黄铁矿基MFC-CW耦合系统反硝化动力学研究

研究比较了黄铁矿基双阳极MFC-CW在不同碳氮比(0和2.5)及初始硝酸盐浓度(7、14和28 mg/L)条件下上阳极和下阳极的反硝化速率,以及对不同阶段硝酸盐还原反应动力学的模拟,从动力学角度揭示系统自养-异养协同反硝化机理。结果显示:不同碳氮比下系统两阳极硝酸盐还原效果差异不大,而亚硝酸盐累积、硫酸盐生成的差别较大,两阳极处微生物群落组成相似,优势菌属的相对丰度受C/N、阳极位置影响较大;两阳极处的硝酸盐还原动力学均属于一级反应,且C/N=0时反硝化速率常数(0.0087、0.0045和0.0188/h)均小于C/N=2.5(0.0151、0.0071和0.0798/h;以上阳极为例);MFC-CW系统的反硝化动力学更符合Monod-CSTR模型,且在停留时间较长时取得更好的拟合效果,随着停留时间的增加,C/N=0时系统的反硝速率增加,C/N=2.5时系统的反硝化速率在一定范围内波动[0.6662—0.7744 g/(m^(2)·d)]。实验结果可为黄铁矿基MFC-CW的实际工程应用提供理论指导。

铁碳微电解填料对人工湿地反硝化作用的影响

为探究铁碳微电解原理对人工湿地系统中反硝化作用的影响,利用液相还原法制得活性炭表面负载零价铁(Fe~0)材料,以填料不同投加配比,搭建垂直流人工湿地模拟小试装置,分别有1号纯砾石、2号砾石+3%铁碳、3号砾石+8%铁碳,观察每日进出水水质情况。结果表明:投加初期,2号与3号装置对硝态氮的去除效果显著,几乎可实现全部转化;填料表面Fe元素会伴随水流有一定损耗,且投加量越大损耗越高;两装置分别在18d和21d后出水水质达到稳定状态,硝态氮浓度稳定在11mg/L和13mg/L,略低于空白装置。

玉米芯耦合给水厂污泥强化人工湿地深度脱氮除磷研究

为了实现给水厂污泥的资源化利用,以某水厂污泥为例,分析了其理化性质与吸附除磷特性,并探究了玉米芯耦合给水厂污泥组合填料人工湿地系统在不同季节温度下的脱氮除磷效果。研究结果表明,给水厂污泥的平均铁、铝含量分别为(23.14±0.04)mg/g、(46.2±0.2)mg/g,磷饱和吸附容量为7.89 mg/g,污泥吸附磷的过程符合准二级动力学(R2=0.997)与Langumir模型(R2=0.979);湿地系统主要利用给水厂污泥吸附除磷,并依赖玉米芯进行异养反硝化脱氮;在HRT为1 d,进水氮、磷浓度满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级A标准的条件下,常温条件下出水氮、磷浓度均达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水标准。

改性聚丙烯基缓释碳源耦合生物膜水质净化器的脱氮效能研究

固态缓释碳源逐渐成为提高低碳氮比(C/N)污水脱氮效能的有效方法。本研究制备了一种新型亲水改性多孔聚丙烯基缓释碳源材料(HEPP-C),并利用其作为生物填料构建生物膜水质净化器,对低C/N污水脱氮效能进行研究。结果表明:HEPP-C能够稳定持久地释碳;在间歇反硝化体系中,HEPP-C具有最高的脱氮效率,对NO_(3)^(-)-N和TN的去除率分别为89.6%和89.5%;连续流缓释碳源耦合生物膜净化体系中,HEPP-C缓释碳源能够显著提高NO_(3)^(-)-N和TN的去除效率,当进水NO_(3)^(-)-N含量低于20 mg/L、水力停留时间为12 h、曝气—停曝时间为8 h—4 h时,出水TN浓度为1.24 mg/L,低于地表水Ⅵ类水质标准值。可见,构建的HEPP-C基缓释碳源耦合生物膜水质净化器能够对低污染污水以及河湖水体实现有效脱氮。

缓释碳源应用于低碳氮比污水脱氮研究进展

处理低碳氮比(C/N)污水时,生物法脱氮反硝化进程中碳源不足易导致脱氮效率偏低,需通过额外投加碳源进行补偿。外加碳源在污水脱氮过程中应用广泛,其投加量不易控制的缺陷可以通过利用缓释技术进行弥补。归纳了碳源缓释的特点及其在低C/N污水处理中的应用现状,总结了固体缓释碳源的不同类型及其在生物反硝化脱氮中的强化效果,对比分析不同缓释碳源在脱氮方面的优缺点。提出了目前缓释碳源应用的局限性,并对缓释碳源在生物反硝化脱氮领域的发展方向进行了展望。

A^(2)O+MBR工艺处理低碳氮比污水的效果研究

污水处理厂通常面临进水碳氮比偏低的问题,为确保出水水质达标,一般采取超量投加碳源的策略,但是这会导致运行成本上升。北京市某污水处理厂将厌氧-缺氧-好氧(Anaerobic-Anoxic-Oxic,A^(2)O)+膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)工艺作为主体工艺,进水由生活污水(占30%)和工业废水(占70%)组成。该污水处理厂向缺氧池投加葡萄糖溶液作为碳源,辅助脱氮。试验分别测定进出水化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)、总氮(Total Nitrogen,TN)和反应池混合液悬浮固体(Mixed Liquid Suspended Solids,MLSS)的浓度,分析外加碳源对脱氮效果和污泥产生量的影响,并进行碳源投加前后的成本对比。研究表明,进水COD/TN小于7时,适量投加碳源有助于提升脱氮效率,而COD/TN大于7时,要优化其他环节来加强脱氮效果,以保证出水水质稳定符合相关标准。通过精细化过程控制和改变运行管理方式,污水处理厂可以有效降低运行成本,避免进行工程化改造。

葡萄糖碳源对低碳氮比生活污水反硝化脱氮性能的影响探究

改良型Carrousel氧化沟耦合工艺处理低碳氮比的生活污水,是采用间歇曝气模式,氧化沟出口的溶解氧为2.0~3.0 mg/L,污泥浓度为2 500~3 500 mg/L,污泥回流比为80%~95%。在TN和氨氮常年超标的情况下,投加葡萄糖碳源,可以使该污水处理厂改良型Carrousel氧化沟工艺去除低碳氮比的生活污水中的氨氮、总氮、总磷、COD_(Cr)、BOD_(5)及酸碱度的效果很好,出水完全符合《城镇污水污水处理厂污染物排放标准》(GB 19918-2002)[1]的要求。

乙酸碳源对氧化沟工艺处理低碳氮比工业废水脱氮性能的影响

为解决污水处理厂进水碳氮比偏低、碳源不足,导致生物反硝化效果不理想这个困扰业界的难题,采用改良型Carrousel氧化沟耦合工艺处理低B/C比、低碳氮比的某混合工业废水,投加乙酸碳源,其他按照污水厂日常运行参数运营,结果表明,投加乙酸碳源对该工业污水处理厂改良型Carrousel氧化沟去除总氮、氨氮和pH等效果理想,出水完全达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 19918—2002)一级A标准.低碳氮比的工业污水处理可以选用乙酸作碳源以强化生物脱氮,乙酸实际合适的平均投加量为211.97 mg/L,投加成本为0.254元/t,该工艺的稳定运行为低碳氮比的工业污水处理系统优化设计及提标改造提供了有益的参考和借鉴.

前置和后置玉米芯强化A/O反应器处理低碳氮比生活污水的试验研究

低碳氮比生活污水因碳源不足严重影响了异养反硝化的生物脱氮效果,这使得玉米芯作为缓释碳源受到广泛关注,采用前置和后置玉米芯强化A/O反应器处理低碳氮比生活污水,对比分析2组反应器的生物脱氮效果,结果表明后置玉米芯反应器的脱氮性能优于前置玉米芯。在常温(20~25℃)条件下,后置玉米芯反应器的TN去除率比前置高出约27.6%;而在低温(10~15℃)情况下,后置玉米芯反应器的TN去除率仍高于前置14.3%,且后置对NH4+-N的去除效果更为稳定。三维荧光光谱分析结果表明,后置玉米芯反应器中有机物含量更高,有利于微生物的异养反硝化脱氮过程。

“旁路补碳”工艺生物脱氮除磷效果试验研究

针对传统A2/O工艺对污水同时脱氮除磷效果不佳的问题,以低C/N实际生活污水为研究对象,提出一种“旁路补碳”生物脱氮除磷新工艺。通过试验研究,考察了在稳态条件下缺氧池A2与厌氧池A3的不同水量分配比例(分流比)对系统中有机物、氮、磷的去除影响以及对内碳源PHA转化的影响。结果表明:在平均进水C/N比为6.4时,分流比7∶3为最佳运行条件,此时“旁路补碳”新工艺出水中COD、NH4+-N、TN、TP的平均质量浓度分别为31.15 mg/L、4.17 mg/L、13.69 mg/L、0.35 mg/L,平均去除率分别为92.16%、91.19%、78.07%、92.08%;与A2/O工艺相比好氧池内可利用的PHA含量提高了12.11%,TP的去除率由87.91%提高至92.08%。

减少外加碳源强化脱氮在A2/O氧化沟的应用

针对广东省某生活污水厂进水总氮浓度高、COD偏低、碳氮比低、碳源投加量大的现状。为实现在少加、甚至不外加碳源的情况下,低碳氮比生活污水厂出水总氮稳定达标的目标,在现有一体化A2/O改良氧化沟的基础上,拟采取严控缺氧区溶解氧、利用出水氨氮控制风机风量等简便、易操作的措施强化脱氮。实践表明,在出水总氮达标的前提下,缺氧区溶解氧由0.56 mg/L降至0.36 mg/L,外加碳源的投加量可节省23%;保证出水氨氮不超标的情况下,最大限度地降低风机风量,可以不外加碳源,并确保总氮达标,达到了节省碳源和降低能耗的目的,降低了运营成本。

简述某低碳氮比污水处理厂脱氮工艺调控策略

针对昆明市某低碳氮比污水处理厂脱氮效率低、碳源依赖大的问题,通过开展相关生产性试验,总结出了提高反硝化效果的工艺调控措施。研究结果表明:在接种置换活性污泥、提高系统污泥活性的情况下,采取好氧区溶解氧分区调控、内回流比提升至300%左右、污泥浓度控制在3500 mg/L左右的工艺调控措施,能实现不外投碳源的情况下出水水质稳定达标,解决了该污水处理厂碳源成本高的问题,也为其他低碳氮比污水处理厂脱氮工艺调控提供借鉴。

AAO工艺处理低碳氮比城市污水的优化调控策略研究

为更好构建城市污水厂脱氮除磷运行调控策略,提高污水厂脱氮除磷效率,降低生产运行成本,考察了AAO工艺处理低碳氮比城市污水的优化调控策略。结果表明,对于AAO工艺,“厌氧池投加碳源”“厌氧池投加碳源”+“生化池投加除磷剂”“缺氧池投加碳源”+“生化池投加除磷剂”均能实现生化池出水总磷达标,且3种药剂投加模式运行成本相当;缺氧出口硝酸盐氮和好氧池出口硝酸盐氮浓度具有直接的关系,可以通过实验建立两者之间的联系,进而指导碳源的精准投加;污水厂可在缺氧池末端或好氧区前端设预曝气区,运行中在高温时节关闭预曝气区,以增加反硝化处理效果,在低温时节开启预曝气区,以增加硝化处理效果,从而达到提高污水处理效率同时节能降耗的目的。

MFBR工艺处理农村生活污水的工程应用分析

针对当前农村生活污水低碳氮比现状和处理难题,研发了拥有自主知识产权的MFBR泥膜共生污水处理工艺,并形成了一套分散式农村生活污水处理一体化设备,该设备集缺氧池、厌氧池、移动床曝气池、固定床曝气池及沉淀池于一体。研究考察了MFBR一体化设备用于处理湖南省某村庄生活污水的性能,结果表明:稳定运行后出水水质均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标,运行成本根据处理量在0.25~0.4元/m^(3)。该设备可根据项目要求增减化学除磷系统,设备结构简单,运行成本低,对低碳氮比的生活污水处理效率高。

组合MBR工艺中试系统处理高氨氮生活污水

以低碳氮比〔ρ(BOD5)/ρ(TN)〕、高氨氮生活污水为研究对象,对强化缺氧/好氧+膜生物反应器(A/O+MBR)组合工艺系统的运行稳定性和处理效果进行中试研究.结果表明:在A/O工艺中引入纤毛填料,强化了组合工艺去除有机物及氨氮的效果,缓解了膜组件污染;根据进水负荷和温度变化,优化了工艺运行参数ρ(MLSS)和混合液回流比,系统稳定运行期间的HRT为6.7～11.9 h,膜通量为11～20 L/(m2.h);处理系统对BOD5,CODCr,氨氮及SS的平均去除率分别达97.4%,87.2%,97.5%和100%,处理水ρ(BOD5)≤6 mg/L,ρ(CODCr)≤40 mg/L,ρ(氨氮)≤5 mg/L;由于碳源缺乏,组合工艺对TN和TP去除率较低,分别为28.5%和26.8%,但处理水中的TN和TP以硝态氮和溶解性磷酸盐为主,是植物吸收氮源和磷源的主要形式,因此对符合再生水水源要求的处理水可作为城市绿化及农田灌溉用水回用,不仅可补充植物与作物生长必需的氮磷营养元素,而且为城市生活污水资源化提供了一条有效途径.

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.

低碳氮比实际生活污水A^2O-BAF工艺低温脱氮除磷

在低温条件下,采用A2O-BAF工艺处理低碳氮比实际生活污水.结果表明,该双污泥工艺在平均温度为14.2℃、平均进水COD369.5mg/L、TN76.8mg/L即C/N为4.81的工况下可以实现深度脱氮除磷.平均出水TN与TP分别为13.21mg/L和0.23mg/L.其中COD、氨氮、TP和TN的去除率分别为86.2%、99.8%、96.6%、81.5%,达到国家污水处理一级A标准(GB18918-2002).低温下A2O工艺段活性污泥的平均SVI为85.4mL/g,污泥具有良好的沉降性能.此外试验过程中可以利用pH值和氧化还原电位值作为该系统A2O各反应阶段的控制参数,来间接的指示A2O各区的反应情况.

悬浮复合填料对改良多级A/O工艺处理低碳氮比生活污水同步脱氮除磷的影响

针对改良多级A/O工艺处理低碳氮比生活污水难以同时兼顾脱氮除磷的问题,考察了内置式悬浮球中填加海绵块(填料A)和内置式悬浮球中填加海绵块、海绵铁和聚氯乙烯泡沫(填料B)两种悬浮复合填料的效果。结果表明,悬浮复合填料的添加可以在保证COD去除效果的基础上同时兼顾脱氮除磷。出水COD和氨氮可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。填料B的脱氮除磷效果均优于填料A。可以通过添加外加碳源增强脱氮的主要限制步骤(反硝化作用),从而进一步提高脱氮效果,有望出水TN达到GB 18918—2002的一级A标准。

体积比对改良A2／O-同步脱氮除磷装置去除效果的影响

研究设计了一套改良A^2/O-强化同步脱氮除磷装置,探讨了该装置在处理南方城市低碳氮比的城市污水的同步脱氮除磷功能,给出了该装置的优化运行参数。研究结果表明,在温度为22~28℃、好氧池末端DO的质量浓度为1.5 mg/L、HRT为8 h,硝化液回流体积比为200%,缺氧混合液回流体积比为150%,污泥回流体积比为60%~80%,厌氧池、缺氧池、好氧池体积比为1:2.6:6.4时,中试装置出水COD和NH_4^+-N、TN、TP的质量浓度平均分别为36.52 mg/L和0.87、12.95、0.43 mg/L,符合GB 18918-2002一级A标准。

复合PVDF膜材料性能及其MBR处理城市污水的研究

研究了1种异质编织管增强型复合聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料的主要性能及其MBR处理低碳氮比城市污水的表现，并与传统PVDF膜材料作了比较。结果表明，复合PVDF膜单根膜丝可承受最大拉力为87N、弹性模量为200MPa，复合PVDF膜组件纯水通量（在20kPa下）和临界通量分别为85L／（m^2·h）和49-60L／（m^2·h），均明显高于传统PVDF膜。因此复合PVDF膜能承受高曝气量的冲刷并在高通量条件下运行。在处理低碳氮比城市污水时，复合PVDF膜MBR与传统PVDF膜MBR的出水水质相当。运行期间，复合PVDF膜和传统PVDF膜TMP增长率分别为0．65和0．73kPa/d，表明复合PVDF膜抗污染性能优于传统PVDF膜。