剩余污泥回流至水解池对污泥减量效果及其机理的研究

目前我国对于城市污水的处理已经有了一定的进展和成效,但是仍存在一个亟待解决的问题,就是污水处理产生的剩余污泥量大且后续处理难度很大。针对这一问题本文提出利用水解酸化-微孔曝气氧化沟组合工艺对城市污水进行处理,拟解决剩余污泥这一大难题。研究以南方某大型污水处理厂进水为研究对象,提出在原有水解反硝化的基础上将剩余污泥回流到水解池中,通过对比实验,探求污水处理中污泥减量的效果,有利于剩余污泥减量的工艺参数。实验结果表明,回流前污泥表观产率为0.306gMLSS/gCOD,回流之后为0.186gMLSS/gCOD,污泥回流工况较无回流工况可实现39%的污泥减量率。同时,污泥回流后颗粒污泥得到了生长,质量和体积都有所增加;颜色由回流前的黑色变为灰棕色;颗粒污泥的平均粒径也比回流之前要小;MLVSS/MLSS的值明显变大,回流之后污泥活性变大。

利用臭氧氧化实现污泥的减量

采用AO工艺,对应用臭氧氧化实现污泥减量进行了研究。结果表明,随着臭氧氧化污泥比例的增加,污泥表观产率系数也随之降低,在臭氧投量为0.05gO3/gSS,每天氧化的污泥分别为反应器内污泥的10%、20%、30%时,污泥表观产率系数分别减少24%、46%、73%。虽然随着污泥氧化比例的增大,氧化系统出水COD有所增加,但氧化系统仍能保持其生物处理能力,COD去除率在88%以上。污泥的耗氧速率(OUR)测量结果显示,长期臭氧氧化后,氧化系统OUR为38.2mgO2/gVSS·h,对照系统的OUR为45.9mgO2/gVSS·h,虽然氧化系统OUR略小于对照系统,但氧化系统中的污泥仍有很高的活性,臭氧氧化基本未对系统的生物处理能力产生不利影响。

利用臭氧氧化实现复合生物反应器污泥减量

采用复合生物反应器,对应用臭氧氧化实现污泥减量进行了研究。2个相同的复合生物反应器平行运行,1个作为对照系统,1个作为氧化系统。反应器内装有半软性填料,投加量为10%。曝气池中悬浮污泥浓度为1 500 mg/L左右,生物膜浓度为2 000 mg/L左右。试验结果表明,随着臭氧氧化污泥比例的增加,污泥表观产率系数也随之降低,当臭氧投量为0.05 g O3/gSS,每天氧化的污泥分别为反应器内污泥的10%,20%,30%时,污泥表观产率系数分别减少28.2%,44.9%,75.8%。虽然随着污泥氧化比例的增大,氧化系统出水CODcr略有增加,但氧化系统仍能保持其生物处理能力,CODcr去除率在92%以上;2个系统之间氨氮的去除率相差不大,氧化系统的硝化能力基本没有受到臭氧氧化的影响。

EM菌与物理溶胞耦合对SBR系统污泥减量研究

实验通过有效微生物群(EM菌)投加与物理溶胞耦合对序批式活性污泥法(SBR)系统实现污泥减量化。实验表明,在投加EM菌与物理溶胞耦合下,系统出水水质提高,污泥沉降性能良好,污泥表观产率有明显的下降。投加0.005%EM菌剂与物理溶胞耦合工况下,COD去除率达到95%,污泥体积指数上升至100 m L/g,污泥表观产率下降60%,在提高出水水质的情况下同时具有显著的污泥减量效果。

剩余污泥减量化的解耦联代谢数学模型

通过摇瓶试验比较了对氯酚(OCP)、2,4-二氯酚(DCP)、3,3,′4,′5-四氯水杨酰苯胺(TCS)、邻硝基酚(PNP)、2,4-二硝基酚(DNP)的污泥减量化效果,并对效果较好的化学解耦联剂DNP、PNP与TCS进行解耦联剂浓度和污泥浓度试验,对TCS进行完全混合活性污泥分批工艺试验。结果表明,摇瓶试验结果与数学模型不符合,但TCS的分批工艺试验数据与数学模型相符;表观污泥产率(Yobs)随初始解耦联剂浓度与初始生物量浓度之比(Cu/Xo)的增大而降低,因此真正施加在生物量上的化学解耦联剂强度应该是Cu/Xo,而不是单纯的初始解耦联剂浓度(Cu)。

ClO_2耦合超声波破解污泥回流SBR系统的隐性生长污泥减量研究

为了考察系统污泥减量效果及污泥回流对系统污水处理效果的影响,探讨实现污泥减量的机制,将70%剩余污泥经ClO2耦合超声波处理后回流至SBR中试系统,运行30 d,测定系统累计排泥量、系统出水水质、污泥活性、污泥沉降性能等指标。结果表明,经ClO2耦合超声波处理后的剩余污泥回流至系统后,产泥量减少了54.86%。污泥回流对SBR系统的SS、CODCr、NH3-N和TN去除效果无影响,对TP的去除率有所降低。当量表观污泥产率从对照组的0.410 kg[SS]/kg[CODCr]降低到了0.186 kg[SS]/kg[CODCr],当量衰减系数由对照组的0.036 0d-1提高到0.060 2 d-1。系统能保证出水水质稳定,污泥减量效果显著。

温度对活性污泥产率的影响研究

研究了不同温度控制策略下活性污泥表观产率的变化,发现污泥表观产率随温度的降低而升高,且升高幅度逐渐增大。为进一步研究温度对污泥内部机制的影响,结合温度变化对污泥外源活性(SOUR_(ex))、内源活性(SOUR_(en))、真实产率、衰减系数及水解效率等方面的影响进行系统研究,结果显示,污泥真实产率受温度影响不大,而污泥衰减系数、水解效率、SOURen及SOURex等均随温度的降低而降低。根据Lawrence-McCarty模型分析认为,温度降低致使污泥表观产率增加的主要原因是低温条件下污泥的衰减速率降低。

电磁波加载内回流硝化液的A/A/O系统污泥减量研究

将电磁波加载于A/A/O系统的内回流硝化液,在分析溶胞率与内回流硝化液特性变化关系的基础上,探析系统的污泥减量提升效果及功能菌属的分布特征。结果表明,将电磁波加载于内回流硝化液可显著提升A/A/O系统的污泥减量效果,功能菌属中慢性生长细菌、水解细菌、发酵细菌和捕食细菌的总相对丰度增加。在电磁波加载功率为100 W、加载时间为75 s、内回流硝化液加载比例为10%的条件下,系统污泥表观产率降低了15.68%,厌氧池、缺氧池和好氧池的功能菌属总相对丰度分别增加了19.51%、20.59%、31.55%;而当电磁波加载功率增至400 W时,系统污泥表观产率降低了43.14%,厌氧池、缺氧池和好氧池的功能菌属总相对丰度分别增加了18.34%、26.30%、33.91%。

基于Haar小波分析改进的多元线性回归算法在MBR中的应用

用MBR系统进行污水处理时,经常会遇到有大量的污泥被截留在膜表面的现象,该现象会造成膜污染,影响MBR系统处理污水的效果,因此我们需要解决的问题就是如何预测MBR系统中的污泥量以便及时清理污泥。为了解决该问题,本文利用基于Haar小波分析改进的多元线性回归算法对MBR系统中的污泥表观产率系数进行预测。通过实验,我们将预测结果与实际系统结果做对比,发现该算法达到了能够准确预测污泥表观产率系数的预期效果,解决了预测MBR系统中污泥量的问题,对提高MBR系统处理污水效果具有一定的价值。

铝、镁氯化物对剩余污泥产量的影响

以污泥表观产率系数Y_(obs)作为衡量剩余污泥产量的指标,通过向序批式活性污泥反应器(SBR)中投加氯化铝(Al Cl3)、氯化镁(MgCl_2),研究了AlCl_3、MgCl_2对胞外聚合物(EPS)、Yobs及COD去除率的影响。结果表明,当AlCl_3和MgCl_2浓度低于10 mg/L时,可以促进活性污泥微生物EPS的分泌,这是污泥表观产率系数增加的主要原因。同时发现,当AlCl_3、MgCl_2浓度分别低于最大污泥产量对应的浓度(15、10 mg/L)时,活性污泥反应器内COD平均去除率均较高;当AlCl_3、MgCl_2浓度均为5 mg/L时,COD去除率均达到最大值,分别为90. 34%和83. 64%。综上可见,控制Al Cl_3、MgCl_2浓度分别低于15、10 mg/L时,可以避开最大污泥表观产率系数区间和微生物受抑制的区间,取得较好的处理效果,达到污泥减量化目的。

气升回流一体化中试反应器的污泥减量化

为了减少分散型污水处理设施中剩余污泥的产量以及解决其维护频率高和运行设备复杂等问题,开发了一种集去除有机物、脱氮及污泥减量于一体的气升回流一体化反应器。该反应器由缺氧区、好氧区、沉淀区及气升区组成。中试反应器规模为10.31 m^3,以实际生活污水为处理对象,研究其污泥减量机理。结果表明,当进水容积负荷在0.14~1.39 kg COD·(m^3·d)^(-1)之间时,系统对COD、NH_4^+-N、TN及SS的平均去除率分别为88.6%、93%、66.9%和93%,其污泥表观产率系数Yobs为0.139 g TSS·(g COD)^(-1),表明该工艺具有良好的污泥减量化效果。根据稳态—ASM3号模型及氨氮的物料衡算分析可得:通过细胞裂解—隐性生长作用去除的污泥量占反应器污泥减少总量的77.6%,而原生动物和后生动物捕食的污泥量约占系统污泥减少总量的22.4%。该系统污泥自消解速率为0.44 kg TSS·d^(-1)。