螺旋升流式反应器脱氮除磷效果及其特性的研究

利用螺旋升流式反应器 (SpiralUp FlowReactor,SUFR)系统进行了生物脱氮除磷的试验研究 ,该系统连续稳定运行两个月的结果表明 ,对TN、TP和COD的去除率分别达 86 %、96 %和 94 %以上 .对SUFR系统的反应特性进行了分析 :(1)螺旋流动特征使本反应器的形式接近于活塞流反应器 ,有利于在空间上形成有机物的浓度梯度分布 ;(2 )SUFR系统表现出了较好的有机底物和氧气的传质特性 ;(3)SUFR系统中的微生物种群具有多样化 ,所形成的微生物生态系统更稳定 。

螺旋升流式反应器的流态特性及流动模型研究

通过示踪试验以及计算流体力学软件Phoenics3.6对SUFR系统单元反应器的流态特性以及流动模型进行了研究。结果表明,SUFR反应器兼有推流与全混流的特点;SUFR单元反应器内的水流以螺旋方式行进,有助于反应器形成推流特征;SUFR单元反应器内的流动模型可以看作8个单元反应器串联而成,其中推流单元反应器与全混流反应器间隔排列,推流流态的容积占有率约为63%,其推流特征较为明显。

螺旋升流式反应器系统较长泥龄时运行效果及其流态释因

结合螺旋升流式反应器(SUFR)的特性,通过对比试验分析SUFR系统在较长泥龄时(主要在32d左右)营养物去除的工艺特点。试验结果表明,SUFR系统(θc=32d)出水COD和TN分别小于40mg·L-1,10mg·L-1;SUFR系统(θc=32d)除磷率随着泥龄的延长有一定的下降,但出水TP一直稳定在1mg·L-1内;SUFR系统(θc=32d)的SOUR值为10～18mg·g-1·h-1。流态模拟结果表明,SUFR系统中单元反应器的推流流态容积利用率为63%。这说明SUFR系统反应器以活塞流为主要特征的流态特性有助于减轻较长泥龄对污水处理的负影响。该系统具有更宽的泥龄适宜范围。

螺旋升流式反应器系统中污泥特性

螺旋升流式反应器是一种新的污水处理工艺,该反应器具有很好的对COD、TP、TN等的处理效果。本文对螺旋升流式反应器在污水脱氮除磷处理中的污泥特性进行了分析,发现MLVSS/MLSS在厌氧单元中呈现递增变化趋势,在缺氧和好氧单元呈现递减变化趋势,这种变化趋势在脱氮除磷效果好时明显,不好时不明显。镜检发现反应器中微生物丰富多样,颗粒污泥紧密、结实。污泥的SV在10%～18%,SVI在30～70之间。污泥的耗氧呼吸速率SOUR随厌氧过程逐渐升高,好氧过程逐渐降低;脱氢酶活性却表现出与之相反的变化规律。

低温对螺旋升流式反应器系统营养物去除效果的影响及其流态释因

结合螺旋升流式反应器(Spiral up-flow reactor,SUFR)的流态特点,分析低温(8～20℃)对SUFR系统处理效果的影响。结果表明,该系统COD和TN处理效果虽然随着温度的降低有所下降,但是COD及TN去除率仍分别达到86%、70%以上,TP的去除率一直在92%以上。流态模拟结果表明,SUFR系统中单元反应器的推流流态容积利用率为59%。这说明SUFR系统反应器内螺旋流形成的以活塞流为主要特征的复合流态有助于减轻低温对污水处理的负影响。该系统具有更宽的温度适宜范围。

螺旋升流式反应器与SBR生物除磷系统的比较研究

利用螺旋升流式反应器 (Spiral U p- Flow Reactor,SUFR)进行了生物除磷的试验研究 ,并且与 SBR反应系统的处理效果进行了对比分析。 SUFR反应系统稳定运行六个月的结果表明 ,对 COD和 TP的去除率分别达 94 %和96 %以上 ,优于 SBR的处理效果。流态试验表明 SUFR反应器的螺旋流动特征使其接近于推流式反应器 ,有利于在空间上形成有机物的梯度分布。而且 SU FR反应器的螺旋升流特征有利于微生物种群的多样化及颗粒污泥的形成 ,使得该系统所形成的微生物生态系统更稳定 ,污泥指数较低 ,污泥的稳定性较好。

螺旋升流式反应器脱氮除磷系统的运行效果与污泥性能分析

对螺旋升流式反应器脱氮除磷及去除COD的运行效果进行了研究 ,该系统连续稳定运行 6个月的结果表明 ,能保证出水平均质量浓度TN小于 1 0mg/L ,TP小于 0 5 0mg/L ,COD小于 31mg/L ,对TN、TP和COD的去除率分别达 86 %、96 %和 94 %以上。并且对SUFR系统的污泥性能进行了分析 :(1 )螺旋升流特征使本反应系统中的污泥易于颗粒化 ;(2 )SUFR系统中的微生物种群具有多样性 ;(3)污泥在好氧反应器中表现出了同步硝化反硝化功能 ;(4 )

螺旋升流式反应器流态特性的数值模拟

为了分析螺旋升流式反应器去除COD及N、P效果好的原因,利用计算流体力学(CFD)商用软件PHOENICS对螺旋升流式反应器厌氧段的流态特征进行了模拟研究。研究结果表明:螺旋升流式反应器内流体流态为以螺旋方式上升的推流流态和完全混合流态,其中推流流态约占65%。反应器兼有PFR和CSTR反应器的特点,使其具有较好的处理能力。

螺旋升流式反应器处理污水的活性污泥特性分析

对螺旋升流反应器在污水脱氮除磷处理中的污泥特性进行了分析，发现MLVSS／MLSS在厌氧单元中呈现出递增变化趋势，在缺氧和好氧单元呈现递减变化趋势，这种变化趋势在脱氮除磷效果好时明显，不好时变化不明显。镜检发现反应器中微生物丰富多样，颗粒污泥紧密、结实。污泥的SV在13％-18％，SVI在40-70之间。污泥的耗氧呼吸速率SOUR随厌氧过程逐渐升高，好氧过程逐渐降低；脱氢酶活性却表现出与之相反的变化规律。

新型反应器(SUFR)去除城市污水中氮和磷的试验研究

开发了一种新的污水生物处理反应器——螺旋升流式反应器(Spiral Up-Flow Reactor,SUFR),与传统的“池型反应器”(如氧化沟)相比,既提高了反应器中稳定的活塞流流态的容积利用率,又便于工程应用。运用SUFR对生物脱氮除磷进行了研究,系统连续稳定运行6个月的结果表明,该系统能保证出水平均质量浓度COD小于31mg/L,总氮小于10mg/L,总磷小于0.50mg/L,对COD、TN和TP的去除率分别达94%、86%和96%以上。对去除性能的分析结果表明,(1)SUFR系统厌氧反应器、缺氧反应器和好氧反应器对COD的去除量分别占去除总量的51.2%、12.5%和36.3%;(2)在去除总氮时,好氧反应器表现出了同步硝化反硝化功能,其对总氮的去除量约占SUFR系统去除总量的10%～20%;(3)去除总磷时,缺氧反应器表现出了反硝化吸磷现象,吸磷的量与进水COD质量浓度有关。

SUFR系统中活性污泥特性及反硝化除磷稳定性

通过试验考察了螺旋升流式反应器(SUFR)系统中活性污泥的特性及ρ(CODCr)和污泥龄(SRT)对反硝化除磷稳定性的影响.结果表明:SUFR系统的活性污泥指数(SVI)介于50～150 mL/g;污泥活性均在0.75以上;污泥颗粒直径多在0.7～0.9 mm,属于小颗粒污泥;污泥沉降性能良好.污泥的比硝化速率(SNR)约为1.95 mg/(g.h),前0.5 h的比厌氧释磷速率(SPRR0.5)为26.82 mg/(g.h),比好氧吸磷速率(ASPUR)为6.04 mg/(g.h),比缺氧吸磷速率(NSPUR)为4.27mg/(g.h),污泥产率系数约为0.60,对氮磷均有较好的去除能力.SUFR系统反硝化吸磷作用对ρ(CODCr)和SRT都有一定的抗冲击能力,系统除磷效果对进水ρ(CODCr)的耐冲击负荷能力较高,但长期在较低SRT下运行会使系统内活性污泥量急剧降低,导致处理效果下降.

进水碳氮比对SUFR系统脱氮除磷影响的特性分析

考察了进水碳氮比（C/N）对螺旋升流式反应器（spiral up-flow reactor,SUFR）系统生物脱氮除磷的影响,试验设计了进水C/N在7-13范围的数种工况,研究了SUFR系统中COD、总磷和氮的变化规律。结果表明,进水C/N对SUFR系统去除COD与TP效果的影响不明显,平均去除率分别为95.2%和93.9%;当进水C/N〈9.4时,TN的去除率随C/N的增大而快速提高,而当进水C/N〉9.4时,TN的去除率稳定在81.1%-85.6%;SUFR系统的硝化效果较稳定,氨氮的去除率保持在90.5%-98.8%;系统的反硝化作用随C/N的增大有所增强,出水硝酸盐氮浓度逐渐降低。

较长泥龄时SUFR系统运行效果的试验分析

结合螺旋升流式反应器(Spiral Up-Flow Reactor,SUFR)的特性,通过对比试验分析SUFR系统在较长泥龄时(主要在32d左右)运行的工艺特点.试验结果表明,SUFR系统(θc=32 d)出水COD和TN分别小于40 mg/L﹑10 mg/ L;SUFR系统(θc=32 d)除磷率随着泥龄的延长有一定的下降,但出水TP一直稳定在0.5 mg/L内; SUFR系统(θc=32 d)的SOUR值为10～18 mgDO/(gVSS·h)之间.这说明,接近活塞流特征的SUFR系统可以减轻较长泥龄对污水处理的负影响.该系统具有更宽的泥龄适应范围.

SUFR系统在低温影响下处理效果的试验分析

全面分析低温 (8～ 2 0℃ )对螺旋升流式反应器 (SpiralUp FlowReactor,SUFR)系统处理效果的影响 .低温时利用SUFR系统进行试验研究的结果表明 ,该系统耗氧有机物 (以COD计 )和TN处理效果虽然随着温度的降低有所下降 ,但是耗氧有机物 (以COD计 )及TN去除率仍分别达到 86%、70 %以上 .TP的去除率一直在 92 %以上 .低温时该系统的活性污泥一时难于压缩、沉降 .然而在未采取任何措施的情况下 ,污泥沉降性能可以在较短时间内自行恢复 .这说明 ,接近活塞流特征的SUFR系统可以减轻低温对污水处理的负影响 .

SUFR系统进水COD浓度对反硝化除磷的影响

对螺旋升流式反应器(Spiral Up-Flow Reactor, SUFR)中进水COD浓度对反硝化吸磷的影响进行了深入的研究,通过分析发现:1)缺氧反应器内出现了明显的反硝化吸磷现象,且当COD浓度在250～450 mg/L时效果显著;2)当进水COD浓度在400 mg/L左右时,厌氧释磷量和缺氧吸磷量均达到最大值,并且缺氧吸磷效率也最高;3)对不同COD负荷下厌氧释磷速率、缺氧反硝化吸磷速率以及PHB之间的关系进行分析.

SUFR系统去除废水中COD和氮、磷的模拟

目前,以国际水协ASM系列(1～3号)为代表的活性污泥数学模型已经广泛地应用于污水处理厂的设计、改建和运行管理以及新工艺和新技术的开发研究。通过对废水组成的详细分析和模型参数的修正,运用ASM2模拟了SUFR(螺旋升流式反应器)系统中COD和氮、磷的去除。模拟结果表明:由模型所得出的模拟值与实测值拟合较好。说明ASM2能够反映COD和氮、磷在SUFR系统中的变化状况。当SUFR系统运行参数发生变化时,模型可以作为有效的预测平台。

SUFR脱氮除磷系统中反硝化聚磷菌的性能研究

对螺旋升流式反应器(SUFR)脱氮除磷系统中高PHB及低PHB含量的污泥在有无外碳源及硝酸盐条件下的反硝化吸磷/释磷性能进行了试验研究。结果表明:(1)反硝化聚磷菌约占全部聚磷菌总量的72.4%,同时加入碳源和磷酸盐的反硝化速率高于只加入碳源的反硝化速率,约有37%～39%的脱氮作用是由反硝化聚磷菌完成的;(2)当有外碳源存在时,反硝化速率是无外碳源时的1.6倍左右,PHB含量高的污泥表现出反硝化吸磷现象,PHB含量低的污泥表现出反硝化释磷现象;(3)在缺氧条件下,吸磷量与消耗PHB的比值为0.71～0.86,低于在好氧条件下的1.08。

HRT对SUFR系统处理效果的试验分析

分析了总水力停留时间(11h、9h、8h、6h)对螺旋升流式反应器系统处理效果的影响.利用SUFR系统进行试验研究的结果表明,在HRT大于8h(厌氧停留时间1.51h,缺氧停留时间2.25h,好氧停留时间4.24h)时,该系统COD、TN、TP的处理效果随着水力停留时间的减小变化不大,COD、TN、TP去除率仍分别达到93%、87%、90.2%以上.当HRT降为6h(厌氧停留时间1.13h,缺氧停留时间1.69h,好氧停留时间3.18h)时,处理效果变化较大,但COD的去除率仍高于85%,TN、TP的去除率变为76%、72%,仍具有较高的去除率.这说明,接近活塞流特征的SUFR系统可以减轻增加水力负荷对污水处理的负影响,具有较强的抗冲击负荷能力.

DO浓度对SUFR系统同步硝化反硝化的影响

采用螺旋升流式反应器(SUFR)处理生活污水,考察了好氧反应池中DO浓度对其同步硝化反硝化的影响。结果表明,在好氧反应池上部溶解氧浓度为3.0～3.5 mg/L时,发生了明显的同步硝化反硝化现象,其对TN的去除量占SUFR系统对TN去除总量的16%左右;好氧反应池中的同步硝化反硝化反应只发生在池的下部,其中、上部只进行了好氧硝化反应;SUFR系统中好氧反应池上部的最佳溶解氧浓度范围为3.0～3.5 mg/L,此时系统的硝化和反硝化效果最佳,好氧反应池中的脱氮效果也较好,系统对TN的去除率>84%。

SUFR-UCT系统中一株好氧反硝化菌的鉴定与反硝化性能分析

从螺旋升流式SUFR-UCT系统好氧反应器的活性污泥中分离得到一株好氧反硝化菌Y4,经16SrDNA系列相似性比较和系统发育分析初步鉴定属于Gordonia.sp(戈登氏菌属)。对菌株Y4反硝化能力进行试验研究,结果表明菌株Y4可以在好氧条件下有效去除培养液中的硝酸盐氮,在初始硝酸盐氮质量浓度为286mg/L时,48h脱氮效率可达61.2%。另外试验考察了溶解氧和温度对菌株Y4反硝化效果的影响,结果显示Y4有较高的氧耐受力,在DO为2～11.8mg/L时都可保持较高的脱氮率;菌株Y4对温度适应性强,在30℃时脱氮效率高达90%。试验证明在螺旋升流式SUFR-UCT系统中存在有较好反硝化性能的好氧反硝化菌。