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城市污水同步硝化反硝化除磷及侧流磷回收研究

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城市污水同步硝化反硝化除磷及侧流磷回收研究

作者：谢芷怡湖南大学

学位级别：硕士

磷是自然界中所有生命体必需的营养元素,但近年来引发了关于磷资源的悖论:一方面磷具有污染性,会诱发水体富营养化;另一方面磷具有不可再生性,即将面临磷危机。大量的磷蕴藏在污水中,从污水中回收磷可满足12-15%的磷需求。因此,污水磷... 详细信息

磷是自然界中所有生命体必需的营养元素,但近年来引发了关于磷资源的悖论:一方面磷具有污染性,会诱发水体富营养化;另一方面磷具有不可再生性,即将面临磷危机。大量的磷蕴藏在污水中,从污水中回收磷可满足12-15%的磷需求。因此,污水磷回收受到了越来越广泛的关注。但是城市污水中磷浓度普遍偏低,直接回收成本过高且效率较低。污水处理厂中磷回收通常是利用聚磷菌(Phosphorus accumulating organisms,PAOs)厌氧释磷作用,得到远高于进水浓度的富磷溶液,投加化学药剂进行回收。此外,侧流磷回收降低了生物系统的磷负荷,能节省碳源与能耗,减少剩余污泥产量,实现资源回收与污水处理。然而,侧流磷回收是对生物系统的中磷含量的剥夺,但目前关于侧流磷回收对主流生物系统的影响还不明确,回收条件下系统运行效能和稳定性等有待进一步研究。因此,本研究构建了厌氧/好氧/缺氧(Anaerobic/Aerobic/Anoxic,A/O/A)的模式的同步硝化反硝化除磷耦合侧流磷回收系统(Simultaneous nitrification,denitrification and phosphorus removal coulped with side-stream phosphorus removal,SNDPRr),对比研究了絮状活性污泥和好氧颗粒污泥在侧流磷回收与恢复阶段对污染物去除性能、污泥特性、胞外聚合物(Extracellular polymer substance,EPS)、磷回收潜力和微生物群落动力学的响应。为了探究侧流回收对主流生物处理系统的影响,试验选取不同的侧流回收比,明晰其对于絮状污泥生物处理系统长期稳态运行的影响并优化得到了最佳侧流比,为后续磷回收研究提供了依据。在该研究中,以人工配水模拟城市污水,分别设置了侧流比为0%、10%、20%、30%和50%的5组以A/O/A模式运行的序批式反应器(Sequencing batch reactor,SBR),在第1-80天以每天一次的回收频率将厌氧段末期富磷溶液引离,在侧流系统中回收;在81-170天内停止回收观察其恢复情况。研究结果表明:化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)、氨氮(Ammonia nitrogen,NH-N)与总磷(Total phosphorus,TP)的去除性能未受到磷回收的影响,平均去除率分别达到88%、95%与97%以上,出水中的残留物以硝酸盐(Nitrate,NO-N)与NO-N为主,平均浓度分别为3.5-4.5 mg/L与2-3.5 mg/L。侧流的引入降低了污泥内无机组分相对含量,改善了污泥沉降性能但抑制了污泥活性。持续性的回收导致污泥释磷量、释磷与吸磷速率下降。污泥EPS中的蛋白(Protein,PN)随侧流回收比的增加而降低,多糖(Polysaccharide,PS)随侧流比的增加而增加,二者在恢复阶段含量相对稳定。该系统在10%-50%的侧流比下能稳定回收进水中29%-50%的磷。综合考虑回收耗能与污泥性能的平衡,30%的侧流比作为该运行模式下的合适侧流比。污泥产量与侧流比例呈负相关,回收组相比空白组实现了13%-81%的原位污泥减量效果。聚糖菌(Glycogen accumulation organisms,GAOs)中的Candidatus＿Contendobacter与Candidatus＿Competibacter的相对丰度增加,而PAOs中的Candidatus＿Accumulibacter的相对丰度下降。为了进一步解侧流磷回收对主流生物除磷系统的影响,探究了以30%的侧流比进行回收时颗粒污泥系统的运行情况,同时与絮状污泥进行对比,在该研究中,采用与上述相同的反应器与运行模式,设置侧流比为30%的实验组与空白组对比,在第1-40天内每天将厌氧段末期富磷溶液引离,随后在侧流系统中回收;在41-100天内停止回收观察其恢复情况。研究结果表明:COD、NH-N与TP的去除率分别达到88%、97%与95%以上,不受回收的影响,出水NO-N与NO-N分别为3-3.5 mg/L与0.5-1 mg/L。回收导致颗粒污泥内的有机组分相对含量升高,其相对占比随回收次数而增加。在颗粒污泥的EPS中,回收降低了PN浓度,PS变化不大。颗粒污泥释磷量随回收降低,后期能稳定回收进水中60%的磷。与空白组比较,30%的侧流回收比降低了14%的污泥产量。在颗粒污泥系统中,回收的引入导致了GAOs(如Candidatus＿Competibacter)的富集,同时抑制了PAOs(如Candidatus＿Accumulibacter和unclassified＿o＿Chitinophagales)与DPAOs(如Dechloromonas)的生长繁殖,丰富且多样的微生物群落为系统的稳定性奠定了生物学基础。本研究揭示了SNDPRr系统

关键词：侧流磷回收原位污泥减量同步硝化反硝化除磷好氧颗粒污泥微生物群落

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侧流磷回收强化主流脱氮除磷微观现象评价

环境工程学报 2021年第11期15卷 3677-3685页

作者：郝晓地李季赵梓丞刘杰北京建筑大学城市设计高精尖中心中-荷未来污水处理技术研发中心北京100044 北京首创生态环保集团股份有限公司北京100044

在低碳源污水脱氮除磷时外加碳源虽然明显有效,但这会增加运行费用,且增加间接碳排放量。为此,考虑侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺,以解决低碳源进水对脱氮除磷的限制。基于变型UCT工艺,建立侧流磷回收单元,仅以调节pH方式实现磷沉淀... 详细信息

在低碳源污水脱氮除磷时外加碳源虽然明显有效,但这会增加运行费用,且增加间接碳排放量。为此,考虑侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺,以解决低碳源进水对脱氮除磷的限制。基于变型UCT工艺,建立侧流磷回收单元,仅以调节pH方式实现磷沉淀。结果表明,实验确定的最佳侧流比为15%,调节侧流上清液pH至9.5~10.5即可实现较高的磷回收效率。此外,分析了侧流磷回收强化主流脱氮除磷作用,并进一步评估污泥性状、微生物活性与丰度等微观变化。通过实验,详细剖析并总结了侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺引起的微观现象,重点对污泥沉淀性能、胞外聚合物(EPS)变化、微生物(硝化细菌、聚磷菌、反硝化除磷菌等)活性与丰度等进行了深入分析与评价。以上研究结果有助于侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺推广应用。

关键词：侧流磷回收脱氮除磷硝化细菌反硝化除磷污泥性能优势菌属

侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺——试验与模拟

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侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺——试验与模拟

作者：陈奇北京建筑大学

学位级别：硕士

黑臭水体以及水体富营养化等严重水污染问题导致污水处理排放标准不断提高,这就使得既有工艺不得不升级改造,亟需一些新技术应用于升级改造或新的工艺设计。责针对我国市政污水碳源含量普遍偏低,常常需要依靠投加碳源以及化学药剂达到... 详细信息

黑臭水体以及水体富营养化等严重水污染问题导致污水处理排放标准不断提高,这就使得既有工艺不得不升级改造,亟需一些新技术应用于升级改造或新的工艺设计。责针对我国市政污水碳源含量普遍偏低,常常需要依靠投加碳源以及化学药剂达到脱氮除磷的现状,课题研究采用一种化学除磷辅助生物除磷的新技术,充分利用厌氧上清液PO-P含量高、化学除磷宏量效果好、生物除磷微量效果佳的特点,在不外加碳源和只少量投加化学药剂的情况下,达到磷回收与生物除磷双完美的效果。采用小试规模改良的5单元UCT工艺,并设计一厌氧上清液侧流磷回收单元。研究采用数学模拟辅助实验室试验的方法,以模拟结果指导试验运行,试验结果再反馈校正模型参数。小试装置稳定运行后脱氮除磷效果一直较好(出水TN0.5 mg P/L、PO-P>0.1 mg P/L,显示出生物除磷碳源已不足。此时,保持进水水质不变,开始实施厌氧上清液侧流磷回收。模拟与试验均表明,当侧流比(Q/Q)从10%上升至30%时,磷回收(占进水TP负荷的58%)后的上清液再回流至主流工艺时已间接提高COD/P比至77,从而使出水TP再次达标。结果,实现了磷回收,同时还省去外加碳源投加,具有一石两鸟之效果。厌氧池氧化还原电位(ORP)对磷释放以及后续生物磷去除具有明显的影响作用。试验表明,要想获得较好的生物除磷效果,厌氧池ORP应维持在磷菌(PAOs)组成产生一定影响。16sRNA基因组序列检测发现,当厌氧池ORP=-100 mV左右(正常厌氧环境)时,PAOs几乎全是Accumulibacter菌属,而当厌氧池ORP=-300 mV左右(深度厌氧环境)时,出现极为少量的Tetrasphaera菌属(0.0013%),说明厌氧池ORP控制很重要。

关键词：侧流磷回收主流脱氮除磷 UCT 侧流比数学模拟氧化还原电位(ORP)

侧流磷回收工艺对主流生物除磷效能的影响研究

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侧流磷回收工艺对主流生物除磷效能的影响研究

作者：何黎哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

目前在污水处理过程中,出水磷负荷超标的问题频发,这使得受纳水体富营养化情况严重,但同时磷又是需要回收利用的不可再生资源。通过侧流磷回收工艺可以有效解决我国污水处理厂面临的磷负荷超标问题,实现污水中磷资源的回收利用。已有研... 详细信息

目前在污水处理过程中,出水磷负荷超标的问题频发,这使得受纳水体富营养化情况严重,但同时磷又是需要回收利用的不可再生资源。通过侧流磷回收工艺可以有效解决我国污水处理厂面临的磷负荷超标问题,实现污水中磷资源的回收利用。已有研究表明,从主流系统中过量剥离回收磷会造成整个生物除磷系统的瓦解,从而导致磷资源的可持续性回收链中断。因此为了科学有效地实现侧流磷回收工艺,有必要多方面了解侧流操作对生物除磷系统的影响,探究适用于侧流磷回收的操作条件。本课题采用厌氧/好氧交替运行SBR反应器,以实验配置污水为进水,在30d内进行厌氧富磷上清液旁引磷回收实验,每天的第二个周期作为侧流周期。在侧流过程中分别探究不同化学药剂、含氧碳源在混合碳源中所占比、碳源受限程度对生物除磷特性、磷回收潜能以及微生物菌群结构水平带来的影响,并在此基础上结合胞外聚合物(EPS)的蓄磷功能对其中的原因进行进一步分析。结果显示:短期内100%侧流,可以实现113%41%的进水磷量回收,并对COD、氨氮的去除不造成影响,同时维持系统TP的去除率在95%以上。停止侧流后TP的去除率会发生一定的波动,但后续可以快速恢复。侧流过程中EPS的分泌量会增加,但EPS中的贮磷量(EPSTP)既有可能增加也有可能减少。当C/N/P=100/20/10时EPS减少45.84%,当C/N/P=200/20/10时EPS增加35.7%。不同乙酸钠(NaAc)/葡萄糖(Glc)、C/N/P下的污泥系统受侧流操作影响增加的EPS量有所不同。当C/P≤30时,1/4周期侧流的运行模式可以有效恢复其聚磷损失,强化其生物摄磷能力,维持稳定的厌氧释磷率。侧流磷回收操作会对主流的污泥微生物系统造成冲击,导致生物菌落结构水平以及生物多样性发生变化。其中发挥主导作用的Rhodocyclaceae相对丰度会在侧流过程中下降72.12%6.07%,受侧流影响明显,停止侧流后,其所占比例恢复情况与侧流前生物群落结构水平及进水条件有关。在本次研究中C/N/P=100/20/10和NaAc/Glc=3/1时,Rhodocyclaceae的富集程度以及恢复速度最快。

关键词：侧流磷回收胞外聚合物 Illumina MiSeq测序 PAOs

厌氧侧流磷回收对低耗主流EBPR系统除磷性能及微生物种群结构的影响

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厌氧侧流磷回收对低耗主流EBPR系统除磷性能及微生物种群结构的影...

作者：杨蕊春兰州交通大学

学位级别：硕士

厌氧侧流磷回收是将主流EBPR系统厌氧末期富磷上清液按一定比例提取至侧流沉淀池中进行磷回收,侧流反应结束后,沉淀池中的上清液又返回至主流EBPR系统参与后续好氧反应以完成生物除磷的过程。此外,生物处理系统中曝气为最大耗能单元,过... 详细信息

厌氧侧流磷回收是将主流EBPR系统厌氧末期富磷上清液按一定比例提取至侧流沉淀池中进行磷回收,侧流反应结束后,沉淀池中的上清液又返回至主流EBPR系统参与后续好氧反应以完成生物除磷的过程。此外,生物处理系统中曝气为最大耗能单元,过曝气易引发系统失效及出水磷不达标等问题。本研究采用溶解氧实时控制策略,建立了一种基于厌氧侧流磷回收技术的低耗EBPR系统,该系统在满足生物除磷要求的同时,能够使污水中磷得到最大程度的回收,因此可实现磷回收和生物除磷并举,从而具有一定的经济效益和环境效益。第一阶段试验考察了低溶解氧(DO=1.0 mg·L)条件下侧流磷回收的最佳条件及磷回收对主流EBPR系统性能的影响。研究结果表明,磷回收的最佳镁源、最佳温度、最佳搅拌速度及平衡时间分别为:MgCl·6HO、25℃、150 rpm和60 min,XRD和SEM-EDS表征结果显示,磷回收产物为磷酸铵镁,但含有一定的杂质。在加入侧流提取的试验阶段,由于好氧时间缩短、溶液pH值的提高、镁源的加入以及PAOs体内poly-P的下降,发现侧流沉淀反应对主流EBPR系统有一定的影响,加上污泥沉降性能的恶化,这时已不再适合侧流磷提取,故此时停止磷回收试验,系统以厌氧/好氧条件运行,发现系统除磷性能及污泥沉降性能迅速回升。在侧流磷回收阶段,虽然主流系统对磷的去除性能略有下降,但整个阶段除磷率均值仍稳定在90%以上,且系统达到了一定的磷回收率。因此,低DO条件下的主流EBPR中提取厌氧富磷上清液进行磷回收是可行的,这一过程可以解决磷资源短缺与水体富营养化之间的矛盾,因此,可以带来一定的社会效益和环境效益,且对环境友好。第二阶段试验考察了低溶解氧条件下(DO=1.0 mg·L)磷回收对低温(14±1℃)主流EBPR系统的影响。研究结果表明,在低温条件下,低耗主流EBPR系统成功启动,当系统运行稳定后加入侧流提取操作,发现主流系统除磷性能较差,系统出水磷浓度较高。系统运行一段时间后,主流系统出水磷浓度一直较高且无降低的趋势,并且该阶段污泥沉降性能也较差,活性污泥发生膨胀,严重时可导致污泥流失。在这种情况下,停止侧流磷回收,系统以交替厌氧/好氧条件运行6 d后除磷性能得以恢复,污泥沉降性能逐渐变好。然而,低温条件下主流系统厌氧释磷能力较低,且低温造成的污泥膨胀无法避免,因此低温不利于侧流磷回收操作。此外,对不同温度条件下PAOs厌氧释磷速率和好氧吸磷速率进行拟合,发现温度对厌氧释磷过程和好氧吸磷过程均有一定的影响,根据阿伦尼乌斯公式计算出厌氧和好氧阶段温度系数分别为1.105和1.092,表明温度对厌氧释磷过程的影响更为显著。第三阶段试验考察了进水水质波动下磷回收对低耗(DO=1.0 mg·L)主流EBPR系统除磷脱氮及污泥性能的影响。研究结果表明,改变进水COD浓度,主流系统厌氧末期释磷量随进水COD浓度的降低而减小,磷去除率从96.7%降低至87.7%,而系统NH-N去除性能一直良好,在进水COD为400 mg·L时,系统磷回收率最高,可达到61.5%;进水磷酸盐浓度波动下,主流系统厌氧末期释磷量随进水磷浓度的降低而减小,但磷去除性能一直良好,三个阶段除磷率平均值为97.5%,同样,系统NH-N去除性能也较好,磷回收率在进水磷酸盐浓度为12mg·L时最高,整个阶段平均值为61.5%;进水氨氮浓度波动下,随进水氨氮增高,主流系统厌氧末期释磷量先增高后降低,在进水氨氮为50 mg·L时,系统出水磷浓度低,除磷性能稳定,该阶段系统出水NH-N浓度接近于0,整个阶段磷回收率均值为75.7%。随着侧流提取的进行,三个试验阶段的污泥胞内poly-P含量都有缓慢降低的趋势,而污泥沉降性能一直较佳。考虑到系统除磷脱氮性能、磷回收率及侧流磷提取操作的稳定进行,综合发现,当系统进水COD浓度为400 mg·L、磷酸盐浓度为12 mg·L、氨氮浓度为50 mg·L为最适宜的进水水质浓度。第四阶段试验考察了最佳进水条件(COD=400 mg·L、PO-P=12 mg·L、NH-N=50mg·L)下,长期侧流磷回收对低耗(DO=1.0 mg·L)主流EBPR系统除磷性能及微生物种群结构的影响。研究结果表明,长期侧流磷回收会导致系统厌氧末期磷浓度有所降低,且出水残留一定浓度的磷。在试验前期系统内NH-N被完全氧化,而在后期试验,系统在好氧结束,还有一定浓度的NH-N,系统出水NO-N浓度在长期侧流过程中降低,这可能是由于长期侧流过程导致其他细菌增殖,而硝化细菌活性降低或者数量下降造成。对长期侧流磷回收前后的EBPR系统中微生物进行高通量测序,结果显示,长期侧流前后,Chao1指数分别为581.68和581.26,这表明微生物群落在长期侧流提取前后没有发生大的变化。而Shannon指数由侧流前的7.04降为侧流后的5.48,说明长期侧流磷回收对微生物多样性产生一定的影响。对EBPR系统中微生物门水

关键词：厌氧上清液侧流磷回收低耗 EBPR

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铁盐辅助生物除磷工艺研究进展

土木与环境工程学报（中英文） 2022年第1期44卷 160-167页

作者：何强何璇洪毅怡晖刘杰妮卢旺徐仰辉皇甫小留重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045

磷作为生命有机体中必不可少的元素,在生命活动中起着至关重要的作用。近年来,随着污水厂排放标准日趋严格,铁盐作为化学除磷药剂被广泛应用于污水处理厂中。尽管目前已对化学辅助生物除磷和侧流磷回收等创新改进工艺开展了大量的研究,... 详细信息

磷作为生命有机体中必不可少的元素,在生命活动中起着至关重要的作用。近年来,随着污水厂排放标准日趋严格,铁盐作为化学除磷药剂被广泛应用于污水处理厂中。尽管目前已对化学辅助生物除磷和侧流磷回收等创新改进工艺开展了大量的研究,但由于污水体系的多样性和复杂性,污水厂的除磷效率及磷资源回收仍面临诸多挑战。综述铁盐辅助生物除磷工艺运行的基本特征,梳理污水处理过程中铁与磷的相互作用机制,总结两种工艺中铁盐对微生物群落结构的影响及归趋,并对今后工艺的研究方向进行展望。研究发现,继续系统开展微生物与不同磷矿物共生关系的研究,优化侧流磷回收下游产物的分离纯化条件,并建立合理预测和反馈污水处理系统中铁、磷浓度的动态模型是提高污水处理厂资源回收效率、促进可持续发展的必然举措。

关键词：化学辅助除磷侧流磷回收铁盐微生物群落聚磷菌

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侧流技术强化主流工艺脱氮除磷研究

侧流技术强化主流工艺脱氮除磷研究

作者：赵梓丞北京建筑大学

学位级别：硕士

随着我国污水处理排放标准日益严格,国内污水处理厂面临着低碳源进水难以满足脱氮除磷的需要。这就常常导致对外加碳源与除磷药剂的依赖。外加碳源与药剂固然对降低出水N、P作用明显,但这种方式会增加运行成本并导致间接碳排放。为此,... 详细信息

随着我国污水处理排放标准日益严格,国内污水处理厂面临着低碳源进水难以满足脱氮除磷的需要。这就常常导致对外加碳源与除磷药剂的依赖。外加碳源与药剂固然对降低出水N、P作用明显,但这种方式会增加运行成本并导致间接碳排放。为此,课题探讨另外一种侧流技术,或侧流化学磷回收,或侧流厌氧发酵,以间接或直接提高C/P、C/N比方式达到不外加碳源/药剂情况下的强化主流脱氮除磷的目的。首先,探究厌氧单元上清液侧流化学磷回收强化措施,以改良UCT中试装置作为主流脱氮除磷工艺。中试装置运行显示,在进水碳源充足(COD≥350 mg/L、TN=50 mg N/L、TP=5 mg P/L)时,出水可满足一级A排放标准。但当进水碳源不足(COD=250mg COD/L,TN/TP保持不变)时,出水N、P恶化严重,甚至连一级B标准都难以满足。引入侧流化学磷回收后,当侧流比为15%时,可化学沉淀约37%进水P负荷,出水TP降至0.46 mg P/L,TN降至16.1 mg N/L;继续提高侧流比至30%时,出水水质降幅较小但可满足一级A标准。侧流磷沉淀引入后因碱度提高可使后续主流生物工艺中p H恢复至7.5,创造良好的硝化环境,使出水NH-N降至0.54 mg N/L。分析污泥性质发现,较高的侧流比使污泥微生物向多糖代谢方式转变,至污泥结构松散、沉降性能略有下降。其次,研究侧流污泥厌氧发酵释放污泥内碳源,直接提高C/N/P比并强化主流脱氮除磷之潜力。先通过小试实验确定污泥发酵适宜SRT(10 d),相应的酸化效率仅为36%、VFAs累计量为170 mg COD/L。进一步利用碱性预处理强化污泥发酵,最终使内碳源释放可达1 486 mg COD/L,碳源释放率明显提高。在小试基础上,以SBR工艺开展侧流发酵对低碳源进水脱氮除磷强化实验。实验结果表明,发酵液引入主流后出水N、P浓度不降反升;继续提高侧流发酵比,出水水质进一步恶化。镜检发现污泥絮体松散,沉降性能下降,表明活性污泥受侧流厌氧发酵冲击明显。微生物活性及丰度结果显示,聚磷菌、硝化菌及反硝化菌活性均开始下降,相对丰度也都降低,原因可能是侧流发酵补充主流比例过高(3%至6%),使得发酵液中同时带入的N、P负荷过高,主流C/N/P比实际并未增加,甚至还有所降低,致使主流工艺碳源进一步受限,脱氮除磷性能恶化。鉴于这种现象,考虑通过去除一部分厌氧发酵液中N、P负荷,但这种方式效果并不明显,也非实际可运行工艺。可见,侧流发酵回流比并不能太高,需要平衡补充内碳源时所带入的N、P现象。对此,利用上述改良UCT中试工艺开展连续流侧流厌氧发酵验证实验,并降低发酵液回流比(1.25%)。结果发现,虽然发酵所释放内碳源浓度(318 mg COD/L)远低于SBR工艺,但强化系统脱氮除磷效果作用明显,出水N、P降幅较大(出水PO-P=1.6mg P/L,NH-N=0.59 mg N/L,NO-N=8.0 mg N/L)。胞内PHB含量以及ΔP/ΔPHB上升(4.62→4.93 mg PHB/g MLSS、1.48→9.88 mg P/mg PHB)意味着系统聚磷能力提高;EPS中P含量上升(11.63→18.30 mg/g EPS)以及胞外多糖占比下降(115.95→99.09 mg/g结构EPS)说明系统多糖代谢途径削弱,磷代谢模式开始占据优势,聚磷菌活性得到强化。这说明,侧流厌氧发酵强化主流脱氮除磷的机理并非是简单、粗暴式释放内碳源,应注重内碳源补充与带入N、P负荷之间的平衡,以此改善低碳源进水条件下脱氮除磷微生物丰度、代谢途径以及微生物活性。

关键词：低碳源污水脱氮除磷改良UCT 侧流磷回收侧流污泥发酵聚磷菌 C/N/P比

侧流化学磷酸盐沉淀对厌氧-缺氧-好氧序批式反应器主流EBPR性能的影响

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侧流化学磷酸盐沉淀对厌氧-缺氧-好氧序批式反应器主流EBPR性能的...

作者： JEAN LUC HABYARIMANA 兰州交通大学

学位级别：硕士

磷(P)是人类和其他动植物生命活动所必需的营养物质,但过量的P排入水体会造成水体富营养化。据统计,现有的磷矿储量预计将在未来50-100年耗尽,本试验以生活污水为研究对象,采用侧流磷回收技术与反硝化除磷工艺相结合的方法,同时实现磷... 详细信息

磷(P)是人类和其他动植物生命活动所必需的营养物质,但过量的P排入水体会造成水体富营养化。据统计,现有的磷矿储量预计将在未来50-100年耗尽,本试验以生活污水为研究对象,采用侧流磷回收技术与反硝化除磷工艺相结合的方法,同时实现磷回收和生物除磷。主要研究结果如下文所述。实验第一阶段,经过为期28天的交替厌氧/好氧运行模式驯化,SBR反应器内完成聚磷菌(PAOs)的富集。结果表明,驯化末期磷的释放量保持在25mg/L左右,出水PO-P浓度几乎为零,除磷效率保持在99%以上,反应器除磷性能良好;与此同时,随着驯化和富集时间延长,好氧阶段COD降解量逐步下降,大部分COD在厌氧段被聚磷菌吸收利用,说明系统内异养微生物逐渐减少,PAOs逐步增多。实验第二阶段,SBR的运行模式调整为交替厌氧/缺氧/好氧(A/A/O),并通过逐步提高电子受体NON浓度驯化富集反硝化除磷菌(DPAOs)。结果表明,NO-N浓度为2mg/L和5mg/L时,厌氧阶段平均释磷量分别为25.3mg/L和26.8mg/L,缺氧除磷率分别为36.0%和52.5%,缺氧末期NO-N含量则几乎为零,表明电子受体投加不足。NO-N浓度提高到10mg/L,厌氧末磷的释放量稳定在26.8mg/L左右,缺氧除磷性能提高至70.7%,表明添加10mg/L的NO-N对P有很好的去除效果。实验第三阶段,在交替A/A/O模式运行的SBR厌氧末期提取一定富磷上清液,探究不同Fe/P比和AL/P比条件下侧流磷回收对主流EBPR系统除磷性能的影响,并确定最佳侧流反应条件。结果表明,侧流最佳反应温度、搅拌速度和反应时间分别是25℃、150rpm和60min,铁源反应体系的最适p H值为7,铝源反应体系的最适p H值为6,且XRD分析确定磷回收产物为Fe PO和Al PO。在Fe/P和AL/P比值分别为1、2、3和4条件下的长期侧流磷回收实验表明,Fe/P比值为3,Al/P比值为2是P回收的最佳投加量,PO-P平均去除效率分别为40.3%和42.3%。研究还发现,Fe/P比的增加导致体系中存在铁盐残留,但不影响磷的释放和吸收,说明微生物活性不受其影响。然而,AL/P比的增加会抑制污泥中微生物的生长代谢,导致污泥沉降性能下降和活性污泥的解体。停止侧流磷回收并使系统在厌氧/好氧条件下运行,主流系统的除磷性能在8天后迅速恢复,去除率达到96.9%,说明过量投加铝盐导致的微生物活性抑制能够得以恢复。

关键词：侧流磷回收反硝化除磷 EBPR 水体富营养化

侧流污泥返送到缺氧池对A^2/O系统效能影响研究

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中国环境科学 2018年第9期38卷 3335-3342页

作者：申童童袁林江温丹丹任绵绵薛欢婷西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室教育部西北水资源环境与生态重点实验室陕西西安710055

为了探究侧流化学磷回收后生物污泥返送对主流系统的影响,连续85d对A^2/O系统厌氧池混合液中的磷进行侧流化学回收,并将侧流生物污泥回流到缺氧池,考察了系统整体的磷、氮、有机物的去除,及生物除磷途径与污泥性能的变化.结果表明,刚开... 详细信息

为了探究侧流化学磷回收后生物污泥返送对主流系统的影响,连续85d对A^2/O系统厌氧池混合液中的磷进行侧流化学回收,并将侧流生物污泥回流到缺氧池,考察了系统整体的磷、氮、有机物的去除,及生物除磷途径与污泥性能的变化.结果表明,刚开始系统除磷效果有所提高,出水PO_4^(3-)浓度为(0.07±0.04)mg/L;20d后污泥沉降性能开始变差,除磷性能恶化,但对氮和有机物去除一直无显著影响;厌氧释磷速率和好氧吸磷速率下降,但缺氧吸磷速率却增加,缺氧反硝化聚磷和好氧聚磷的除磷比例由43.20%上升为53.38%,反硝化聚磷除磷得到了加强;污泥微生物胞内PHA和糖原的代谢模式无变化,但厌氧段合成的PHA量逐步下降;侧流磷最大回收量占进水磷量的24.75%,能够实现可观的磷回收效果;系统发生崩溃后,停止侧流化学磷回收,系统各功能就会逐渐得到恢复,可实现系统连续运行.

关键词：侧流磷回收脱氮除磷聚磷菌反硝化除磷代谢