水质净化厂极限脱氮和超深度除磷改造的设计与分析

某水质净化厂位于云南省昆明市,现状设计规模为3万m^(3)/d,分2组建设,每组处理规模为1.5万m^(3)/d。由于昆明市水质标准要求提高,该水质净化厂TN和TP难以实现稳定达标,因此需对其提标改造。首先针对该水质净化厂的现有问题提出具体改造方案;其次基于出水水质要求分析进水水质,找出重点污染物,进一步提出实现极限脱氮与超深度除磷的工艺方案;最后确定改造工艺流程及各建、构筑物设计参数。改造后,该水质净化厂的处理效率和水质净化效果均得到了显著提升,达到了极限脱氮与超深度除磷要求,可为类似水质净化厂的改造提供案例参考。

低氮浓度下的硫自养反硝化深度脱氮研究

构建硫自养反硝化反应器分别探究污水处理厂二级出水的深度脱氮与尾水的极限脱氮。研究结果表明,在DO的质量浓度低于0.5 mg/L,HRT为15 min的条件下,二级出水TN的质量浓度由10 mg/L左右稳定降至5 mg/L以下,出水TN可达到昆明市地方标准DB5301/T 43—2020《城镇污水处理厂主要水污染物排放限值》中A级标准;在DO的质量浓度低于0.5 mg/L,HRT为20 min的条件下,尾水TN的质量浓度由6 mg/L左右稳定降至1 mg/L以下,出水TN可达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水标准。采用高通量测序对反应器内微生物群落结构进行分析,结果表明在属水平上硫自养反硝化优势菌群有Thiobacillus和Sulfurimonas。

离子交换树脂在城镇污水处理厂极限脱氮中的应用研究

针对目前城镇污水处理厂提标改造面临的问题,先对3种强碱性阴离子交换树脂进行小试,再选用最优的树脂进行现场树脂极限脱氮中试。结果表明:(1)D890树脂脱氮效果最好,在每小时10倍树脂体积进水的流速(即10 BV/h)下可将进水硝态氮从10 mg/L左右降至1 mg/L以下。经济且有效的再生只需氯化钠质量分数为4%。(2)两个月的稳定运行,D890树脂对城镇污水处理厂二级生化出水中总氮、硝态氮的去除率分别可达88.6%、89.6%,且出水总氮低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类限值。(3)由于D890树脂带正电荷,可吸附大部分带有负电荷的微生物,吸附后变形菌门(Proteobacteria)相对丰度从吸附前的35.41%增加到91.40%,其他群落数量大幅减少。吸附前、后的可操作分类单元分别为659、247,减少了62.5%,树脂吸附对水中细菌有明显去除效果,有利于后续出水消毒。

水处理厂上向流反硝化滤池极限脱氮效能探究

近年来,随着我国出台一系列生态环境保护措施,对污水处理厂上向流反硝化滤池极限脱氮技术的要求逐渐提高,强调深层分析并强化内在效能。反硝化滤池作为一级保障技术,在应用中能达到高标准排放,是实现污水资源过滤净化应用的有效支撑。基于此,文章以强国战略为发展背景,对污水处理厂上向流反硝化滤池极限脱氮效能进行探究。

高氮负荷下硫自养反硝化菌群的胞外聚合物和信号分子特征

硫自养反硝化工艺(SADN)受水力停留时间(HRT)和进水NO_(3)^(-)-N浓度的影响.通过逐步缩短HRT,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度的方式探究工艺脱氮极限,同时解析在此过程中胞外聚合物(EPS)和信号分子酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的变化特征以及微生物群落结构演替过程.在HRT从4.1h缩短至1.0h的过程中,硫自养反硝化菌群可快速适应环境,当HRT=1.0h,进水NO_(3)^(-)-N含量为40mg/L,系统的TN去除率为99.74%,脱氮负荷高达958.53mg/(L·d).在此过程中,EPS含量的增加以TB-PN和TB-PS为主,AHLs含量的增加以C4-HSL为主.较缩短HRT而言,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度会促使C4-HSL含量显著增加并导致污泥结构逐渐趋向不稳定状态.C6-HSL是系统内最主要的AHLs,其含量在G4和G7阶段大幅增长是基于系统脱氮能力弱化后微生物所进行的自我调节.微生物群落组成分析表明,系统运行和氮负荷变化会对微生物群落进行驯化选择.在降HRT组中,Proteobacteria的norank_f_Pleomorphomona-daceae作为优势菌属发挥主要作用,为反硝化菌提供底物以维持系统稳定运行.在提高NO_(3)^(-)-N浓度后,UKL 13-1、Simplicispira、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、Thermomonas逐渐演变为优势菌属,这些优势菌属均为具备脱氮功能的关键微生物.

悬浮填料技术用于污水处理厂二级出水极限脱氮研究

采用悬浮填料技术对城镇污水处理厂二级出水进行极限脱氮研究,分析填充比、水温及硝酸盐氮表面负荷等关键因素对悬浮填料技术极限脱氮性能的影响,考察悬浮填料技术极限脱氮效果。结果表明,填料填充比宜控制在35%~50%,当水温23~27℃,硝酸盐氮表面负荷可控制为2.5gNO_(3)^(-)-N/(m^(2)·d),HRT为30min,当水温11~13℃,硝酸盐氮表面负荷宜控制在1.0gNO_(3)^(-)-N/(m^(2)·d)以下,HRT为1.3~1.5h。稳定运行期间,水温11~27℃,进水TN为13.50~16.20mg/L、NO_(3)^(-)-N为11.20~12.85mg/L,控制填料投加比为45%、HRT为0.5~1.5h、乙酸钠投加量为50~70mg/L时,出水TN为1.24~2.59mg/L、NO_(3)^(-)-N为0.65~1.58mg/L。微生物在属水平进行聚类分析结果表明,悬浮填料附着生物膜以Arobacte、Rhodocyclacea、Zoogloea和Dechloromonas等反硝化功能菌属为主,保证了悬浮填料脱氮的高效性。

硫自养反硝化处理地表水的极限脱氮中试研究

研究基于地表水,进行小试探索实验并搭建中试装置,研究了不同时间下的系统脱氮效果、除浊效果和副产物生产量,为该工艺在地表水方面的工程化应用提供理论依据。

污水处理厂上向流反硝化滤池极限脱氮效能研究

反硝化滤池作为污水处理厂一级A达标排放的保障技术,在提标改造趋势下,面临极限去除TN的挑战。中试以武汉市某污水处理厂二级出水为原水,在全年范围内对上向流反硝化滤池的极限脱氮效能进行了研究,并总结了技术应用达标(TN≤5 mg/L)的边界条件。结果表明,在进水TN为8.1~16.9 mg/L时,设计参数下的滤池出水TN达标率超过90%。其中,水温、进水TKN含量及外加碳源C/N比是制约TN稳定达标的重要因素。通过数据拟合,得出吨水乙酸钠药剂投加费用公式为:y_(乙酸钠)=0.031x_(ΔTN)+0.093。

AOA与多段AO工艺生物脱氮除磷性能的比较

在深圳市福田水质净化厂构建了规模为100 m^(3)/d的AOA工艺中试系统,详细分析了运行约6个月的生物脱氮除磷效果,并与采用多段AO工艺的该厂一期工程进行对比。结果显示,中试系统出水总氮浓度可稳定低于2 mg/L,硝酸盐氮几乎被完全脱除。相对于福田水质净化厂一期工程出水硝酸盐氮浓度约为6~8 mg/L,在总氮中的占比达80%~90%,该工艺显示出了极限脱氮能力。另外,中试在未投加除磷药剂和未配置深度处理设施的情况下,还实现了较好的生物除磷效果,出水总磷浓度稳定在0.3 mg/L以下。相对于多段AO工艺,在相同进水水质和温度条件下AOA工艺实现了优异的同步脱氮除磷效果。该中试为AOA工艺的工程化应用提供了坚实的数据支撑。

基于甲烷氧化菌的城镇污水厂尾水极限脱氮系统构建及机制

好氧甲烷耦合反硝化(AME-D)在城镇污水厂尾水深度脱氮方面具有巨大的应用潜力,研究采用改良型反硝化生物滤池,利用低浓度甲烷构建出AME-D极限脱氮系统.研究发现该系统在间歇式运行方式下,出水中总氮和氨氮的平均浓度能达到1.05 mg·L^-1和0.54 mg·L^-1,其平均去除率分别为94.77%和93.30%.拉曼光谱分析结果显示,由NO-3对称伸缩引起的峰明显消失,由醇COH面外弯曲或C-H面外弯曲振动吸收引起峰明显增强,甲烷被氧化形成的中间产物可能主要为醇类物质.16S rRNA基因测序结果表明,系统中的甲烷氧化菌主要为Methylocystis(0.27%)、Methylosarcina(0.10%)和Methyloparacoccus(0.12%),反硝化菌主要为Pseudomonas(56.92%)、Paenibacillus(3.52%)和Lysinibacillus(3.00%),硝化菌主要为Nitrospira(0.1%),说明AME-D极限脱氮系统的脱氮功能是由好氧甲烷氧化菌、反硝化菌和硝化菌协同实现.

好氧甲烷氧化耦合反硝化极限脱氮系统的效能及应用

【目的】探究甲烷浓度、温度和氮浓度对好氧甲烷氧化耦合反硝化(AME-D)极限脱氮系统的影响,分析该系统微生物群落结构,并对贵阳某污水处理厂尾水进行应用研究。【方法】采用阶段性实验研究甲烷浓度、温度和氮浓度对系统脱氮效能的影响,通过16SrRNA基因测序技术分析系统中微生物群落结构,利用共焦显微拉曼光谱仪分析实际废水水质变化特征。【结果】甲烷进气比为3%、温度为30°C、氮浓度为20 mg/L时脱氮效果最好,系统的总氮、氨氮和硝酸盐氮平均去除率分别为93.66%、96.13%和92.25%;系统中的主要甲烷氧化菌分别为Methylosarcina(1.84%)、Methylovulum(0.01%)和Crenothrix(0.14%),以及兼性甲烷氧化菌属Methylocystis(1.9%),主要的亚硝化菌为Nitrosomonas(0.008%),硝化菌为Nitrospira(0.42%),反硝化菌为Hyphomicrobium(1.19%)和Pseudomonas(0.61%);采用该系统处理贵阳某污水处理厂尾水时,出水总氮平均浓度达到0.96mg/L,能达到极限脱氮的目的,拉曼光谱分析显示系统对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮有较高的去除,甲烷被氧化形成的中间产物可能为醇类或醛类物质,为反硝化菌提供所需碳源。【结论】AME-D极限脱氮由多种微生物协同实现,其功能微生物为甲烷氧化菌、亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌,应用研究显示该系统在城镇污水处理系统中具有较大的应用潜力。