多孔沸石混合填料BAF废水脱氮及微生物研究

以天然沸石为主要原料,制备改性多孔沸石混合填料,填料柱挂膜成熟后,模拟氨氮废水及曝气生物滤池技术,经离子交换吸附、微生物再生、淋洗序批三段式运行,以考察填料的氮素去除性能,同时采用PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)电泳方法表征填料生物膜的微生物特性。实验结果表明:当离子交换吸附阶段水力停留时间为3.0 h时,填料的氨氮综合去除效率最佳(82.3%~94.7%),氮回收率较高(88.46%);填料系统外层及上、下层的微生物群落丰富度相对更高,不同条带聚类结果与条带相似度及现实状况相符;在条带检测出可降解有机污染物的噬氢菌及硝化菌、反硝化菌。

不同热解温度BC对BAF处理水产养殖废水的影响机制

为改善传统曝气生物滤池(BAF)处理水产养殖废水中氮磷和抗生素的处理效果,本文以人工模拟含磺胺甲噁唑(SMX)、磺胺嘧啶(SDZ)、恩诺沙星(ENR)和环丙沙星(CIP)的水产养殖废水为处理对象,以不同热解温度下(400,500,600,700℃)制备的生物炭(BC)分别作为不同BAF的填料(编号依次为2#~5#),研究了其对BAF启动运行过程中COD、氨氮、TN、TP和4种抗生素的去除效能影响,同时以传统沸石填料的BAF作为对照组(编号1#).利用多种测试手段解析了反应器稳定运行典型周期内污染物的去除特性、微生物胞外聚合物(EPS)含量和电子传递系统活性(ETSA),并运用高通量测序技术分析了各反应器内关键微生物种群组成.结果表明,与传统BAF相比,BC作为填料强化了2#~5#BAFs对废水中氮、磷及抗生素等污染物的去除效能,并且高温热解的BC更有利于各污染物的去除;反应器内微生物EPS含量和PN/PS值均高于对照组,且随BC热解温度的升高而增加;而ETSA与BC的热解温度呈负相关,但以BC作填料的2#~5#BAFs内ETSA均高于1#BAF(对照组),BC填料增加了BAF内的电子传递.同时,与抗生素降解及氮磷去除相关的功能菌属,如Micropruina(相对丰度0.42%~8.18%)、Rhodobacter(0.63%~2.94%)、norank_f__Chitinophagaceae(0.23%~3.98%)、Microbacterium(0.37%~1.66%)等,其相对丰度与BC热解温度呈正相关.BC热解温度为700℃的5#BAF除污效能最优,其稳定运行期间,对TN和TP的平均去除率达51.99%和41.00%,对SDZ、SMX、ENR和CIP的平均去除率达71.84%、75.01%、62.91%和69.62%.

A^(2)/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷效能

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A^(2)/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水,研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明,在A^(2)/O中控制污泥龄(SRT)为15d,水力停留时间(HRT)为10h,好氧段溶解氧(DO)为2.0mg/L;BAF中控制HRT为3h、好氧/缺氧曝停时间比为50min∶10min以及硝化液回流比R=200%的条件下,进水COD、TN、NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的浓度分别为232.61mg/L、53.99mg/L、52.20mg/L和5.54mg/L,系统出水中COD、TN、NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的浓度分别为34.11mg/L、12.44mg/L、1.01mg/L和0.34mg/L,亚硝积累率(Ni AR)高达95.20%。出水NO_(2)^(-)-N回流至A^(2)/O缺氧段后,缺氧段出水的PO_(4)^(3-)-P含量下降至2.68mg/L,反硝化除磷(DPR)对系统PO_(4)^(3-)-P的去除贡献达75.42%。批次试验表明,A^(2)/O反应器中的除磷菌在厌氧120min后释磷量达到36.35mg/L,缺氧条件下以NO_(2)^(-)-N为电子受体的反应中吸磷量为26.28mg/L,吸磷率为72.30%,以NO_(2)^(-)-N为电子受体的反硝化除磷菌(DPB)占总除磷菌的72.91%。

γ-FeOOH催化臭氧微气泡联合BAF工艺深度处理造纸废水

随着“双碳”目标的制定以及造纸废水重复利用政策的颁布,开发清洁高效、无二次污染的造纸废水深度处理技术意义重大。研究通过干湿交替-曝气氧化的技术方案制备了铁基催化剂,XRD、XPS等表征结果显示该催化剂的表层负载物为纤铁矿(γ-FeOOH)。建立了γ-FeOOH催化臭氧微气泡的反应体系,并系统研究了该体系对造纸废水生化出水中COD_(Cr)的去除效果。试验结果显示,当pH值为7、催化剂投加量为300 g/L、臭氧投加量为9.9 mg/min时,该体系对COD_(Cr)的去除率约为58%。基于上述结果,进一步建立γ-FeOOH催化剂-臭氧微气泡催化与曝气生物滤池(BAF)的联合降解体系,该联合体系连续运行时,对造纸废水生化出水中COD_(Cr)去除率为60%~70%。该联合体系在有效降解有机污染物的同时,无二次污染产生,无总盐引入,有利于造纸废水的循环利用,践行了“双碳”理念。

BAF+磁混凝技术应用于城市河道水质提升工程设计

以台州市一中心河道为例,调查了城市河道污染来源,介绍了河道水质提升治理工程设计。治理前城市河道水质为劣Ⅴ类水,主要超标因子为总氮、氨氮、总磷。主要污染源为排污口、上游补水输入和底泥内源污染。依托外源截污工程,截断沿河岸边直排污水口;通过水环境改善工程,对点源污染源、面源污染进行拦截,阻断点源和面源污染源进入河内加剧水质恶化;通过磁混凝+BAF+生态湿地构建工程,对水体中污染物进行净化,有效提高水环境质量。工程实施后,悬浮物、COD_(Cr)、氨氮和总磷的去除率达到预期效果,基本可以满足Ⅲ类水标准(总氮除外)。

厌氧消化-A/O-臭氧催化氧化-BAF工艺处理农药废水生化出水的中试研究

采用“厌氧消化—A/O—臭氧催化氧化—BAF”组合工艺对某农药企业污水处理站生化出水进行中试研究。中试装置设计处理规模为12 t/d,进水水质主要指标:COD为214~346 mg/L,ρ(NH3-N)为8~35 mg/L,TN为65~108 mg/L。经组合工艺处理后,出水COD为51.2~71.4 mg/L,ρ(NH3-N)为2.4~6.8 mg/L,TN为13.6~19.2 mg/L,出水水质可达到江苏省《化学工业主要水污染物排放标准》(DB 32/939—2006)中的一级标准。整套工艺对进水具有较强的耐冲击负荷能力,可适应难降解、高氮废水,具有较好的经济效益。

ABR—BAF工艺处理采油废水的中试研究

进行了利用折流板厌氧反应器（ABR）-曝气生物滤池（BAF）工艺处理江汉油田马-25污水处理站采油废水的中试研究，主要考察了ABR的除油效果、提高废水可生化性的作用以及BAF的运行参数、处理效果等。研究结果表明：当废水流量为0．3m^3／h时，ABR反应器对油的去除率平均为83．5％，对COD的去除率平均为40．8％，出水BOD，／COD值提高了24．8％。ABR一方面去除了采油废水中的大部分油，另一方面提高了采油废水的可生化性。当BAF的水力负荷为0．6m／h、进水COD平均为203．5mg／L时，出水COD平均为85．7mg／L，平均去除率为57．9％；对SS的去除率为82．7％。组合工艺对油、COD、BOD，和SS的总去除率分别为96．1％-96．9％、58．2％～75．1％、80．0％-93．1％和80．7％～87．1％。扫描电镜（SEM）观察结果显示：生物膜结构紧密，并且观察到裂口虫，生物相非常丰富。ABR-BAF工艺能够很好地处理采油废水，出水水质满足污水二级排放标准。

聚氨酯填料型曝气生物滤池(BAF)同步硝化反硝化

采用前置反硝化曝气生物滤池和聚氨酯填料进行高质量浓度生活污水的试验,控制进水在水力负荷0.64m3/(m2.h)、回流比1∶1的条件下,研究了不同气水比下的处理效果.结果表明,该装置处理效果好且稳定,当好氧段的气水比为20∶1时,去除效果最佳,具有明显的同步硝化反硝化特征,脱氮效果明显,去除率82.96%,出水质量浓度在10 mg/L以下.对好氧段沿层取样,结果表明总氮的去除主要发生在反应器底部0～0.6 m,表明此期间也就是溶解氧在1.5～2 mg/L下同步硝化反硝化作用明显,总氮去除率保持在80%以上.通过同时监测沿层氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)的变化,确定出ORP在同步硝化反硝化过程可给出控制信号且反应灵敏稳定.可根据ORP的变化情况,优化调节曝气量,以达到高效节能的效果.

不同曝气位置曝气生物滤池(BAF)处理对虾养殖污水的试验研究

采用不同曝气位置的上向流生物滤池处理对虾养殖污水,连续运行30d,分析出水水质,并观察系统运行情况和装置污染状况。考察了对虾养殖污水中化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、无机氮及活性磷酸盐6项指标的去除效果。结果表明:从养殖污水主要污染物指标的去除效果上看,中下部曝气生物滤池(MUBAF)要优于底部曝气生物滤池(BUBAF)。在系统进水化学需氧量质量浓度为7.62～8.20mg·L-1,氨氮质量浓度为0.62～0.65mg·L-1,硝酸盐氮质量浓度为0.54～0.59mg·L-1,亚硝酸盐氮质量浓度为0.23～0.27mg·L-1,无机氮质量浓度为1.40～1.47mg·L-1,活性磷酸盐质量浓度为0.24～0.29mg·L-1,水温为25℃～30℃时,中下部曝气生物滤池对养殖污水中6项指标的去除率分别为45.2%、88.9%、58.5%、78.8%、75.3%和25.1%。可见,对氨氮的去除效果最佳,亚硝酸盐氮和无机氮次之,化学需氧量和硝酸盐氮的去除效果较差,活性磷酸盐去除率最低。总体而言,曝气生物滤池在水产养殖污水应用中处理效果明显,具有可行性和实用性。

免烧粉煤灰陶粒作为BAF填料处理城市污水

以电厂粉煤灰为主要试验原料,辅以外加药剂(水泥、石灰、石膏、水玻璃),经混合、成球、陈化和养护等工序,制得免烧粉煤灰陶粒,并将其作为曝气生物滤池(BAF)工艺的载体填料处理城市污水。待挂膜启动成功后,考察了水力停留时间(HRT)、COD负荷、氨氮负荷对COD和氨氮去除效果的影响。实验结果表明:在温度为18～21℃、气水比为4:1、溶解氧为2.5～3.5 mg/L实验条件下,当HRT为8～9 h时,COD和氨氮的去除效果较好,平均去除率分别为93.1%和99.3%;COD负荷在2～10 kg(/m.3d)内变化时,COD去除率随进水COD浓度增大呈增大趋势,平均为82.08%;COD负荷大于10 kg(/m.3d)时,COD去除率呈减小趋势;氨氮去除率与COD负荷呈负相关;氨氮负荷控制在0.68～1.01 kg(/m.3d)时,氨氮去除率能保持在较高水平,平均达到91.49%,出水水质良好。

A_2N/BAF组合工艺深度除磷脱氮研究

针对我国南方低碳氮比生活污水,开展以BAF为硝化单元的A2N工艺小试研究,针对超越污泥携带NH4+导致出水超标及二沉池出水SS偏高时TP超标问题,进一步研究增加二级BAF单元的处理效果,形成A2N/BAF工艺.结果表明:A2N段对COD、NH4+-N、TP平均去除率分别为82.0%、70.9%、90.0%;当进水NH4+-N超过40.0 mg/L时,二沉池出水NH4+-N超过10.0 mg/L;二级BAF单元能够硝化二沉池出水NH4+-N及截留SS,最终出水COD、TP、NH4+-N、NO3--N、SS平均质量浓度分别为35、0.35、1.06、8.01、7 mg/L,稳定达到一级A标准.

H-O-BAF生物组合工艺处理皮革废水

采用水解酸化-生物接触氧化-上向流生物曝气滤池（H—O—BAF）组合工艺对皮革废水进行生物处理实验。分析了皮革废水水质和可生化性，研究了溶解氧质量浓度（DO）和水力停留时间（HRT）对该工艺处理效果的影响。该工艺处理皮革废水合适的HRT为：水解酸化10h，生物接触氧化6h，生物曝气滤池3h左右。在合适的操作条件下该工艺对皮革废水COD、色度和总铬的去除率分别达到72．8％、80．0％和66．6％，处理出水水质达到排放标准。

MBR和BAF用于城市污水深度处理的工艺特性比较

采用膜生物反应器(MBR)和曝气生物滤池(BAF)2种工艺分别对以生活污水为主的城市污水进行深度处理,以达到污水回用的目的。中试结果表明,在平均水温仅为5℃的情况下,MBR工艺的处理效果明显优于BAF,MBR工艺对COD、BOD5、NH4+-N和TP的去除率分别可以达到75%、92%、95%和90%,而BAF对COD、BOD5、NH4+-N和TP的去除率仅为70%、78%、29%和82%。经核算,MBR和BAF的污水处理运行费用分别为0.82元·m-3和0.55元·m-3。与BAF相比,MBR具有处理效果优良、出水稳定、占地面积少,且维护管理方便等特点,因此,在以污水回用为目的的实际工程中推荐采用MBR工艺。

后置/前置反硝化BAF处理生物絮凝出水对比研究

针对生物絮凝吸附工艺处理生活污水的局限性,实验采用后置与前置反硝化曝气生物滤池分别对生物絮凝吸附出水进行深度脱氮研究。实验结果表明,后置反硝化工艺对COD、NH_4^+-N、TN的去除率分别为66.08%、95.39%、16.43%。前置反硝化工艺阶段,实验得出最佳工况:回流比为150%,气水比为4:1,水力负荷为3.01 m/h时,对COD、NH_4^+-N、TN的去除率分别为77.91%、94.69%、64.52%。对比发现改造后前置反硝化工艺较后置反硝化工艺对COD的去除率提高了11%,TN的去除率提高了48%,脱氮性能更加显著。

不同填料粒径BAF深度处理城市污水的研究

采用填料粒径不同的两种曝气生物滤池（BAF）深度处理城市污水厂的二级出水，考察了填料粒径、水力负荷、填料高度等参数对处理效果的影响。结果表明，在水力负荷为1～3m／h、进水CODMn为5～17mg／L的条件下，两BAF反应器的出水CODMn均稳定在5mg／L以下，且提高水力负荷有利于对CODMn的去除；填料粒径较小的BAF对氨氮的去除效果比填料粒径较大的要好，且填料粒径对氨氮去除效果的影响随水力负荷的增加而愈加明显；填料柱（上向流）的前50cm主要去除CODMn，而对氨氮的去除主要发生在50cm以后。

生物膜多基质模型及其对BAF处理合成污水的模拟

将简化的活性污泥模型ASM3与传质反应方程相耦合,建立了生物膜多基质模型(BMSM),在此基础上,运用均相生物膜反应单元概念,导出了曝气生物滤池(BAF)反应器一维模型.模型方程表明,出水基质浓度与生物膜表面积相关,与反应器体积无关.灵敏度分析结果表明,出水水质对大部分动力学参数灵敏度较低,对生物膜参数如表面积、膜厚、活性附着生物量等灵敏度较高.进行了以陶球为滤料的BAF处理合成生活污水实验,测定了生物膜膜厚、生物膜干密度、生物膜面积分别为300μm、45kg/m3、5.65m2.用Matlab语言对BAF的稳态运行进行模拟,考察了COD、NH4+-N、NO3--N沿填料高度浓度上的变化.结果表明,建立的BMSM能较好地模拟BAF的稳态运行.

UBF—BAF组合工艺处理焦化废水

采用UBF—BAF组合工艺处理焦化废水,考察了处理效果。结果表明,经UBF处理后,废水的可生化性得以提高;HRT及进水负荷对NH3-N去除效果的影响明显大于对COD的,BAF反应器内填料的前段主要用于去除COD,后段主要用于去除NH3-N;当厌氧段HRT为15.4h、好氧段HRT为31.3 h时,系统对COD和NH3-N的去除效果均较好。稳态运行时,系统对COD、NH3-N、TN、TOC和挥发酚的去除率分别为81.5%、96.4%、56.9%、81.8%和99.9%。

BAF预处理微污染水源水反冲洗试验研究

文章采用曝气生物滤池(BAF)预处理微污染水源水,对反冲洗参数、最佳反冲洗工况下出水SS和不同挂膜方法下系统反冲洗前后生物量变化进行了试验研究。试验结果表明:气冲洗强度、水漂洗时间、气预冲洗时间分别是反冲洗前后滤池生物活性变化率、反冲洗结束时出水浊度及反冲洗能耗的最大影响因素;BAF预处理微污染水源水最佳反冲洗工艺条件如下:气冲洗强度为7.5L/(s·m2),气预冲洗时间为6min,水冲洗强度为1.5L/(s·m2),气水联合冲洗时间为4.5min,水漂洗时间为4min。在最佳反冲洗工况下,反冲洗出水SS变化基本与反冲洗出水浊度变化相吻合;反冲洗前后,接种挂膜、自然挂膜下系统生物量分别减少27.43%、21.44%。

前置回流式反硝化-硝化组合反应器(UBF-BAF)处理高氨氮制药废水

针对常州市某生化制药公司高浓度氨氮制药废水SBR处理工艺,改用前置回流式UBF-BAF组合工艺进行了试验研究.结果表明,在厌氧生物膜的作用下,前置式UBF反应器内不仅依次发生了有机物分解的水解酸化和产甲烷的碳化反应,而且还同步发生了含氮化合物的反硝化和厌氧氨氧化反应,表现出COD、氨氮、亚硝酸盐氮和总氮浓度同步降低.BAF承接经UBF厌氧处理后的出水,与SBR相比具有较高的同步脱碳、脱氮性能,其对氨氮和总氮去除率分别高达84.08%和68.15%.从UBF-BAF反应器中分离出了厌氧氨化细菌和好氧反硝化细菌,从微生物角度进一步表明了UBF-BAF组合反应器具有较强的脱氮能力.UBF-BAF适宜的运行参数:pH值为6.4—7.0,水力负荷为0.16—0.39 m.3m-.2h-1.当进水TKN、NH3-N和COD浓度分别为61.18—91.34 mg·L-1、37.9—56.05 mg·L-1和379.04—802.4 mg·L-1时,COD和NH3-N的去除率均高于80%,各项指标均达到了生物工程类制药工业新建企业水污染物排放限值(GB21907—2008).

曝气生物滤池对消毒副产物及其前体物的控制机制

消毒已成为水处理系统中不可或缺的一部分,但水中溶解性有机质(DOM)与消毒剂反应时会不可避免地产生有毒有害的消毒副产物(DBPs),从而影响饮用水安全。为探究水处理系统中曝气生物滤池(BAF)对DOM去除与DBPs生成的影响,以某水厂的BAF单元为研究对象,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)结合光谱技术和色谱质谱联用等方法,探究了BAF对DBPs及其前体物的控制机制,并通过质量差网络分析探究了DBPs的生成途径。结果表明:BAF去除了部分进水中的类芳香蛋白质,降低了消毒后产生的三卤甲烷、卤乙酸和卤乙腈的浓度,但消毒后卤代硝基甲烷的浓度有所升高,这些常规DBPs仅能解释不到60%的总有机氯化物的浓度;在分子水平上,BAF处理倾向于将低氧化程度和高饱和度的分子转化成高氧化程度和高不饱和度的分子,导致后续消毒过程中生成的低不饱和度DBPs更少,高不饱和度DBPs更多,这可能会促进水厂后续的混凝沉淀单元对DBPs及其前体物的去除;质量差网络分析显示,氯取代(+Cl—H)、氯加成(+HClO)和羟基化与氯取代(+ClO—H)这3种反应类型是生成DBPs的最主要途径,参与加成反应的DBPs前体物的不饱和度要比参与取代反应的DBPs前体物高。研究结果可为饮用水消毒副产物控制提供基础参考信息。