厌氧氨氧化颗粒污泥的扩培及菌种鉴定

为开发总氮去除负荷高、生长稳定的厌氧氨氧化颗粒污泥扩培方法,文章以2L厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥,在50 L发酵罐中以SBR的方式,由配水提供主营养成分及微量元素,根据颗粒污泥的脱氮效能,随时调整进水水质,逐渐提高总氮负荷,摸索适宜颗粒污泥扩培的条件;在106 d的时间里,颗粒污泥浓度从800 mg/L增长到11 300 mg/L,总氮去除负荷为3.38 kg/(m~3·d),总氮去除率达到80%以上。通过高通量测序证实颗粒污泥中含有11%的厌氧氨氧化菌。     

短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化工艺处理焦化废水

通过对短程硝化和厌氧氨氧化工艺的研究,开发了短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化(O1/A/O2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理.控制温度为(35±1)℃、DO为2.0～3.0mg/L,第一级好氧连续流生物膜反应器在去除大部分有机污染物的同时还实现了短程硝化.考察了HRT、DO和容积负荷对反应器运行效果的影响.结果表明,当氨氮容积负荷为0.13～0.22gNH4+-N/(L·d)时,连续流反应器能实现短程硝化并有效去除氨氮.通过控制一级好氧反应器的工艺参数,为厌氧反应器实现厌氧氨氧化(ANAMMOX)创造条件.结果表明,在温度为34℃、pH值为7.5～8.5、HRT为33 h的条件下,经过115 d成功启动了厌氧氨氧化反应器.在进水氨氮、亚硝态氮浓度分别为80和90 mg/L左右、总氮负荷为160 mg/(L·d)时,对氨氮和亚硝态氮的去除率最高分别达86%和98%,对总氮的去除率为75%.最后在二级好氧反应器实现氨氮的全程硝化,进一步去除焦化废水中残留的氨氯、亚硝态氮和有机物.O1/A/O2工艺能有效去除焦化废水中的氨氮和有机物等污染物,正常运行条件下的出水氨氮＜15 mg/L、亚硝态氮＜1.0 mg/L,COD降至124～186 mg/L,出水水质优于A/O生物脱氮工艺的出水水质.     

土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响

通过批次试验和连续流试验研究了土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响。厌氧氨氧化颗粒污泥反应器(UASB)进水NH_4~+-N浓度为40~50 mg/L,NO_2~--N浓度为55~65mg/L,温度控制为30℃,HRT控制为1.6 h。经过60 d运行,反应器的厌氧氨氧化脱氮性能良好,出水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度分别为3.1和6.3 mg/L,对NH_4~+-N、NO_2~--N和TIN的去除率分别为91.2%、93.4%和75.2%。在土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的长期抑制试验中,颗粒污泥对土霉素具有一定的耐受能力,当进水中的土霉素浓度为10 mg/L时,反应器对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为70.7%和70.8%;当进水中的土霉素为20 mg/L时,反应器对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别降低至16.8%和18.1%。与长期抑制试验相比,批次试验中土霉素对颗粒污泥厌氧氨氧化活性的抑制作用较小,土霉素浓度为50、100、150、200和400 mg/L时,对TIN的去除速率分别为0.498、0.480、0.439、0.326和0.120 kg N/(kg VSS·d)。     

甲醛与有机酯类废水的厌氧共降解及抑制效应研究

针对某精细化工废水中的高浓度甲醛(FA)及有机酯类化合物,采用单级EGSB反应器研究厌氧共降解效果及其机理。结果表明,甲醛的厌氧共降解效果与有机物负荷(OLR)和有机酯类废水(WW)的含量显著相关,WW和甲醛负荷分别为1.65 kg COD/(m~3·d)和0.06~0.26kg/(m~3·d)时COD去除率稳定在93.0%~95.5%,对应的甲醛抑制浓度为1 380 mg/L;WW和甲醛负荷分别为0.56 kg COD/(m~3·d)和0.25~2.70 kg/(m~3·d)时COD去除率为90.2%~97.6%,对应的甲醛抑制浓度高达14 000 mg/L。甲醛的降解受甲醛负荷冲击影响较小,但甲醛对产甲烷具有强烈抑制作用,且与OLR和甲醛浓度呈正相关。降低OLR和进水甲醛浓度可部分恢复有机物降解效果,但甲醛浓度较高时恢复时间明显延长。甲醛通过生成中间产物甲醇的途径进行厌氧降解,提高OLR或进水甲醛浓度可能导致甲醇积累,进而降低甲醛的厌氧转化速率。     

中试SBBR内厌氧氨氧化的快速启动及微生物特性

采用中试规模的序批式生物膜反应器(SBBR),在温度为25～32℃、pH值=7. 6～8. 3、投加少量厌氧氨氧化(Anammox)菌的条件下,经过120 d的培养,成功启动Anammox工艺。反应器稳定运行期间,对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为81. 45%和99. 00%,平均总氮去除负荷达0. 41 kgN/(m~3·d)。NH_4~+-N、NO_2~--N去除量与NO_3~--N生成量之比为1∶1. 39∶0. 25,与理论值接近。反应器中以Anammox反应为主导作用并伴有微弱的亚硝酸盐反硝化,Anammox速率达0. 103 kgN/(kgVSS·d)。填料上生物膜的Anammox菌联氨氧化酶活性明显高于反应器中的悬浮污泥,表明填料对Anammox菌具有较好的富集效果。经过驯化培养,SBBR内污泥群落结构及丰度发生明显变化,稳定运行阶段Anammox菌属含量达23. 57%,成为反应器中的优势菌种。     

间歇曝气实现厌氧氨氧化快速启动的研究

以普通活性污泥为接种污泥,以鲍尔环为生物膜载体,控制温度为30℃,在连续流模式下运行,经过40 d的运行后培养出高效的硝化生物膜。再通过46 d的间歇曝气成功实现了SNAD(simultaneous partial nitrification,Anammox and denitrification)反应器的启动,总氮去除率稳定在90%以上。第85天,反应器通过厌氧氨氧化对TN的容积去除负荷达到了0.537 kg N/(m~3·d)。批式试验结果表明,通过间歇曝气运行,生物膜的厌氧氨氧化活性得到极大的提升,由0.012kg N/(kg VSS·d)增加至0.221 kg N/(kg VSS·d)。第87天开始以连续流模式启动厌氧氨氧化反应器。启动初期反应器的容积去除负荷远低于第85天的效果。经过约30 d的适应期,去除负荷开始稳步提升,在第123天再次达到了0.5 kg N/(m~3·d),成功实现了Anammox反应器的快速启动。并且在第175天,反应器的总氮去除负荷达到了1.53 kg N/(m~3·d)。     

SNAD-MBBR处理垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮研究

利用移动床生物膜反应器(MBBR)对亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)工艺处理垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮效果进行了研究。SNAD-MBBR反应器内投加K3填料,控制温度为33～35℃、DO为0. 03～0. 1 mg/L、pH值为7. 5～8. 0、HRT为12 h,试验一共进行了152 d,在进水总氮负荷逐渐增加过程中相应调节曝气量以获得最佳去除效果。结果表明,在该工艺条件下进水总氮负荷为0. 9 kg/(m~3·d)时,TN去除率仍可达88%。当进水总氮负荷继续提高至1 kg/(m~3·d)时,由于进水中的有机物浓度较高以及多种异养好氧菌的繁殖,抑制了亚硝化及厌氧氨氧化过程,致使反应器脱氮效率明显降低,仅为20%左右。     

常温低基质下两种厌氧氨氧化反应器启动特性比较

采用ASBR与生物滤池两种反应器,接种城市污水厂二沉池污泥,以人工配制的低氨氮废水(NH_4~+-N≤30 mg/L、NO_2~--N≤40 mg/L)为进水,维持进水pH值在7. 5～7. 8之间,考察了在常温(20～26℃)、低基质浓度条件下两种反应器的启动特性。结果表明,ASBR反应器在第135天启动成功,生物滤池在第114天启动成功;经过约200 d的运行,ASBR和生物滤池的总氮容积去除负荷分别达到0. 147和0. 570 kgN/(m~3·d)。由此可见,ASBR与生物滤池均可在常温、低基质的条件下成功启动,而生物滤池历时更短,且可通过缩短HRT的方式快速提高总氮容积去除负荷,实现厌氧氨氧化菌的富集,因此生物滤池较ASBR更适合厌氧氨氧化的启动。     

厌氧氨氧化颗粒污泥UASB反应器的快速启动

利用厌氧氨氧化絮状污泥和厌氧颗粒污泥启动厌氧氨氧化颗粒污泥UASB反应器,通过调整进水基质浓度及上升流速培养富集厌氧氨氧化颗粒污泥。反应器经过140 d的运行,成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥,NH4+-N和NO2--N去除率分别达到96. 41%和99. 11%,总氮去除负荷可以达到0. 26 kg/(m3·d),并且ΔNO2--N/ΔNH4+-N和ΔNO3--N/ΔNH4+-N分别为1. 32±0. 02和0. 26±0. 01,符合厌氧氨氧化化学反应计量学规律。反应器启动过程中厌氧颗粒污泥经历了解体、重组,颜色由黑色变为灰色最终变为红色,经过160 d的运行后形成1～3 mm的厌氧氨氧化颗粒污泥。     

SNAD-IFAS工艺对污泥消化液的处理效能

污泥消化液作为污泥厌氧处理过程的副产物,具有低碳高氮的特点,传统生物脱氮技术难以有效处理。为此,利用固定生物膜-活性污泥反应器(IFAS),考察同步硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺对污泥消化液的处理效能。结果表明,在进水NH~+_4-N浓度为400 mg/L、HRT为18 h的最佳运行条件下,SNAD-IFAS系统对NH~+_4-N、TN与COD的最大去除率分别达到92.6%、77.1%和69.4%,TN去除负荷为12.4 mg/(L·h)。菌群特性活性分析结果表明,亚硝化过程主要发生在悬浮污泥中,厌氧氨氧化与反硝化过程主要发生在生物膜上。微生物群落分析表明,HRT的变化会显著影响微生物群落结构。     

硼对厌氧氨氧化反应器启动过程及菌群结构的影响

第二类自诱导物型群体感应是细菌本身能够分泌一种信号分子(AI-2)并感应其浓度,进而调节特定基因表达及控制菌群行为的现象,比如生物膜的形成。硼是AI-2的重要组分,因而通过在厌氧氨氧化反应器启动过程中投加一定量硼酸(0.24 mmol/L),探讨硼对厌氧氨氧化反应器启动及菌群结构的影响。以城市污水处理厂的活性污泥作为反应器接种污泥,并控制pH值和温度分别在7.5～7.7、(34±1)℃,经过154 d运行,总氮去除负荷达到1.77 kgN/(m~3·d),总氮去除率在88.3%左右,高于其他文献报道的相同反应器的总氮去除负荷。Illumina MiSeq高通量测序结果显示,经过154 d的运行,反应器中的优势菌群为浮霉菌门(26.60%)、变形菌门(23.41%)、绿弯菌门(29.81%),其中优势厌氧氨氧化菌为Candidatus Jettenia,占21.07%。     

A/O生物膜工艺处理煤气废水的试验研究

采用A/O生物膜工艺处理煤气废水,考察了污泥负荷、硝化负荷、硝化液回流比及污泥龄对处理效果的影响.结果表明,A/O生物膜工艺可有效去除煤气废水中的NH4+-N和有机物.当进水COD为2 000 mg/L、进水流量为0.5 m3/h、硝化液回流比为4、污泥龄为30 d、污泥负荷为0.8 kgCOD/(kgVSS·d)、硝化负荷为0.08 kgNH4+-N/(kgVSS·d)时,系统稳定运行2个月后,出水的COD、BOD5、NH4+-N浓度分别为157、4.9、12.5 mg/L,去除率分别为92%、99%和93%.     

应用SBR实现有机废水厌氧氨氧化生物脱氮的研究

采用SBR反应器,以硝化污泥和厌氧氨氧化(ANAMMOX)颗粒污泥的混合污泥为接种污泥,以有机模拟废水为研究对象,进行了厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究。结果表明,在控制温度为25℃,水力停留时间为12 d,pH值为7.2～8.5,进水NH4+-N为220 mg/L左右、NO2--N为138 mg/L左右、COD为294 mg/L的条件下成功启动了SBR反应器。在高氨氮、低有机物浓度的条件下,ANAMMOX菌和异养反硝化菌能够实现共存,且ANAMMOX菌仍能成为优势菌属,AN-AMMOX反应是反应器中的主导反应。镜检发现,优势菌尺寸约为1μm,呈圆形或椭圆形,成簇聚生,表面可观察到明显的漏斗状缺口,具有典型的厌氧氨氧化菌特征。污泥中形成了以厌氧氨氧化球状菌为主、其他杆状菌和丝状菌共存的微生物混培体。     

MBR中厌氧氨氧化菌群落结构及膜污染性能研究

采用浸没式厌氧氨氧化膜生物反应器(Amx IMBR)培养厌氧氨氧化菌,当进水氨氮与亚硝态氮浓度均为450 mg/L、氮负荷为0.6 kg/(m~3·d)时,总氮去除率稳定在86%左右,氨氮、亚硝态氮去除率分别稳定在90%、97%以上;氨氮去除量∶亚硝态氮去除量∶硝态氮生成量基本为1∶1∶0.18。Amx IMBR的临界通量为8.63 L/(m~2·h),这与长期运行的结果相符。膜污染的来源主要是紧密型胞外聚合物,其中蛋白质和多糖含量分别为2.42、0.84 g/m~2。运行过程中,厌氧氨氧化菌形态从红棕色颗粒污泥变成了浮游态污泥,是Amx IMBR最显著的特征之一。高通量分析结果显示,浮游态污泥中的优势菌群主要为拟杆菌门(Bacteroidetes,47.83%)、浮霉菌门(Planctomycetes,21.2%)、变形菌门(Proteobacteria,18.85%),其中优势厌氧氨氧化菌属为Candidatus Kuenenia,相对丰度为17.08%。     

ASBBR反应器处理超高盐度榨菜腌制废水的效能

以超高盐度及高有机物浓度的榨菜腌制废水为研究对象,通过中试考察负荷对厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR)处理效能的影响。榨菜腌制废水的盐度为70 g/L(以Cl-计)、COD为8 639 mg/L,在温度为25～30℃、负荷为5 kgCOD/(m3.d)条件下,ASBBR反应器对COD的平均去除率达到90.0%,最大比产甲烷速率为302～308 mLCH4/(gVSS.d);反应器对大分子和小分子有机物都表现出了较高的去除效能,其中对分子质量>5 ku的大分子有机物的去除率为87%,对小于5 ku的小分子有机物的去除率为84%。SEM检测表明,生物膜结构紧密,优势菌群主要有甲烷杆菌目、甲烷八叠球菌目、甲烷微菌目和少量丝状菌。     

UASB反应器培养厌氧氨氧化菌的试验研究

于UASB反应器中接种不同浓度的厌氧污泥来培养厌氧氨氧化菌,为深度处理低C/N值的畜禽粪尿提供厌氧氨氧化污泥.结果表明,低污泥浓度的1号反应器经过130 d的运行,在进水氨氮和亚硝态氮浓度均为150 mg/L、TN负荷为0.36 kg/(m<'>·d)的条件下,对TN的去除率在80%以上;高污泥浓度的2号反应器经过200 d的运行,在进水氨氮和亚硝态氮浓度均为340mg/L及TN负荷为0.80 kg/(m<'3>·d)的条件下,对TN的去除率为75%～85%.在稳定运行期1号和2号反应器去除的NH<,4><'+>-N和N02<,2><'->-N量与NO<,3><'->-N生成量之比分别为1:(1.1～1.2):(0.25～0.45)和1:(1.1～1.2):(0.30～0.40),出水pH值大于进水的.可见,接种污泥浓度高的反应器的抗冲击负荷能力强,更有利于厌氧氨氧化污泥的培养.     

聚氨酯生物膜反应器的厌氧氨氧化研究

以模拟高氨氮废水为进水,在聚氨酯填料生物膜反应器中实现厌氧氨氧化,考察了其脱氮性能。在运行稳定期,系统对氨氮、亚硝酸盐氮和总氮的去除率分别达到90.1%、89.3%和85.5%;总氮负荷最高达到17.6 kg/(m3·d)。进水亚硝酸盐氮浓度达到271.2~314.0 mg/L时会抑制厌氧氨氧化菌活性,影响厌氧氨氧化反应。进出水pH值的差值可以反映系统的脱氮效果,相对于进水pH值,出水pH值越高,说明系统的脱氮效果越好。应用电子显微镜和扫描电镜观察生物膜的形态,反应器底部生物膜颜色较浅,呈黄褐色,以丝状菌和长杆菌为主,而顶部生物膜颜色较深,呈棕红色,以短杆菌和球菌为主。     

常温低基质下pH值和有机物对厌氧氨氧化的影响

在采用氧化沟回流污泥成功启动上向流厌氧氨氧化生物滤池的基础上,研究了常温、低基质条件下pH值和有机物对厌氧氨氧化反应器的影响.结果表明:pH值和有机物对厌氧氨氧化反应器的影响显著.在(20±1)℃下,厌氧氨氧化反应的最适pH值为6.7～8.5.当pH值＜6.7或＞8.5时,将导致游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)的浓度分别高于8.93 mg/L和2.67×10-2 mg/L,抑制厌氧氨氧化反应.进水COD浓度的短期快速提高对厌氧氨氧化反应影响不大,但当COD长期维持在60 mg/L以上时,厌氧氨氧化反应受到明显抑制.停止投加COD,经过一段时间的运行后,生物滤池的厌氧氨氧化能力可以恢复到初始状态,对TN的去除率达到80％以上.     

镉离子对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

采用批次试验,研究镉离子对厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应的短期影响。结果表明,镉离子浓度2 mg/L时,对厌氧氨氧化的脱氮性能影响较低;超过2 mg/L时,镉离子浓度的增加对厌氧氨氧化脱氮性能的抑制作用逐渐增大。采用模拟废水,以上流式厌氧污泥床(UASB)反应器实现厌氧氨氧化,研究镉离子对厌氧氨氧化反应器脱氮性能的长期影响。近150 d的连续培养发现,当镉离子浓度5 mg/L时,其厌氧氨氧化脱氮性能不受影响;当镉离子浓度≥10 mg/L时,厌氧氨氧化脱氮性能显著降低;经过约25 d的恢复培养,厌氧氨氧化脱氮性能得到恢复。     

氮负荷提升方式强化ANAMMOX反应器的性能研究

采用提高基质浓度和缩短水力停留时间两种氮负荷提升方式运行UASB厌氧氨氧化反应器,比较了两种方式对反应器运行性能的影响。试验结果表明,经过300 d的连续运行,对NH~+_4-N、NO~-_2-N、TN的去除率分别为93.09%、95.26%和88.46%,氮容积去除负荷由0.75kg/(m~3·d)升至2.26 kg/(m~3·d)。稳定阶段的化学计量关系ΔNO~-_2-N/ΔNH~+_4-N和ΔNO~-_3-N/ΔNH~+_4-N分别为1.12和0.14,接近理论值,第Ⅲ阶段出水pH值逐渐升高最后趋于稳定,产气量达到1.51 L/(L·d),污泥粒径增至5.0～7.0 mm,沉速提高至(8.94±0.77)cm/s,颗粒化程度高、颜色鲜红,脱氮性能得到强化。相比提高基质浓度,采用低浓度进水并缩短水力停留时间的方式提升氮负荷,能避免基质自身的抑制作用,稳定且较快地强化厌氧氨氧化反应器性能,有利于颗粒污泥的形成。