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。     

不同电子受体低氧条件下生物反硝化过程中氧化亚氮产量

为了考察低溶解氧条件下,不同电子受体氧化亚氮的产生,试验以SBR反应器,投加乙醇作为反硝化碳源,考查了不同电子受体反硝化过程中氧化亚氮产量.试验过程中控制初始p(NOx--N)=40 mg·L-1,溶解氧质量浓度为0.5 mg·L-1.结果表明,硝酸盐反硝化过程中N2O产量为0.762 mg·L-1,亚硝态氮反硝化过程中N2O产量为6.947mg·L-1,是硝酸盐反硝化过程中N2O产量的9.12倍.低氧条件下反硝化过程中大量N2O产生的主要原因可能是:(1)NO2-对氧化亚氮还原酶具有较强的抑制作用;(2)低DO的存在抑制了氧化亚氮还原酶的活性;(3)多种电子受体存在时,氧化亚氮还原酶争夺电子能力较弱.     

一体化复合式生物反应器的脱氮研究

利用自制的一体式缺氧/好氧(A/O)复合式生物反应器(HBR),对高浓度氨氮废水进行了脱氮研究.结果表明,当进水COD浓度在950～1100 mg·L-1、氨氮浓度增加到150 mg·L-1时系统COD、氨氮去除率开始下降;在好氧区内检测到大量的NO-2-N积累,表明HBR的脱氮作用部分是通过短程硝化-反硝化途径实现的.且复合式生物反应器填料内部存在多种多样的微环境类型以及缺氧/好氧内循环,造成反应器缺氧、好氧区都发生了同步硝化-反硝化反应.     

A/A/O氧化沟中DO对SND脱氮的影响研究

采用A/A/O氧化沟反应器处理低碳源城市污水,考察了DO浓度对硝化及反硝化过程的影响,分析DO浓度与同步硝化反硝化(SND)脱氮反应速率的关联性。研究发现,较适宜的DO浓度范围为1.0~1.5 mg/L,DO浓度降低会影响氨氮降解,硝化效果急剧变坏的临界溶解氧浓度范围为0.8~1.5 mg/L,而DO浓度过高则不利于主反应区SND脱氮,同时较多的溶解氧内回流至缺氧区会破坏其脱氮环境。当DO<2.0 mg/L时,NO-3-N生成速率与NH+4-N氧化速率之比与DO之间线性关系较好;SND随着DO浓度的升高而受到抑制,当DO>2.0 mg/L时,NO-3-N生成速率与NH+4-N氧化速率之比与DO之间基本不呈线性关系,系统中基本不发生SND反应。     

不同C/N下SBBR脱氮过程N_2O释放及胞外多聚物变化

在(20±2.0)℃条件下,利用序批式生物膜反应器(sequencing batch biofilm reactor,SBBR),考察不同碳氮比(C/N=3.0、5.0、8.0和10.0)下同步脱氮(simultaneous nitrification and denitrification,SND)过程N_2O释放及胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)变化。C/N由3.0增至10.0,异养菌大量增殖,曝气阶段DO降低,系统硝化性能受到抑制,SBBR系统出水NH_4~+由0.5 mg/L以下增至(7.85±1.42) mg/L,N_2O产量由(2.68±0.17)mg/L降至(1.02±0.12) mg/L。C/N=8.0,TN去除率最大为80.4%±3.5%。反应初期,微生物体内聚β-羟基烷酸酯(PHA)增加,可为后续反硝化过程提供电子供体。AOB好氧反硝化和低氧条件下异养菌反硝化过程均可导致N_2O产生。C/N降低,SBBR内部缺氧区域减少,N_2O还原过程减弱,释放量增加;C/N增加,N_2O扩散进入生物膜内缺氧区域,促进其减量。C/N由3.0增至10.0,微生物EPS分泌由(57.6±5.6) mg/g VSS降至(32.7±3.2) mg/g VSS,其中,TB-EPS含量占65.8%～68.8%。低C/N下,紧密型EPS(TB-EPS)中多糖(PS)含量增加,生物膜更加密实,N_2O扩散进入缺氧区阻力增加,释放量增加。     

苯酚对氨氧化菌硝化和污泥性能冲击影响

以苯酚为毒性抑制剂,短程硝化污泥为对象,分析研究了不同苯酚浓度对氨氧化菌硝化过程的抑制特性和抑制动力学,以及对污泥胞外聚合物组分及呼吸速率的短期冲击影响。结果表明,55 mg·L-1苯酚的存在使硝化速率降低37%;低浓度苯酚条件下（< 80 mg·L-1）符合Monod单分子一级动力学方程,且为可逆性抑制,恢复后呼吸速率可达20～25 mg O2·L-1·h-1;且因接种污泥含大量异养菌使得抑制常数（52.871 mg·L-1）远大于纯硝化菌群系统。另外,苯酚的存在促使菌群启动自我保护机制产生更多的胞外聚合物(EPS)抵抗环境变化。苯酚浓度升至135 mg·L-1时,蛋白质和多糖分别增加87.4%和311.7%;而且EPS组分发生相应变化,蛋白质/多糖（P/C）与初始COD/氨氮（C/N）比呈负相关性,P/C从22.1降至3.80。     

短程硝化过程中NO_2~-对NH_4~+及NH_2OH氧化产生N_2O的影响

N2O是一种强效的温室气体,而污水生物脱氮过程是N2O产生的一个主要人为来源。在本研究中,向生物处理出水中投加NH+4、NH2OH及NO-2,研究了NO-2对NH+4及NH2OH氧化过程中N2O产生的影响。试验结果表明,NH+4及NH2OH氧化过程的最初30 min内(总反应时间180 min)产生的N2O占总N2O产生量的25%以上。在NH4+或NH2OH氧化完成前的30 min内,N2O的净产生量仅有0.2 mg·L-1。NH2OH的氧化是短程硝化开始阶段产生N2O的途径,此后NH+4或NH2OH氧化为AOB提供还原NO-2电子,引起的反硝化作用是产生N2O的主要途径。在实际生活污水短程硝化试验过程中,由于部分COD的存在,在低氧条件下,可能会出现异养菌的反硝化作用。同时,由于氧气及NO-2对氧化亚氮还原酶(NOS)的抑制,使得在生活污水进行短程硝化时,N2O的净产量比上述出水试验时增加了17%以上,总产量最高达到了11.07 mg·L-1。这一途径对N2O产生的贡献也是不容忽视的。     

以NO-3-N和NO-2-N为电子受体的反硝化聚磷过程的研究进展

目前反硝化聚磷研究多集中在以NO-3-N作为电子受体,理论成熟,实践可行,还采用现代的分子生物方法对此类菌的微生物特性进行了研究。但利用NO-2-N作为电子受体完成反硝化脱氮聚磷过程研究处于模糊控制的阶段,争议的焦点为抑制浓度。今后的研究方向为(1)应同步考察两种驯化过程中反硝化聚磷菌的种类、数量、缺氧条件下的反硝化聚磷速率。(2)应对利用NO-2-N的反硝化聚磷菌进行分离、筛选和鉴定,并明确菌的生物学特性和生物学利用。(3)PO43--P的去除途径,应考虑反硝化聚磷菌是否具有还原磷酸盐产生磷化氢的途径。(4)N的去除途径,应考虑N2O的产生及产生量。     

不同C/N下SBBR脱氮过程N2O释放及胞外多聚物变化

在(20±2.0)℃条件下,利用序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）,考察不同碳氮比（C/N=3.0、5.0、8.0和10.0）下同步脱氮（simultaneous nitrification and denitrification,SND）过程N₂O释放及胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）变化。C/N由3.0增至10.0,异养菌大量增殖,曝气阶段DO降低,系统硝化性能受到抑制,SBBR系统出水NH₄⁺由0.5 mg/L以下增至（7.85±1.42）mg/L,N₂O产量由（2.68±0.17）mg/L降至（1.02±0.12）mg/L。C/N=8.0,TN去除率最大为80.4%±3.5%。反应初期,微生物体内聚β-羟基烷酸酯（PHA）增加,可为后续反硝化过程提供电子供体。AOB好氧反硝化和低氧条件下异养菌反硝化过程均可导致N₂O产生。C/N降低,SBBR内部缺氧区域减少,N₂O还原过程减弱,释放量增加;C/N增加,N₂O扩散进入生物膜内缺氧区域,促进其减量。C/N由3.0增至10.0,微生物EPS分泌由（57.6±5.6）mg / g VSS降至（32.7±3.2）mg / g VSS,其中,TB-EPS含量占65.8%~68.8%。低C/N下,紧密型EPS（TB-EPS）中多糖（PS）含量增加,生物膜更加密实,N₂O扩散进入缺氧区阻力增加,释放量增加。     

流量分配比对改良A/O分段进水脱氮除磷特性的影响

采用改良A/O分段进水工艺处理我国南方低浓度、低碳氮比城市生活污水。在进水COD/TN为5.16,HRT为8.7 h,SRT为15 d,MLSS为5.66 g·L^-1,污泥回流比为75%,厌氧/缺氧/好氧体积比为4∶8∶10条件下,通过设置6种不同进水流量分配比,控制各好氧段DO为1～1.5 mg·L^-1,经过150 d的连续运行,得到系统最佳流量分配比为20%∶35%∶35%∶10%;在此工况下COD、氨氮、总氮、总磷出水水质分别为33.05 mg·L-1、0.58 mg·L^-1、9.26 mg·L^-1、0.46 mg·L^-1,出水优于国家GB 18918-2002一级A排放标准。原水COD绝大部分作为厌氧释磷和反硝化脱氮所需碳源,系统对碳源有效利用率达74%;DO和ORP 的协同控制可以作为系统厌氧放磷段的控制参数;同时亦可作为缺氧段反硝化完成和好氧段硝化完成的指示性参数。     

喷雾干燥成型温度对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al2O3催化剂活性及稳定性的影响

通过浆态床反应器的评价,考察了喷雾干燥成型温度对CuO/ZnO/ Al2O3催化剂催化合成甲醇的活性及稳定性的影响.结果表明,低于225℃进行喷雾干燥时,前驱体中的水分a蒸发不完全,高于225℃则前驱体物相组成的结晶程度进一步提高,均不利于催化剂的活性和稳定性.225 ℃喷雾干燥所制备的催化剂活性和稳定性均较佳,时空收...     

溶解氧浓度对连续流活性污泥工艺反硝化除磷的影响

引言 随着水体富营养化问题的日渐突出,污水处理技术逐渐从单一去除有机物为目的的阶段进入既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段[1].     

苯酚对污水生物脱氮系统亚硝积累及污泥性能的影响

采用SBR缺氧/好氧反应工艺,研究了不同苯酚浓度对脱氮过程中亚硝积累与污泥性能的影响。结果表明,苯酚浓度在0~90 mg·L^-1变化时系统出现2次明显亚硝酸盐积累,最终稳定维持在70%±5%,低浓度(0~30 mg·L^-1)系统亚硝酸盐积累恢复是微生物改变自身结构及分泌胞外聚合物导致;高浓度(60~90 mg·L^-1)苯酚条件下亚硝积累是由于苯酚对AOB(ammonia-oxidizing bacteria,氨氮氧化细菌)和NOB(nitrite-oxidizing bacteria,亚硝酸氧化细菌)抑制作用引起的微生物种群改变形成。氨氮氧化速率和氮氧化物生成速率由10.85 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1和10.12 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1降低至2.79 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1和2.32 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1,亚硝酸盐积累率和氮氧化物生成速率呈现负相关性,与苯酚浓度呈正相关;荧光原位杂交表明苯酚的抑制使得硝化菌群结构发生了变化,AOB 相对数量由2.80%增加为9.30%。苯酚的可降解性使得系统污泥浓度由2500 mg·L^-1左右上升至5870 mg·L^-1。当EPS(extracellular polymeric substances,胞外聚合物)总量由67.20 mg·(g VSS)^-1减少至32.10 mg·(g VSS)^-1时,SVI从165 ml·g^-1降到50 ml·g^-1。亚硝酸盐积累、丝状菌和胞外聚合物是引起活性污泥系统SVI变化的原因,其中NAR影响最大,丝状菌次之。     

好氧颗粒污泥溶解氧传递

假定颗粒污泥为球状,通过实验确定动力学参数,建立氧传质模型并进行了验证。结果表明,利用失活颗粒污泥DO变化,得出颗粒污泥氧扩散系数为0.45×10^-9 m²·s^-1;利用烧杯实验,得出了氧比消耗速率0.10 g O2·（g MLSS）^-1·h^-1,氧半饱和常数为0.65 mg·L^-1。模型求解发现,表面DO越大,DO梯度越大,颗粒污泥表面径向传质能力越强,氧穿透颗粒污泥的距离越远,但是粒径很大时（如半径1.5 mm）,虽然表面DO为4.0 mg·L^-1,但依然没有穿透颗粒污泥,当r/R为0.49～0.65之间时,DO梯度迅速为0;在颗粒污泥半径很小（＜0.5 mm）时,氧完全能穿透整个粒径,同时梯尔模数足够小,内扩散有效因子接近1不变,氧扩散可忽略不计;对于相同的梯尔模数,表面DO高时,内扩散有效因子越大,说明氧扩散的动力越强、受限制的程度越小。     

超声浸渍法制备负载型镍基催化剂及其催化性能

分别以硅藻土、γ-Al2O3和MgO为载体,采用均相沉淀一超声浸渍法,制备用于1,2-环己二醇脱氢制备邻苯二酚的镍基催化剂,利用SEM和BET对催化剂进行表征,并对催化活性和选择性进行考察.研究表明,超声浸渍法制备的催化剂,表观形貌规整,颗粒大小均匀,具有较大比例利于生成邻苯二酚的中孔结构,表现出良好的活性和选择性.在...     

间歇低氧曝气下CANON工艺处理生活污水的启动

利用序批式反应器（SBR）接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥处理实际生活污水,在间歇低氧曝气条件下实现了CANON工艺的启动。同时,保证适宜的温度和污泥浓度对处理效果及系统的稳定也很重要。该运行模式下,可实现对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制淘洗,短程硝化和厌氧氨氧化为主导反应,自养脱氮体系稳定。系统稳定运行后污染物去除效果良好：进水总氮和氨氮质量浓度为63.9 mg·L^-1和62.7 mg·L^-1,出水总氮和氨氮质量浓度为12.3 mg·L^-1和7.6 mg·L^-1,总氮和氨氮去除率为77.8%和86.7%,总氮去除负荷达0.16 kg N·（m³·d）^-1。试验研究为间歇低氧曝气运行模式推广应用于城市污水自养脱氮提供了参考。     

溶解氧对长距离输水管道水质影响

为保证长距离输水管道输送水水质,采用管道模拟反应器考察了溶解氧（DO）对输水管道水质影响以及曝气充氧后水质恢复情况。结果表明：DO降低影响氨氮（NH₄⁺-N）的去除,DO浓度越低越不利于NH₄⁺-N的去除,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,NH₄⁺-N去除率分别由90%降到21%和85%,曝气充氧54 h和3 h后恢复;DO浓度降低导致亚硝酸氮（NO₂^--N）积累明显增加,DO浓度越低,NO₂^--N的积累越严重,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,出水NO₂^--N由0.02 mg·L^-1增加到0.354 mg·L^-1,曝气充氧54 h后恢复,DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行32 h后,出水NO₂^--N达到最大值0.112 mg·L^-1,曝气充氧4 h后恢复;DO浓度降低使水中UV₂₅₄升高,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行2 h后,出水UV₂₅₄分别增加了70.8%和20.8%,均在运行32 h后恢复,且曝气充氧后保持稳定。因此,DO对长距离输水管道水质具有重要影响,可采用DO实现对水质的调控。     

长泥龄改良A2/O工艺的短程硝化反硝化除磷

为解决传统A²/O工艺硝化与除磷泥龄(SRT)之间的矛盾,进一步提高低C/N(P)比生活污水同步脱氮除磷效率,采用一种改良A²/O工艺在长SRT条件下处理生活污水.试验结果表明,该工艺可有效筛选和强化反应器内活性污泥,并大量富集长SRT的反硝化除磷菌(DPAO).通过亚硝酸盐氧化菌(NOB)淘洗阶段后,反应器在SRT=19.6d、A²O段污泥浓度(MLSS)=5.5 g·L^-1、水力停留时间(HRT)=8.2 h、污泥回流比(R)=90%、硝化液回流比(r)=250%、溶解氧(DO)=1.5～0.3 mg·L^-1,间歇曝气段HRT=4 h、曝气周期1 h曝气1 min(DO=0.3～0.5 mg·L^-1)、沉淀59 min条件下长期运行,COD、NH₄⁺-N、TP和TN的平均去除率分别为88.71%、99.2%、93.77%和89.52%,出水亚硝化率(NO₂^--N/NO_x^--N)可达97.2%,DPAO占聚磷菌(PAO)比为95.5%.污水中约72.96%的COD被DPAO合成PHA除磷,15.75%的COD由异养反硝化消耗,约41.96%和31.31%的N分别通过反硝化除磷和异养反硝化去除.剩余污泥主要由DPAO和反硝化菌增殖产生,分别占82.74%和17.24%,较传统脱氮除磷途径减少了58.76%的碳源消耗和44.6%的污泥排放.     

缺氧胁迫影响硝化污泥活性的机理

硝化过程是废水生物脱氮的关键环节。为了研究缺氧胁迫对硝化活性的影响及其机理，采用分批培养法分别测定了经0、12、24 h缺氧滞留处理的污泥硝化活性、过氧化氢酶活性和过氧化物酶活性，以及这些硝化污泥抗氧毒（过氧化氢）性能。经过12、24 h缺氧处理后，污泥平均比氨氧化活性分别从0.894 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1降为0.453、0.387 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1，下降了46.8％、49.8％，平均比亚硝酸氧化活性也从0.761 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1降至0.485、0.459 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1，下降了36.3％、39.7％。试验结果证明，缺氧胁迫可降低污泥硝化活性，缺氧胁迫时间越长，硝化活性降幅越大，缺氧胁迫对氨氧化的影响大于亚硝酸氧化。缺氧胁迫可抑制硝化污泥的抗氧化酶活性，POD、CAT活性分别下降了10％、17％（12 h）和24％、21％（24 h），缺氧胁迫时间越长，抗氧化酶活性越低。缺氧胁迫可削弱硝化细菌的抗氧毒能力，引起硝化活性降低。     

游离氨抑制Nitrobacter活性动力学试验

为探究游离氨（FA）对亚硝酸盐氧化细菌中硝化杆菌属（Nitrobacter）活性抑制动力学影响,本试验采用序批式活性污泥（SBR）反应器,在通过改变系统进水FNA浓度达到富集Nitrobacter基础上,以富含Nitrobacter污泥为对象（宏基因组物种注释和丰度分析显示Nitrobacter占细菌总数40.3%）,基于批次试验,考察不同FA浓度梯度下亚硝酸盐氧化过程Nitrobacter比耗氧速率（SOUR）变化规律,进而采用非基质抑制动力学模型对试验数据进行拟合。结果表明,当FA>7.3 mg·L^-1时,SOUR随着FA浓度的升高而降低。尤其当FA浓度高于22.2 mg·L^-1时,SOUR降为0 g N·（g VSS·d）^-1,最大比耗氧速率为0.62 g N·（g VSS·d）^-1。此外,基于Nitrobacter活性抑制程度判断,FA抑制Nitrobacter活性抑制类型符合非竞争性可逆抑制动力学。