同时硝化/反硝化除磷过程的控制策略研究

为实现同时硝化/反硝化除磷(SNDPR)过程,在SBR反应器内,采用模拟低碳源污水和厌氧-交替好氧/缺氧的运行方式对污泥进行培养驯化,成功实现了反硝化聚磷茵和硝化茵的良好共存.在此基础上,考察了厌氧/间歇曝气和厌氧/连续曝气两种模式下SNDPR工艺对污水的处理效果.结果表明,在上述两种模式下,系统对TP的去除率分别为92%和90%,对TN的去除率分别为83%和72%;厌氧/间歇曝气模式更有利于SNDPR工艺对低碳源污水的处理.另外,对电化学参数的研究表明,pH曲线上的"膝点"可近似预示SNDPR过程的结束,而ORP的变化范围及稳定性可预示SNDPR过程中硝化和反硝化除磷同时发生的平衡程度.     

新型短程硝化工艺的反硝化除磷特性

构建以厌氧(An)、好氧(O1和O2)、缺氧(A1和A2)、快速曝气(O3)单元组成的新型短程硝化同步反硝化除磷工艺。在其中厌氧(An)/缺氧(A1)的运行环境,成功驯化出了一种能以硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌(DPB),其兼具脱氮与除磷双重功能,实现了一碳两用的目的,节约了能耗和曝气量。通过静态试验发现,亚硝酸盐型反硝化除磷速率为4.78 mg/(L·h),硝酸盐型反硝化速率为6.24 mg/(L·h)。反硝化除磷量占到了系统总除磷量的60%以上,其中缺氧1池就占到了50%。     

5株亚硝化反硝化菌的筛选及缺氧吸磷特性研究

在已稳定运行的连续流双污泥亚硝化反硝化除磷系统的缺氧池中取污泥,经亚硝化反硝化菌选择培养基培养后,筛选出5株亚硝化反硝化菌:FA5、FA6、FB2、FB4和FB5,对其进行革兰氏染色和一系列生理生化试验,确定其分别为克雷伯氏菌属、芽孢杆菌属、肠杆菌属、莫拉氏菌属和芽孢杆菌属。考察4种亚硝化反硝化菌的厌氧释磷和缺氧吸磷特性,同时进行PHB染色和异染颗粒染色。结果表明,4种亚硝化反硝化菌中都含有聚磷和PHB颗粒,且都有厌氧释磷和缺氧吸磷现象,即4种菌都能进行同步反硝化除磷,但芽孢杆菌属、克雷伯氏菌属、莫拉氏菌属和肠杆菌属的吸磷量依次减少,吸磷量分别为(1.48×10-11)、(1.13×10-11)、(6.28×10-12)和(6.05×10-12)mg/cfu。     

SBBR系统短程硝化处理低碳城市污水研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR),应用短程硝化技术处理南方地区的低碳城市污水。在进水TN为25.6～32.1 mg/L、COD为50～100 mg/L、pH值为7.1～7.6、温度为24～29℃的条件下,进行曝气量对氨氧化速率及短程硝化效果的影响研究,同时考察了SBBR反应器的生物膜特性。结果表明:在曝气量为100～200 L/h范围内,氨氧化速率随着曝气量的增加而增大;在曝气量为100～120 L/h条件下能够实现NO2--N的稳定积累和高效短程硝化,且有较明显的同步硝化反硝化(SND)过程,对TN的去除率在48.1%～60.1%之间。同时,由于生物膜复杂的食物链结构,还实现了系统的污泥减量。     

A／ASBR中PHB转化与反硝化吸磷的关系研究

通过COD浓度对A／ASBR反硝化除磷脱氮系统的影响试验表明，过高或过低的COD都不利于反硝化除磷系统的正常运行，当COD=220～300mg／l时，可以获得较为理想的处理效果。发现了缺氧段残存的外碳源有机物和厌氧储存的胞内碳源PHB对反硝化除磷过程的影响；试验结果进一步表明以PHB为碳源的反硝化除磷过程中，PHB的消耗与反硝化除磷脱氮具有良好的相关关系，并且2mgNO3^--N的转化可以促进1mg PO4^3--P的吸收。     

双泥SBR系统的短程硝化反硝化和反硝化除磷研究

针对我国中小城镇污水低C/N值的水质特点,考察了双泥法SBR工艺的脱氮除磷效果。结果表明:硝化反应器采用生物膜SBR并控制溶解氧为1.0mg/L进行连续曝气,可以实现短程硝化反硝化;在厌氧/缺氧反应器中,聚磷菌能同时利用硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体进行反硝化除磷,从而降低了对有机碳源和溶解氧的需求以及能耗。小试系统对模拟城镇污水中COD、TN、TP的平均去除率分别为94.9%、81.2%、89.5%,出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。     

A~2/O工艺的反硝化除磷特性研究

为了解传统A2/O工艺中反硝化除磷的作用及强化缺氧吸磷对系统同步脱氮除磷的贡献,以实际生活污水为处理对象,系统研究了缺氧段的反硝化除磷特性及其强化措施,并通过序批式试验考察了除磷微生物种群比例的变化.试验结果表明:稳定运行的A2/O系统中存在反硝化除磷现象,通过提高缺氧段的NO-3-N负荷,可使缺氧除磷贡献率从33.3%提高到53.3%,且系统的除磷率维持在95.4%以上;同时,好氧段的曝气量从400 L/h减少到260 L/h,节约了近35%;反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例由35.4%提高到51.3%左右,微生物种群得到了优化.强化A2/O工艺的反硝化除磷功能,对提高低C/N值污水的脱氮除磷效率及降低运行能耗具有重要的意义.     

两段SBR双污泥系统的短程硝化/反硝化除磷研究

针对传统脱氮除磷工艺存在的占地面积大、运行成本高等问题,将短程硝化与反硝化除磷工艺相结合而构建了两段SBR双污泥短程硝化反硝化除磷工艺.在成功启动短程硝化反应器后,亚硝酸盐氮的积累率达到94.23%,系统对氨氮的平均去除率>95%;在以亚硝酸盐氮为电子受体的反硝化除磷菌培养驯化阶段,吸磷率达到了64.44%,同时NO2--N由17.79 mg/L降低为0.05 ms/L,电子受体被完全消耗,基本达到了以NO2--N为电子受体进行反硝化聚磷菌富集的目的.在此基础上,考察了N/P值对系统脱氮除磷效果的影响.结果表明,当N/P为3.0、2.2、1.7时对COD和氨氮的去除效果均较好,对COD的去除率分别为90%、89%、90%,对氨氮的去除率分别为96%、95%和96.7%;当N/P为3.0和2.2时除磷效果良好,平均去除率分别达到了88.5%和91%;而当N/P为1.7时除磷效果明显下降,仅为75.6%.     

低曝气量与实时控制下的常温短程硝化研究

为了使短程硝化反硝化技术应用于工程,采用SBR法处理实际的生活污水,考察了曝气量对亚硝酸氮积累的影响,以及实现短程硝化后,通过在线监测DO、pH实时控制曝气时间并逐渐提高曝气量,维持短程硝化的效果.结果表明,23℃下,当固定曝气时间为10 h、曝气量为40L/h时,DO平均为2 mg/L,未出现亚硝酸氮积累;当曝气量为32L/h时DO平均为0.5 mg/L,亚硝化率（NO2^-/NOx^-）平均达到了34%;当曝气量为28L/h时DO平均为0.3 mg/L,亚硝化率可达80%以上,实现了短程硝化.此后逐渐提高曝气量至40、48、56L/h,同时通过在线监测DO、pH实时控制曝气时间,不仅未破坏短程硝化,而且使硝化时间不断缩短,同时亚硝酸氮的积累率稳定维持在95%左右.     

双污泥反硝化聚磷系统污泥的培养与驯化

以污水处理厂氧化沟污泥为泥种,采用进水低碳高磷、两阶段的运行方式进行反硝化聚磷污泥的培养,约100 d成功驯化培养出反硝化聚磷污泥。第1阶段以厌氧/好氧的运行方式驯化好氧聚磷污泥,运行约40 d,最大释磷量、最大聚磷量和最大除磷量分别可达到77.2、89.4、25.0 mg/L,表现出较强的聚磷能力;第2阶段采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式驯化反硝化聚磷污泥,运行60 d,缺氧聚磷量占总聚磷量的百分比呈上升趋势。硝化污泥经过100 d的驯化可去除约50 mg/L的氨氮,硝化率基本稳定在98.5%以上。硝化速率本符合零级动力学方程,比硝化速率常数为0002 4 h-1;好氧聚磷速率和缺氧聚磷速率基本符合一级动力学方程,速率常数分别是0.377、0740 g/(L·h-1)。利用驯化培养成功的反硝化聚磷污泥和硝化污泥进行了A 2N-SBR试验,结果表明：在进水COD、氨氮和磷分别为188.0、54.8、725 mg/L时,去除率分别为93.5%、76.7%和941%,驯化培养的双污泥具有良好的脱氮除磷效果。     

丙酸/乙酸比值对反硝化除磷的影响

分别以丙酸、丙酸/乙酸(浓度比值为0.5、2)、乙酸为碳源,在SBR中采用厌氧/缺氧方式驯化富集反硝化聚磷菌(DPB),研究了丙酸/乙酸比值对反硝化除磷系统中有机物的降解、PO3-4-P的释放与吸收、NO-x-N浓度、PHB和糖原含量以及污泥中磷含量的影响.结果表明,随着丙酸/乙酸比值的提高,厌氧释磷量减少,厌氧末期的PHB含量降低,缺氧段聚磷菌的合成和代谢能力减弱,最终导致对PO3-4-P的去除率降低.因此,乙酸含量高的碳源更利于反硝化除磷的进行.     

微孔曝气变速氧化沟运行及污泥硝化性能恢复

采用微孔曝气变速氧化沟中试系统处理城市污水,研究其对氮、磷和有机物的去除效果。结果表明,系统具有良好的脱氮除磷及降解有机物的能力,对COD、氨氮、TN和TP的平均去除率分别为92%、96%、81%和94%。系统中存在明显的反硝化除磷现象,活性污泥中的DPBs占PAOs的比例为61%。针对试验期间由于回流系统故障引发的污泥浓度低、硝化细菌数量大幅减少、出水氨氮浓度高的现象,采取降低进水量、加大曝气量、减少排泥量等措施恢复污泥的硝化能力,调试100 d后,污泥硝化性能完全恢复。     

环境温度下短程硝化反硝化试验研究

在环境温度(20～30 ℃)下,通过控制反应体系的曝气量和pH,培养了短程硝化反硝化污泥,成功实现了SBR短程硝化反硝化.试验结果表明,在高pH条件下,有利于NH3-N的氧化,同时NO 2-N的累积率大大增加;降低曝气量可提高NO-2-N在体系中的累积率,控制系统的DO为0.4～0.7 mg/L(曝气量为0.1 L/min)、pH=8.3,在进水NH3-N为50 mg/L时,NO-3-N累积率>70%;高进水NH3-N浓度对硝酸菌有明显的抑制作用,而对亚硝酸菌的影响不大.进水NH3-N为120 mg/L时,NO-2-N累积率可达80%.     

SBR工艺中短程硝化反硝化的过程控制

以豆制品生产废水为对象,研究了在较高温度下[(31±1)℃]SBR工艺中短程硝化反硝化生物脱氮过程的实现,并在此基础上考察了应用ORP和pH值作为短程硝化反硝化过程控制参数的可行性。试验结果表明,该工艺对氨氮的去除率>95%,对亚硝酸盐的积累率(NO-2-N/NO-x-N)稳定在96%以上;同时发现反应过程中ORP和pH值的变化与有机物降解、氨氧化之间存在着很好的相关性,可以根据ORP和pH值变化曲线上的特征点来判断硝化和反硝化反应的终点,从而减少曝气和搅拌时间,达到节能的目的。     

颗粒污泥的反硝化除磷研究

借助SBR反应器,采用厌氧/好氧/缺氧的运行方式,对富集的以反硝化聚磷菌（DNPAOs）为优势菌的活性污泥进行颗粒化培养,约35 d后得到了较成熟的颗粒污泥.考察了该颗粒污泥的脱氮除磷性能,结果表明：当以厌氧/缺氧方式运行时系统具有良好的反硝化除磷性能,缺氧结束时除磷率＞96%,对氨氮的去除率为95%左右;外加NO3^- -N的浓度对缺氧段的反硝化吸磷速率有一定影响;颗粒污泥中的DNPAOs可以利用内碳源进行反硝化吸磷,从而实现了同步脱氮除磷.     

SBR反应器短程同步硝化反硝化处理垃圾渗滤液

采用序批式活性污泥法(SBR)处理垃圾渗滤液,在控制系统温度为(28±1)℃、进水pH值为7.9~8.2、MLSS为4 000~4 500 mg/L,并保持进水COD为900~1 000 mg/L、NH+4-N为480~500 mg/L的条件下,考察DO对短程硝化反硝化的影响。结果表明,在80~120 L/h的曝气量下能快速实现稳定的短程同步硝化反硝化,对NH+4-N的平均去除率可达92.5%,NO-2-N的平均积累率为89.3%;系统的最佳曝气量为120 L/h,此时对氨氮的去除率为96.9%,亚硝酸盐积累率为97.2%,好氧段对总氮的去除率为74.7%。     

反硝化除磷菌的筛选鉴定及生物特性研究

采用反硝化培养基分离得到菌株ZQN4,通过好氧吸磷试验、硝酸盐还原产气试验及异染颗粒和PHB颗粒染色,确认其为反硝化除磷菌。结合生理生化检测和16S rRNA测序鉴定菌株ZQN4为芽胞杆菌属。菌株ZQN4的生长曲线比较典型,潜伏期为2 h左右,对数生长期为14～16 h,18 h后进入稳定期和衰亡期,吸磷主要发生在对数生长期。Logistic方程可对反硝化除磷菌的生长动力学模型进行较好的描述。菌株ZQN4的厌氧释磷/缺氧吸磷试验表明,其在厌氧段释磷并合成PHB,在缺氧段以NO3--N为电子受体氧化PHB,进行同步反硝化除磷。与其他4株反硝化除磷菌的复配试验结果表明复配效果不理想,相对于单株菌并未表现出优势。     

亚硝化反硝化聚磷菌的筛选及生化特性分析

为了研究稳定运行的连续流双污泥亚硝化反硝化除磷系统中微生物的种类和特性,利用混匀平板分离法、特殊染色法和一系列的生理生化试验对系统缺氧池内的微生物进行筛选和生化特性研究。试验分离出了7株亚硝化反硝化聚磷菌,分别属于葡萄球菌属、芽孢杆菌属、副球菌属、克雷伯氏菌属、泛菌属、肠杆菌属和莫拉氏菌属。通过特殊染色和吸磷试验发现,厌氧阶段亚硝化反硝化聚磷菌体内的聚磷颗粒逐渐减少,PHB颗粒明显增多;缺氧阶段PHB含量下降,生物体内聚合磷酸盐增加。缺氧反应20 h后,葡萄球菌属、芽孢杆菌属、副球菌属、克雷伯氏菌属、泛菌属、肠杆菌属和莫拉氏菌属的单位菌体吸磷量分别为1.98×10-11、1.64×10-11、1.43×10-11、1.13×10-11、9.59×10-12、7.72×10-12、6.28×10-12mg/CFU。     

SBR工艺同步硝化反硝化现象及其脱氮效果

采用内径为300mm、高为650 mm的圆柱形SBR反应器进行试验,采用鼓风曝气,用温控仪控制水温在要求的范围内,由时间程序控制器控制进水、闲置、曝气、沉淀和排水全过程,用DO仪和pH计分别在线判断SBR反应器的运行状况,研究SBR系统对有机物和氮的去除过程及其脱氮效果,同时结合试验数据对有氧条件下反硝化及异养硝化菌进行较深入的分析.结果表明DO浓度控制在3～5 mg/L时,其同步硝化反硝化现象明显,脱氮效果最佳,总氮去除率可达80%,COD的去除率达90%.采用同步硝化反硝化脱氮还可以克服污水中碱度不足的现象,由于反硝化不断产生碱度,补充了微生物对有机物和含氮化合物的降解引起水中pH值的下降.当温度为18～25℃时,SBR系统氨氮的去除比较稳定,说明SBR工艺可实现常温同步硝化反硝化.     

反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性研究

为研究反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性,对接触氧化、SBR、A/O、A2/O和双污泥系统的活性污泥做了好氧吸磷和缺氧吸磷的静态烧杯试验,单独考察了双污泥系统的污泥在厌氧条件下以不同碳源为底物和在缺氧条件下以NO3-为电子受体的释/吸磷特性。结果表明,SBR、A2/O、双污泥系统的污泥在好氧和缺氧条件下均有很好的吸磷效果,其中双污泥系统污泥的缺氧吸磷速率和反硝化速率最大。而且在缺氧条件下,当NO3-充足时其浓度对吸磷效果影响不大,吸磷速率为7.52 mgPO43--P/(gMLVSS.h),反硝化速率为9.74 mgNOx--N/(gMLVSS.h)。在厌氧条件下,以蔗糖为碳源的释磷量最小,释磷速率亦最低,而以CH3COONa为碳源的释磷量和释磷速率均最大,释磷速率为4.2 mgPO43--P/(gMLVSS.h)。