双循环两相生物处理工艺除磷试验

采用双循环两相生物脱氮除磷工艺（BICT）进行除磷试验研究。双循环两相生物脱氮除磷工艺由独立设置的前置厌氧反应器、悬浮生长的主反应器、附着生长的硝化反应器及介于主反应器和硝化反应器之间的沉淀池组成。在改变四种运行参数（泥龄、充水比、上清液回流比、运行时序）的条件下，对双循环两相生物处理工艺的除磷能力进行了实验室规模的试验研究。试验用反应器总体积为70L，连续运行210d。试验原水为市政污水。结果表明：BICT工艺通过缩短主反应区的运行泥龄，在不降低系统脱氮效率的基础上，强化了系统的除磷能力。当泥龄从20d降低至5d时，系统的除磷效率由76．5％提高至89．3％。缩短泥龄使主反应区的充水比得以提高，容积利用率增加；充水比可由最初的33％增加至60％。硝化液回流比由100％提高到200％时，系统的除磷效率几乎没有变化，这说明硝化液回流比对系统除磷能力影响较小；在循环周期中增加后曝气可进一步提高系统的过剩摄磷能力。     

双循环两相生物工艺脱氮除磷优化运行研究

以城市污水为水源,在新型双循环两相生物工艺( BICT)脱氮除磷中试装置上进行了运行控制条件的优化研究,采用正交法探讨了运行模式、硝化液回流比以及泥龄对系统除污性能的影响.结果表明,系统去除COD的能力较强而且稳定,硝化液回流比和运行模式对系统脱氮影响显著,较短的泥龄可提高系统除磷能力.在适宜运行模式下,泥龄5d、硝化液体积回流比150％,新工艺可实现优化运行,COD、TN和TP的平均去除率可达87.55％、81.5％和93.3％,出水COD和TN、TP的质量浓度可分别控制在50、15和0.5 mg· L-1以下,主要项目可达 GB 18918-2002的一级A标准.     

生活污水不同生物脱氮过程中N_2O产量及控制

利用好氧-缺氧SBR反应器和全程曝气SBBR反应器处理生活污水,分别实现了全程、短程和同步硝化反硝化脱氮过程,研究了不同脱氮过程中N2O的产生及释放情况,同时考察了不同DO条件下同步脱氮效率及N2O产生量。结果表明,全程、短程生物脱氮过程中N2O主要产生于硝化过程,反硝化过程有利于降低系统N2O产量。全程、短程、同步硝化反硝化脱氮过程中N2O产量分别为4.67、6.48和0.35mg.L-1。硝化过程中NO2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分AOB在限氧条件下以NH4+-N作为电子供体,NO2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。不同DO条件下同步硝化反硝化过程中N2O的产生表明:控制SBBR系统中DO浓度达到稳定的同步脱氮效率可使系统N2O产量最低。     

硝化菌与反硝化菌混合培养生物脱氮的研究

从污泥中筛选得到了脱氮效率较高的硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌,测定了其在含氮溶液中的生长曲线,计算得到其反硝化或硝化强度。将所得菌种在好氧条件下于模拟污水中进行混合培养,研究了脱氮效率及影响因素,并与用传统生物序列法进行硝化与反硝化培养脱氮的效果进行了比较。结果表明:混合培养硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌过程中不会累积中间产物,生物脱氮率可达76.7%,较传统序列式脱氮法有显著提高,混合培养过程受pH值和温度的影响较小,是一种简易可行、高效和无污染的生物脱氮方法。     

新型生物脱氮工艺中N_2O产生及释放研究进展

N_2O是重要的温室气体之一,微生物作用是大气中N_2O的主要产生源.大量污水脱氮工艺的研究及应用表明,生物脱氮过程中N_2O主要产生于微生物的硝化和反硝化代谢过程.近年来,许多新型生物脱氮工艺已逐步应用到实际污水处理中.本文阐述了硝化、反硝化阶段N_2O的产生机理,并分析了传统生物脱氮工艺及同步硝化反硝化、 短程硝化-反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷等新型工艺中N_2O的产生量及其影响因素,提出在追求高脱氮效率的同时,优化系统运行条件及种群结构,可在一定程度上降低系统N_2O的产量及危害,为新型生物脱氮工艺实际运行过程中降低N_2O的产量提供参考.     

有氧条件下生物过滤法脱氮研究

采用生物过滤法,以醋酸钠为外加碳源,探讨了有氧条件下反硝化脱氮的可行性。研究表明,通过向配制水中通入由N2 O2组成的合成气体,能方便地控制水体中溶解氧的浓度。在向配制水中通入含有少量O2的合成气后,系统中的溶解氧浓度下降比不通任何气体时下降还快。随着溶解氧含量逐渐提升,系统反硝化脱氮效果并未受到明显影响。当溶解氧达到6.4mg/L时,系统仍然具有反硝化作用,只是硝酸盐浓度下降速度比低溶解氧条件下缓慢,但是脱氮效率仍然可达85%左右。结果显示,采用生物过滤系统以及实验室培养得到的两种微生物,在一定溶解氧条件下,溶解氧对系统反硝化脱氮能力影响有限。     

污水处理厂改良的CAST工艺脱氮性能研究

试验以实际规模的污水处理厂为研究对象,针对传统CAST工艺脱氮效率不高的问题进行分析研究,采用改良的CAST工艺,在主反应区中增设独立的缺氧搅拌段,合理分配每周期的时间,充分利用原水中的碳源提高系统脱氮性能,TN去除率最多可提高19.4%,出水TN稳定达到一级A标准。考察了冬季低温条件下不同系统的脱氮情况,反硝化菌较硝化细菌对温度更加敏感,水温降到12℃时,反硝化效果受到明显影响,水温降至10℃以下时,硝化反应难以进行彻底,通过增加微生物浓度可改善低温下的脱氮效果,但是系统MLSS质量浓度不宜超过7 000mg.L-1。针对冬季低温提出适宜的运行模式,在MLSS质量浓度为(6 130±367)mg.L-1,曝气165 min的条件下可满足出水TN达到一级A标准并且沉淀较充分出水清澈。     

反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统深度脱氮对比研究

对比分析了反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统在不同进水条件和不同水力停留时间（HRT）下的脱氮效果。结果表明,当进水COD较高即外部碳源较为充足时,反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统脱氮效果接近;而当进水总氮浓度较高即外部碳源受限时,生物膜系统的脱氮效果优于颗粒污泥系统。在不同的HRT条件下（3～6 h）,反硝化生物膜系统的深度脱氮效果均优于反硝化颗粒污泥系统,且当HRT=5 h时,两系统的脱氮性能均达到最高。实验结果表明反硝化生物膜系统在脱氮性能方面略胜一筹。但是,结合经济性和去除性能进一步分析可知,与生物膜系统相比,颗粒污泥系统具有占地面积小、无载体成本等低成本的显著优势,在既有工艺出水深度脱氮的工程实践中,可优先选择反硝化颗粒污泥工艺,并可通过控制颗粒粒径和系统运行参数等措施强化脱氮性能。     

厌氧释磷量和温度对反硝化聚磷的影响

为了提高双污泥系统的脱氮除磷效率,以反硝化除磷污泥为研究对象,采用静态试验进行对比研究,考察了厌氧释磷量和温度对缺氧反硝化聚磷的影响。结果表明:在试验范围内,随着厌氧释磷量的增加,反硝化聚磷量、净聚磷量和硝氮去除效率增加,聚磷量与释磷量之比基本不变。在8、16、28℃三种情况下,均在约260min时结束反硝化聚磷,低温下反硝化聚磷效果显著下降。在各试验条件下,NO-3-N去除量与PO34--P去除量均呈良好的线性关系,系数为1.002~1.044,体现了系统中污泥的固有特性。     

采用序批式反应器短程生物脱氮工艺处理高氨氮制药废水

根据制药废水高氨氮、高pH值、高碱度的特点,采用序批式反应器(SBR)对该废水短程生物脱氮的可行性和影响因素进行了研究.在常温(23±1)℃的条件下,实现了低碳氮比制药废水的短程硝化与反硝化,脱氮效率达99%以上.结果表明,在高游离氮条件下,硝酸菌比亚硝化菌对游离氨更为敏感,反应体系中亚硝酸盐的平均积累速率远大于硝酸盐的平均积累速率.在处理该制药废水的短程硝化与反硝化过程中,pH值的变化表现出一定的规律性,其变化反映了硝化和反硝化进行的程度.可以利用pH值变化的特征点来准确判断硝化和反硝化过程的结束,进而实现对该过程的在线模糊控制.     

同步硝化反硝化SBBR处理低C/N比生活污水的启动与稳定运行

以低C/N比实际生活污水为处理对象,聚氨酯海绵填料为生物载体（填料填充率25%）,采用逐步提高氮负荷的方式,在较短的时间内（98 d）成功启动了同步硝化反硝化（simultaneous nitrification and denitrification,SND）的序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）。实时定量PCR（real-time qualitative polymerase chain reaction,real-time qPCR）结果表明系统内硝化菌得到富集。在稳定运行期间,系统对有机物及氮的去除效果良好,平均出水COD、NH₄⁺-N、TN分别为38.28 mg·L^-1、1.23 mg·L^-1、8.23 mg·L^-1。微生物将大部分碳源以聚羟基脂肪酸酯（poly-β-hydroxyalkanoate,PHA）的形式储存至体内,系统内NO₃^--N的去除主要通过内源反硝化作用,且反硝化过程基本无NO₂^--N积累,平均SND率为70.57%,TN去除率高达82.95%。由于硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同时进行,反硝化过程产生的碱度可补充硝化过程消耗的碱度,维持系统内pH的相对稳定。此外,可以通过DO和pH的变化判断SND的进行状态,有效地控制反应时间,节省动力消耗。     

少量有机碳对单级自养脱氮工艺性能的影响

采用序批式生物膜反应器(SBBR),经过4个阶段的培养,快速富集好氧氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化细菌(AnAOB),并考察不同低碳氮比对工艺脱氮性能的影响。结果表明,NH4^+-N去除率可达到99%以上,TN去除率可达到90%以上。对应C/N=0、1和2时,反应器出水NH4^+-N和TN去除率分别为99.59%、99.5%、98.47%和93.75%、97.22%、98.11%。说明少量COD的存在,可实现同步硝化-厌氧氨氧化-反硝化,且在一定程度上提高脱氮效率。     

序批式移动床生物膜反应器脱氮除磷影响因素及特性

考察了曝气量、进水C/N比（COD/TN）及进水氮、磷浓度对序批式移动床生物膜反应器（SBMBBR）脱氮除磷效果的影响,分析了该复合生物系统的污染物去除特性。实验结果表明,反应器脱氮主要是基于好氧段发生的同时硝化反硝化（SND）作用实现的,而除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程而完成;在保持载体良好流化状态的前提下,反应器硝化效果和TP去除受曝气量变化影响不大,反硝化效果随曝气量的减小而改善;采用厌氧/好氧序批式运行方式,能够使进水中的有机物被反硝化聚磷菌优先利用,实现一碳两用,节省了脱氮对外部碳源的需要,在进水C/N为2.8～4.0时能获得良好的硝化、反硝化和TP去除效果;随着进水氮、磷浓度的提高,反应器除磷效果相对稳定,脱氮效果变差,最大氮、磷去除负荷分别达到0.17 kg TN·m^-3·d^-1和0.06 kg TP·m^-3·d^-1。     

碳氮比与氨氮负荷对序批式活性污泥法同步硝化反硝化的影响

为了提高生物脱氮的效率,研究采用序批式活性污泥法(SBR工艺)考察碳氮质量比w(C/N)与氨氮负荷对同步硝化反硝化的影响。结果表明:当w(C/N)为5.6,氨氮负荷为0.024 g/(g.d),碳源快速消耗,SBR工艺较难实现同步硝化反硝化,同步硝化反硝化率只能够达到0.76%。当w(C/N)为10.5,氨氮负荷为0.024 g/(g.d)时,SBR系统能够实现同步硝化反硝化,同步硝化反硝化率达到97.6%,NH4+-N和COD去除率均接近100%;当w(C/N)为16.3,氨氮负荷为0.024 g/(g.d)时,同步硝化反硝化率为94.5%,增加外加碳源的成本。同步硝化反硝化可以取代二段独立的硝化和反硝化过程,节省运行费用。     

生物转盘同步去除化学需氧量和氮的实验研究

采用单轴三级生物转盘（RBC）,进行了生物转盘同步去除化学需氧量和氮的试验研究。水温度15 ℃,进水COD浓度为400mg/L左右时,转盘对化学需氧量的去除率达到85%左右。控制适宜的碱度,转盘系统氨氮的硝化率在75%左右、总氮（TN）的去除率在50%左右。增设硝化液回流系统后,总氮的去除率显著提高,特别是回流比为200%时,TN去除率在低温下可达73.87%。实验表明生物转盘对化学需氧量和氮有较好的同步去除效果。     

负荷对膜曝气生物反应器去除有机物和硝化的影响

讨论了在模拟生活废水的浓度阶段性变化的情况下,有机物负荷以及氮负荷对膜曝气生物反应器的有机物去除和硝化的影响。结果表明,TOC负荷和TN负荷分别从6.6 g/(m2.d)和3.2 g/(m2.d)到26g/(m2.d)和5.8g/(m2.d)变化,碳氮质量比从2.1到4.6变化时,得到94%～97%的TOC去除率。碳氮质量比从2.1到3.7变化时,硝化率约为90%;当碳氮质量比增加到4.6时,硝化率降到81%。在第一阶段,碳氮质量比为2.85,TN负荷从2.5到9.5 g/(m2.d)变化时,TOC去除率为95%。最大硝化速率和硝化率分别为7.5 g/(m2.d)和90%。和传统的生物膜比较,用膜曝气生物反应器处理废水,可同时提高有机物去除速率和硝化速率。     

高氨氮垃圾渗滤液SBR法短程深度生物脱氮

以实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,应用SBR系统对该类废水短程生物脱氮的可行性进行研究,重点考察了短程生物脱氮实现、稳定及系统的脱氮性能.结果表明,经过95天的运行,SBR系统成功实现并维持了稳定短程生物脱氮,平均亚硝积累率在92.5%以上.获得了稳定的脱氮性能,NH4+-N,TN平均去除率分别在97.2%和91.7%以上.DO、ORP和pH曲线的特征点能够准确判断硝化和反硝化终点,可作为SBR处理垃圾渗滤液短程生物脱氮过程的控制参数.相对于氨氧化菌,亚硝酸盐氧化菌对FA、FNA更敏感,因此两者协同作用抑制亚硝酸盐氧化菌活性,再辅以过程控制,能够准确判断硝化终点,实现NOB从系统硝化菌群中逐渐被淘洗,AOB成为优势菌种的目标,这是系统长期维持稳定短程生物脱氮的决定因素,FISH检测结果证明了这一点.     

电极生物膜反应器中同步硝化反硝化的研究

为研究分隔式电极生物膜反应器(C-BER)在限氧条件下的硝化/反硝化,溶氧质量浓度约1mg/L时考察了低碳氮比时微电解对脱氮效果的影响。发现脱氮作用主要为同步硝化反硝化(SND)。碳氮的量比为1,电流为5mA和15mA时的平均TN去除率分别为33%和45%;碳氮的量比为0.5,电流为25mA并将30%出水回流,TN去除率可达60%,其中自养反硝化脱氮占51%。碳氮的量比为1,电流为15mA时,NH3-N去除率约为50%。碳氮的量比为0.5,电流25mA,NH3-N去除率增加到70%。两极之间SND脱氮量占总氮去除的64%。试验表明,提高电流和出水回流都有利于限氧条件下发生SND;微电解能促进硝化和反硝化作用。     

耦合生物阴极SND的MLMB -MFC的构建与运行

为有效提高脱氮效率、降低微生物燃料电池运行成本，设计了一种新型多通道折流板无膜微生物燃料电池（MLMB -MFC）。该系统耦合生物阴极同步硝化反硝化（SND），实现产电的同时脱氮除碳。分别考察了系统的启动和运行情况，研究了不同阴极溶解氧（DO）和不同进水碳氮比（C/N）对MLMB-MFC的产电性能和SND效果的影响。经5 d启动运行后，平均功率密度达42.65 mW·m^-3，稳定运行后的最大功率密度（P_M）为94.22 mW·m^-3，有机物去除率为96.6%。阴极DO浓度为4.90~5.23 mg·L^-1、阳极基质C/N比为4时，总氮（TN）的去除率为27.9%，SND率为48.7%，表明该系统的生物阴极能较好地耦合硝化反应、异养反硝化反应和自养反硝化反应于一体，从而达到脱氮目的。