厌氧-缺氧生物膜反应器/脉冲生物滤池/多孔介质生态滤床工艺处理校园生活污水探究

农村污水治理是改善人居环境、实施乡村振兴战略的重点工作,乡镇中学污水治理是农村污水治理的重要环节。针对乡镇中学生活污水排放的特点,从降低能耗、操作的复杂性、维修养护的繁琐性、符合生态文明及生态宜居大背景的要求出发,优化组合形成“厌氧-缺氧生物膜反应器-脉冲生物滤池-多孔介质生态滤床”生活污水处理工艺,并应用于安徽省寿县堰口镇某中学生活污水处理工程。该工程对小水量分散式校园污水治理与循环利用具有示范作用。

缺氧——好氧生物膜反应器挂膜的试验研究

缺氧生物膜反应器采用好氧预挂膜与快速排泥挂膜方法 ,在挂膜期间加强污泥回流 ,缩短反应器的启动时间。两种反应器内均存在呈悬浮与附着形态的污泥。

缺氧动态膜生物反应器在淡水/海水养殖废水处理中的运行效果

采用缺氧动态膜生物反应器(Anoxic-DMBR)处理淡水和海水养殖废水。结果表明:缺氧动态膜生物反应器对淡水养殖废水和海水养殖废水的CODMn去除率分别为89.5%和75.5%;出水总氮浓度分别为1.42 mg/L和3.50 mg/L,污泥浓度分别为3850 mg/L和3550 mg/L。由于盐度对反硝化菌的酶产生一定的抑制作用,在海水条件下反硝化效率降低了16%。淡水和海水养殖废水的NO3--N的降解速率常数分别为5.02×10-4 h-1和4.48×10-4 h-1,海水反硝化过程的反应速率低于淡水条件。

缺氧/好氧膜生物反应器处理尿液污水的研究

采用缺氧/好氧膜生物反应器(A/OMBR)对尿液污水进行处理。结果表明:当进水NH+4N、COD和BOD5分别为400～980(容积负荷为0.42～1.01kg/(m3·d))、390～630和120～280mg/L时,平均去除率分别为79.5%、75.1%和95.0%,同时系统对色度也有一定的脱除效果,经过A/OMBR和活性炭(PAC)处理后出水色度降为8倍;运行期间膜污染较严重,膜内表面微生物的滋生和膜外表面形成沉积层是造成膜污染的主要原因。

HRT对缺氧-动态膜生物反应器处理海水养殖废水的影响

采用缺氧-动态膜生物反应器处理海水养殖废水,研究不同水力停留时间(HRT)下,其化学需氧量(CODMn)降解和反硝化过程.结果表明:当HRT为4h,总氮(TN)的去除率为72%,CODMn的去除率为71%;当延长HRT到8h,TN和CODMn去除率略有增加;当HRT大于10h,CODMn的去除率保持稳定在87%;随着HRT的延长,减缓了膜污染的进程,当HRT达到10h以上,膜反冲洗周期稳定在9d.当HRT大于10h,所处理的出水水质能够达到国家标准SC/T 9103-2007《海水养殖水排放要求》的二级排放标准.

缺氧/好氧膜-生物反应器处理高浓度含碳和氮工业废水

采用缺氧 /好氧膜 生物反应器 (MBR)处理高浓度含碳和氮工业废水 ,在缺氧反应器的水力停留时间 (HRT)为 5h ,好氧MBR的HRT分别为 1 5、1 0、6h时 ,考察了系统的同时除碳脱氮性能。结果表明 ,好氧MBR的HRT在试验范围内对系统的处理效果没有明显影响 ,即使MBR的HRT降低到 6h,系统对化学需氧量 (COD)、氨氮和总氮的去除率仍可达到 94%、90 %和 73 %以上 ,出水水质达到国家一级排放标准 ;系统中的生物反应对有机物和氮的去除起主要作用 ,但膜对混合液上清液COD有一定去除 ,主要对相对分子质量大于 1 0万的有机物有截留 ;由于膜的高效截留作用 ,MBR中可保持高浓度的污泥量和高硝化活性 。

不同污染负荷对移动床生物膜反应器处理海水养殖废水的性能及微生物群落的影响

应用缺氧/好氧—移动床生物膜反应器(Anoxic/Aerobic-Moving Bed Biofilm Reactor,A/O-MBBR)系统,通过固定进水COD与无机氮之比C/N为12,将COD依次设置为150、300、350和450mg·L^(-1)时,探讨反应器对海水养殖废水中氨氮、硝氮、亚硝氮及COD的去除效果,并分析微生物群落变化及响应。结果表明,在进水COD为150mg·L^(-1)、无机氮12.5mg·L^(-1)时,反应器运行效果最佳,此时氨氮、硝氮、COD和亚硝氮的去除率分别为93.7%(出水0.3 mg·L^(-1)),87.5%(出水0.7mg·L^(-1)),98.2%(出水3mg·L^(-1)),86.9%(出水0.1mg·L^(-1))。当COD提高至450mg·L^(-1)时,氨氮去除率逐渐降低到40.7%,亚硝氮在COD为350mg·L^(-1)时去除率降低至22.5%。在整个系统运行过程中,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是反应器中的绝对优势类群。当COD由150mg·L^(-1)上升到350mg·L^(-1)时,变形菌门的相对丰度却由63.9%~75.2%提高到88.1%~92.4%;拟杆菌门的相对丰度则由11.9%~13.0%降低到4.5%~5.4%;引起污泥膨胀的发硫菌属(Thiothrix)的相对丰度由6.24%~7.08%增加到58.16%~76.74%,表明反应器污泥膨胀趋势加剧。应用A/O-MBBR工艺处理海水养殖废水时,在COD为150mg·L^(-1)时效果较好,随着COD浓度提高,引起污泥膨胀的微生物开始大量滋生。

MBR膜污染过程中微生物群落结构与代谢产物分析

针对MBR运行中膜污染问题,利用T-RFLP手段分析不同运行控制下两套相同的A/O-MBR装置(R1、R2)膜污染过程中微生物群落结构变化规律,检测不同过膜压力pTM下Cake层、混合液微生物代谢产物浓度.结果表明:R1反应器(温度为30℃,SRT为60 d、膜通量(Flux,FM)为9.09 L/(m2·h),DO为4 mg/L)膜污染周期为30 d,Cake层优势种群依次为Oribacterium、Cytophaga sp.、Anaeromyxobacter、Paracoccus、bp180和Comamonadaceae,膜丝表面优势种群依次为Saprospiraceae、Nitrospira、Thiothrix sp.和bp92;R2反应器(温度为20℃,SRT为30 d,FM为13.42 L/(m2·h),DO为2 mg/L)膜污染周期为11 d,Cake层优势种群依次为Anaeromyxobacter、Oribacterium、Saprospiraceae和Myxobacterium,膜丝表面优势种群依次为Thiothrix Eikelboomii、γ-Proteobacterium、Nitrospira、Thiothrix sp.和bp52.控制策略的差异对微生物群落演替具有显著影响.Cake层和膜丝表面微生物多样性增大可能导致膜污染加重.微生物代谢产物(EPS、SMP)浓度升高会导致膜污染进程加剧,Cake层中EPS对膜污染具有主要贡献作用.

Fe3+除磷对缺氧好氧膜生物反应器工艺运行性能及生物除磷的影响

针对膜生物反应器（MBR）较长的污泥龄导致磷的处理效果差的问题,采用铁盐强化除磷,向反应器中投加n（Fe）/n（P）=2.0的Fe Cl3·6H2O,系统考察膜生物反应器对氮、有机物及磷的去除效果,重点考察膜生物反应器投加铁盐前后运行性能、活性污泥菌群及膜污染速率变化情况.结果显示,在氮、有机物去除方面,投加前后没有发生明显的变化,去除率始终保持在90%左右.在磷去除方面,投加前磷的平均去除率为52%,投加后去除率提高了近40%,去除效果显著提升.实验进一步研究了加入三价铁盐前后对活性污泥优势菌群和生物除磷的影响.铁盐的投加降低了活性污泥菌群多样性及部分已知聚磷菌的相对丰度,对生物除磷造成一定的负面影响.在膜污染方面,通过跨膜压差（TMP）记录分析此浓度的铁盐并没有导致膜生物反应器膜组件膜污染的加剧.本研究表明,该浓度（n（Fe）/n（P）=2.0）的铁盐进入膜生物反应器会对体系内活性污泥聚磷菌的相对丰度及生物除磷效率造成一定程度上的降低,但对膜污染没有明显影响,可以使出水各项指标尤其是磷的尾水排放浓度达标.

AOA-MBR处理高盐榨菜废水厌氧膜生物反应器出水的效能

为了解决高盐榨菜废水厌氧膜生物反应器出水的处理问题,考察了缺氧/好氧/缺氧-膜生物反应器(anacrobic/oxic/anacrobic-membrane bioreactor,AOA-MBR)在不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)下对高盐榨菜废水厌氧膜生物反应器出水的处理效果,并通过调整硝化液回流比(nitrification liquid reflux ratio,Ro)优化了反应器的运行参数。在进水COD值为3200 mg·L^(−1)、氨氮为400 mg·L^(−1)、盐度为35 g·L^(−1)、溶解氧(dissolved oxygen,DO)浓度为2~4 mg·L^(−1)、温度为25℃左右的条件下,AOA-MBR的最佳运行工况为HRT=4 d、Ro=200%。在此工况下,AOA-MBR的COD去除率为85.4%、氨氮去除率为96.4%,总氮去除率为89.1%。此外,仅依靠AOA-MBR无法实现出水总磷的达标排放,还需要与化学除磷相结合。在运行过程中,污泥浓度在初始高盐冲击下会出现短暂下降现象,随后在逐渐适应了高盐环境后再缓慢上升。长期的高盐环境驯化使体系内可溶性微生物产物(soluble microbial products,SMP)和胞外聚合物(boud extracellular polymeric substances,BEPS)的质量浓度由5.1 mg·g^(−1)和36.9 mg·g^(−1)(以MLVSS计)上升到18.3 mg·g^(−1)和62.5 mg·g^(−1),这可能有利于微生物在高盐环境下的生存。在AOA-MBR的运行过程中,膜组件共进行了5次清洗,而物理清洗+化学清洗的组合清洗方式对于膜污染有更好的清洗效果。

厌氧/缺氧/好氧MBR组合工艺处理源分离褐水的研究

清华大学环境节能楼负压源分离排水系统中褐水的COD在2 000 mg/L左右,N、P的含量比常规生活污水的高出20倍以上,采用常规工艺处理时难以获得很好的去除效果。采用厌氧/缺氧/好氧MBR组合工艺进行处理,结果表明,系统对COD的平均去除率为93.09%,对TN的平均去除率为94.85%,对NH3-N的去除率>98.23%,在进水C/N=4.30的条件下出水TN可降至13.8 mg/L。投加KA l(SO4)2进行化学除磷试验,当pH值约为6、A l/TP(物质的量之比)为2、反应时间为5.5 h时对TP的去除效果最好,出水TP为0.9 mg/L。膜滤出水SS为1 mg/L,系统的脱色率为90%。

提标升级对乡镇污水处理厂碳排放特征的影响

在碳达峰、碳中和和流域水污染防治的背景下,乡镇污水处理厂减污降碳协同势在必行。基于成都市某乡镇市政污水处理厂2016—2022年水质水量数据,分析提标升级前后化学需氧量、氨氮、总磷、总氮的时间变异性,利用《IPCC 2006国家温室气体清单指南》(2019年修订版)、《城镇水务系统碳核算与减排路径技术指南》评估直接、间接碳排放强度特征,探究提标升级前后碳排放量对季节、水质及污染物削减量的响应。结果表明:1)污水处理厂主体工艺从周期循环活性污泥法(CASS)升级为厌氧-缺氧-好氧-膜生物反应器法(AAO-MBR)后,出水水质满足DB 51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》,升级后通过增加碳源、利用MBR膜截留污泥等措施,使出水水质指标更加稳定,对污染物的处理效率更高;2)提标升级后,直接、间接碳排放强度分别为0.296和1.082 kg/m^(3)(以CO_(2)当量计),分别增加41.59%和105.70%,且夏季碳排放强度显著低于其他季节(P<0.01),升级前后的间接碳排放强度均高于直接碳排放强度;3)提标升级后,总碳排放强度增加了0.643 kg/m^(3)(以CO_(2)当量计),工艺升级导致的电耗增加,使得间接碳排放强度变化更显著。乡镇污水处理厂提标升级在提高处理效能的同时也增加了碳排放量,建议在工艺改造中协同考虑污染物去除与能耗控制,以实现减污降碳协同增效。

不同填料对减缓A/O-HMBR系统膜污染的试验研究

为了考察投加悬浮填料与组合填料的2组缺氧/好氧-复合式膜生物反应器(A/O-HMBR)系统减缓膜污染情况,对2组反应器的跨膜压差(TMP)、膜面胞外聚合物(EPS)平均含量、填料表面EPS平均值以及各种膜阻力进行比较,结果表明投加组合填料相对投加悬浮填料更有利于降低A/O-HMBR系统膜污染速率。

基于复杂用地条件的地下式污水处理厂精细化设计

广州市黄埔区某水质净化厂二期工程需要在不规则的用地形状、复杂的场地周边环境、较低的建设用地指标及地上高水平建设开发的预期下,实现规模为5万m^(3)/d地下式污水处理厂的设计工作。工艺设计上通过采用“厌氧-缺氧-好氧+膜生物反应器(AAO+MBR)”工艺提升节地效率;结构设计上通过处理单元构筑物的共壁、错层实现“地尽其用”;平面设计上通过优化池体上部建(构)筑物布局、设施设备设置、交通物流规划、管线综合排布来提高操作空间的使用率。本工程项目用地负荷率比同类项目提高了36%,工程直接费用的建设单位成本低于广州市同等规模同类型项目8.5%的情况下,实现了工程设计目标,为同类项目的设计提供了良好示范。

基于小孔径PVDF内衬膜A/O-MBR膜污染分析

为研究膜生物反应器膜污染问题,在缺氧-好氧一体式膜生物反应器中,对模拟生活污水的处理效果进行考察,考察了4种不同孔径聚偏氟乙烯(PVDF)内衬膜对膜污染的影响规律。结果表明,基于小孔径PVDF膜的MBR工艺对模拟生活污水中COD、NH3-N的去除率分别达到96%、90%,出水浊度在0.35 NTU以下;在操作条件固定的情况下,随着膜孔径增加,临界通量逐渐降低;孔径越小,跨膜压差上升越缓慢,膜污染较轻。膜污染模型分析结果显示:无论何种孔径的膜,在MBR系统中,滤饼层和凝胶层污染所占的比例都最大(>80%),因此,在使用过程中减缓滤饼层及凝胶层的形成至关重要。

水解/AMBBR/好氧工艺对低碳源污水的脱氮研究

针对低碳源城市污水脱氮难的问题,设计了水解/缺氧悬浮填料移动床/好氧(H/AMBBR/O)组合工艺,研究了其主要影响因素及最佳参数值下的处理效果。结果表明,当水解池、AMBBR、好氧池的HRT分别为2.5、3、6 h,硝化液回流比为300%,填料投配率为30%,水解池的污泥回流频率为4次/d、回流量为5 L/次(MLSS≈5 g/L)时,组合工艺的处理效果最佳,对COD、氨氮、TN的平均去除率分别为88.23%、98.31%、72.09%,平均出水浓度分别为26、0.89、16.35 mg/L。当T<18.0℃时硝化不完全,工艺的处理效果明显变差。将二沉池污泥回流至水解池既增加了反硝化的碳源,又实现了污泥的减量化,减量率达56%以上。

分散生活污水一体化处理工艺试验研究

针对分散生活污水低浓度难处理的问题,进行了固定床接触氧化(FAST),周期循环式生物膜(CASBS)和缺氧/好氧-膜生物反应器(AO-MBR)三种工艺处理校园生活污水的试验研究。研究表明:FAST、CASBS和AO-MBR工艺对COD的去除率分别为79.3%、84.9%和90.9%,对NH3-N去除率分别为85.5%、91.2%和95.8%,FAST工艺处理成本较低,吨水处理成本仅有0.68元,CASBS工艺脱氮除磷效果占优,对TN和TP的去除率为51.8%和76.7%,AO-MBR工艺对浊度和SS去除效果明显,其出水含量分别为0.21NTU和1.95mg/L。三种工艺出水水质均稳定,COD、NH3-N、SS和浊度等指标均达到城市杂用水水质标准。

地下式污水处理厂AAO+MBR工艺的应用

地下式污水处理厂的建设模式以其友好的规避邻避效应、高土地利用率、再生水可就地回用的优势正逐步在全国兴起。为促进地下式污水处理厂的健康发展,避免盲目建设,文章对比同等规模的地下式污水处理厂设计参数及运行效果,从地下式污水处理厂出水、污泥处理、臭气、消防及用地方面梳理工艺设计应注意事项,以期对后续同类污水处理厂的设计提供参考和借鉴。厌氧-缺氧-好氧+膜生物反应器(AAO+MBR)工艺以其较强抗冲击负荷能力和较高污泥浓度在地下式污水处理厂建设中可作为优先考虑的工艺类型。采用短流程工艺AAO+MBR时,在常规进水质量浓度下(COD≤400 mg/L、TN≤45 mg/L),生物段总停留时间为10 h,污泥负荷为0.07 kg BOD/(kg MLSS·d),污泥龄控制在20 d,通过MBR深度处理后可满足市政污水处理后的达标排放。

A/O-MBR工艺处理垃圾填埋场洗车废水及其回用技术

针对福州市某垃圾填埋场洗车台废水特点,设计采用缺氧/好氧平板膜-生物反应器(A/O-MBR)中水回用处理工艺。工程运行结果表明:在反应器进水COD≤1 000 mg/L,BOD5≤500 mg/L条件下,处理后出水的COD<30 mg/L,BOD5<6 mg/L,浊度<0.1NTU,NH3-N<0.1 mg/L,阴离子表面活性剂<0.1 mg/L,出水水质稳定达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920—2002)中车辆冲洗标准。

温度对AO-MBR运行效果及微生物菌群的影响

监测缺氧-好氧膜生物反应器(AO-MBR)长期运行过程中的膜污染特性、脱氮效果和微生物菌群特征变化,以考察温度的影响。结果发现,随着温度的上升,AO -MBR的平均膜清洗周期由冬季低温时的18d延长至夏季高温时的30d,这可能与污泥黏度、EPS含量和微生物菌群变化有关。在夏季高温时,虽然AO-MBR的污泥总氮负荷较高,但是仍有出水氨氮和总氮浓度低于冬季低温时。对污泥的微生物菌群进行分析发现,夏季的菌群多样性较高,而且参与脱氮的Nitrospirae、Acidobacteria和Plandomycetes相对丰度较高,这可能是夏季脱氮效果较好的原因之一。