基于磷容量的污水处理厂除磷效能提升控制技术研究

针对污水处理厂回流污泥除磷能力无法准确表征以及除磷药剂使用效率低的问题,首次建立了污泥磷容量的检测方法,研究了除磷药剂种类及用量对污泥磷容量的影响,同时开展了除磷药剂效能提升研究工作。结果表明,使用化学除磷工艺的污水处理厂污泥有不同程度的磷去除能力,即“磷容量”,通过现场实测及拟合计算得到污水处理厂磷容量为0.32~3.25 mg/g(以单位污泥混合液悬浮固体的溶解态活性磷酸盐(sRP)去除量计),折合除磷药剂投加量为0~15.85 mg/L。除磷药剂种类与投加量是影响回流污泥磷容量的关键因素,相同投加量水平下,投加硫酸铝的污泥磷容量较投加聚合氯化铝(PAC)的污泥磷容量高,除磷药剂的预水解程度是导致磷容量差异的主要原因。污泥磷容量与除磷药剂投加量呈正相关。基于污泥磷容量的检测结果,污水处理厂可以采用改变污泥外回流比或将剩余污泥回流到初沉池的方式提高除磷药剂使用效率,可使进水的sRP下降10%以上。此外,剩余污泥回流初沉池可以减少30%的污泥排放量,既强化了除磷效果又实现了污泥的减量化,对污水处理厂绿色发展具有非常重要的指导意义。

初沉污泥与剩余污泥热水解厌氧消化性能研究

通过分析初沉污泥和剩余污泥的物化性质及厌氧消化性能,研究了热水解对初沉污泥和剩余污泥的影响。研究结果表明,两种污泥中的有机质主要为糖类、蛋白质和脂肪,初沉污泥的脂肪含量高于剩余污泥,而糖类和蛋白质含量则低于剩余污泥。初沉污泥热水解前后厌氧消化产气率分别为365和376 L·kg^(-1)TS,剩余污泥分别为102和273 L·kg^(-1)TS。热水解对初沉污泥的影响并不明显。但经过热水解处理后,剩余污泥的厌氧消化性能得到了显著提升,其VS去除率从29%提高至49%,初沉污泥和剩余污泥的混合污泥也从33%提高至48%。因此,热水解处理在提升污泥厌氧消化性能方面具有显著效果,但需针对不同污泥的特性选择适当的热水解工艺。

污水厂除臭工程技术路线选择

为了使污水处理厂除臭工程更加稳定、有效地运行,在调研和总结国内外恶臭气体排放标准和工程实践经验的基础上,提出如下建议:(1)目前我国的恶臭排放标准只针对厂界和除臭设备排放口进行了限定,难以控制厂区内恶臭气体的无组织散逸,建议应增加对厂区和工作环境等的规定。(2)我国控制的恶臭气体种类相对较少,建议增加恶臭气体的检测项目。(3)除臭工程封闭系统,应区别新建厂和改扩建厂。新建厂构筑物封闭建议与水厂建设同步设计和施工,以钢筋混凝土盖板为主,可用于增加水厂的绿化面积等作用。对于改扩建厂,封闭加盖存在多条技术路线,普通碳钢骨架(加防腐,内侧)+中空型平板玻璃钢盖板是一种新型的、有竞争力的封闭方式。对于处理系统,目前常用的处理路线是以生物法为主,辅以化学法、氧化法和吸附法。(4)建议除臭系统的运行成本应该纳入污水处理厂的日常运行维护成本之中。

热水解对北京城市污泥厌氧消化性能影响的研究

文章以北京城市污泥为研究对象,通过产甲烷潜力批式试验和完全混合反应器半连续小试和中试试验,结合国内外相关研究成果,从反应器的产气能力、有机物去除能力、系统稳定性和厌氧消化动力学等不同角度研究、评价热水解对北京城市污泥厌氧消化性能的影响。结果表明,污泥经过热水解后挥发性悬浮有机物溶解率达到26.4%,可溶性物质比例提高;在批式试验和半连续试验中,甲烷产率均有不同程度提升,最高达88.9%,有机物去除率均提高23%以上,同时消化系统稳定性得到增强。经厌氧消化动力学分析,复杂有机物的水解速率提高了37.2%,最大基质利用率提高了27%。

污泥和餐厨垃圾协同消化研究进展

污泥和餐厨垃圾具有污染和资源两种属性。由于污泥和餐厨垃圾自身的物化特性,单一消化难以实现高效稳定运行。采用协同消化技术可以使两种废弃物在污水处理厂得到同步处理的同时提升厌氧消化效率,从而实现污水厂能量自给。综述了污泥和餐厨垃圾进行协同消化时的协同效应,重点阐述了原料性质、混合比例、温度、盐分、水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)、有机负荷率(organic loading rate, OLR)等因素对污泥和餐厨垃圾协同消化的影响。污泥厌氧消化的沼气产率低,将污泥与餐厨垃圾协同处置可提高产气率。利用污水处理厂的厌氧消化系统开展城市有机废弃物集中处理,回收能量补偿污水厂能量消耗具有重要的可行性和现实意义。

热水解对鸡粪和牛粪厌氧消化及重金属风险的影响

为探究热水解预处理对鸡粪和牛粪在厌氧消化过程中产气效率的提升作用以及对消化残渣中重金属形态变化及潜在生态风险的影响。该研究以鸡粪和牛粪为处理对象,采用热水解处理技术,开展了连续中温厌氧消化试验。考察了热水解对畜禽粪污可生化性和重金属迁移风险。该研究还评估了连续施用厌氧消化鸡粪和牛粪15 a后土壤中重金属的积累量和Hakanson潜在生态风险指数。试验发现,鸡粪中木质纤维素含量占干固体总量的25%,牛粪为57.7%。热水解处理能够增强牛粪中木质纤维素的水解,热水解后木质纤维素的降解率为19.2%;但热水解对鸡粪的木质纤维素水解影响不明显,降解率仅为5.3%。鸡粪挥发性固体(volatile solid,VS)产气率为482 L/kg,热水解后产气率提升了12.4%;牛粪产气率为321 L/kg,热水解后产气率提升了31.2%。仅通过热水解不能降低鸡粪中重金属的迁移风险;而经过厌氧消化后,除Hg和Ni外,其他重金属迁移风险均降低到了低风险水平。牛粪经过热水解和厌氧消化处理后重金属向残渣态转换,但迁移风险没有明显改善。连续施用鸡粪和牛粪15 a后,土壤未出现的重金属积累,且15 a内总潜在生态风险等级处于低风险。该研究结果可为鸡粪和牛粪的能源化、无害化处理以及土地利用应用提供了理论依据和数据指导。

膜接触-吸收法去除市政污水厂恶臭气体研究

以PTFE中空纤维膜为膜接触器,采用碱性吸收液,开展膜接触吸收法对恶臭气体的去除研究。结果表明:气体流量增加,恶臭气体去除率降低,总传质效率增加;液体流量增加,恶臭气体去除率和总传质效率均增加;当气体流量为1 L·min^(-1),液体流量为0.6 L·min^(-1)时,对气体的综合处理效果最佳。在长时间运行过程中稳定性较好,H_(2)S、NH_(3)、VOC和臭气浓度平均去除率分别为96.99%、42.91%、55.24%和82.04%;H_(2)S的平均传质效率为33.41×10^(-5)m·s^(-1)。相较于传统化学吸收法,该法对气体处理效率高,单位时间处理气量大,膜组件可模块化,能够满足更高的标准要求,且经济性和安全性较好,预期具有广阔的发展应用前景。

化学絮凝-过滤技术对碳源物质富集效果的研究

采用化学絮凝-过滤技术的组合工艺对污水进行预处理,考察了运行过程的控制优化以及碳源物质的富集效果。结果表明,在壳聚糖季铵盐投加量为30mg/L、PAM投加量为2mg/L时,化学絮凝效果最佳。在陶瓷膜运行通量为15LMH的条件下,膜单元的运行效果最佳。结果表明,化学絮凝+精细过滤+陶瓷膜过滤的工艺出水水质最好,对碳源物质的富集回收率以及对SS、TN、TP和SCOD去除率分别为73.69%、98.70%、40.21%、43.96%和41.17%,相比于化学絮凝+精细过滤工艺,碳源物质的富集回收率提高了8.22%;化学絮凝+精细过滤+陶瓷膜过滤的组合工艺,能够提高碳源物质的富集回收率,有效控制膜污染。

污泥热水解-厌氧发酵系统性能优化研究

“热水解预处理+厌氧发酵”作为污泥处理的主要技术之一,其规模化工艺优化尤为重要,为此开展了中试规模研究,分析在30 min条件下不同温度(150℃、160℃、170℃和180℃)和160℃条件下不同时间(15 min、30 min、45 min和60 min)的热水解处理对污泥的理化性质及其厌氧发酵产沼气性能的影响。研究结果表明,污泥经不同温度和不同时间热水解处理后固体物质溶出、流变性能改善、沉降性变好,溶解性固体(DS)含量为原泥的4.6~6.4倍,化学需氧量(COD)溶出率提高21.3%~30%,产沼气提升35%以上,可为热水解预处理工业化应用提供参考。

基于热水解的高效污泥厌氧消化技术研究进展

污水处理厂产生的大量剩余污泥,是目前困扰市政工程的主要问题之一,对其进行减量化、稳定化、无害化和资源化是污泥处理处置的核心任务。厌氧消化技术是目前最广泛使用的污泥处理工艺之一,但厌氧消化技术受到污泥低水解速率的制约。基于热水解的高效污泥厌氧消化技术不仅打破传统厌氧消化的水解限速,还在改善污泥流变特性和化学特性、提高污泥厌氧消化效率和新兴污染物的去除等方面有着明显的优势。综述了热水解预处理对污泥特性和对系统中新兴污染物去除特性的影响,总结了目前的研究成果并展望了发展前景,指出工艺运行条件的进一步优化和经济可行性的系统评价是其推广使用的重要支撑。

微电压强化热水解污泥厌氧消化产甲烷速率研究

分别采用碳纤维和不锈钢作为阴阳极加入到厌氧消化装置,在有微电压驱动条件下,能够显著性提高热水解厌氧消化的产甲烷速率,在有外加0.8 V电压条件下,电流稳定在4 mA左右,最大产甲烷速率比空白组高1.78倍,比未加电压的对照组高1.39倍。在放大的试验中,进一步研究了外加电压对产甲烷速率的影响,电流值范围1.5~3.5 mA,产甲烷速率最高为0.18 mL/(d·mL反应体积)。结果显示外部微电压可提高厌氧消化产甲烷的速率,厌氧消化过程中碳氢化合物的浓度是影响微电压性能的关键因素。

高氨氮废水厌氧氨氧化耦合内源反硝化深度脱氮技术创新与应用

为解决污水处理过程中总氮去除难、能耗高的世界性难题,项目团队持续研发厌氧氨氧化相关技术15年,全面充分研究了厌氧氨氧化菌代谢机理、培养条件、反应器控制技术与工程启动策略,构建了一套以厌氧氨氧化技术为核心的污水处理创新技术体系,自主研发实现多项重大技术突破并实现产业化,研究成果达到世界先进水平。所研发的工艺技术已在污泥消化液、垃圾渗滤液、污泥热水解消化液等高氨氮污水处理领域实现产业化,建成了国际上最大的厌氧氨氧化工程和最大的厌氧氨氧化菌菌种基地,获得了良好的经济、环境与社会效益,实现了科研项目落地转化的社会目标与责任。

城市污水厂部分反硝化滤池启动及运行

采用生物滤池探究部分反硝化(NO-3-N还原到NO-2-N)工艺应用于城市污水厂深度脱氮的可行性.以实际二级出水为进水,考察滤速、碳氮比(C/N)等影响因素对滤池快速启动及稳定运行的影响,分析了滤池沿程水质变化和系统微生物群落结构.结果表明,控制高滤速和低C/N,3d可实现部分反硝化滤池的快速启动,滤池120d平均亚硝态氮累积率(NTR)为60.3%,最高可达82.1%,成功构建了连续流生物膜部分反硝化工艺.高滤速条件有助提高滤池的NO-2-N积累率,C/N对NO-2-N积累率的影响较小,C/N为2-4,部分反硝化滤池的NTR维持在62.0%.沿程数据表明底部40cm的滤料层是部分反硝化滤池NO-3-N去除和NO-2-N累积的主要反应区域.由于采用实际水厂二级出水进行研究,扫描电镜和高通量测序结果表明存在多种具有反硝化功能的微生物,系统的微生物多样性较高.

不同热水解条件下剩余污泥固相组成变化研究

热水解是污泥预处理的主要方法。文章进行了不同温度120℃,135℃,150℃,165℃,180℃,195℃,210℃和不同时间30,45,60,75 min的热水解试验,研究了热水解对污泥中固相组成的影响。通过考察污泥TS,VS,SS,VSS等指标的变化,揭示了污泥中固相组成在经过120℃~210℃,30~75 min条件下热水解处理的变化情况。研究结果发现:TS,VS,SS和VSS随着热水解温度上升时间延长,分别从14.90%降低到10.45%,从10.21%降低到6.22%,从14.37%降低到7.25%,从10.21%降低到9.48%。SS和VSS的损失率分别为49.55%和62.18%。说明污泥中固态物质经过热水解作用后主要降解的为有机物,大量VSS在此过程中进入液态,也有少部分变为VDS。热水解对污泥中有机物的分解和溶解有很大的促进作用,导致污泥热水解后体积减少,重量减轻,对污泥的减量化有明显的作用。

城镇污水处理厂3种除磷方式耦合除磷效果研究

针对城镇污水处理厂除磷效果难以稳定维持的问题,对AAO系统运行过程中初沉池泥位、化学除磷药剂及含铝污泥回流的除磷效果开展研究。结果表明,在3种除磷方式耦合作用下,系统TP可由5.14 mg/L降至0.27 mg/L,除磷效率高达95%。初沉池在高泥位下水解酸化作用增强,释放了微生物可利用的碳源,可以促进厌氧池微生物的生物释磷作用;生物池末端投加硫酸铝可加速污泥的沉降,使得颗粒态总磷(pTP)快速去除,pTP去除率高达99%,同时为回流污泥提供铝盐及铝盐水解产物,使回流污泥具备较强的除磷能力和磷吸附容量。本研究可为污水处理厂通过工艺调控强化系统除磷能力提供技术支撑。

污水处理厂恶臭气体产排规律及除臭菌群分布研究

针对污水处理过程中所产生的恶臭气体,对不同处理单元的臭气变化规律、生物除臭系统除臭效果及微生物菌群变化进行了研究,并以恶臭气体在构筑物间的含量、生物除臭反应器内填料和喷淋液上的微生物菌群作为研究对象进行分析。研究发现,硫化氢气体在曝气沉砂池含量最高,经处理后浓度低于1.5 mg/m^(3);氨气在进水区含量较高,经处理后远低于排放标准要求;臭气浓度在曝气沉砂池含量高,经处理后臭气浓度最高为101,去除效果良好。生物除臭系统经运行后微生物菌数有所提升,且固体海绵填料承载微生物菌群的能力比炭质填料更为优异。

化学除磷药剂对生物除磷的影响研究进展

综述了污水处理中投加化学除磷药剂对生物除磷的影响研究进展,重点介绍了应用广泛的铝盐和铁盐两类除磷药剂对生物除磷性能的影响及其机制,总结了目前关于化学除磷药剂影响生物除磷机理研究方面存在的问题,并对未来化学除磷药剂对生物除磷影响的研究方向进行了建议和展望,为最大程度地发挥污水处理厂生物-化学协同除磷作用提供参考。

反硝化生物滤池同化除磷性能研究

针对再生水厂实际运行中出现的反硝化生物滤池对总磷(TP)有去除的现象,通过试验研究了在实际工程运行条件下反硝化生物滤池的除磷效能、除磷原理以及进水磷浓度对脱氮效能的影响。结果表明,反硝化生物滤池对溶解性总磷(SP)的去除主要由生物膜中微生物的同化作用完成,在进水SP浓度为0.1~0.5 mg/L时,其去除量与进水浓度大致呈线性关系,去除率约为40%。对颗粒性磷(PP)的去除主要依靠对悬浮物的物理截留及吸附作用,悬浮物中PP的占比约为2.4%。当进水TP浓度从0.24 mg/L升高到0.59 mg/L时,反硝化生物滤池的除磷效能由微生物摄入磷的量及微生物的增长量共同决定;当进水TP浓度从0.59 mg/L升高到1.12 mg/L时,生物滤池的除磷效能主要由滤池微生物的增长量决定。滤池反冲洗对除磷效果有负面影响。进水总磷浓度在1 mg/L以下时对反硝化生物滤池脱氮效能无明显影响。

实时荧光定量PCR法对不同A^(2)/O工艺中硝化细菌丰度的研究

本文通过以不同A2/O工艺污水处理系统生物池的活性污泥样品为实验对象,建立实时荧光定量PCR法对其中作用于硝化反应的氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌进行快速定量检测,研究不同工艺不同生物池中氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌数量及种类的差异。研究表明,不同水厂微生物群落存在差异,AOB丰度比NOB丰度低一个数量级;AOB、NOB丰度在不同工艺各生物池中无明显差异;不同工艺中AOB、NOB丰度差异与实际含氮物质去除率一致。

热水解高级厌氧消化研究与应用进展

热水解高级厌氧消化技术为污泥“减量化、稳定化、无害化和资源化”提供了一种经过工程验证的可行路线。热水解高级厌氧消化的技术核心之一是污泥的热水解预处理,目前研究较为成熟和工程应用较多的是高温热水解技术。较优的高温热水解参数一般为反应温度160~180℃,持续时间30~60 min。然而,不同物料表现出的热水解改性效果和厌氧消化性能差异较大,实际工程在运行时应根据物料特性综合能耗与效果不断进行优化调整。热水解能够通过释放束缚水改善固液分离性能以提高污泥的脱水效果,热水解污泥直接压滤时含水率可达到52.2%~68.5%,但其经过厌氧消化后仍需要添加合理适量的脱水药剂以达到相关处置标准的含水率限值。利用污水处理厂的热水解高级厌氧消化系统开展城市有机废弃物集中处理,回收能量补偿污水厂能量消耗具有重要的可行性和现实意义。热水解高级厌氧消化产物利用方式的确定和处置途径的贯通,需要有可靠的政策、有力的制度和清晰的标准作为保障,而相关审批、监管、考核与奖惩责任主体的落实则有助于政策、制度和标准的真正有效落地。