微压内循环反应器的CFD模拟与试验研究

针对微压内循环反应器0.8m×0.1m×1.2m试验模型装置的内部气液两相流进行计算流体动力学(CFD)二维模拟和试验研究,结果表明:模拟结果与试验结果相符,总体的流速误差<±20%,中间区域的流速误差<±10%,检验了CFD模型。通过流速分布规律研究,从流体动力学角度初步分析了该反应器分区垂向循环流动特征,垂向循环流促进反应器底部产生较高的水平流速,从而有效地减小死区,提高反应器的容积利用率。

微压内循环反应器与序批式反应器的污染物去除及污泥特性比较

微压内循环反应器(MPSR)是在序批式反应器(SBR)基础上研制的一种新型污水处理装置。重点从污泥特性方面对两个反应器进行了比较。结果表明,MPSR稳定运行时对水中COD、TP和TN的平均去除率分别为93.99%、98.72%、75.79%,SBR稳定运行时对水中COD、TP和TN的平均去除率分别为91.93%、95.92%、66.28%,说明MPSR对碳、氮、磷的去除能力强于SBR,主要是MPSR的反硝化能力强于SBR。MPSR的总胞外聚合物(EPS)含量比SBR高,其中蛋白质与多糖的质量比也大于SBR,因而MPSR的污泥沉淀脱水性能更强,除磷效果更好。MPSR污泥粒径总体小于SBR,有利于提高MPSR污泥的吸附能力。MPSR和SBR的硝化能力基本相当,但反硝化能力MPSR大于SBR。

改良微压内循环反应器处理低温低碳源生物污水的探究

为了探究改良微压内循环(MSR)反应器处理低温低碳源生活污水的可行性,以实际生活污水为探究对象,建立改良MSR工艺,并在10℃,进水化学需氧量(COD)为90~160 mg/L的条件下探究了改良MSR工艺脱氮除磷效率。结果表明MSR反应器稳定时期出水COD,NH_(4)^(+)-N及SOP的浓度基本维持在10.9~21.3 mg/L,1.6~3.8 mg/L和0.4~0.9 mg/L,相应的去除效率分别维持在85.9%~92.3%,85.2%~93.4%和89.2%~92.7%。改良MSR工艺较传统SBR工艺展示出更佳的脱氮除磷效率。机制探究表明改良MSR工艺中NO_(2)^(-)-N积累量较少,且胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成量大于传统SBR工艺,从而导致后续氧化产能量较大。改良MSR工艺中糖原质的含量基本无变化,而传统SBR工艺出现周期内较大波动。

微压内循环生物反应器处理低温城市污水中试研究

以某城市污水处理厂曝气沉砂池出水作为原水,考察以微压内循环生物反应器(MPSR)为主体的工艺在低温低负荷情况下的处理效果以及稳定性,以期解决低温低负荷条件下常规水处理技术难以满足出水要求的问题。结果表明,温度7.9~11.5℃,污泥负荷0.071 kgCOD/(kgMLSS·d),反应器出口DO浓度1.0~1.5 mg/L,水力停留时间9.6 h,污泥浓度6 320 mg/L,污泥龄15 d,氨氮负荷、总氮负荷分别为23.71、76.63g/(m^(3)·d)条件下,平均出水COD、NH^(+)_(4)-N、TN、TP的浓度分别为24.26、2.31、8.18、0.15 mg/L,去除率分别达到82.10%、76.85%、71.21%、82.12%,出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理污染物排放标准》的一级A标准。

有机负荷冲击对微压反应器的影响及调控策略

通过单周期瞬时有机负荷(OLR)冲击试验,探究了OLR冲击对微压内循环反应器(MPR)去除效率的影响,采用提高曝气量的方式应对冲击,确定不同OLR冲击条件下的最适曝气量.结果表明,随着OLR的增加,出水COD低于50mg/L,出水TN低于10mg/L,但NH_(4)^(+)-N和TP的去除效率随负荷增加而降低.OLR增加到0.26gCOD/(gMLSS·d)时出水TP高于0.5mg/L;OLR增加到0.46gCOD/(gMLSS·d)时出水NH_(4)^(+)-N高于5mg/L.OLR分别为0.26,0.34,0.46gCOD/(gMLSS·d)时,相应最适曝气量分别为1.95,2.25,2.45L/min.在单周期OLR冲击下,通过调控曝气量的方式可以有效应对冲击,保证污染物去除效果.

微压内循环生物反应器对不同碳氮比城市污水的处理效果及运行优化研究

针对城市污水中由于氨氮浓度增高而导致的碳氮比(C/N)下降的问题,考察了微压内循环生物反应器(MPR)对不同进水C/N模拟城市污水的处理效果,并进行运行优化。结果表明:(1)保持进水COD为245~357 mg/L,提高进水氨氮使进水C/N(质量比)分别为8.7、5.6、3.9,MPR对氨氮的平均去除率始终保持在98%以上,TN去除率由92.42%降至70.06%。进水C/N为3.9时,采用分次进水、分次曝气运行模式,更多碳源被用于反硝化,TN平均去除率提升至81.86%,出水TN低于15 mg/L。(2)随着进水C/N的下降,MPR内混合液悬浮固体浓度、胞外聚合物及好氧段内比好氧速率均下降,通过分次进水、分次曝气的运行调整后,系统的污泥活性得到了恢复。

微压反应器处理低温污水中溶解性有机物变化规律

为探究微压内循环多生物相反应器对低温污水中溶解性有机物的去除特性和迁移转化规律,结合荧光区域积分法,对11℃环境下MPR处理过程中溶解性有机物的紫外光谱特性及荧光光谱特征进行分析。结果表明,随着MPR处理时间的增加,峰T2、峰A均发生了红移,说明低温污水中类腐殖酸物质贡献率的增加是由DOM小分子比例降低而导致的。单周期内ΦⅠ,n和ΦⅡ,n的降幅分别为95.8%、83.8%,类蛋白质物质的贡献率呈现逐渐降低的趋势,说明低温下类酪氨酸物质和类色氨酸物质易被降解。低温污水中DOM在曝气5h时已达到最佳降解效率,ΦT,n的降幅为80%,并且此时类富里酸物质和类腐殖酸物质也被大量去除。单周期内类腐殖酸物质含量的变化趋势为先降低后趋于平稳,但PV,n的变化趋势则是先增大后趋于平稳。

序批式MPR反应器处理低C/N城市污水运行方式优化研究

微压内循环生物反应器(Micro-Pressure Inner-Loop Bioreactor,MPR)是一种新型的污水处理工艺,在处理低C/N城市污水方面具有潜在优势。本实验考察了不同曝气量和进水方式下序批式MPR反应器对模拟城市污水处理效果,分析了污染物去除过程和污泥特性。研究结果表明,一次进方式下,在进水TN和TP浓度分别为79.52、4.1mg/L,进水C/N约为3.9的进水条件下,曝气量为7.5 L/h时,反应器TN和TP去除率分别达到70.26%和97.76%;采用二次进水方式后出水TN降至13.95 mg/L,TN的去除率提高至81.71%;两种进水方式下,反应器对COD和TP平均去除率保持在88.67%和95.03%。典型周期内污染物历时表明,和一次进水方式相比,分次进水优化了碳源分配,使更多碳源用于反硝化,系统内酸碱环境较一次进水更稳定,活性污泥浓度MLSS和污泥SOUR高于一次进水。

高悬浮物进水对中试规模微压内循环生物反应器处理效果的影响

采用中试规模微压内循环生物反应器(MPSR)处理某北方城市新区污水处理厂沉砂池出水,考察了高悬浮物进水条件下反应器污染物处理效果及污染物的去除特性,利用高通量测序对微生物群落结构进行分析。MPSR经450 d的运行结果表明,受春季冰雪融化和夏季降雨影响,反应器进水中SS质量浓度平均值在1—5月提高至约800 mg·L^(-1),在5—8月达到约2 700 mg·L^(-1),运用SPSS对进水SS与COD进行相关性分析,二者为正相关,皮尔逊相关系数为0.682。高悬浮物进水使得系统内MLSS质量浓度增加至12 000 mg·L^(-1),而MLVSS质量浓度基本保持在3 000~5 000 mg·L^(-1), SVI下降至50 mL·g^(-1)。在不同进水负荷条件下,MPSR出水COD、 TN、TP质量浓度始终保持在26、14、0.28 mg·L^(-1)以下,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准。高通量测序结果表明MPSR内微生物结构丰富,系统内好氧反硝化菌Thermomonas、Terrimonas、反硝化除磷菌Dechloromonas等多重功能微生物共存。MPSR内丰富的微生物结构使其在高悬浮物冲击下仍可以保持稳定的处理效果。

瞬时有机负荷冲击下胞外聚合物变化及其与供氧量之间的相关性

对微压内循环反应器(MPR)进行单周期瞬时高浓度有机负荷冲击,通过提高进水有机负荷(以COD浓度计),考察冲击前后胞外聚合物(EPS)组分及含量变化,采取调节供氧量的方式应对冲击,分析供氧量与EPS变化之间的相关性。结果表明:在808.2~810.0、1212.0~1228.0、1586.0~1605.0 mg/L 3种有机负荷瞬时冲击下,冲击后EPS组分中蛋白质(PN)含量无明显变化,多糖(PS)的峰值增量与有机负荷大小有一定相关性,有机负荷冲击越大,PS峰值增量越大,PS峰值越高,EPS恢复至冲击前的时间越长;相同有机负荷下提高供氧量,PS的峰值增量减小,PS峰值变低,恢复至冲击前所需的时间缩短。

C/P对长泥龄MPR脱氮除磷及污泥特性的影响

针对长泥龄运行下(SRT=100 d)的微压内循环多生物相反应器(MPR),探究不同进水C/P(分别为110、53、39)对系统脱氮除磷以及污泥特性的影响。实验结果表明,当进水C/P分别为110、53、39时,TP去除效率分别为95.42%、81.43%、55.91%,除磷效率明显降低。TP出水质量浓度随C/P变化的拟合公式为y=23.66/(x-30),R^(2)达到0.99。根据拟合结果计算出满足出水达标的最低C/P为77。拟通过投加碳源来解决高磷出水达标的问题,最小碳源投加量随C/P变化的拟合公式为y=11.60-204.46ln(x-25.63),R^(2)达0.96。系统中MLSS、MLVSS、MLVSS/MLSS随C/P的降低而下降,SV、SVI上升,污泥中微生物数量减少,沉降性能下降,微型动物种类丰富度减少、活性污泥性状变差,到C/P=39末期PAOs淘洗出系统,丝状菌及其他异养菌开始增殖。由于长SRT运行与反应器结构的优势,进水C/P的变化对COD、NH_(4)^(+)-N、TN去除效果影响较小,去除效率分别保持在90%、99%、70%左右。

MPSR无污泥外排系统长期运行机制分析

针对日益凸显的剩余污泥产量大、处置难的问题,实验采用微压内循环生物反应器(MPSR)在无污泥外排运行方式下处理污水.MPSR的有效容积为36L,序批式运行,运行参数为曝气量0.14m^3/h,排水比50%,循环周期12h,进水温度(20±1)℃,连续运行225d.实验结果表明,MPSR具有良好的污染物去除效果,COD、TP、NH4^+-N、TN的平均去除率分别达到85%、95%、95%、75%.活性污泥SVI、EPS和生物相结果表明,无污泥外排MLSS大量增长下污泥仍具有高效沉降稳定性.由高通量测序分析可知,系统菌群具有较高的稳定性且稳定期具有丰度更高的脱氮除磷功能菌群,保证了无污泥外排MPSR系统可长期序批式运行和系统高效的污染物降解能力.

超长污泥龄对MPR工艺脱氮除磷效果的影响

针对高MLSS下系统的稳定运行及脱氮除磷效果,采用微压内循环生物相反应器(MPR)处理模拟城市污水,探究了超长污泥龄(SRT)在50、70、90 d时,MPR不断减少剩余污泥排放量下的脱氮除磷效果。结果表明,当SRT由50 d提升至90 d时,MPR工艺的脱氮能力得到增强,TN的平均去除率由75.97%提高到84.60%。在延长SRT后,MPR工艺对TP的去除速率有所降低,但TP的去除率仍可稳定保持在97%以上,超长SRT对TP的去除效果影响不显著。在SRT为90 d时,系统稳定期的平均MLSS为13252 mg·L^(-1),SVI为70 mL·g^(-1)。此时系统脱氮除磷效果最佳,COD、N H4+-N、TN、TP平均出水质量浓度分别为24.73、0.49、6.99、0.07 mg·L^(-1),出水优于GB 18918-2002一级A标准。以上结果表明,在超长SRT下,MPR系统不仅可长期稳定运行,还可保障较高的脱氮除磷效果。