不同外碳源对污泥反硝化特性的影响

为了选择最优的反硝化外投碳源,应用SBR和A/O反应器,系统地研究了甲醇、乙醇和乙酸钠作为外碳源时污泥的反硝化特性.甲醇、乙醇和乙酸钠作为外碳源时污泥的比反硝化速率分别为3.2 mg/g·h^(-1)、9.6 mg/g·h^(-1)和12 mg/g·h^(-1).甲醇和乙醇作为外碳源时污泥产率大致相同(约为0.40 g/g),而乙酸钠作为外碳源其污泥产率最高(0.65 g/g),甲醇作为外碳源时系统启动时间和驯化期长,不能迅速地响应进水水质的变化.乙醇是反硝化处理系统的最优外加碳源,具有反硝化速率高、污泥产率低、响应迅速、来源广且对环境的影响小等优点.

A/O生物脱氮工艺内循环回流和外碳源投加综合控制的优化

为了提高A/O工艺反硝化效果,应用COST/IWA-Benchmark基准对5种内循环回流量和外碳源投加综合控制策略进行了比较.结果表明,控制策略1无论从外碳源消耗量、出水水质,还是从控制器稳定性上都是最优的控制策略,它有2个反馈环路组成,一个环路控制外碳源投加量,从而维持缺氧区出水硝酸氮浓度处于最优设定值2 mg/L,另外一个环路控制内循环回流量,维持好氧区出水硝酸氮浓度（根据排放标准确定,一般为8-12 mg/L）.该策略在低负荷时可以高效利用缺氧区反硝化容量,而在高负荷时通过控制外碳源投量保证出水硝酸氮满足排放标准.

前置反硝化工艺外碳源投加串级控制策略研究

反硝化反应需要以有机碳源为电子受体.由于污水厂的进水负荷时刻在变化,当进水碳氮比较低时,需要外投加碳源.为了有效地控制外碳源投加量,提出了由两个PI控制器组成的外碳源投加串级控制策略,可以控制出水硝酸氮浓度以及缺氧区末端硝酸氮浓度.由Matlab/Simulink模拟表明,该控制器具有良好的动态品质、抗冲击负荷强,可快速响应进水负荷的变化,能在降低出水硝酸氮和总氮浓度的同时,大大降低外碳源投量.

A／O脱氮工艺中外碳源投加控制器的建立与研究

反硝化需要以有机碳源为电子供体，当污水厂进水COD／TN较低时将会抑制反硝化反应的顺利进行，为了提高脱氮效率，需外投碳源。为了有效控制外碳源投加量，本文根据活性污泥数学模型建立了外碳源投加前馈—反馈控制器，确定维持缺氧区末端硝酸氮浓度为1mg／L时，能实现以尽可能少的外碳源投量大大降低出水硝酸氮和总氮浓度的目的。模拟表明该控制器抗冲击负荷能力强，响应快，易于在线控制，可显著提高污水厂脱氮效率。

当前城市污水厂减少外碳源投加量的研究

随着社会可持续发展进程不断加快,为确保城市污水厂生产经营建设能够切实满足绿色节能要求,需要采用科学措施减少外碳源投加量,从根本上提高城市污水厂运营期间的综合效益。本文针对于此分析了控制城市污水厂外碳源投加量工作的重要意义,提出减少外碳源投加量的具体方法,评估外碳源投加量控制效果,以供参考。

分段进水A/O工艺外碳源投加控制策略的比较研究

采用连续流分段进水A/O中试试验系统处理低COD/N生活污水,为获得高品质出水,投加外碳源（乙醇）强化反硝化效果.为合理、有效控制外碳源投量,针对不同控制参数（ORP和在线硝酸盐氮）及外碳源投加位置（D3和D4）,提出5个外碳源投加控制策略,并从基建投资、处理效果、运行费用及维护等方面对控制策略进行比较.结果表明,控制策略Ⅰ和Ⅱ只选取D4为碳源投加控制点,控制结构最为简单,传感器数量最少,造价低,但由于缺氧停留时间过短,在高负荷、低COD/N时,控制参数无法达到预先设定值,而使得碳源投加持续过量,缺氧区D4平均COD浓度高达192.8 mg/L和158.9 mg/L,平均出水TN浓度高达17.42 mg/L和19.04 mg/L,碳源消耗量分别为92 mL/（m3.d）和84 mL/（m3.d）.而控制策略Ⅲ～Ⅴ,同时在D3和D4投加外碳源,并采用不同的控制参数.结果表明,3个控制策略能充分利用D3和D4反硝化容量,较好地抵抗冲击负荷,保持出水TN浓度稳定,平均为7.30、8.2和7.49 mg/L,碳源消耗量分别为29、45和27 mL/（m3.d）.最后,从传感器数量、运行效果稳定性及运行费用等方面对5个控制策略进行综合评价,结果表明,控制策略Ⅲ具有良好的动态品质,抗冲击负荷能力较强,出水效果较好,碳源投加量较低且在线仪器的投资较省,是较为优化的外碳源投加控制策略.

基于人工神经网络的反硝化滤池外碳源投加控制

针对反硝化滤池外碳源过量投加导致的出水总碳超标与碳源浪费问题,利用实际污水与小试装置研究了最适外碳源投加量的影响因素,并应用人工神经网络建立了外碳源投加模型与脱氮效果预测模型。结果表明,基于进水总氮负荷与碳氮生化反应计量守恒而进行的外碳源投加可缓解碳源浪费与污染问题,但脱氮效果缺乏稳定性,可考虑通过进水ORP、p H值、DO与温度的综合影响来进行改进。应用自适应学习速率动量梯度下降法建立了输入为5项进水指标、输出为最适投加量的外碳源投加模型,相关系数为0.9648,表明模型中进水参数与最适投加量具有很好的相关性,外碳源投加模型的改进具有可行性。应用贝叶斯正则化法建立了输入为5项进水指标、输出为NO3^--N与NO2^--N浓度的脱氮效果预测模型,相关系数为0.9085,表明预测反硝化滤池的脱氮效果具有一定可行性。外碳源投加模型可配合脱氮效果预测模型构建反硝化滤池外碳源投加控制系统,完善污水厂的自动化控制。

易腐垃圾沼液作为污水处理厂补充碳源的资源化利用探索——以浙江某污水处理厂为例

低强度进水制约了城镇污水处理厂的总氮(TN)脱除效果。采用易腐垃圾沼液作为补充碳源,在强化污水处理厂脱氮效果的同时,降低了污水处理和易腐垃圾沼液运行成本及碳排放量。实验分析了沼液成分,并研究了不同沼液/进水混合比对污染物去除、运行稳定性及污泥性状的影响。结果表明,当混合比为0.100%(体积分数)时,工艺具有最佳运行效果。沼液投加后生化段反硝化速率增加了2.23倍,同步硝化反硝化(SND)效率增加了39.2%,TN去除率提高了1.34倍。污水处理厂出水水质稳定,达到《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》(DB 33/2169—2018)(“准四类”排放标准)。工艺流程中重金属(Pb、Cd及Cr)含量均未超标,出水的环境污染风险可控。沼液的资源化利用每年约减少污水处理厂运行成本38万元,易腐垃圾运行成本144万元,并削减近84 t CO_(2)排放。结果表明,对易腐垃圾沼液的资源化利用“以污治污”,有助于碳减排目标的实现,降低了运行成本,并具有良好的社会和环境效益。

低碳氮比污水外加碳源生物脱氮技术研究进展

针对低碳氮比生活污水脱氮效率低下、效果不理想的问题,文中介绍包括小分子有机物、大分子有机物、以纤维素为主的天然材料、人工合成的高分子材料及修饰天然材料所得新型材料等外加碳源辅助生物脱氮技术,并对各种外加碳源的不足进行阐述。

人工湿地反硝化碳源补充研究进展

碳源作为反硝化过程的电子供体,是影响人工湿地反硝化过程的主要因素。人工湿地的反硝化碳源主要来自于进水,但是由于进水中的溶解性有机碳浓度很低,并且大部分为难降解有机碳,因此需要考虑使用外加碳源提供反硝化电子供体。研究中用于人工湿地反硝化碳源主要有污水、低分子碳水化合物和植物生物质等。植物生物质作为人工湿地反硝化碳源有其独特的优势,不仅价格低廉,来源充足,而且解决了湿地植物的处置问题,还不会增加系统的能耗和二氧化碳的排放量。本文结合现有人工湿地反硝化碳源补充的相关研究,描述了不同外加碳源对反硝化过程的作用,并对不同外碳源的效能进行了对比。

城镇污水处理厂改良厌氧/缺氧/好氧工艺的两种碳源补充途径脱氮效能比较

在太湖流域某城镇污水处理厂改良厌氧/缺氧/好氧工艺中试验了两种碳源补充途径的脱氮效能,途径Ⅰ为全部外加乙酸钠碳源,途径Ⅱ为部分利用原水碳源。结果表明,两种碳源补充途径对COD、氨氮的去除效果相当,出水COD、氨氮和总氮均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。而且,两种碳源补充途径对污泥活性和沉降性影响也不大,微生物多样性相当,微生物结构相似。途径Ⅱ的污水处理成本较途径Ⅰ降低约0.20元/m^(3)。因此,为实现节能降耗目标,可以采用减少外碳源乙酸钠投加量、充分利用原水内碳源的方式。

前置反硝化的碳源投加前馈—反馈控制器

为了实现对外投碳源量的在线控制,通过ASM1模型的推导建立了外碳源投加的前馈—反馈(feedforward-feedback)控制器,模拟表明该控制器可在大大降低出水硝酸盐氮和总氮浓度的同时尽可能地降低外碳源投量。

碳源对污水处理系统脱氮除磷的影响

在污水强化生物脱氮除磷系统中,碳源种类及浓度对于处理系统去除效果的高效运行起到重要的作用。通过介绍生物脱氮及除磷各步骤碳源需求的机理,探讨碳源类型及碳源浓度对系统脱氮除磷效果的影响,同时对提高污水碳源浓度常用的手段即增加外碳源及内碳源方法进行分析。

改进SBR处理垃圾渗滤液深度脱氮的启动与实现

为了在去除渗滤液中有机物的同时实现深度脱氮,利用SBR法灵活多变的反应过程,采用交替曝气和搅拌至硝化结束,然后在不添加任何外碳源的条件下以充分缺氧搅拌至内源反硝化结束的方式运行SBR系统.系统通过交替硝化反硝化、同步硝化反硝化和内源反硝化的协同作用,可以在不添加任何有机碳源的条件下,使系统出水的总氮含量小于40 mg/L,去除率达到95%以上,达到中国最新颁布的渗滤液总氮的排放标准.同时,由于50%左右的总氮是利用原水碳源在内源反硝化的作用下脱除的,试验期间的污泥浓度在没有排泥的条件下始终稳定在6 g/L左右,污泥产量大幅度减少.不同操作模式下的对比试验表明:污泥中PHA的含量是决定系统脱氮效率的重要因素;硝化前的厌氧搅拌以及短间隔曝气有利于增加污泥的储碳量,提高了系统的脱氮效率;传统的持续曝气后搅拌无法通过内源反硝化实现深度脱氮.

后置反硝化曝气生物滤池处理生活污水的研究

采用后置反硝化曝气生物滤池处理模拟生活污水,在保证出水COD达标排放的前提下,分别向二级缺氧滤柱中投加20 mg/L的甲醇和引入0.2Q(Q为试验中系统进水的流量)的原水作为外碳源,考察了投加外碳源对系统脱氮及去除COD的影响。试验结果表明,在二级缺氧滤柱中投加20 mg/L的甲醇作为外碳源时,系统出水的NH4+-N、TN、COD平均浓度分别为5.6、8、35.8 mg/L,其去除率分别为83.6%、81%、83.5%;在二级缺氧滤柱中引入0.2Q的原水作为外碳源时,系统出水的NH4+-N、TN、COD平均浓度分别为13.9、18.3、47.7 mg/L,去除率分别为59%、56.6%、78.1%。系统采用甲醇比引入原水作为外碳源的脱氮效果好且出水的COD浓度较低。

补充生物质强化水平潜流湿地去除硝酸盐氮研究

针对垂直流—水平流组合人工湿地的水平流段反硝化碳源不足的问题,研究了投加香蒲枯叶对去除硝酸盐氮及出水水质的影响。结果表明,投加经过碱处理和未处理的香蒲枯叶均可以提高水平潜流人工湿地系统对硝酸盐氮的去除速率。在进水硝酸盐氮为50 mg/L时,投加经碱处理的香蒲枯叶后,运行初期的出水硝酸盐氮<7 mg/L,去除速率可达12.18 g/(m3.d);投加未处理的香蒲枯叶后,运行初期的出水硝酸盐氮<15 mg/L,去除速率为9.21 g/(m3.d)。投加香蒲枯叶后,系统出水总氮的变化趋势与硝酸盐氮的一致。

以氧化还原电位作为缺氧-好氧法工艺反硝化反应模糊控制的参数

以淀粉废水为研究对象,重点研究了氧化还原电位(ORP)作为缺氧-好氧法(A/O)工艺反硝化反应模糊控制参数的可行性,研究表明缺氧区末端硝酸氮浓度与ORP值具有很好的相关性,可以作为A/O工艺内循环回流量和外碳源投加的模糊控制参数,并建立了ORP模糊控制器。单独控制内循环回流量维持反硝化区末端ORP值为(-86±2)mV,或单独控制外碳源投加量维持反硝化区末端ORP值为(-90±2)mV,可实现A/O工艺脱氮的最优控制。

间歇曝气脱氮系统的影响因素研究

通过观察间歇曝气生物脱氮系统在不同水温、C/N值下的脱氮效率以及好氧/缺氧一周期内的硝化和反硝化过程,分析了温度和缺氧期C/N值对硝化和反硝化速度的影响,探讨了冬季所需外加碳源量。试验结果表明,秋、冬季提高缺氧期C/N值是保障间歇曝气脱氮系统运行效率的有效措施;在TN负荷为0.034kg/(kgMLVSS·d),水温为15℃时最适C/N值为7,10℃时最适C/N值为9。为了降低冬季运行费用,有必要寻找廉价的外碳源。

后置反硝化工艺处理高氨氮农药废水的研究

采用特异性移动床生物膜反应器(SMBBR)结合后置反硝化技术处理高氨氮农药废水,SMBBR选用亲水性更强的SDC-03型填料和特异性DNF409混合菌种,可以实现同步硝化反硝化脱氮。试验考察了DNF409菌种对填料挂膜的影响,不同C/N比对脱氮的影响以及对COD、氨氮、TN的去除率的影响。结果显示,当水力停留时间为8 d,进水COD质量浓度为2 408~7 440 mg/L,氨氮质量浓度为160.21~433.84 mg/L,TN质量浓度为208.27~537.65 mg/L,pH值为7.0~8.5时,AF中外加碳源C/N比值为5时,出水COD质量浓度平均为341.9 mg/L,平均去除率高达92.3%,氨氮质量浓度保持在3.0 mg/L以内,去除率在98%以上,TN质量浓度稳定在40~45 mg/L,去除率在80%以上,达到了《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的三级标准。

A/O工艺结合化学沉淀法处理城市河道水的研究

试验采用强化脱氮的A/O工艺对具有我国南部城市河道水典型特征的深圳布吉河道水进行处理,通过添加外碳源(甲醇)提高TN去除效果,并向二沉池出水添加PAC(聚合氯化铝)进行混凝沉淀以降低TP和SS。试验结果表明,单独采用A/O工艺处理河道水,二沉池的出水COD达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准,TN达到二级标准,TP和SS不达标。通过向缺氧段添加甲醇调节C/N可有效降低出水TN,比较C/N分别为2、4、6时的水处理效果,当C/N=4时的二沉池出水TN即可达到一级标准,且C/N=4时的性价比最佳。二沉池出水如再经PAC化学沉淀后,TP、SS均可达到一级标准,TN和COD也较化学沉淀前有所下降。通过添加外碳源强化脱氮的A/O工艺结合化学沉淀法是一种高效、易于维护和管理的河道水异地处理方法。