌的优势种属于Brocadia属;硝化污泥中ANAMMOX细菌的Brocadia和Kuenenia几乎各占一半。

两级AO型MBR工艺处理垃圾中转站废水工程应用

结合实际工程案例,介绍了膜生物反应器(MBR)工艺处理垃圾中转站废水的工艺流程、设计参数、工程调试及运行效果,并分析了项目运行成本。实践表明,两级AO型MBR工艺处理垃圾中转站废水稳定性强,出水COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、SS等主要水质指标均可稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级B标准限值要求,且直接运行费用为1.79元/m3,具有技术适用性及经济可行性。

S195柴油机机油过量消耗的原因及其改进措施

Ｓ１９５柴油机机油过量消耗的原因及其改进措施徐相龙５１９５柴油机是我国农村使用最广泛的机型之一。它广民用于农田作业、农副产吕ｍ工、里钻运输、内河Ｒ沿海航运和捕据、固定发电等。５１９５柴油机冥育结栩紧雷、体轻力大、维②折装阎区、起动省力等优康。但由香在...

双污泥工艺强化生物脱氮除磷及其污泥沉降性能的中试研究

为强化低温条件下AAO工艺的生物脱氮除磷效果,向AAO工艺中投加改性聚氨酯悬浮填料,将AAO工艺改造成为生物膜-活性污泥工艺(下称“双污泥工艺”),分析了双污泥工艺在低温条件下的出水水质、强化脱氮除磷机理及污泥沉降性能。研究表明:低温条件下双污泥工艺出水水质优于AAO工艺,AAO工艺与双污泥工艺的出水TN平均值分别为15.87、13.28 mg/L,出水TP平均值分别为1.18、0.87 mg/L;双污泥工艺在Chao1指数和Shannon指数上的表现均优于AAO工艺,说明双污泥工艺比AAO工艺具有更高的物种丰度和多样性。更高的物种丰富度可增强系统的同步硝化反硝化效果和在低温条件下的抗冲击性能;双污泥工艺中污泥LB-EPS的PN:PS较高,使得污泥的SVI较低,从而其污泥沉降性优于AAO工艺,这有助于提高低温条件下的泥水分离效果。以上研究结果为北京市通州区的村镇污水处理工艺升级提供一定的技术参考。

溶解氧对活性污泥系统的脱氮效果和硝化细菌群落结构的影响

通过改变推流式活性污泥系统曝气池内的溶解氧(DO)浓度,考察了DO对脱氮效率的影响,以及硝化细菌的群落结构和多样性随DO浓度降低的变化规律.水质监测结果显示,系统曝气池中DO浓度从3 mg·L^(-1)降低到0.5 mg·L^(-1)运行时,曝气池中的硝化和脱氮效果并未受影响,且氨氮和总氮的去除效果可分别达到98%和85%以上.当DO浓度进一步降低到0.3 mg·L^(-1)和0.2 mg·L^(-1)时,系统的脱氮效果变差,而且难以达到稳定状态.PCR-DGGE和基因测序分析结果显示,氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)所属的Nitrospira的群落结构随DO的变化并不显著,群落结构的动态变化水平分别为20%~40%和10%~40%.Nitrobacter的群落结构随DO浓度的降低发生了明显的变化,不同DO工况下的Nitrobacter群落结构存在较大差异.测序结果显示,AOB中的Nitrosomonas oligotropha,NOB中的Group1 Nitrobacter和Group 1 Nitrospira均是低DO条件下贡献硝化作用的硝化细菌.因此,在低DO(0.5 mg·L^(-1))工况下,完全可以实现稳定的硝化作用,这为污水处理厂降低DO运行提供了可靠的理论依据.

3种固定式填料在中试IFAS系统中的性能比较及菌群结构解析

为考察固定式填料在生物膜-活性污泥工艺(IFAS)中的性能和菌群结构,选取弹性立体填料、组合填料以及自制填料3种固定式填料投入中试级别的IFAS反应器好氧池中进行对比,另于小试系统中进行3种填料的脱膜实验。结果表明:组合填料的亲水性最高(接触角为38°),生物膜厚且致密,加上结点的存在,易结团,脱膜率最高为63%;弹性填料21 d基本可以完成生物膜的更新;而自制填料脱膜速率先快后慢,第24天时脱膜率高达80%。在系统运行期间,3种填料对COD、氨氮去除率均在90%以上,出水均达到一级A排放标准。自制填料和组合填料系统的总氮去除率高于弹性填料。当自制填料系统运行27 d以后,TN出水可稳定达到一级A排放标准。与组合填料和弹性填料相比,由于自制填料结构的特殊性,其负载的生物量最多,生物多样性最高,同时,对硝化细菌、反硝化菌和反硝化除磷菌均表现出富集优势。

同步半硝化-厌氧氨氧化-反硝化一体式反应器的运行条件和微生物丰度研究

通过小试考察了同步半硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)系统的运行条件以及各种细菌的丰度变化情况。结果表明:通过控制温度等运行参数可以成功启动SNAD系统。在启动阶段,细菌的丰度基本保持不变;在稳定化运行阶段,氨氧化细菌(AOB)的丰度为(2.95E+07)copies/g(每克污泥,下同)、亚硝酸盐氧化细菌(NOB)中的Nitrospira和Nitrobacter的丰度分别为(5.87E+05),(3.95E+06)copies/g,厌氧氨氧化(Anammox)细菌的丰度达到了(7.85E+09)copies/g。对于整个系统而言,AOB和Anammox是系统中的优势细菌。

SBR反应器厌氧氨氧化系统启动过程中细菌群落结构的变化

以白洋淀岸边带沉积物为接种污泥,启动了SBR厌氧氨氧化反应器.对反应器启动过程中的进出水水质进行了连续监测,并采用PCRDGGE、定量PCR和基因测序等分子生物学技术研究了系统内总细菌和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌群落结构随培养时间的变化规律.结果表明:在启动过程中,总微生物菌群动态变化水平为26.6%~50.5%;微生物多样性先变小后增大,优势菌种得到重新分布;ANAMMOX细菌的群落结构变得单一化,最后系统的优势ANAMMOX细菌是Brocadia属.富集培养阶段SBR系统中ANAMMOX细菌的最大生物量达到了1.73×109copies·g^(-1)干污泥,而且总氮的去除率最高达到约82%.

利用OUR监测不同SRT下有机物去除与硝化的分界点

为深入了解有机物与氨氮的降解规律,对活性污泥法改进及新兴脱氮技术应用提供技术支持,研究了有机物去除段与硝化段分离的过程和机理,探讨了不同污泥龄对该过程的影响,并加入呼吸速率(OUR)这一新指标。结果表明,在各污泥龄下,有机物去除和硝化是分步进行的,先进行有机物的去除,当有机物进入慢速降解或难降解阶段时,才进入硝化阶段。污泥龄越小,两个过程的分离越明显。10、17.5和35 d污泥龄下有机物对氨氮的临界抑制浓度分别为36、72和96 mg·L^(-1)。DO和OUR均可表征该分离过程。OUR作为表示活性污泥活性的指标,在实际分离应用中更有意义。

污泥基吸附剂耦合混凝剂深度处理有机物的应用研究

以超低泥龄活性污泥工艺产生的剩余污泥为研究对象,通过高温化学活化的方法将其制备成不同的污泥基吸附剂(sludge-based adsorbents,SBAs),并表征了SBAs的物理化学性质,针对现有工艺出水有机物较高的问题,以有机物(TCOD)去除率为评价指标,优选出性能良好的2种污泥基吸附剂(SBA1、SBA5),并将其与2种混凝剂(Fe_2(SO_4)_3和Al_2(SO_4)_3)耦合使用进一步去除水中有机物。研究结果表明:制备污泥基吸附剂的孔隙结构得到了很大改善,SBA5的有机物去除效率优于SBA1。联用试验中,SBA5与Fe_2(SO_4)_3联用的TCOD去除率达到最高为48%。相比于混凝剂对溶解态COD的去除率,联用试验的去除率从25. 5%～34. 7%提升到49. 3%～60. 1%,实现污泥资源化的同时提高了有机物的去除率。

排水管道中硫酸盐还原菌与产甲烷菌的竞争与调控

城市排水管道生物膜及底泥中存在着复杂的菌群及其相互作用,可产生H_2S、CH_4等多种有毒有害气体,造成管道腐蚀,危害城市管网安全。在总结2种关键微生物菌群——硫酸盐还原菌(SRB)与产甲烷菌(MA)的分类、代谢机理及两者在产气反应过程中的底物竞争关系的基础上,阐述了SRB、MA在排水管道微环境中的分层分布特征,重点梳理与分析了SRB、MA的调控因素及方法。由于SRB、MA对于不同抑制剂的耐受性不同,且处于生物膜内部的菌群会受到传质阻力的保护作用,因此,控制H_2S时须增加抑制剂的单次投加量,对于CH_4,则须延长抑制剂的投加周期。研究为今后开展管网废气控制提供了微生物学理论基础,并为城市管网防腐及维护提供了具体的调控依据。

污水生物处理过程中曝气控制策略的研究进展及趋势

曝气环节是活性污泥法的重要单元,也是能耗最大的单元,为污染物的好氧生化处理提供所必需的氧气。曝气控制的研究对于出水水质的提高和运营成本的节省具有重要意义。随着污水处理技术的发展,曝气控制也越来越精细化。其中,传统曝气控制系统以反馈微调为核心,新型曝气控制系统包括以模型计算为核心的精确曝气控制和以规则推理为核心的智能曝气控制。针对上述控制系统的运作规律、实现方式进行综述;对现有的曝气控制系统进行评价,从控制参数、控制方式、硬件和软件等方面提出优化建议,并对曝气控制系统的前景进行展望。

面向未来污水处理技术应用研究现状及工程实践

目前全球面临巨大能源、水污染及资源危机,传统污水处理技术已无法满足可持续发展需求,实现能源自给、污水再生及资源回收的新型污水处理技术是未来水厂重要实施路径.污水处理厂实现能源自给的关键一是“开源”,即高效回收污水中有机物化学能、低品位热能,并利用外源有机物厌氧共消化、太阳能、风能等技术开发能源;二是“节流”,即利用高效设备、精细化运行系统及厌氧氨氧化技术等举措节能降耗.基于可饮用用途,MBR+RO法是实现污水再生的主要途径,但膜污染严重、电耗高的问题仍有待解决.通过污泥水解技术获得富含VFA的优质碳源或合成PHAs的主要原料是有机物资源化的重要方向;利用污泥焚烧磷回收,可获得90%以上的磷回收率,并可解决污泥处置的困境.系统总结了国内外面向未来污水处理新技术应用研究现状,介绍了典型国家对未来污水处理技术的实践,提出我国面向未来污水处理厂面临的阻碍及可能的出路,为我国未来污水处理厂的发展提供方向.

型式结构对双曲面搅拌器流场影响的数值模拟

基于多重参考系法(multiple reference frame model,MRF),采用标准k-ε模型对双曲面搅拌器的流场分布特性开展了数值模拟研究,重点对实心、空心、有孔和高叶片4种不同型式结构的双曲面搅拌器的流场结构、流速分布、湍动能分布、有效搅拌体积以及功耗特性进行了对比分析。结果表明,高叶片结构的双曲面搅拌器更有利于形成对称且均匀的流场,底部湍动更强烈,搅拌范围更广且混合效果最佳。在转速为200 r·min^(-1)时,高叶片双曲面搅拌器达到搅拌要求时单位能耗分别仅为前3种结构的74.09%、61.19%和61.88%,其节能效果显著。

微孔曝气气泡生成阶段的并聚规律研究

微孔曝气可提高曝气效率,是污水生物处理节能降耗的主要措施之一。大多数微孔曝气器在设计时追求小孔径,却忽略了气泡在生成阶段的并聚作用所带来的负面效果。采用CCD高速摄像技术,对气泡在不同孔间距及通气量下的生成过程中所发生的并聚规律进行研究,并获得了气泡不发生并聚的最小孔间距理论公式,对微孔曝气器的设计具有指导意义。

A^(2)/O工艺处理低温低碳氮比生活污水的脱氮效率及反应动力学

低温低碳氮比(C/N)生活污水对生物脱氮不利。利用A^(2)/O中试装置探究了低温低碳氮比进水条件对生物脱氮效率的影响,并结合反应动力学进行了评价。结果表明,低温低碳氮比的进水条件对COD、NH4+-N的去除影响较小,出水均能达到一级A排放标准;对TN的去除影响较大,平均去除率仅为56.5%,其原因在于反硝化过程受到限制。沿程实验结果表明,较高的溶解氧(DO)和碳源的缺乏是导致反硝化效果差的主要原因。反应动力学拟合的结果表明,温低碳氮比的进水,其比硝化速率、比反硝化速率明显低于常规状态下进水的值,且比反硝化速率对NO3--N浓度的变化敏感。

IFAS污水处理工艺的研究进展

总结了固定生物膜-活性污泥(IFAS)工艺的相关研究进展,主要包括IFAS工艺对污染物的去除性能、与其他技术耦合后的工艺性能、关键运行参数的影响,以及动力学模拟对IFAS工艺运行过程的优化。和传统活性污泥法(CAS)比较,IFAS工艺结合悬浮污泥与附着生物膜二者的优势,对有机物和氮素等污染物表现出更好的去除效果。IFAS工艺与其他新型污水处理工艺的耦合,可提高功能菌的代谢活性、多样性及选择性。在抗运行冲击方面,IFAS工艺在C/N变化、低温及高氨氮的情况下仍具有较高的运行稳定性;在工艺优化方面,动力学模拟有助于更好地理解IFAS反应器中运行参数、生物质特性,以及工艺性能间的内在联系,从而可达到工艺优化的目的。IFAS工艺的高污染去除及抗冲击性能为我国污水处理厂的升级改造提供了很好的技术途径。为进一步提高对IFAS工艺的应用能力,未来在高性能填料的研发、生物膜挂脱膜平衡、泥膜两相间的交互作用及微生物特征分布等方面还有待进一步研究。