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基于磷容量的污水处理厂除磷效能提升控制技术研究

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环境污染与防治 2024年第4期46卷 497-501页

作者：王刚李魁晓姜大伟王慰许骐贺赟张新勃北京城市排水集团有限责任公司北京100022 北京市污水资源化工程技术研究中心北京100124

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... 详细信息

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。

关键词：磷容量检测方法除磷药剂除磷效能调控技术

基于硫自养反硝化填料对城市污水厂二沉水的脱氮性能研究

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水处理技术 2024年第9期 91-97页

作者：王鸿博郑晓英王慰李魁晓北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京城市排水集团有限责任公司北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心

为了探究硫自养反硝化工艺对二沉水中硝酸盐的去除性能，以北京某再生水厂二沉水为进水，对比不同空床停留时间（EBCT）、温度对硝酸盐去除效果的影响，探讨反洗恢复时间、产生气体情况、硫化物转化过程和微生物群落结构。结果表明，硝... 详细信息

为了探究硫自养反硝化工艺对二沉水中硝酸盐的去除性能，以北京某再生水厂二沉水为进水，对比不同空床停留时间（EBCT）、温度对硝酸盐去除效果的影响，探讨反洗恢复时间、产生气体情况、硫化物转化过程和微生物群落结构。结果表明，硝酸盐负荷随进水流量增大而增加，EBCT为20 min对应的平均氮去除量为9.47 mg/L；低温下系统也表现出明显的脱氮效果，当进水水温为14℃时，EBCT为60 min反应器的氮去除量仍然可以维持在9 mg/L以上；在属水平上优势菌属为独岛杆菌属（Dokdonella）、硫杆菌属（Thiobacillus）和丛毛单胞菌属（Comamonadaceae），独岛杆菌的主要作用是为硫杆菌创造缺氧环境，其相对丰度随停留时间降低而增加，硫杆菌属的相对丰度随停留时间降低而降低；反洗11 h后可恢复正常处理性能；收集气体进行分析，装置中发生反硝化过程使N2含量升高，EBCT>60 min时，系统内会发生硫歧化反应出现部分含硫副产物。

关键词：二级出水硫自养空床停留时间含硫副产物种群结构

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热水解污泥酸化液碳氮磷对PHA合成的影响

中国环境科学 2023年第10期43卷 5281-5287页

作者：贺赟李魁晓姜大伟常菁郝姗王刚王佳伟北京城市排水集团有限责任公司北京100044 北京市污水资源化工程技术研究中心北京100124

基于热水解污泥酸化液定向驯化得到了稳定的PHA合成混合菌体系,分析了菌群特征与结构,研究了限制氮、磷、非挥发性脂肪酸(non-VFAs)物质和补料方式对PHA合成率以及相关组分对菌群活性的影响.结果表明,利用热水解污泥酸化液合成PHA的特... 详细信息

基于热水解污泥酸化液定向驯化得到了稳定的PHA合成混合菌体系,分析了菌群特征与结构,研究了限制氮、磷、非挥发性脂肪酸(non-VFAs)物质和补料方式对PHA合成率以及相关组分对菌群活性的影响.结果表明,利用热水解污泥酸化液合成PHA的特有混合菌体系中优势菌属短枝单胞菌属(Brachymonas)占45%.限制酸化液中NH_(4)^(+)-N浓度PHA合成率从22wt%提高至25wt%,限制non-VFAs不仅PHA合成率可提升27%同时合成速率也提升了25%.酸化液中的NH_(4)^(+)-N、PC_(4)^(3-)-P和non-VFAs未对PHA合成菌群活性造成显著影响,但是高浓度挥发性脂肪酸(VFAs)会对菌群活性造成抑制.为降低高浓度VFAs的抑制采取分批补料策略可提高PHA合成率,分批补料(5次)PHA最大合成率较一次补料的28wt%提升至34wt%.因此,通过提高酸化液中VFAs占比及优化补料方式均可提升PHA合成率,热水解污泥酸化液生物合成PHA在未来工业化生产时具有很大发展前景.

关键词：混合菌群热水解污泥聚羟基脂肪酸酯挥发性脂肪酸

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臭氧-生物活性焦工艺对二级出水净化效果

哈尔滨工业大学学报 2022年第8期54卷 27-33页

作者：王赛时玉龙李魁晓许骐王刚魏凡钦郑晓英北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室(北京工业大学) 北京100124 北京城市排水集团有限责任公司北京100022 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室(清华大学) 北京100084

为进一步探索再生水水质安全性保障技术,搭建臭氧氧化-生物活性焦过滤中试系统(O_(3)-BACK),考察其对城市污水处理厂二级出水有机污染物、病原菌的去除效果,以及对发光菌综合生物毒性的影响。结果表明,活性焦滤柱由吸附饱和向生物活性... 详细信息

为进一步探索再生水水质安全性保障技术,搭建臭氧氧化-生物活性焦过滤中试系统(O_(3)-BACK),考察其对城市污水处理厂二级出水有机污染物、病原菌的去除效果,以及对发光菌综合生物毒性的影响。结果表明,活性焦滤柱由吸附饱和向生物活性焦发展的过程可分为3个阶段。较BACK单独过滤,O_(3)前处理单元的引入,使后续BACK滤柱稳定期对COD_(Cr)的平均去除量与去除率分别提升了20.81%和28.35%。BACK滤柱出水COD_(Cr)、UV_(254)、色度、浊度分别维持在12.74 mg/L、0.04 cm^(-1)、2度、0.75 NTU附近。O_(3)氧化对腐殖质、芳香族蛋白质类荧光组分和微量有机污染物均有较好的去除效果。除全氟辛酸外,BACK出水中磺胺甲恶唑等11种微量有机物质量浓度均降至10 ng/L以下。O_(3)对粪大肠菌群(FC)有近2log的灭活,BACK出水FC浓度为31~504 MPN/L,满足观赏性景观环境用水FC<1000 L^(-1)的要求(GB/T 18921—2019)。O_(3)氧化出水发光菌发光强度抑制率(IR)有所上升,均值为11%,而经BACK滤柱后的最终出水IR值始终为负值,无生物毒性。O_(3)-BACK在有效削减污染物的同时,很好地保障了再生水的水质安全性,为污水再生与安全利用提供了可靠的技术选项。

关键词：二级出水臭氧氧化生物活性焦过滤微量有机污染物发光细菌发光强度抑制率

不同挂膜启动方式对复合硫填料自养脱氮效果的影响

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中国给水排水 2023年第5期39卷 9-16页

作者：王鸿博郑晓英王慰李魁晓北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124 北京城市排水集团有限责任公司北京100044 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心北京100124

为确定硫自养反硝化技术在工程应用中合适的启动方式,对比了变滤速接种挂膜、变滤速自然挂膜和固定滤速自然挂膜三种不同的挂膜方式对脱氮效果的影响。结果表明,接种挂膜在实际工程应用中没有显著优势,变滤速自然挂膜法的脱氮效果最好,... 详细信息

为确定硫自养反硝化技术在工程应用中合适的启动方式,对比了变滤速接种挂膜、变滤速自然挂膜和固定滤速自然挂膜三种不同的挂膜方式对脱氮效果的影响。结果表明,接种挂膜在实际工程应用中没有显著优势,变滤速自然挂膜法的脱氮效果最好,其最大脱氮负荷为0.81 kg/(m^(3)·d)。通过分析pH、DO和SO_(4)^(2-)等参数的变化情况发现,挂膜过程会使出水pH降低,进水DO过高会抑制脱氮过程,一些好氧菌可能会利用溶解氧将硫单质氧化为SO_(4)^(2-),使SO_(4)^(2-)平均增加量高于理论值。采用高通量测序手段对系统内微生物群落结构特征进行了分析,在属水平上反应器中进行硫自养反硝化的优势菌群有硫杆菌属(Thiobacillus)和热单胞菌属(Thermomonas),相对丰度分别为6.38%和3.86%,与二沉池回流污泥的微生物群落结构相比存在明显的驯化过程。

关键词：二级出水硫自养反硝化挂膜方式脱氮效果种群结构

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反硝化生物滤池同化除磷性能研究

给水排水 2022年第1期48卷 33-38页

作者：赵楠王慰王润芳张璐刘健阜崴李魁晓北京北排水环境发展有限公司北京100124 北京城市排水集团有限责任公司北京100044 北京市污水资源化工程技术研究中心北京100124

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... 详细信息

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。

关键词：反硝化生物滤池同化除磷磷形态微生物增长量

磷元素形态及悬浮物含量对再生水磷浓度的影响

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中国给水排水 2023年第11期39卷 109-114页

作者：王刚李魁晓王慰许骐吴从从姜大伟王浩楠北京城市排水集团有限责任公司北京100022 北京市污水资源化工程技术研究中心北京100124 北京北排科技有限公司北京100044

针对再生水厂出水磷浓度标准限值日趋严格的需求,开展了磷元素形态及悬浮物含量对再生水磷浓度的影响研究。结果表明,溶解性非活性磷(sNRP)和颗粒态磷(pTP)是影响再生水达到极限低磷浓度的关键因素。污水经过生物化学法处理以后,再生水... 详细信息

针对再生水厂出水磷浓度标准限值日趋严格的需求,开展了磷元素形态及悬浮物含量对再生水磷浓度的影响研究。结果表明,溶解性非活性磷(sNRP)和颗粒态磷(pTP)是影响再生水达到极限低磷浓度的关键因素。污水经过生物化学法处理以后,再生水中sNRP和pTP浓度分别为0.06和0.04 mg/L,其中去除sNRP较为困难,化学除磷也无明显效果,且过量使用除磷药剂会导致水中铝离子浓度升高。当硫酸铝投加量为20 mg/L时,水中残余铝离子浓度高达55.4μg/L。pTP浓度与再生水中悬浮物(SS)浓度成正比,SS中磷浓度为27~43 mg/g,SS越高,出水pTP浓度越高,进而导致出水总磷升高。此外,SS中磷浓度与水厂生物除磷效果和污泥停留时间呈正相关关系,鉴于目前水厂的处理工艺,降低出水SS是再生水达到极限低磷浓度最有效的途径。在水厂运行过程中需要控制出水SS低于1 mg/L,即可实现再生水总磷浓度低于0.05 mg/L,从而降低再生水磷元素超标引起的藻华风险。

关键词：再生水磷元素形态悬浮物溶解性非活性磷颗粒态磷

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化学除磷药剂对生物除磷的影响研究进展

应用化工 2022年第11期51卷 3319-3322页

作者：毕若彤李魁晓王刚许骐王慰郑晓英北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心北京100022 北京市污水资源化工程技术研究中心北京100124

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... 详细信息

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。

关键词：化学除磷药剂生物除磷协同作用

城镇污水处理厂3种除磷方式耦合除磷效果研究

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环境污染与防治 2022年第11期44卷 1457-1461页

作者：王刚李魁晓许骐毕若彤王慰张新勃王佳伟北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心北京100022 北京市污水资源化工程技术研究中心北京100124 北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124 北京北排水环境发展有限公司北京100124

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... 详细信息

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。

关键词：生物除磷吸附共沉淀化学除磷磷组分磷吸附容量