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。     

垃圾渗滤液部分亚硝化的启动运行及菌群分析

采用序批式反应器(SBR),以未经预处理的晚期垃圾渗滤液为进水,控制反应器内温度为(30±1)℃,DO的质量浓度为(0.5±0.1)mg/L,在不外加碳源的情况下,以0.219 kg/(m~3·d)的氨氮负荷条件成功在第20天快速启动部分亚硝化。随后逐步增加进水氨氮负荷至0.618 kg/(m~3·d),亚硝化率稳定在95%以上。通过控制曝气搅拌时间,使出水ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)长期稳定在1.1~1.3,易生物降解有机物基本被去除,为后续与厌氧氨氧化耦合创造了关键工艺条件。对污泥样品进行16s-r RNA测序分析,发现系统内AOB菌属丰度从接种时的0.62%增至7.08%(300 d);NOB菌属丰度从接种时的0.77%降至小于0.01%(300 d),基本被洗出系统。说明在高氨氮、低DO含量的情况下,系统内AOB得到了有效的富集,使系统维持了极高的亚硝化效率。     

沸石SBR处理氧化铁红废水的部分亚硝化中试研究

为实现氧化铁红高氨氮废水的部分亚硝化-厌氧氨氧化处理,研究采用沸石序批式反应器(ZSBR),以获得高效稳定的部分亚硝化。ZSBR以碳酸钠作为外加碱度,通过调控FA与FNA实现稳定的亚硝化,并通过调节碱度投加比与出水pH控制反应器亚硝化进程。结果表明,启动后的ZSBR亚硝化率≥95%,出水m(NO_2~--N)/m(NH_4~+-N)保持在1.1～1.5,最高亚硝化负荷达到0.72 kg/(m~3·d),实现了AOB的富集与NOB的抑制,其中AOB(Nitrosomoadaceae)的相对丰度达到51.5%,未检测出NOB。     

重金属离子对亚硝化的影响研究

研究Mn~(2+)质量浓度对亚硝化的影响,确定在Mn~(2+)条件下实现亚硝化的运行参数。采用实际生活污水,pH控制在7.0~8.0,温度维持在28℃,DO质量浓度为1.0 mg/L。通过静态实验在不同Mn~(2+)质量浓度(5、10、15、20mg/L)条件下,研究NH_4~+-N的去除效果和NO_2~--N累积效果。Mn~(2+)质量浓度在5~10 mg/L时,NH_4~+-N去除率和NO_2~--N累积率稳定在80%以上。当Mn~(2+)质量浓度超过15 mg/L时,NH_4~+-N去除率只能维持在60%以上,NO_2~--N累积率最低时只有21.157%。低浓度的Mn~(2+)通过微生物所需微量元素形式促进亚硝化细菌的活性,但是高浓度的Mn~(2+)会发挥其重金属离子的毒性作用,抑制亚硝化细菌的活性。     

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%。     

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。     

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。     

长波紫外辐照实现城市污水短程硝化研究

利用紫外线A(UVA,波长315~400 nm,最高365 nm)辅助照射活性污泥,研究了紫外辅助实现城市污水短程硝化工艺的可行性,考察了UVA对活性污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)活性影响。结果表明,不同辐射强度UVA照射下AOB活性略有提高而NOB活性显著下降,辐射强度1.67×10^-6Einstein/(L·s)下对NOB活性的抑制率达40%。通过序批式反应器(SBR),以模拟城市污水为处理对象,在UVA紫外辐射强度0.867×10^-6Einstein/(L·s)下,在常温(25~27℃)、COD为100~150 mg/L、进水NH4^+-N的质量浓度为50 mg/L的条件下,运行30 d后出水NH4^+-N去除率达到90%以上、NO2^--N积累率稳定在80%左右,成功实现了城市污水短程硝化。     

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。     

前置反硝化-高负荷地下渗滤系统深度脱氮研究

针对高负荷地下渗滤系统TN去除率低的问题,研究将渗滤出水回流与原污水混合,进入前置反硝化单元。结果表明,当回流体积比分别为0.5:1、1:1和2:1时,系统对NH_4~+-N的去除率高于92%,且出水NH_4~+-N的质量浓度低于0.5 mg/L;前置反硝化单元对NO_3~--N去除率分别为91.0%、83.0%和64.2%,而系统对TN去除率仅为18.6%、31.2%和30.8%。在回流体积比为2:1时,将原污水COD/ρ(TN)调为6,以与常规生活污水C/N相同,此时反硝化单元的NO_3~--N去除率升至95.2%,而系统TN去除率升至57.1%,且出水TN的质量浓度低于15 mg/L。因此,如果采用该组合工艺处理常规生活污水(COD/ρ(TN)大于6),可使其最终出水TN和NH_4~+-N含量达到更严格的排放标准。     

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。     

外源磷对厌氧氨氧化启动及富集的影响

为研究外源磷对厌氧氨氧化启动及富集过程的影响,采用接种常规活性污泥进行厌氧氨氧化启动实验。结果表明,无外源磷的条件下接种普通活性污泥可以启动厌氧氨氧化并完成厌氧氨氧化菌富集,启动所需的时间相比于有外源磷的条件的时间更长,富集后在进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别为150、180 mg/L条件下,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率稳定在95.07%和95.97%,△ρ(NO_2~--N)/△ρ(NH_4~+-N)稳定在1.2;无外源磷可缩短启动过程中的菌体自溶的时间;无外源磷条件下厌氧氨氧化启动活性提升阶段基质去除率增长较慢,培养40 d,NH_4~+-N去除率由6.29%增长至34.50%。     

不同盐度生活污水硝化及N_2O释放特性

以14 L序批式活性污泥反应器(SBR)处理含盐生活污水,控制曝气体积流量60 L/h、时间300 min,考察不同盐度(NaCl)SBR内微生物活性变化,并确定反应器脱氮及N_2O释放特性。结果表明,盐度对各菌群抑制程度亚硝态氮氧化菌(NOB)氨氧化菌(AOB)碳氧化菌。盐度10 g/L,AOB和NOB受抑制程度较低,而N_2O还原受明显抑制,N_2O产率由盐度0时的5.14%增至10 g/L时的7.96%。盐度增至20 g/L,AOB和NOB均受到明显抑制,系统内亚硝化率达90%以上。系统淘洗出NOB,由全程硝化转变为短程硝化过程。NO_2~--N大量积累和AOB相对含量增加,为低含氧条件下AOB的好氧反硝化提供了条件,高盐度对氧化亚氮还原酶活性抑制也导致了系统N_2O释放量增加。     

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。     

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。     

序批式反应器强化豆制品废水脱氮除磷研究

以预处理后的豆制品废水为处理对象,在厌氧-好氧-缺氧序批式反应器中通过优化DO含量和缺氧时间实现短程硝化反硝化偶联生物除磷(SDN-P系统)。结果表明,当DO的质量浓度为0.5 mg/L,缺氧期时间为120 min时,系统具有最佳生物除磷效率且亚硝化率最高。稳定出水COD和NH_4~+-N、NO_2~--N和PO_4~(3-)-P的质量浓度分别为41.2～50.3 mg/L和7.4～10.1、13.5～19.8、0.7～0.9 mg/L,亚硝化率为73.8%～78.6%。低含量DO有助于实现短程硝化与反硝化。当DO的质量浓度为1.0 mg/L时,聚羟基脂肪酸酯(PHA)的最大浓度为6.1 mmol/L;而当DO的质量浓度降低至0.5 mg/L时,PHA的最大浓度升高至6.4 mmol/L,而进一步延长缺氧时间对PHA的含量影响不显著。     

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。     

硫铁耦合中试反应器脱氮除磷效果研究

为实现城市污水处理厂二级出水的深度脱氮除磷,建立了硫铁耦合中试反应器,以污水厂生化出水为处理对象,通过改变进水NO_3~--N含量和水力停留时间(HRT),研究反应器脱氮除磷效果。结果表明,当进水体积流量为150～500 m~3/d(HRT=0.20～0.06 d),NO_3~--N、TP的质量浓度分别20、0.8 mg/L时,反应器出水的NH_4~+-N、NO_3~--N、TP的质量浓度可分别控制在1～5、1、0.3 mg/L,平均TN去除负荷(NRR)为0.08～0.11 kg/(m~3·d),最高可达0.19 kg/(m~3·d);当进水体积流量为150 m~3/d、进水NO_3~--N的质量浓度为30～45 mg/L时,反应器出水的NH_4~+-N、NO_3~--N的质量浓度均维持在1 mg/L以下,平均NRR约为0.17 kg/(m~3·d)。该硫铁耦合中试反应器具有良好、稳定的脱氮除磷能力,受进水负荷冲击影响较小,可为污水厂提标应用提供一定参考。     

连续流悬浮载体CANON系统运行与微生物特性

采用悬浮载体生物膜反应器对连续流CANON系统进行了研究。结果表明,在进水NH_4~+-N为320～380mg/L、温度为(32±1)℃的情况下,控制HRT为48 h、DO为1.0～1.5 mg/L时系统对NO_2~--N积累率90%,在达到稳定亚硝化状态又运行164 d后,反应器逐渐转变为CANON系统。16S rDNA宏基因组高通量测序显示,Proteobacteria和Planctomycetes是填料生物膜的主要脱氮菌群,系统未检测出NOB菌属。