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基于强化反硝化的AO-MBR工艺的中水回用研究

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基于强化反硝化的AO-MBR工艺的中水回用研究

作者：孙梓超大连海洋大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,生产和生活废水激增,对环境带来了挑战。为应对这一挑战,新城镇污水排放标准要求总氮(TN)含量低于15mg/L。这需要增设后置反硝化单元并额外投加碳源,从而增加了污水处理的投资和运行成本。对于小型集中化污水处... 详细信息

随着我国经济的快速发展,生产和生活废水激增,对环境带来了挑战。为应对这一挑战,新城镇污水排放标准要求总氮(TN)含量低于15mg/L。这需要增设后置反硝化单元并额外投加碳源,从而增加了污水处理的投资和运行成本。对于小型集中化污水处理设施来说,工艺运行过程中水质变化、水温波动、水量波动等会给出水达标带来更多挑战。同时,企业还需考虑生活污水的回收利用。因此,急需灵活、高效的污水处理工艺解决以上难题。本研究采用AO-MBR(缺氧/好氧-膜生物反应器)工艺,设计、制作了一体化污水处理装置,针对企业污水特点,进行了多种运行调试。一体化装置的A/O比例大于传统工艺,强化了系统缺氧代谢,并在调试过程中投加少量生物富集填料,进一步强化了反硝化脱氮,确保工艺的高效脱氮、除磷和脱碳。AO-MBR工艺虽然适合处理生活污水,但对水质波动适应能力有限,难以持续满足标准要求。AO-MBR工艺集合了强化反硝化和MBR过滤两种工艺的优势。通过对比A/O池的不同调试方法,并针对不同的进水化学需要量/氮比(COD/N)和不同的反应时长,获得最佳工艺运行工况。此外,通过周期性实验,可以确定工艺的反应时长,并在不同的时间点进行精准调试。综合考虑运行成本、能耗等因素,可以评估AO-MBR工艺的可行性、经济性和可靠性,以确保AO-MBR工艺在实际应用中的高效性和可持续性。具体实验结果如下:1.启动阶段,存量污水COD/N较高,氮磷较易达标,但COD难以达标。反应时长为4h时,有机物去除效果较差,主要因为污染物浓度高、且波动较大,大大影响了污水处理效果;反应时长延长至8小时后,出水COD平均浓度仍然高达566.17mg/L,未达中水回用标准。究其原因,除了集水井存量污水水质的特殊性,启动期AO-MBR内活性污泥量稍低,且调试工作影响了活性污泥的正常生长。2.调试阶段,通过投加活性污泥、延长曝气时长和维稳运行方案优化,成功启动中试装置,并实现了高效脱氮、除磷和脱碳。4小时反应时间内,氨氮和总氮去除率均达到90%以上,但COD去除率仅70%左右,未能达到中水回用标准。反应时长为8h时,COD、氮和磷均达到回用水质标准。同时,为了进一步强化反硝化,在缺氧区投加了少量生物填料。由此,通过多参数调整,实现了一体化装置的高效脱氮除磷,验证了工艺的高污染物抗性。3.正常运行期间,进水水质恢复至正常生活污水后,反应时长4h内,出水便能达到水质回用标准,进一步验证了工艺的可行性,也验证了工艺的耐冲击性。由此,本研究设计的一体化AO-MBR装置适用范围较大。

关键词：工艺设计工艺调试生物脱氮强化反硝化

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膜生物流化床强化反硝化脱氮的影响因素研究

水处理技术 2013年第5期39卷 100-103,107页

作者：郭杨张子涵江苏省水处理服务中心 210036 东南大学土木工程学院江苏南京210096

试验采用膜生物流化床(MBFB)处理城市污水,通过控制回流比、悬挂填料、投加碳源等措施,考察了MBFB强化反硝化脱氮的影响因素。结果表明,回流体积比为250%、缺氧区下部悬挂体积比20%的组合填料、以乙醇为外加碳源、进水m(C)/m(N)为13时... 详细信息

试验采用膜生物流化床(MBFB)处理城市污水,通过控制回流比、悬挂填料、投加碳源等措施,考察了MBFB强化反硝化脱氮的影响因素。结果表明,回流体积比为250%、缺氧区下部悬挂体积比20%的组合填料、以乙醇为外加碳源、进水m(C)/m(N)为13时的TN平均去除率最高,为80.8%,比未强化前提高了12.1%。

关键词：膜生物流化床城市污水强化反硝化

木质碳源释碳性能的强化及其反硝化效能实验研究

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木质碳源释碳性能的强化及其反硝化效能实验研究

作者：陈广林桂林理工大学

学位级别：硕士

农村生活和畜禽养殖排放的垃圾和污水是地下水硝酸盐的重要污染源。这些含氮污染物在微生物作用下转化为迁移能力很强的硝酸盐,持续地渗入地下,造成了日益严重的地下水硝酸盐污染。木质生物质具有廉价易获取、碳氮比高、水力性能好和使... 详细信息

农村生活和畜禽养殖排放的垃圾和污水是地下水硝酸盐的重要污染源。这些含氮污染物在微生物作用下转化为迁移能力很强的硝酸盐,持续地渗入地下,造成了日益严重的地下水硝酸盐污染。木质生物质具有廉价易获取、碳氮比高、水力性能好和使用寿命长等优点,较为契合农村污染的特点,是目前研究和应用最为广泛的天然生物质碳源。但是,该生物质的化学组分和天然结构限制了作为碳源时的释碳速率,降低了反硝化速率。另外,木质生物质作为一种复杂的天然有机物,在强化反硝化过程中常出现副产物问题,如溶解性有机物(DOC)残留和反硝化中间产物累积。本文采用白杨碎木作为木质生物质碳源原料,用氢氧化钙和过氧乙酸进行组合化学处理,调控木质素的含量。采用处理后碎木在专效酶水解下的还原糖产率表征释碳性能,进而获取一系列释碳性能不同的碎木碳源。选择部分处理后碎木碳源验证了反硝化效能,具体为反硝化速率和副产物。开展多种影响因素条件下木质碳源的碳释放和反硝化批量实验,测定在实验过程中的DOC浓度、有机物光谱特征和硝酸盐转化产物。最后,利用处理程度不同的碎木碳源进行连续渗流反硝化柱实验,控制进水的p H值,测定碳类和氮类指标。主要研究结果如下。(1)碎木在氢氧化钙处理后的还原糖产率由13.9升高至112.1 mg·g,再经过氧乙酸的二次处理后,提升至未处理碎木的43.2倍。还原糖产率的提高倍数可以通过改变药剂投加量进行调控。处理后碎木的还原糖产率随木质素含量的减少而增加,且二者呈显著的线性负相关,相关系数大于0.98。处理后碎木释放的DOC量可达1576.5mg·L,为未处理的18.9倍,碳释放过程符合二级动力学方程和Ritger-Peppas方程,释放过程受微生物作用影响明显,释放的大分子有机物主要为类色氨酸物质。(2)在提高8.0和43.2倍还原糖产率的碎木碳源条件下,生物反硝化速率分别为1.7和1.6 mg·(g·d),分别提高至未处理碎木的4.3和4.0倍。采用处理程度过强的碎木碳源,反硝化速率不再进一步提升,还残留了较高浓度的DOC和铵态氮。较小的碎木粒级和较高的温度有利于反硝化速率的提升,在p H值为7的条件下达到最佳效果。亚硝态氮在p H值为9的条件下出现了累积,而铵态氮在处理程度强的碎木碳源条件下出现了累积。(3)在连续饱水渗流条件下,处理后碎木碳源的反硝化速率表现出明显的升高,并随碎木处理程度的增强而加快,反硝化速率达到27.4～96.0 mg N·(L·d),提高至未处理碎木组的1.7～6.0倍。同时,处理后碎木组出现了较高的残留DOC量,达到75.6～167.6 mg C·(L·d),是未处理碎木组的1.2～2.7倍。反硝化速率受温度影响明显,温度由16.8℃下降至11.9℃,反硝化速率降低了42.3%～60.2%。在进水p H值为5.5的条件下残留的DOC量较低,反硝化速率也较低,为16.8 mg N·(L·d)。碎木处理程度强和低p H值条件下出现了明显的氧化亚氮和铵态氮累积。

关键词：硝酸盐污染木质生物质还原糖产率固体碳源强化反硝化

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城镇污水处理厂外加商业碳源的选择

中国给水排水 2010年第19期26卷 84-86页

作者：孙永利许光明游佳郑兴灿陈轶国家城市给水排水工程技术研究中心天津300074 常州市排水管理处江苏常州213017

分别以乙酸钠、葡萄糖和白砂糖作为外加碳源,考察了其对生物处理系统反硝化脱氮效果的强化作用。结果表明,在一定条件下,三种物质对系统的反硝化能力均具有明显的强化效果,但其有效作用时间和反硝化速率有所不同,以乙酸钠为碳源时的反... 详细信息

分别以乙酸钠、葡萄糖和白砂糖作为外加碳源,考察了其对生物处理系统反硝化脱氮效果的强化作用。结果表明,在一定条件下,三种物质对系统的反硝化能力均具有明显的强化效果,但其有效作用时间和反硝化速率有所不同,以乙酸钠为碳源时的反硝化速率约为以葡萄糖和白砂糖为碳源时的2倍,而在同等COD投加当量下的有效作用时间约为葡萄糖和白砂糖的一半。

关键词：污水处理厂外加碳源强化反硝化

强化脱氮人工湿地处理分散养猪冲洗水特性研究

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强化脱氮人工湿地处理分散养猪冲洗水特性研究

作者：宋爱红长安大学

学位级别：硕士

针对南方丘陵地区农村分散养猪冲洗水的富含氮磷的水质特点和无序排放特征,在经济可行和操作方便的原则下,以生物沸石的吸附-再生动态平衡和纤维素类有机碳源为基础,以ABR-功能分区型人工湿地强化总氮去除区出水(氨氮约150mg/L)为处理对... 详细信息

针对南方丘陵地区农村分散养猪冲洗水的富含氮磷的水质特点和无序排放特征,在经济可行和操作方便的原则下,以生物沸石的吸附-再生动态平衡和纤维素类有机碳源为基础,以ABR-功能分区型人工湿地强化总氮去除区出水(氨氮约150mg/L)为处理对象,研究功能分区型人工湿地的强化硝化区和强化反硝化区处理分散养猪冲洗水的性能和脱氮除磷机制,考察了低温条件下ABR-功能分区型人工湿地(包含强化总氮去除区、强化硝化区和强化反硝化区)集成工艺处理分散养猪冲洗水的性能,同时采用16 s核糖体DNA全序列分析对湿地不同单元的微生物多样性进行解析。主要研究结论如下:(1)功能分区型人工湿地的强化硝化区启动时间约为2个月,启动后沸石层复氧效果良好,硝氮的生成速率稳定,可以实现沸石对氨氮的快速吸附-生物再生动态平衡,最大硝化速率可达0.0259kg/(m3·d)。(2)功能分区型人工湿地强化硝化区的主要脱氮途径为硝化/反硝化作用,其次为沸石吸附,分别占湿地除氮的58.43%和33.29%,微生物同化及植物吸收的作用较小。人工湿地的主要除磷方式为基质吸附,其中砖渣吸附除磷占84.33%,沸石吸附除磷占12.86%,植物吸收与微生物同化作用仅占2.81%。(3)功能分区型人工湿地的强化反硝化区(以稻秆为固体碳源)能实现硝氮的稳定去除,去除率可高达95%,最高反硝化速率为0.0579 kg/(m3·d),且出水无亚硝氮累积。初次填充的稻秆能稳定持续的为反硝化提供3个月的碳源,随后需每个月补充一次,每次的补加量为2kg左右。(4)低温条件下ABR-功能分区型人工湿地集成工艺处理养猪冲洗水时,COD、氨氮、SS、TN、TP及粪大肠肝菌分别由2390mg/L、137mg/L、991mg/L、224mg/L、49mg/L和509×104个/L降至108mg/L、45mg/L、102mg/L、58mg/L、6mg/L和1×104个/L以下,均低于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的排放限值,去除率分别为95.45%、67.22%、89.71%、74.12%、87.76%和99.80%。(5)强化硝化区沸石表面的优势菌为Proteobacteria(变形菌门)、Nitrospirae(硝化螺菌门),砖渣表面的优势菌主要有Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)。强化反硝化区稻秆表面的主要菌为Chloroflexi(绿弯菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Proteobacteria和Fibrobacteres(纤维杆菌门),砖渣表面的主要菌为Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes。

关键词：分散养猪冲洗水人工湿地强化硝化强化反硝化微生物多样性

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人工湿地系统固体碳源强化脱氮特性研究

人工湿地系统固体碳源强化脱氮特性研究

作者：谭蕾蕾兰州交通大学

学位级别：硕士

我国农村分散养猪废水经厌氧消化和人工湿地强化硝化区处理后,存在碳氮比较低的问题。为强化对农村分散养猪废水总氮的去除,本论文选取四种常见秸秆(水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆)为反硝化固体碳源,通过秸秆酶解还原糖量对... 详细信息

我国农村分散养猪废水经厌氧消化和人工湿地强化硝化区处理后,存在碳氮比较低的问题。为强化对农村分散养猪废水总氮的去除,本论文选取四种常见秸秆(水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆)为反硝化固体碳源,通过秸秆酶解还原糖量对预处理条件进行优化,并在序批实验中考察预处理对秸秆作为固体碳源时反硝化性能的影响;在此基础上,构建两个并联运行的人工湿地强化反硝化区,对比未预处理水稻秸秆和经氢氧化钙预处理的水稻秸秆处理人工湿地强化硝化区出水的性能,考察了硝氮浓度、水力负荷、低温等工艺参数的影响,分析了特征有机物的去除性能,通过高通量测序技术解析了人工湿地强化反硝化区的微生物群落结构。主要研究结论如下:(1)以水浸泡和氢氧化钙浸泡预处理四种常见秸秆(水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆),并以秸秆酶解性能对预处理参数进行优化,结果表明碱预处理的秸秆酶解效果较显著,在用氢氧化钙的饱和溶液,温度为30℃情况下,四种秸秆碱预处理最优时间均为3 d,最佳固液比均为1:30。(2)序批实验中以未浸泡、水浸泡和氢氧化钙浸泡四种秸秆作为反硝化固体碳源和生物膜载体,研究反硝化脱氮性能。结果表明四种秸秆系统均在第1天就有明显的脱氮效果,出水硝氮均低于10mg/L,且在运行的15d内,脱氮效果稳定。与未浸泡和水浸泡秸秆的相比,启动后碱浸泡过的秸秆反硝化速率有明显升高。碱浸泡水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆的反硝化速率分别为0.074mg/(g.h),0.056 mg/(g.h),0.055mg/(g.h),0.077 mg/(g.h)。水稻秸秆序批实验长期运行结果表明反硝化性能随着时间的延长而降低,但碱处理过的秸秆反硝化速率显著高于未浸泡和水浸泡完秸秆反硝化速率。(3)分别在两个平行运行的人工湿地强化反硝化区投加碱浸泡和未浸泡的水稻秸秆,处理人工湿地强化硝化区的出水,结果表明投加碱浸泡水稻秸秆系统的反硝化速率在不同硝酸盐氮浓度和水力负荷下,均明显高于投加水浸泡秸秆系统的。在进水硝氮为150mg/L左右时(水力负荷为120L/d),投加碱浸泡和未浸泡水稻秸秆系统出水的硝氮分别为3.6 mg/L和15.4mg/L,反硝化速率分别为0.1562 kg/(m3·d)和0.1447 kg/(m3·d)。(4)水溶性有机物质(DOM)经两个人工湿地强化反硝化区处理后均显著降低。未浸泡水稻秸秆系统微生物的优势菌主要归属于Bacteroidetes(拟杆菌门)(22.46%)和Proteobacteria(变形菌门)(48.68%),属水平的优势菌主要为Flavobacterium(4.49%))和Hydrogenophaga(6.17%);碱浸泡水稻秸秆系统微生物优势菌主要归属于Bacteroidetes(拟杆菌门)(35.28%)和Proteobacteria(变形菌门)(42.33%),属水平的优势菌主要为Saprospiraceaencultured(13.32%)。

关键词：分散养猪废水人工湿地强化反硝化固体碳源预处理

城镇污水处理厂强化生物脱氮除磷的工艺优化探索与应用

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净水技术 2021年第10期40卷 173-178页

作者：袁飞马一行卫鸣志上海环保<集团>有限公司上海200433 上海奉锦环境建设管理有限公司上海201422

面对日益提高的排放标准和日趋严格的环保执法的双重压力,在进水碳源不足的情况下,为追求稳定达标,大量投加药剂(如碳源、除磷药剂等)的现象在污水处理厂已较为普遍。采取强化反硝化过程、充分有效利用碳源、优化药剂投加控制等工艺优... 详细信息

面对日益提高的排放标准和日趋严格的环保执法的双重压力,在进水碳源不足的情况下,为追求稳定达标,大量投加药剂(如碳源、除磷药剂等)的现象在污水处理厂已较为普遍。采取强化反硝化过程、充分有效利用碳源、优化药剂投加控制等工艺优化和技术改造措施,实践证明效果显著,生物段总氮去除率从原来的40%~60%(加碳源)提高至70%~80%(不加碳源),全厂的药剂消耗从90万元/月下降到25万元/月,全年节约药剂费用约780万元,且出水水质更优、更稳定。着力于提高二级生物处理段的生物脱氮和生物除磷效率,避免单纯依赖外部碳源和除磷药剂的投加,既能更好地实现提质增效,又大大减少化学药剂的使用对环境的潜在风险。

关键词：强化生物脱氮除磷城镇污水处理厂强化反硝化工艺优化技术改造

内电解耦合人工湿地对某工业园区污水厂尾水的脱氮除磷效果

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净水技术 2018年第9期37卷 106-112页

作者：周翔郑晓英周橄金梦琦卢丹张远邵晓瑶河海大学环境学院浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098

以工业园区污水处理厂尾水脱氮、同步除磷为目标,构建铁炭内电解人工湿地中试系统,通过内电解作用改善工业尾水可生化性,为反硝化脱氮提供更多可利用碳源,强化脱氮;同时,内电解产生的铁离子促进除磷。结果表明:铁炭内电解人工湿地对氮... 详细信息

以工业园区污水处理厂尾水脱氮、同步除磷为目标,构建铁炭内电解人工湿地中试系统,通过内电解作用改善工业尾水可生化性,为反硝化脱氮提供更多可利用碳源,强化脱氮;同时,内电解产生的铁离子促进除磷。结果表明:铁炭内电解人工湿地对氮、磷及有机物有良好的同步去除能力,强化脱氮效果明显,冬季运行稳定;COD、氨氮、TN和TP全年平均去除率分别为55.6%、72.2%、54.6%和86.0%,其中出水COD、氨氮、TP浓度满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类水质要求,TN出水浓度低于10 mg/L。高通量测序结果显示,铁炭内电解人工湿地内脱氮微生物数量明显高于普通人工湿地,在1号池及3号池两个处理单元检测到的与硝化有关的细菌丰度分别占到总生物量的6.66%和3.67%。

关键词：工业尾水内电解人工湿地强化反硝化脱氮除磷

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南方某污水处理厂改造方案研究与实施

广州化工 2011年第4期39卷 116-119页

作者：陈广毕艳峰河北工程大学城市建设学院河北邯郸056038 曲阜师范大学化学与化工学院山东曲阜273165

通过对南方某污水处理厂进、出水水质及构筑物运行参数进行全面的分析,提出其存在的主要问题和改造方案,针对其设计出水水质,在不改变原有构筑物的基础上,采用了投加外碳源和增加后混凝的改造方案。最后总结了改造内容及设计经验,并给... 详细信息

通过对南方某污水处理厂进、出水水质及构筑物运行参数进行全面的分析,提出其存在的主要问题和改造方案,针对其设计出水水质,在不改变原有构筑物的基础上,采用了投加外碳源和增加后混凝的改造方案。最后总结了改造内容及设计经验,并给出了相关建议。

关键词：强化反硝化外碳源 PAC 改造