有机物胁迫对亚硝化颗粒污泥性能的影响研究

以完全自养亚硝化颗粒污泥为对象,控制进水NH_4~+-N的质量浓度为80 mg/L,以乙酸钠为碳源,改变进水COD/ρ(TN),考察有机物添加对亚硝化颗粒污泥NH_4~+-N降解性能、产物组分的影响,系统阐述了进水COD/ρ(TN)对亚硝化颗粒污泥性能、不同氮形态变化规律和产物中ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)的影响。结果表明,随着COD/ρ(TN)提高,运行周期数增加,NH_4~+-N降解速率下降,NO_2~--N比生成速率和NO_3~--N比生成速率下降,且NO_3~--N比生成速率受抑制更加显著,改变了产物中NO_3~--N和NO_2~--N的组分,导致对亚硝酸盐累积率反而有提高,产物中ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)保持在1.0~1.3内的持续时间增加,有利于为后续厌氧氨氧化脱氮提供良好的基质条件。     

基于铁碳内电解的物化—生物耦合深度脱氮

以自制复合铁碳填料为载体,建立物化-生物耦合脱氮体系,考察了HRT、DO含量、进水pH对低C/N(COD/ρ(TN)=1.5:1)污水脱氮的影响,并通定量了物化作用对脱氮的贡献率。结果表明,在耦合体系中,NH_4~+-N通过氨氧化菌和硝化菌的作用生成NO_3~--N和NO_2~--N,NO_3~--N和NO_2~--N进入生物膜内部,自养反硝化菌以载体原电池反应所产生的[Fe~(2+)]、[H]为电子供体实现反硝化脱氮,其适宜运行条件为:HRT为4.0 h,DO的质量浓度(2.0±0.1)mg/L,进水pH为7.0±0.1,此时污水COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN去除率分别可达94.6%~97.3%、82.1%~83.6%、92.1%~94.7%、89.3%~92.5%。适宜的HRT低于其它同步硝化反硝化脱氮过程。反应器内反硝化所需电子37.9%由载体物化反应供给,消除了传统生物脱氮过程对有机碳源的依赖,源缩短了脱氮所需停留时间。故该耦合体系可实现低C/N污水的高效深度脱氮。     

厌氧氨氧化工艺的快速启动试验研究

为了研究如何获得厌氧氨氧化的快速启动工艺,采用SBR作为富集厌氧氨氧化菌的反应器,接种絮状硝化污泥,考察其厌氧氨氧化快速启动性能。以氯化铵和亚硝酸盐为进水底物,通过逐步提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的浓度,成功实现了厌氧氨氧化的启动,此方法可快速培养出具有厌氧氨氧化活性的污泥,整过驯化过程中,NH_4~+-N、NO_2~--N的去除率均维持在90%以上,总氮去除负荷最大可达0. 52 kg/(m~3·d),厌氧氨氧化菌活性高。     

升流式厌氧氨氧化流化床反应器脱氮效能研究

采用升流式厌氧流化床反应器,研究高浓度厌氧氨氧化工艺的脱氮效能。接种普通好氧活性污泥,以低浓度配水(NH_4~+-N 60 mg/L,NO_2~--N 50 mg/L)驯化厌氧氨氧化菌,经150 d富集,填料表面形成红色生物膜,NH_4~+-N和NO_2~--N同步去除率高于80%,反应器成功启动;采用低基质进水(NH_4~+-N 60～300 mg/L,NO_2~--N 100～355 mg/L),随着进水容积负荷的增加,总氮去除负荷从0.39 kg/(m~3·d)提升至1.29 kg/(m~3·d);采用高基质进水(NH_4~+-N 390 mg/L,NO_2~--N 400 mg/L)时,总氮去除负荷降至1.08 kg/(m~3·d),150%回流能有效缓解基质对厌氧氨氧化菌的活性抑制,反应器总氮去除负荷逐渐恢复并升高至1.76 kg/(m~3·d),脱氮效能提高63%。     

全程自养脱氮工艺研究进展

全程自养脱氮(CANON)工艺就是在厌氧氨氧化原理的基础上结合短程硝化,在同一反应器中厌氧氨氧化菌和亚硝化菌协同完成脱氮。CANON工艺与其他脱氮工艺相比不需要碳源、污泥产量低、设备简单、操作成本低,因而成为近些年的污水脱氮工艺的研究热点。文章从CANON工艺的原理、影响因素、工程应用现状和当前面临的问题四个方面介绍了CANON工艺,并对该工艺将来的发展进行了展望。     

微气泡曝气生物膜反应器低C/N废水脱氮探究

针对低C/N废水脱氮效率低的现状,建立了微曝气生物膜反应器,分析了启动期微气泡曝气生物膜反应器污染物去除特征,探究了温度对微气泡曝气生物膜反应器脱氮效率的影响并揭示相关机制。结果表明,反应器启动稳定后COD、NH_4~+-N和TN的去除率分别提高至92.3%、92.5%和71.5%。温度能影响生物脱氮效率,且35℃时COD去除率最高,可高达92.3%～93.4%。温度同时影响硝化及反硝化过程,且温度升高有利于促进NO_2~--N的积累与NO_3~--N的反硝化。温度升高降低了反应器内污泥胞外聚合物的含量。当温度为35℃时,脱氮过程关键酶活性显著高于15℃;温度升高利于硝化及反硝化过程关键微生物的丰度。     

基质比对厌氧氨氧化生物膜工艺脱氮效能的影响

首先采用厌氧氨氧化生物膜反应器建立稳定的厌氧氨氧化处理系统,控制温度为(32±2)℃,pH为(7.2±0.2)。通过控制进水基质比(NO_2~--N/NH_4~+-N)分别为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.32和1:1.4来研究基质比对厌氧氨氧化生物膜工艺脱氮效能的影响,在基质比1:1.20时,生物膜反应器的脱氮效果最好,进水NH_4~+-N为150 mg/L,HRT为12 h,其出水的平均NH_4~+-N和NO_2~--N在质量浓度分别为6 mg/L和3.5 mg/L,NH_4~+-N和NO_2~--N的平均去除率分别为96%、98%,此时的脱氮性能最好且稳定,其发生反应的NO_2~--N/NH_4~+-N最接近厌氧氨氧化反应式中的1.32。     

纳米TiO2对好氧颗粒污泥性能的毒性影响

为解决纳米TiO_2材料在水处理过程中可能会对污泥造成毒性、抑制生物活性、降低生物脱氮除碳的处理性能的问题,研究了不同含量TiO_2纳米对好氧颗粒污泥中异养菌、硝化菌及反硝化菌的影响。结果表明,颗粒污泥对NH_4~+-N和COD的降解随TiO_2含量增加抑制性增强;颗粒污泥暴露10 d后,纳米TiO_2抑制毒性降低。当TiO_2的质量浓度为2 mg/L时,COD去除率由73.3%提高至77.3%,在其他含量下对COD和NH_4~+-N降解均不再产生抑制毒性,反而部分促进NO_2~--N降解。     

短程硝化联合厌氧氨氧化/反硝化合成革废水处理的研究

近年来随着我国合成革产业的飞速发展,合成革废水量也不断增多,利用传统生物脱氮工艺处理存在占地面积大、运行成本较高、总氮去除不彻底等问题,亟需探求经济高效的合成革废水脱氮新技术。本研究采用短程硝化(PNP)联合厌氧氨氧化/反硝化(Anammox/DN)处理实际合成革废水。实验结果表明,联合工艺处理效果较稳定,进水COD为160~580 mg/L,NH_4~+-N质量浓度为260~460 mg/L,出水NH_4~+-N质量浓度约15 mg/L、NO_2~--N质量浓度小于10 mg/L,NO_3~--N约30 mg/L,出水COD小于40 mg/L,总氮去除率稳定在85%左右,总氮容积去除速率约0.41~0.60 kg N/(m~3·d),达到预期处理效果。     

MBBR中HRT与pH对短程硝化反硝化的影响

为了开发经济高效的生物脱氮工艺,在MBBR中进行了短程硝化反硝化的研究,考察了HRT与pH对短程硝化反硝化的影响。结果表明,在短程硝化反硝化过程中,在室温、不控制溶解氧的条件下,NH_4~+-N与COD去除率随着HRT的延长而增大,出水NO_2~--N随着HRT的延长先增大后减少,当HRT为8h时出水NO_2~--N最高;当pH由5增加到10时,COD去除率的变化较小,NH_4~+-N去除率和出水NO_2~--N则随着pH的增大先增大后减小,pH在8~9时对NH_4~+-N的处理效果最好,出水NO_2~--N最高。     

复合型UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能及污泥形态变化研究

采用提高进水基质的方式启动复合型UASB厌氧氨氧化反应器,研究启动过程中反应器的脱氮效果和运行状况,并通过污泥形态变化了解厌氧氨氧化菌富集情况。结果表明经过286 d的运行,NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮(TN)去除率维持在90%以上,总氮去除负荷由0.129 kg/(m~3·d)提升至0.520 kg/(m~3·d),反应器启动成功。化学计量关系和pH变化均可作为判断反应器运行状况的指标,反应器启动成功时的ΔNH_4~+-N:ΔNO_2--N:ΔNO_3--N为1:1.24:0.14,出水pH在8.3～8.5之间,ΔpH维持在0.9左右。当反应器中TN质量浓度为186 mg/L时,游离氨对厌氧氨氧化的抑制浓度为3.1～20.4 mg/L。启动过程中,黑色颗粒污泥先解体,第256天污泥颜色转变为红褐色,再运行30天后反应器中出现大量颗粒污泥。复合型UASB厌氧氨氧化反应器能加速污泥颗粒化,同时有效减轻污泥上浮问题。     

外加Fe2+协同硝酸盐型铁氧化菌对低碳氮比废水 反硝化影响研究

针对废水处理过程中反硝化阶段碳源不足需要外加有机物的情况,通过驯化培养以Fe~(2+)为电子供体的硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAIOM),接种至普通反硝化污泥中(ASBR反应器),研究了NAIOM污泥及外加Fe~(2+)对反硝化脱氮效果的提升。结果表明:反应器在接种NAIOM污泥和投加Fe~(2+)后,碳氮比较高时NO_3~--N去除率变化不大,随着碳氮比的不断降低NO_3~--N去除率提升逐渐明显,在碳氮比为3.42、 2.28、 1.71时分别为90.20%、85.12%、 78.86%,较普通反硝化污泥不投加Fe~(2+)时的NO_3~--N去除率分别提升了17.80%、 24.59%、 28.70%,接种NAIOM污泥协同外加Fe~(2+)对提高低碳氮比废水的NO_3~--N去除率效果显著。     

水力停留时间对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

为研究HRT对厌氧氨氧化脱氮性能的影响,确定在HRT条件下实现厌氧氨氧化的运行参数。笔者采用模拟亚硝化进水,消化池污泥作为接种污泥,在UASB反应器中控制温度为30~35℃,pH为7~8,通入氩气进行脱氧,分别在不同HRT(3 h、6 h、12 h、24 h、48 h)条件下运行一周时间,考察TN、NH_4~+-N与NO_2~--N的去除率与TN容积负荷,从而确定最佳HRT。试验结果显示,当HRT为12h时,能较好地发挥厌氧氨氧化菌的活性,得到较好的污水处理效果。试验采用UASB反应器成功启动并运行了厌氧氨氧化工艺,具有较高的脱氮性能,为厌氧氨氧化的稳定运行提供数据支持。     

新型污水脱氮工艺研究进展

阐述了污水脱氮的反应工艺,综述对比了厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺、短程硝化反硝化(SHARON)工艺、限氧自养硝化-厌氧反硝化(OLAND)工艺、短程硝化-厌氧氨氧化(SHARN-ANAMMOX)工艺和单相CANON(SHARON-ANAMMOX)这五种生物脱氮工艺工作原理,脱氮效果和工艺的优缺点。     

膜生物反应器中厌氧氨氧化的启动研究

为探究膜生物反应器(MBR)进行厌氧氨氧化的可行性及性能,通过逐渐提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的含量和降低HRT,成功启动了自流出水式MBR厌氧氨氧化过程,分析了反应器脱氮效果和厌氧氨氧化污泥特性,并采用扫描电镜和X射线光电子能谱中空纤维膜表面进行分析。结果表明,经过60 d的启动,NH_4~+-N、NO_2~--N和TN的去除率分别达到96.22%、99.91%和81.66%,TN去除负荷最大可达到330 g/(m~3·d)。在启动过程中,污泥颜色逐渐变为红褐色;中空纤维膜表面厌氧氨氧化菌呈不规则的椭球状,结构紧凑;MBR运行稳定阶段末期中空纤维膜表面C、N和Ca特征峰增多,是膜污染化学组分的主要构成元素。     

好氧-SNAD-MBBR工艺处理煤气化废水

研究了同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)-生物移动床(MBBR)工艺对煤气化废水脱氮的处理效果。结果表明,通过控制低DO含量和低污泥停留时间(SRT)的方法防止了好氧反应器中硝化菌的积累,为后续SNAD反应器提供了合适的进水。煤气化废水经好氧反应器去除COD后进入SNAD MBBR进行脱氮,控制SNAD反应器温度为30～33℃,DO的质量浓度为0.5～0.8 mg/L,p H为7.5～7.7,HRT为24 h。TN去除率达到90.7%,出水TN、NH_4~+-N的质量浓度分别低于20、5 mg/L,COD去除率达到89.6%,出水COD低于60 mg/L。运行25 d后,SNAD反应器中厌氧氨氧化菌的种类由接种时的Candidatus Brocadia变为Candidatus Kuenenia。     

前置反硝化-BAF工艺反硝化池脱氮效能研究

为进一步提高反硝化(DN)池的反硝化效能,分别考察了进水温度、HRT、C/N以及反洗周期等因素对前置反硝化曝气生物滤池(BAF)组合工艺DN池的脱氮效能的影响。结果表明,反硝化效能会随温度的升高而升高,在25℃时NO_3~--N去除率为91.3%;水力停留时间对反硝化作用的影响主要原于HRT的减少缩短了反硝化作用的反应时间,从而使反硝化过程中所消耗的COD降低;COD/ρ(NO_3~--N)小于15时,COD/ρ(NO_3~--N)是DN池脱氮效能的决定性因素,当COD/ρ(NO_3~--N)大于15时,NO_3~--N的含量变化趋于平缓;同一反洗周期内DN池的反硝化效能会持续增加,下一反洗周期开始前NO_3~--N的质量浓度降低至1.9 mg/L,此时脱氮效能达到最大。     

碳源对低氧多级AO工艺脱氮性能及N_2O释放的影响

以乙酸钠和丙酸钠为外加碳源,考察了碳源种类和碳氮比对多级AO工艺(分别为反应器SBR-A和SBR-P)脱氮性能及其N_2O释放的影响。结果表明,在进水COD为200 mg/L时,SBR-A和SBR-P氮去除率分别为66.7%和67.1%,磷去除率分别为51.1%和28.9%。硝化过程中,SBR-A中NH4+-N氧化速度和NO_3~--N生成速度都比SBR-P高,SBR-A中NO_2~--N和N_2O积累速度比SBR-P低。2组反应器硝化过程中N_2O释放因子均小于0.23%。在反硝化过程中,SBR-A的反硝化速度高于SBR-P,N_2O释放因子均较低;存在同时释磷时,对SBR-A的反硝化速度影响较小,而对SBR-P反硝化活性影响较大,后者反硝化速度明显低于无释磷条件下的反硝化速度;菌群均以变形菌门和拟杆菌门为主,且以陶厄氏菌属、脱氯单胞菌属、蛭弧菌属和硝化螺菌属等为主要功能菌。     

有机物对SNAD脱氮性能及微生物群落的影响

以葡萄糖作为有机碳源的模拟废水为处理对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),考察不同COD对同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺脱氮性能的影响。结果表明,SNAD工艺的脱氮除性能随着COD/ρ(NH4+-N)的增加呈逐渐增强趋势,COD/ρ(NH_4~+-N)为0.80时,TN平均去除率从85.00%增至96.86%,COD平均去除率为82.81%。运行120 d后,生物膜中与脱氮相关的浮霉菌门和变形菌门相对丰度分别从56.44%和13.67%增至62.71%和16.00%。系统中仅检出一种厌氧氨氧化菌(AnAOB)为Candidatus_Jettenia,葡萄糖对Candidatus_Jettenia有显著促进作用,相对丰度从44.88%大幅增至62.33%,但却对SM1A02有极强的抑制作用,相对丰度从14.45%降至0.19%。反硝化菌(DNB)为Denitratisoma,相对丰度从4.08%增至10.17%。     

MBBR处理某水厂微污染水硝化性能研究

对移动床生物膜反应器(MBBR)工艺应用于河道微污染水进行了研究,生化段采用"6段式MBBR生物氧化池"的处理工艺。结果表明,NH_4~+-N、COD去除率分别达到57.43%、20.27%,出水水质稳定达到GB 3838-2002地表水III类标准,且同步硝化反硝化(SND)脱氮占比7.97%。对悬浮载体进行高NH_4~+-N含量(质量浓度7 mg/L)水质硝化实验,最大NH_4~+-N容积负荷65 g/(m~3·d)。MBBR悬浮载体生物膜硝化优势菌门为Proteobacteria,相对丰度平均为55.40%,反硝化细菌相对丰度平均为13.36%,为系统SND现象提供微观证明,系统中存在较高丰度可降解难降解有机物的菌属,为微污染水出水COD稳定达标提供了保障。MBBR工艺占地小,可筛选和专性富集微生物,适用于处理微污染水体。