超声对低水温SBR污泥性能及群体感应的影响

通过建立连续流超声调控低水温SBR系统,分析超声调控对低水温活性污泥性能及群体感应的影响。结果表明,在15℃低水温条件下,超声调控SBR系统的污泥产率系数(Yobs)降低至0.306 kgVSS/kgCOD,污泥减量率(SRE)为44.77%。超声调控并不影响活性污泥的正常沉降和系统的稳定运行,系统污泥容积指数(SVI)为121.2~148.0 mL/g,COD去除效果稳定,出水COD可达22 mg/L。活性污泥胞外聚合物(EPS)含量升高,多糖和蛋白质含量分别升至74.71和29.23 mg/gMLSS,提高了63.2%和36.8%。超声调控对活性污泥信号分子浓度有较大影响,C4-HSL浓度为0.1966μg/L,单位质量污泥的信号分子含量为0.044μg/gMLSS,分别为对照反应器的2.56和2.44倍。超声调控还导致C6-HSL、C7-HSL、C8-HSL、C10-HSL、C12-HSL和C14-HSL等信号分子浓度显著降低。

多级AO用于高排放标准下低碳高氮生活污水处理

山东省北部沿海地级市经济技术开发区生活污水厂设计规模为5 000 m3/d,进水水质特点为TN高、BOD5低,出水COD、氨氮、TP需达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类标准,要求出水TN≤12 mg/L。本工程采用多级AO+磁混凝+反硝化深床滤池+臭氧催化氧化处理工艺,总投资为5 055万元。自2021年8月正式运行后,污水厂处理效果良好,日均运行成本约4.2元/m3,出水水质稳定达标。

电磁波加载内回流硝化液的A/A/O系统污泥减量研究

将电磁波加载于A/A/O系统的内回流硝化液,在分析溶胞率与内回流硝化液特性变化关系的基础上,探析系统的污泥减量提升效果及功能菌属的分布特征。结果表明,将电磁波加载于内回流硝化液可显著提升A/A/O系统的污泥减量效果,功能菌属中慢性生长细菌、水解细菌、发酵细菌和捕食细菌的总相对丰度增加。在电磁波加载功率为100 W、加载时间为75 s、内回流硝化液加载比例为10%的条件下,系统污泥表观产率降低了15.68%,厌氧池、缺氧池和好氧池的功能菌属总相对丰度分别增加了19.51%、20.59%、31.55%;而当电磁波加载功率增至400 W时,系统污泥表观产率降低了43.14%,厌氧池、缺氧池和好氧池的功能菌属总相对丰度分别增加了18.34%、26.30%、33.91%。

氯酸钾对两段式PN/A工艺处理低氨氮废水的影响

为考察添加氯酸钾对两段式部分亚硝化/厌氧氨氧化(PN/A)生物膜反应器处理低氨氮废水的影响,首先在低氨氮浓度下建立并采取不同措施维持部分亚硝化,然后在添加氯酸钾条件下降低温度并将PN段出水作为A段进水耦合运行。结果发现,在进水NH_(4)^(+)-N为60 mg/L、氮负荷为1.44 kgN/(m^(3)·d)、温度为20℃、曝气量为90 mL/min的条件下,连续添加1 mmol/L氯酸钾可成功实现PN反应器的稳定运行,NO_(2)^(-)-N积累率高达88.72%,出水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N值在1.0~1.32之间,满足A段反应器进水氮基质要求,其原因在于PN反应器主要功能区生物膜和活性污泥中AOB主导菌丰度分别为7.70%和9.60%,NOB主导菌丰度分别为1.07%和0.79%,因而使氨氧化速率(AUR)与亚硝酸盐氧化速率(NUR)的比值分别为4.52和8.61。PN段出水进入A段反应器后,氮去除负荷由初始的0.85 kgN/(m^(3)·d)降至0.07 kgN/(m^(3)·d),表明添加氯酸钾的部分亚硝化出水对后续厌氧氨氧化产生了破坏性影响。因此,氯酸钾并不适宜作为PN/A工艺中NOB的抑制剂。

人工强化负载锰氧化物滤料去除地下水中氨/锰中试

以人工强化负载锰氧化物滤料为研究对象,考察了在两种不同硬度、碱度地下水环境下活性滤料除氨/锰活性形成,以及滤料表面膜负载量与负载强度随时间的变化规律。结果表明,在低硬度、碱度水质环境下运行的1#滤柱除氨/锰活性形成速度显著高于高硬度、碱度环境下的2#滤柱,1#滤柱在第9天时出水氨浓度低于0.5 mg/L,2#滤柱在第21天时氨浓度低于0.5 mg/L。此外,人工强化负载滤料负载强度与表面膜负载量分别为0.07、0.92 g/10 g,均高于传统挂膜(0.02和0.072 g/10 g)。通过SEM与XRD发现,滤料形貌及结构在运行过程中发生了改变,成熟的滤料表面存在大量网状结构,并生成了水钠锰矿型锰氧化物。可见,人工强化负载锰氧化物滤料在低碱度、硬度地下水条件下更易形成除氨/锰活性,能够有效去除进水中2 mg/L的氨/锰,具有一定的工程应用价值。

东南沿海山地城市海绵城市规划探索:以上杭县为例

福建素有“八山一水一分田”之称,沿海区域多为山地丘陵地带,地形复杂,暴雨汇流历时短,进行海绵城市建设时存在沿海台风增雨、洪水暴涨暴落、水土流失、径流污染缺少控制等问题影响。以龙岩市上杭县为例,从水生态修复、水安全保障、水环境提升、水资源统筹四个方面进行问题和需求剖析,提出适用于沿海山地城市的海绵城市规划方法和模式,以期为其他沿海山地城市提供参考。

基于机器学习理论的SWMM参数自动率定方法

SWMM作为一种模拟降雨情况的软件,由于其模型参数在经验范围内选取的不确定性,随着模型不断地向前运行演绎,误差会持续累积,最终影响模型的模拟结果,而传统的参数率定方法则具有效率低、准确度差等缺点。为此,利用MATLAB软件调用SWMM的水力演算程序来完成两者的数据交互与集成,结合多元逐步回归法筛选出敏感性高的参数作为率定对象,进而通过数值实验的方式以敏感性分析结果为依据使用Bayes-MH机器学习算法实现SWMM参数的自动率定。对于不同的实测降雨场景,自动率定的结果均能够顺利输出,参数匹配度达95%以上,表明了该方法具备优秀的稳定性、自适应性与全范围寻参能力。

厌氧氨氧化在液氨丝光高氨氮废水处理中的应用

以纺织液氨丝光高氨氮废水为处理对象,探究厌氧氨氧化工艺对该废水的脱氮工程化应用情况。通过已挂膜填料和污泥连续投加的接种方式,厌氧氨氧化工程化系统仅耗时10 d便完成了启动;通过游离氨(FA)对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的选择性抑制,实现了纺织液氨丝光高氨氮废水的稳定亚硝化,平均亚硝态氮积累率达到93%;根据测算,系统的氨氮去除负荷倍增时间仅为9 d,氨氮去除负荷高达0.942 kg/(m^(3)·d);通过核算药耗以及电耗可知,厌氧氨氧化工艺对纺织液氨丝光高氨氮废水的处理费用仅为15.6元/kgNH_(4)^(+)-N。

绿色海绵设施和灰色调蓄设施对排水系统提标的作用

《上海市城镇雨水排水规划(2020-2035年)》要求主城区(含中心城区)的排水系统设计重现期达到5年一遇。为此,以上海市中心城区某排水系统为研究对象,结合该排水系统内的海绵城市建设要求,定量化分析了源头绿色海绵设施和灰色调蓄设施对雨水排水系统提标的效果。结果显示,灰色调蓄设施可有效提高系统的排水能力,而相同调蓄容积的源头绿色海绵设施的提标效果较差,并与其服务面积比有关。进一步分析发现,可通过源头绿色海绵设施对径流系数的影响,定量化计算其对排水系统提标调蓄容积的贡献。

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制药废水处理工程调试及运行研究

针对制药废水中含高浓度COD和氨氮的水质特点,建造了一套处理规模为1500 m^(3)/d的混凝沉淀/两级水解酸化/缺氧/好氧/膜生物反应器处理设施。通过控制合适的污泥接种、驯化条件,逐步提高进水量,顺利完成工程调试。系统对COD、氨氮、TP和SS的去除率分别为97.4%、99.3%、43.1%和96.4%,COD、氨氮、TP和SS的平均浓度分别从8171.4、173.7、0.95和235.8 mg/L降到214.6、1.3、0.54和8.6 mg/L,pH从7.2升到7.5,出水COD、氨氮、TP、SS和pH的相对标准差分别为23.2%、15.4%、66.0%、32.2%和7.8%,出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)三级标准和浙江省《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB 33/887—2013)标准,直接运行费用为7.36元/m^(3)。

基于双风道大风量成型的污泥低温干化中试研究

针对含水率高或黏性大污泥干化效率低等问题,开展了市政污泥低温干化工艺中试研究,利用双风道大风量成型技术,验证低温干化设备运行的可靠性与适应性,探讨不同运行参数条件下对机组能效的影响。结果表明,该中试机组能够连续稳定运行,当干化温度为55~70℃时,污泥含水率从80%降低至30%以下,机组平均单位能耗除水量可达3.72 kg/(kW·h),处理湿污泥的能耗为192 kW·h/t。

污水处理出水电解制氢可行性分析

“双碳”目标下,氢气(H2)已被定义为无污染、无碳排的“终极”能源。在众多制氢方法中,电解水制氢是最具潜力的制氢路线之一。该技术一是取决于清洁能源或谷电,再就是持续的水源供应。从全球来看,目前化石能源仍然占据主导地位(>60%),而在我国化石能源占比更是高达80%。因此,电解水制氢能源转化率以及相应的碳排放是首先需要考虑的问题。对于电解水制氢的水源问题,与地下水、地表水、海水相比,污水处理厂出水具有较大的水源优势。所以,在城市中原位建设制氢站不无可能,关键取决于电的来源。从能源结构、水源供应、经济成本和环境影响多个角度对电解水制氢进行了全方位分析。尽管电解水制氢能源转化效率仅为74.5%~83.0%,但若有夜间谷电或“弃风”“弃光”能源场景,利用污水处理出水发展电解水制氢则有可能。否则,约20%的制氢能量损耗将得不偿失。

基于时频卷积神经网络的供水管道漏损检测

针对供水管道漏损现场检测误判、耗时、低效等问题,基于地面振动信号和时频卷积神经网络设计了漏损信号自动识别模型。将采集的地面振动信号进行连续小波变换,得到了包含漏损特征的时频图像,将其输入到卷积神经网络,并对网络超参数进行优化,最终得到了漏损识别模型。结果表明,最终模型在测试集的平均准确率为97.3%,针对检漏人员难以区分的漏损点与漏损点附近的可疑信号平均识别率分别为91.0%和92.3%,具备良好的诊断漏损能力。相比支持向量机、决策树等方法,所提出的方法具有更高的准确率。

液体CO_(2)软化/电化学氧化/UF处理铅锌选矿废水

铅锌选矿废水具有高pH、高钙、高悬浮物、高COD,并含有大量残余选矿药剂与重金属离子的特点,采用常规碳酸钠软化技术处理时存在加药量大、运行费用高等不足。采用液体CO_(2)软化/电化学氧化/超滤(UF)组合工艺,可以实现对钙离子、COD与悬浮物的高效去除。实际废水处理工程(7500 m^(3)/d)运行结果表明,处理出水水质优于《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466—2010),可直接回用至铅锌选矿生产工序,处理成本为2.53元/m^(3)。

模型与水质特征因子耦合的污水管网数值诊断方法

采用基于管网模型与多参数智能在线监测设备相结合的数值化诊断方法“管网医院”,可对静态设施属性进行分析,解决管网的拓扑与状态问题;对动态运行数据进行分析,解决管网的监测与运行问题。针对佛山市顺德区某污水处理厂服务范围内污水管网系统的入流入渗问题进行了空间分布解析,并诊断出污水管网外来水入流量和污水溢流量。结果表明:污水主干管网存在81个污水溢流排放口、2处孤立管段、1处大管接小管和1处逆坡管段;污水处理厂大部分时段处于高水位运行状态,导致污水外溢,应将现状末端窨井的水深由7.50 m降至6.22 m,保证旱季各溢流口无污水溢流;占污水管网总长6.7%的局部管段,其外来水入流量占总入流量的47.3%,对污水管网入流情况严重和较为严重的3处管段进行修复,可显著降低整个管网系统的入流量等级。

水厂出水余氯突然大幅降低的应对和管控措施

目前,越来越多的水厂从常规工艺转变为深度处理工艺,取消前加氯,通过后加氯和补加氯保持出水余氯浓度。杭州祥符水厂深度处理改造后运行一年多,发现出水余氯值突然大幅降低,从而引起炭滤池会根据来水的水质情况形成相对稳定的生物膜,而炭滤池在原水氨氮长期偏低的情况下运行所形成的生物膜不足以应对原水氨氮突然短时升高的现象,此时的氨氮去除效果就会不理想。针对这种情况,提出了相应的解决措施和管控途径,以保障出水余氯的稳定。

某污水处理厂提标工程中的氧化沟改造实践

某污水处理厂采用Carrousel氧化沟工艺,处理规模为5×10^(4)m^(3)/d。因廊道较长,无独立的缺氧区,设备损坏率较高,出水总氮长期不能达标。为使出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,决定在最大程度地保留利用已建构筑物的基础上进行提标改造。通过结构及设备改造,将氧化沟功能区进行重新划分,改造成AAO氧化沟工艺。实施改造后,氧化沟运行效果良好,管理方便,电耗下降约34.1%,节约电费约90万元/a。