基质质量浓度对不同载体UAF B-Anammox反应器脱氮性能的影响

为了研究厌氧氨氧化膜生物反应器运行的稳定性,利用3个分别以组合填料、聚氨酯泡绵和立体弹性纤维作为填料的上流式固定床(up-flow anaerobic fixed bed,UAFB)生物膜反应器,以人工配水为研究对象,考察了进水基质(NH_4~+-N、NO_2~--N)质量浓度对不同生物载体反应器脱氮效能及挂膜效果的影响.结果表明:与聚氨酯泡绵和立体弹性纤维相比,添加组合填料的反应器耐基质质量浓度冲击能力最强.随着基质质量浓度的增加,其对NH_4~+-N及NO_2~--N的去除率呈先降低后上升的趋势.当基质质量浓度均达226 mg/L时,两者的去除率分别为76.37%和77.53%,氮去除负荷为1.32kg·N/(m~3·d).含聚氨酯泡绵填料的反应器在最大基质质量浓度下NH_4~+-N和NO_2~--N去除率仅为44.90%和41.41%.添加立体弹性纤维填料的反应器的脱氮稳定性介于前两者之间.组合填料具有较高的比表面积和较好的亲水性,易于微生物附着生长且不易脱落;而聚氨酯泡绵填料比表面积及表面粗糙度均低于组合填料,且微生物截留能力较低,导致其受到冲击后生物膜易脱落,故其耐基质质量浓度冲击能力最差;立体弹性纤维表面粗糙度高利于微生物附着,但亲水性差且对微生物亲和性低,易发生膜损失.     

分段进水运行方式提高SBR工艺脱氮性能的研究

传统生物脱氮工艺处理生活污水时存在有机碳源不足、脱氮效率低的问题,因此新的SBR运行模式(分段进水SBR)得到越来越受到关注,该模式的优势为可以利用原水中的可生物降解有机物和减少外加碳源,实现脱氮效果。在相同的实验条件下对比分析了传统SBR工艺及分段进水SBR运行模式下对生活污水的脱氮效果,研究结果表明:常规进水总氮的平均去除率为55.19%,分段进水总氮的平均去除率为64.23%,分段进水对总氮的去除率比常规SBR工艺对总氮的去除率高9.04%;在进水NO_3~--N浓度相近的情况下:常规出水NO_3~--N的平均出水浓度为12.996 mg/L,分段出水NO_3~--N的平均出水浓度为9.982 mg/L,出水NO_3~--N的浓度分段SBR的比常规SBR工艺的低3.014 mg/L;而分段进水SBR与常规SBR工艺对NH_4~+-N、COD在去除率方面并无明显差异。以上可以得出:在相同条件下,分段进水SBR工艺可更好的实现脱氮效果。     

人民胜利渠灌区地下水氮含量时空分布特征研究

通过对人民胜利渠灌区地下水"三氮"(NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N)的动态监测,利用ArcGIS技术分析"三氮"的空间分布规律,结合人类活动、水文地质和水化学等因素,揭示灌区地下水中氮的赋存特征及动态变化驱动因子。结果表明:研究区地下水中"三氮"质量浓度以NO_3~--N为最高,其次为NH_4~+-N和NO_2~--N;因受季节变化影响,地下水"三氮"质量浓度的整体水平在丰水期高于枯水期;"三氮"空间变幅较大,高质量浓度的NH_4~+-N和NO_3~--N分别集中在灌区西部及中部,高质量浓度的NO_2~--N主要集中在灌区东西两侧;丰水期氮质量浓度的空间分布较为离散,其中丰水期NH_4~+-N变异系数高达260%,枯水期NH_4~+-N、NO_2~--N变化趋势较为一致,而4月份之后,NO_3~--N的变化趋势与NH_4~+-N的相反;驱动因子分析表明,化学肥料的过量使用是导致地下水"三氮"质量浓度偏高的主要因素,此外,降水入渗、包气带厚度、pH值、Fe~(3+)离子浓度在一定程度上也影响地下水"三氮"的转化方向。     

生物强化生态床修复景观水过程中氮转化积累研究

以沸石和煤渣为主要基质构建复合生态床修复景观水体,从土著微生物中筛选驯化优势菌群对修复过程强化,考察生物强化过程对系统氮污染去除的强化及系统内氮的转化途径,并以天然土著微生物群强化和无生物强化为对比.结果表明,无生物强化的自然基质生态床可在短时间内通过离子交换吸附作用将ρ(NH_4~+-N)降低,系统内存在硝化作用,且NO_3~--N发生积累;而优势菌群强化系统对ρ(NH_4~+-N)的降低较快,且最后ρ<0.5 mg/L,NO_3~--N积累量较小;优势菌群使系统很好完成对氮的循环去除.且优势菌群强化系统离子交换去除率及硝化去除率延程均显著提高,即从原污染水中驯化的氮转化功能菌群能强化系统的氮转化,菌群功能与活性在延程中受到影响较小.     

折流板生物膜反应器快速启动厌氧氨氧化

为研究折流板生物膜反应器快速启动厌氧氨氧化的可行性,在温度(30±2)℃、DO 0.2~0.5 mg/L、p H 7.6~8.0,平均进水氨氮、亚硝氮负荷分别为0.12和0.18 kg/(m3·d)的条件下,采用低负荷连续进水的方式,启动厌氧氨氧化反应器.经83 d的连续运行,启动成功.成功启动后NH_4~+-N、NO_2~--N及TN出水平均质量浓度分别为1.5、1及10 mg/L,NH_4~-+N、NO_2~--N的去除率达95%以上,TN去除率达80%以上,出水氮素达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》(GB18918—2002)一级A标准要求.稳定运行阶段,反应器沿程各单元格中NO_2~--N的去除速率逐渐降低,NH_4~+-N的去除表现出明显的滞后性.     

内循环对A2/O工艺脱氮的影响

采用有效容积为52L的A~2/O工艺,以实际生活污水为水源,研究了不同进水ρ(NH_4~+-N)负荷条件下,内循环回流比对系统脱氮效率的影响.实验结果表明,硝化速率随着进水ρ(NH_4~+-N)负荷增加而升高,系统脱氮效率随着内循环回流比增加而升高,内循环回流比从0增加到6,系统脱氮效率升高了14.0%,其中,ρ(NO_x~-N)去除率升高了10.2%,ρ(NH_4~+-N)去除率升高了3.8%.为稳定出水中氮的浓度、降低运行费用,内循环回流比应随进水ρ(NH_4~+-N)负荷的增加而增加,一般情况下内循环回流比易控制在2左右.     

絮凝污泥作为低碳氮比生活污水补充碳源的脱氮试验研究

为解决低碳氮比生活污水生物脱氮过程中碳源不足的问题,本试验利用絮凝污泥水解酸化液作为外加碳源,通过生物絮凝吸附-前置反硝化曝气生物滤池(BAF)组合工艺,研究水解酸化液对低碳氮比生活污水生物脱氮性能的影响。试验结果表明:未投加水解酸化液的条件下,出水COD、NH_+~4-N和TN平均值为17.57 mg/L、1.27 mg/L和10.21 mg/L,系统去除率分别达到77.91%、95.48%、64.52%左右;在碳源投配比1:60时,进入前置BAF系统的COD/TN为3.71,NH_+~4-N和TN的去除率分别达到96.12%和79.80%。研究表明,以絮凝污泥水解酸化液作为低碳氮比生活污水补充碳源,可显著提高前置BAF生物脱氮性能,且实现絮凝污泥的资源化与减量化。     

碱性发酵液投加率对A2 O脱氮除磷效果的影响

为解决城市污水处理厂进水碳源不足、生物脱氮除磷效果较差及剩余污泥产量较大的问题,采用不断提高碱性发酵液投加率的方式,考察了碱性发酵液对A~2O系统脱氮除磷效果的影响.研究结果表明:随着碱性发酵液投加率的不断增加,A~2O系统进水pH值不断增大,COD和NH_4~+-N去除率基本不变,而TN和PO_4~(3-)-P的去除率略微下降.外碳源全部由发酵液提供后,系统COD、NH_4~+-N、TN和PO_4~(3-)-P的去除率分别为87.00%、98.86%、79.73%和80.92%,NH_4~+-N、TN和PO_4~(3-)-P的去除量较单独投加乙酸钠时分别提高24.93%、19.05%和86.08%.     

离子色谱测定天然水中四种形态氮

本文建立了用离子色谱测定天然水中总氮、NH_3-N,NO_2~--N 和NO_3~--N的新方法.样品中总氮被K_2S_2O_8氧化成NO_3~-后测,NH_3-N 经分离后再氧化测定,凯氏氮由计算得到.对大多数含氮化合物、回收率大于90%.对NO_3~--N 和NO_2~--N 的检测下限分别为1ppb 和0.8ppb,相对误差小于5%.实测松花江水样结果与标准方法相等.     

O/A两级生物砂滤池的二次启动及其脱氮除碳效果

以城市二级处理出水为试验原水,通过逐渐提高滤速的方式,对停止运行近5个月的O/A两级生物砂滤池进行重新启动。重点研究了反应器的二次启动速度和启动后的脱氮除碳效果,以及C/N比对该工艺脱氮除碳效果的影响。试验结果表明,石英砂表面的生物膜并未死亡,通水运行后能在很短的时间内恢复正常。稳定运行期间,系统对CODCr和NH4+-N的平均去除率分别为45.53%和65.50%,出水CODCr和NH4+-N的平均浓度分别为48.50mg/L和4.12mg/L。当C/N比为5.0时,O/A两级生物砂滤池具有较高的TN脱除效果,TN去除率可达到30%以上,滤池出水TN含量低于15mg/L,均能达到一级A标准的要求。     

常温条件下厌氧氨氧化生物滤池影响因素

为了推动厌氧氨氧化(ANAMMOX)在城市污水处理中的工程化应用,在常温条件下,采用生物滤池反应器,分别考察了硝酸盐、磷酸盐、氨盐和亚硝酸盐对ANAMMOX运行效能的影响.试验结果表明:当进水NO3--N质量浓度提高至约500mg/L时,不会对总氮去除负荷产生明显的影响;而当进水总磷质量浓度大于10mg/L时,总氮去除负荷下降明显,停止投加磷酸盐后,总氮去除负荷可以得到恢复;适当提高NH4+-N和NO2--N的浓度,有利于总氮去除负荷的提高.可见常温条件下,硝酸盐对于低氨氮城市污水ANAMMOX生物滤池的脱氮活性基本不存在影响.而正磷酸盐浓度负荷对于ANAMMOX反应具有一定的影响,且进水磷酸盐浓度的提高对常温低氨氮城市污水ANAMMOX反应存在可逆性抑制作用.     

半短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥消化液的脱氮研究

采用实验室规模的半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺,研究了对高氨氮、低ρ(C)/ρ(N)污泥消化液的处理能力.结果表明,在A/O反应器中,短程硝化在温度9～20℃、平均ρDO=5.4 mg/L、SRT值为30 d左右时,进水氨氮负荷0.64 kg/(m3.d)的条件下,经过29 d得以实现,通过控制游离氨ρFA>4 mg/L时,此后,从30—96 d,出水亚硝氮累积率维持在70%左右;短程硝化实现之后,进而实现了半短程硝化,出水氨氮与亚硝氮浓度比维持在1∶1.32左右;采用UASB反应器,接种由好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟活性污泥及短程硝化活性污泥组成的混合污泥,在避光、厌氧、(30±0.2)℃、pH=7.3～7.9条件下,以污泥消化液经短程硝化处理后的出水为进水,初期进水氨氮、亚硝氮容积负荷分别为0.07、0.10kg/(m3.d),经过24d运行,氨氮和亚硝氮开始出现同步去除现象,195 d时总氮去除负荷达1.03 kg/(m3.d);待半短程硝化运行稳定和厌氧氨氧化反应成功启动后,将二者联立并运行了105 d,最终总氮去除率达到70%.     

回流比对短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理晚期垃圾渗滤液自养脱氮的影响

采用"连续流短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺"处理低碳氮比高氨氮浓度的晚期垃圾渗滤液.主要考察了在不同外回流比(100%~600%)的条件下,A/O反应器中氨氮转化率以及亚硝酸盐积累率的变化,游离氨(free ammonia,FA)与游离亚硝酸(free nitrite acid,FNA)的平均质量浓度变化;UASB反应器的厌氧氨氧化活性及其在相同高度(10 cm)处的粒径变化情况.试验结果表明,当回流比维持在300%时,A/O反应器中的亚硝酸盐氧化细菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)被FA和FNA联合抑制,进而达到了较好的短程硝化效果,A/O反应器中氨氮转化率、亚硝酸盐积累率分别达到93.5%、95.6%以上,UASB厌氧氨氧化反应器污泥持留性与活性均达到较高的水平,总氮去除负荷达到1.04 kg/(m~3·d)以上.定量PCR结果表明,厌氧氨氧化菌占全菌的比例达到了试验期间的最大值3.78%.     

NH4^＋-N与N02^- -N对连续流CANON反应器运行性能的影响

为提高CANON反应器的TN去除效率,采用在好氧条件下直接启动的CANON反应器进行试验.试验过程中,控制温度在35℃±1℃、pH在7.39~8.01、曝气量为31.2 m3/(m3.h)、ρ(DO)约1.5~2.0 mg/L,水力停留时间为3.7 h,分别进行了ρ(NH4+-N)与ρ(NO2--N)的试验.试验发现,在曝气量恒定的条件下,ρ(NH4+-N)过高或过低都不利于TN去除率的提高,在上述试验条件下,当ρ(NH4+-N)为310~360 mg/L时,获得超过75%的TN去除率.提高反应器中的ρ(NH4+-N)与ρ(NO2--N)有利于TN负荷的提高,但二者超过50 mg/L时,继续提高无益.在进水不包含有机碳源的条件下,CANON反应器出水的ρ(TN)依然较高,还需要进一步的处理来满足排放标准.     

厌氧氨氧化菌代谢有机物研究

以厌氧氨氧化菌(ANAMMOX菌)为基础开发的工艺被认为是最为简捷的生物脱氮过程.由于绝大多数废水中含有有机物,有必要研究有机物对ANAMMOX菌产生的影响.在ANAMMOX反应器内,大量有机物的引入会抑制ANAMMOX菌的活性,但是这种抑制作用往往是可逆的.此外在所有已被发现的5个ANA-MMOX菌属中,有4个属能不同程度地代谢小分子有机物(如甲酸、乙酸、丙酸等).综述了国内外在有机物对ANAMMOX菌及其工艺的影响研究领域所取得的成果,分析近5年对ANAMMOX菌代谢有机物的研究,从而为高氮低碳废水处理新途径提供新思路.     

污泥发酵液为碳源的反硝化过程亚硝酸盐积累

以污泥发酵液为碳源,通过批次试验研究了不同溶解性有机物的质量浓度与硝酸盐氮质量浓度之比(ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N))和分次投加碳源时反硝化过程亚硝酸盐的积累特性.试验结果表明:不同ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)条件下NO-2-N都得到积累;ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)<4时,NO-2-N的最大积累质量浓度和积累速率随着ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)的增加而增大,分别达12.83 mg/L和0.107 mg/(L·min).分次投加发酵液与1次投加发酵液相比,NO-2-N的最大积累质量浓度相差很小,但分次投加能保持稳定的NO-2-N积累.另外,以污泥发酵液为碳源的反硝化过程,反硝化过程NO-2-N的积累和发酵液的低pH导致N2O的释放与ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)成正相关.因此,在构建反硝化耦合厌氧氨氧化系统时,分次投加发酵液具有很大优势,不仅可产生稳定的NO-2-N积累,弱化有机物对厌氧氨氧化菌的抑制作用,还可减少N2O的释放.     

低氨氮条件下厌氧氨氧化生物滤池快速启动

在14.2~23.9℃下,将厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌颗粒污泥接种于火山岩填料生物滤池,以期缩短其启动时间.启动初期,当进水ρ(NH4+-N)=70 mg/L、ρ(NO2--N)=90 mg/L时,TN去除负荷为0.12 kg/(m3.d);自启动第105天,TN去除负荷达到2.22 kg/(m3.d),实现了厌氧氨氧化生物滤池的快速启动.结果表明,根据氮气产量、生物膜表观颜色、脱氮速率和pH值的变化,可将启动过程分为ANAMMOX菌的驯化与快速扩增2个阶段.     

低温厌氧氨氧化生物滤池群落结构分析

为了解低温(150～165 ℃)稳定运行的厌氧氨氧化生物滤池微生物特征,利用扫描电镜(SEM)、变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)和克隆测序等方法,对低温稳定运行的两个上流式厌氧氨氧化生物滤池进行微生物群落结构分析．SEM结果显示,陶粒填料反应器(B1)内丝状菌较多,球形细菌分布密度较低,而火山岩填料反应器(B2)没有发现丝状菌,球形细菌分布密集．DGGE结果表明,B1与B2反应器微生物种类有所差别,种群相似性为681％,B2反应器内细菌丰度更高,但两反应器内厌氧氨氧化细菌种类相同．通过细菌及ANAMMOX菌16S rRNA克隆测序,鉴定反应器内厌氧氨氧化细菌为Candidatus Kuenenia stuttgartiensis．采用火山岩填料生物滤池反应器形式,并富集Candidatus Kuenenia stuttgartiensis,有助于厌氧氨氧化工艺在较低温度(150～165 ℃)条件下稳定运行和推广应用．     

厌氧氨氧化工艺处理高盐含氮废水的研究

厌氧氨氧化工艺处理高盐含氮废水,需要使用恰当的方法,在保持细菌抗盐性的同时,使其具有高的活性.试验研究了菊花状无纺布载体的生物膜性能,测试了氨氮除去效果、亚硝酸氮除去效果、总氮除去效果、总氮负荷.结果表明,在高盐废水的条件下,微生物的脱氮负荷可达到1.32 kg-N/m3/d.     

生物脱氮技术研究进展

传统的生物脱氮工艺存在许多不足之处,研究经济、高效、低耗的可持续脱氮工艺已成为污水处理的主要发展方向.笔者介绍了SHARON工艺、CANON工艺、ANAMMOX工艺、CAST等脱氮工艺的机理和特点,探讨了生物脱氮技术深入研究的方向.