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%。     

常温条件下ABR启动运行Anammox性能研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)接种好氧活性污泥在常温((25±1)℃)下启动运行厌氧氨氧化工艺。结果表明,启动阶段,控制进水NH_4~+-N和NO_2~--N均为50 mg/L,仅运行57 d,NH_4~+-N、NO_2~--N和TN去除率就分别达到93.82%、99.84%和88.22%,表明成功实现常温启动。负荷提升阶段,73～87 d,进水NH_4~+-N和NO_2~--N的质量浓度以每次50 mg/L的增幅逐步从50 mg/L提升到200 mg/L,每次负荷提升,出水NH_4~+-N和NO_2~--N含量小幅波动再趋向于稳定,表明ABR有一定的耐负荷冲击能力。运行93 d,最大TN负荷率和TN去除速率分别为0.40 kg/(m~3·d)和0.33kg/(m~3·d),表现较好的脱氮性能。可为厌氧氨氧化工艺在实际工程中的应用提供理论依据。     

基质含量对人工快渗滤池厌氧氨氧化脱氮的影响

采用人工快渗滤池处理低基质含量污水,考察了进水NO_2~--N、NH_4~+-N含量对厌氧氨氧化(ANAMMOX)脱氮性能的影响。结果表明,人工快渗滤池在进水ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)为1.3时ANAMMOX脱氮效果最佳,NH_4~+-N、NO_2~--N、TN平均去除率分别高于98%、98%、91%。对ANAMMOX活性开始产生抑制作用的NH_4~+-N、NO_2~--N质量浓度分别约为65、40 mg/L。提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别至100、50 mg/L时,ANAMMOX性能受到严重抑制,TN平均去除率分别降至62.2%、45.7%。受NO_2~--N严重抑制时,降低进水NO_2~--N的质量浓度至26 mg/L运行21 d后,TN去除率可恢复至受抑前的84.9%;受NH_4~+-N严重抑制时,降低进水NH_4~+-N的质量浓度至20 mg/L运行16 d后,TN去除率可恢复至受抑前的96.3%。NO_2~--N对ANAMMOX的抑制效应比NH_4~+-N更强,所需的恢复时间更长。     

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。     

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。     

常温低基质厌氧氨氧化ASBR反应器的快速启动

采用低基质模拟废水〔NH_4~+-N、NO_2~--N分别为(25±0.4)、(33±0.6)mg/L〕,在温度为(23±0.5)℃的条件下,研究了厌氧氨氧化ASBR反应器的快速启动。第Ⅰ阶段HRT为24 h,pH不控制,菌体自溶期出水NH_4~+-N为69 mg/L,活性停滞期出水NH_4~+-N与进水几乎相等;第Ⅱ~Ⅲ阶段,菌体处于活性提高期,HRT分别为12、8 h,pH控制为8.0~8.2,出水NH_4~+-N降低到1.6 mg/L,NO_2~--N均先升高后降低;第Ⅳ阶段HRT为4 h,pH控制为8.0~8.2,出水NH_4~+-N和NO_2~--N均低于1 mg/L,TN去除负荷为352.3 mg/(L·d),△m(NH_4~+-N)∶△m(NO_2~--N)∶△m(NO_3~--N)=1∶(1.33±0.02)∶(0.26±0.02),反应器启动成功。     

协同C/N及HRT快速启动全程自养脱氮工艺

在序批式活性污泥法反应器(SBR)中,采用全程自养脱氮(CANON)工艺,先以反硝化污泥为接种污泥,采用低基质含量配水通过逐步降低进水C/N及水力停留时间的策略快速富集厌氧氨氧化菌(anammox),之后在低曝气条件下进一步缩短HRT以模拟生活污水富集氨氧化细菌(AOB),基于对反应器内脱氮性能和不同阶段功能菌动力学活性的分析,系统阐述了功能菌演化的关键因素。结果表明,CANON工艺在75 d内成功启动,反应器氨氮去除率超过了93%;将该工艺应用于生活污水的处理,实现了高效的脱氮性能,反应器内anammox对NH_4~+-N降解速率μ(NH_4~+-N)与异养菌对COD的降解速率μ(COD)的比大于1.0,与反硝化菌的NO_3~--N降解速率μ(NO_3~--N))比大于2.0。     

厌氧氨氧化影响因素实验研究

研究了水力停留时间(HRT)、温度、pH和进水m(NH_4~+-N)∶m(NO_2~- -N)对厌氧氨氧化脱氮性能的影响.实验结果表明,厌氧氨氧化的最佳HRT、温度、pH、进水m(NH_4~+-N)∶m(NO_2~- -N)分别为12 h、30～35℃、7.02～8.36、0.95～1.2.在最佳反应条件下,当进水TN质量浓度为365.5～432.4 mg/L时,对NH_4~+-N、NO_2~--N、TN的平均去除率分别为96.8%、97.8%、92.4%.     

ASBR-SBR-ASBR工艺处理含氮有机废水的快速启动

采用ASBR-SBR-ASBR三级联合工艺处理高浓度含氮有机废水。结果表明,对于ASBRⅠ反应器,当有机容积负荷为2 kg/(m~3·d),HRT为12 h时,有机物降解率达到95%。对于SBR反应器,当NH_4~+-N容积负荷为0.30kg/(m~3·d),HRT为12 h时,出水NH_4~+-N与NO_2~--N的物质的量比接近1∶1.32。ASBRⅡ反应器内则发生厌氧氨氧化反应,NH_4~+-N与NO_2~--N同步去除;当总氮容积负荷为0.44 kg/(m~3·d),HRT为12 h时,NH_4~+-N去除率可达95%,NO_2~--N去除率达98%。经过75 d的连续培养,反应器启动成功。     

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。     

SBR系统中半短程硝化的调控过程及菌群结构

采用序批式活性污泥法反应器(SBR)处理人工模拟高NH_4~+-N含量废水,研究半短程硝化的调控过程及微生物群落结构变化。结果表明,在NH_4~+-N的质量浓度140 mg/L、低DO含量(质量浓度约1.0 mg/L)和低游离氨(FA)含量(质量浓度约1.6 mg/L)条件下运行28 d后,开始出现NO_2~--N积累现象。提高进水NH_4~+-N的质量浓度至180mg/L后,NO_2~--N积累率上升至85%以上。经144 d的持续调控,出水ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)保持在理论值1.32附近。在反应器运行过程中微生物群落多样性逐渐减少,而微生物群落丰富度仅在适应阶段迅速下降。主要功能菌氨氧化菌(AOB)相对丰度由接种时的0.12%上升至实现半短程硝化后的17.97%,其中,优势菌属为Nitrosomonas。而亚硝酸盐氧化菌(NOB)相对丰度最终保持在1.5%左右,说明调控方式可抑制NOB并促进AOB增殖。     

短程硝化与厌氧氨氧化装置启动及连接过程研究

探究了2种工艺稳定高效启动方法,以及两装置的连接方式及进水改变对总出水的影响。分别启动厌氧氨氧化于短程硝化装置,调整负荷水质以使短程硝化出水满足厌氧氨氧化装置进水要求。短程硝化装置以进水pH=8.4、NH_4~+-N的质量浓度170 mg/L、亚硝氮生成率为14.4 mg/(L·h)启动,亚硝氮积累率稳定在85%以上。厌氧氨氧化装置以进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别为150、198 mg/L,HRT为24 h,TN去除率84%启动并稳定。装置连接后,厌氧氨氧化装置进水由人工配水改为短程硝化出水调配水,相较原进水COD残余约80 mg/L,NO_3~--N的质量浓度15 mg/L,TN去除率有些微的提升,但COD对成熟的厌氧氨氧化装置影响还有待检测。成熟稳定的厌氧氨氧化装置可以很好地适应短程硝化出水调配水,并对进水水质变化具有较好的耐受性。     

短程硝化厌氧氨氧化联合处理实际垃圾渗滤液

以实际垃圾渗滤液为研究对象,研究了短程硝化SBR+厌氧氨氧化ASBR组合工艺的脱氮特性。SBR采用逐步增加进水中渗滤液比例的方式进行培养,常温条件下,进水NH_4~+-N从91.5 mg/L提高到1 053 mg/L,出水NO_2~--N高达930 mg/L,NO_2~--N积累率达到了96.7%以上。ASBR进水由渗滤液、SBR出水和自来水按比例配制,从试验的第20天开始,ASBR进水中的NO_2~--N全部由SBR的出水提供,NH_4~+-N、NO_2~--N去除率均维持在98%以上,实现了系统对氮的深度处理。     

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。     

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。     

HRT、DO和有机物对厌氧氨氧化脱氮性能的影响研究

对厌氧氨氧化的脱氮效果受HRT、溶解氧和有机物的影响情况进行研究。采用人工配水,控制pH为7.5～8.0,温度为(35±1)℃,进水NH_4~+-N、NO_2~--N质量比为1∶1.32,通过进水脱氧和不脱氧改变溶解氧的浓度,有机物影响试验采用厌氧瓶静态试验。以总氮平均负荷为0.472 kg/(m~3·d)为前提条件时,得到复合式UASB厌氧氨氧化反应器的最适宜HRT为12 h;改变条件,当溶解氧为0.7～1.0 mg/L,虽然反应受到影响,但还可以稳定运行;将DO降到(0.2±0.1) mg/L,经过一段时间的反应,厌氧氨氧化反应的处理效果恢复;再次改变进水COD为50～150 mg/L,NH_4~+-N去除率可维持在75%以上,NO_2~--N去除率可达90%以上,COD去除率最低可达到74%,仍保持在较高水平。对于厌氧氨氧化脱氮效果的影响,HRT、溶解氧较大,有机物较小。     

厌氧氨氧化快速启动及微生物群落演替研究

在序批式反应器(SBR)中分别添加彗星式丝状纤维滤料和Kaldnes填料组成序批式生物膜反应器(SBBR)R1和R2,接种城市污水处理厂二沉池回流浓缩污泥,旨在探求添加不同生物填料和接种普通污泥对快速启动厌氧氨氧化反应器的影响。结果表明,R1仅历时39d成功启动厌氧氨氧化,NH_4~+-N、NO_2~--N及TN去除率分别为98.0%、88.2%及82.3%;成功启动初期,化学计量比平均值为1:1.28:0.22,接近理论值1:1.32:0.26;稳定运行期间,高通量测序结果表明,浮霉菌门(Planctomycetes)相对丰度从1.97%增至60.06%,而变形菌门(Proteobacteria)从65.75%降至15.19%,Candidatus_Jettenia为主要菌属,丰度最高,占比为45.36%,是反应器内唯一的厌氧氨氧化菌,SM1A02属占比达到13.11%,实现了快速高效富集。R2培养111d后未成功启动厌氧氨氧化。     

混合填料固定床Anammox工艺启动及运行性能研究

采用蜂窝状聚乙烯填料和环型无纺布填料组合成的混合填料填充固定床反应器,考察了其Anammox工艺启动和运行性能。启动阶段进水NH_4~+-N和NO_2~--N分别为70 mg/L,HRT为48 h,温度为35℃,经过53 d培养,反应器成功启动。启动阶段(1~53 d)NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮最大去除率分别为90.24%、100%和88.8%。负荷提升阶段(55~87 d)最大总氮负荷率和总氮去除速率分别为0.31 kgN/(m~3·d)和0.25 kgN/(m~3·d),此时,其相应的NH_4~+-N和NO_2~--N去除率分别为89.66%和99.84%。     

不同碳源对厌氧同时反硝化产甲烷的影响

选取淀粉、葡萄糖、丙酸钠、乙酸钠4种碳源,在m(COD)∶m(NO_3~--N)=10条件下使用人工配水,采用间歇实验进行厌氧同时反硝化产甲烷的研究。结果显示,丙酸钠作碳源的体系有利于反硝化阶段快速进行,22 h时NO_3~--N去除率最高为95.21%;乙酸钠作碳源的体系有利于产甲烷阶段快速进行,反应结束时COD去除率最高为93.7%。4种碳源均有NO_2~--N和NH_4~+-N中间产物出现,但NO_2~--N含量升高后又迅速降低,并未对反应造成影响。葡萄糖和淀粉为碳源时有少量NO_3~--N被异化为NH_4~+-N。