好氧-SNAD-MBBR工艺处理煤气化废水

研究了同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)-生物移动床(MBBR)工艺对煤气化废水脱氮的处理效果。结果表明,通过控制低DO含量和低污泥停留时间(SRT)的方法防止了好氧反应器中硝化菌的积累,为后续SNAD反应器提供了合适的进水。煤气化废水经好氧反应器去除COD后进入SNAD MBBR进行脱氮,控制SNAD反应器温度为30～33℃,DO的质量浓度为0.5～0.8 mg/L,p H为7.5～7.7,HRT为24 h。TN去除率达到90.7%,出水TN、NH_4~+-N的质量浓度分别低于20、5 mg/L,COD去除率达到89.6%,出水COD低于60 mg/L。运行25 d后,SNAD反应器中厌氧氨氧化菌的种类由接种时的Candidatus Brocadia变为Candidatus Kuenenia。     

低温低C/N比污水微氧生物脱氮性能研究

为探究低温条件下溶解氧（DO）质量浓度对微氧生物脱氮反应器启动和运行的影响,采用外曝气回流上升流式微氧污泥处理系统,将低C/N比模拟城市污水泵入反应器进行处理,实验各阶段微调DO浓度并测定主要出水水质指标。结果表明,反应器对TOC、IC、NH⁺₄-N和TN去除率分别为62.32%、60.02%、91.56%、64.09%,在低温、低DO、低C/N比的条件下处理效果良好。菌群结构分析表明,驯化污泥存在促进颗粒化菌,好氧氨氧化、厌氧氨氧化、自养反硝化、异养反硝化和好氧反硝化可协同脱氮,在低温、低C/N比下富集节能高效脱氮菌群。     

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。     

复合式膜生物反应器内的同步硝化反硝化研究

研究了半软性填料膜生物反应器内的同步硝化反硝化现象及机理,考察了DO,C/N对有机物和氨的去除效果以及对同步硝化反硝化的影响。试验结果表明,反应器内存在较好的同步硝化反硝化效果。进水COD为800mg／L左右,pH为7．0-8．0,HRT为10h,温度为25℃时,DO为2．5mg／L左右,C／N为20左右的条件下同步硝化反硝化效果最好,且COD,NH4^＋-N,TN去除率都可以达到90％以上。     

移动床生物膜系统同步硝化反硝化脱氮研究

采用移动床生物膜系统,分析单个代表性周期内同步硝化反硝化过程,并研究C/N比对实际生活污水处理效果的影响.结果表明,DO控制在2.5mg·L-1左右时,反应器内发生了同步硝化反硝化现象.投加淀粉调整C/N比,系统能取得良好的脱氮效果,氨氮的去除率均在93%以上,随着C/N比的增加,TN的去除率也逐渐的增大,当C/N为10时,TN最高去除率能达到80.81%,但当C/N增大到12时,TN的去除率不再增大,只是稳定在75%左右.     

复合式膜生物反应器内的同步硝化反硝化研究

研究了半软性填料膜生物反应器内的同步硝化反硝化现象及机理,考察了DO,C/N对有机物和氨的去除效果以及对同步硝化反硝化的影响.试验结果表明,反应器内存在较好的同步硝化反硝化效果.进水COD为800 mg/L左右,pH为7.0～8.0,HRT为10h,温度为25℃时,D0为2.5 mg/L左右,C/N为20左右的条件下同步硝化反硝化效果最好,且COD,NH 4-N,TN去除率都可以达到90%以上.     

亚硝酸型硝化-厌氧氨氧化工艺运行性能的研究

研究评估了生物亚硝酸型硝化反应器与Anammox反应器组成的新型脱氮系统的可行性及该系统的脱氮效率.在两个反应器成功启动的基础上,得出反应器容积负荷率过大时,厌氧氨氧化反应器的去除能力未能同步的得到提高;脱氮系统总的NH4 -N平均去除率达95%以上,系统的容积氨氮去除率为20.1 mg/(L·d),有机物的总去除率稳定在90%左右.     

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。     

一段式厌氧氨氧化技术处理养猪废水

研究采用一段式厌氧氨氧化处理养猪废水的可行性,分析DO、pH、温度对脱氮效率的影响,以及在最佳DO、pH、温度时的容积负荷,并与硝化反硝化技术进行了比较.结果 表明,厌氧氨氧化可用作养猪废水的脱氮工艺,最佳的控制参数:DO为0.8 mg/L、pH值为7.9～8.0、温度为35℃、容积负荷为1.49 kg N/(m3·d).与硝化反硝化脱氮相比,一段式厌氧氨氧化节省占地和运行费用.     

有机物对SNAD脱氮性能及微生物群落的影响

以葡萄糖作为有机碳源的模拟废水为处理对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),考察不同COD对同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺脱氮性能的影响。结果表明,SNAD工艺的脱氮除性能随着COD/ρ(NH4+-N)的增加呈逐渐增强趋势,COD/ρ(NH_4~+-N)为0.80时,TN平均去除率从85.00%增至96.86%,COD平均去除率为82.81%。运行120 d后,生物膜中与脱氮相关的浮霉菌门和变形菌门相对丰度分别从56.44%和13.67%增至62.71%和16.00%。系统中仅检出一种厌氧氨氧化菌(AnAOB)为Candidatus_Jettenia,葡萄糖对Candidatus_Jettenia有显著促进作用,相对丰度从44.88%大幅增至62.33%,但却对SM1A02有极强的抑制作用,相对丰度从14.45%降至0.19%。反硝化菌(DNB)为Denitratisoma,相对丰度从4.08%增至10.17%。     

氮负荷波动对厌氧氨氧化/反硝化协同脱氮效能影响

在厌氧折流板反应器(ABR)中探究厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的分步培养，以及进水氮负荷波动对系统性能的影响。结果表明，维持C/N为0.65，逐步提升总氮负荷(NLR),50 d左右可实现厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮，总氮去除率可达95.8%。NLR波动值低于1.04 kg/(m³·d)时，对工艺脱氮性能无显著影响。负荷变化幅度越大，厌氧氨氧化菌活性受抑制越显著，对反硝化菌基本无影响，负荷波动值达到2.10 kg/(m³·d)时厌氧氨氧化对氮的去除贡献(C_A)下降至54.8%，反硝化耦合厌氧氨氧化协同脱氮可有效提升系统的稳定性。胞外聚合物(EPS)对系统负荷波动有较好的响应规律，负荷波动越大，EPS提高越多，有利于提高系统性能的稳定性。     

气升式生物反应器用于废水脱氮的组合工艺研究

在内循环气升式反应器中,研究开发了一套半硝化(PN)和厌氧氨氧化(ANAMMOX)单级一体化同步处理高浓度含氮废水工艺。反应器的内筒为限氧区,借助于富集的好氧氨氧化菌(AOB)活性污泥实现废水的半硝化反应,内筒底部进行间歇式曝气,提供半硝化反应所需氧气和水力环流所需动力;反应器的外环筒为厌氧区,借助于富集的厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)活性污泥实现厌氧氨氧化反应。反应温度为(35±2)℃,p H维持在7.5~8.0。反应器成功启动并稳定运行120 d,考察反应器内、外筒溶解氧浓度(DO)的变化和系统的脱氮性能。结果表明,反应器内、外筒有效地分隔了限氧区和厌氧区,内筒平均DO值为2.5 mg/L,外筒平均DO值为1.5 mg/L,可满足半硝化和厌氧氨氧化的反应条件。合成废水的氨氮浓度最高达200 mg/L,氮负荷为280 g/(d·m3),反应器运行120 d后,总氮去除率达到75%,表明反应器内AOB菌和ANAMMOX菌能够协同作用,从而实现了组合脱氮的工艺。     

引进厌氧氨氧化脱氮系统失效原因分析及解决途径

作为低碳节能的生物脱氮工艺，厌氧氨氧化引进国内已有十余年的历史，已有多家食品加工龙头企业从国外引进了十多套厌氧氨氧化脱氮系统。这些系统大部分运行良好，但也有少数脱氮效果不稳定，未能达到预期效果。以典型食品加工废水厌氧氨氧化处理系统为例，分析确定了该脱氮系统失效原因在于进水氨氮低于系统设计要求，难以形成稳定的亚硝氮积累，破坏了一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-A)系统的稳定高效脱氮，导致系统出水总氮去除率下降，同时出水硝氮明显升高。为解决此难题，采用高效亚硝化反应器促进食品加工废水快速稳定亚硝化，一周后平均亚硝化率可达92.92%，平均出水亚硝氮为84.09 mg/L，平均亚硝化产率约为0.41 kg/(m³·d)，保障了厌氧氨氧化系统亚硝氮基质供应，并在小试Anammox脱氮系统实现总氮去除率达84.52%，出水总氮低于15 mg/L，平均总氮去除负荷0.56 kg/(m³·d)。研究结果可为解决当前国内食品加工厌氧氨氧化脱氮系统失效问题提供新的思路。     

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理含氮废水的研究

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺是一种新型的废水脱氮工艺。实验采用模拟废水,进水氨氮浓度为600 mg/L。亚硝化SBR反应器在温度为30℃、HRT为24 h、DO≈0.2 mg/L的运行条件下,将废水中的一部分氨氮氧化成亚硝氮,并使得亚硝化SBR反应器出水中NH4+-N和NO2--N比值接近1∶1.32后,再作为厌氧氨氧化SBR反应器进水;厌氧氨氧化SBR反应器在温度为37℃、HTR为24 h的运行条件下,将氨氮和亚硝氮转化为N2。实验结果表明,部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺脱氮效果较好,废水中氮的去除率可达94.44%。     

升流式微氧生物膜反应器处理高氨氮低C/N比养猪废水的效能

针对高氨氮低C/N比干清粪养猪废水处理面临的脱氮问题,制作并运行了一种升流式微氧生物膜反应器(UMBR),考察了废水水质和由出水回流比调控的溶解氧(DO)对系统处理效能的影响。结果表明,将系统内DO控制在0.23~0.70 mg·L~(-1)范围,不会对UMBR的COD去除率造成不良影响,而且能够保证NH~+_4-N的氧化效能。但DO为0.70 mg·L~(-1)的微氧环境,会抑制厌氧氨氧化作用,降低系统的TN去除效能。在HRT 8 h、27℃和DO 0.40 mg·L~(-1)的条件下,UMBR对NH~+_4-N和TN的去除负荷平均可达0.94和0.91 kg·m~(-3)·d~(-1),COD去除负荷也能达到0.60 kg·m~(-3)·d~(-1)左右。分析认为,填料的布设及生物膜的着生,不仅保证了UMBR的微生物持有量,而且可为化能自养菌群、氨氮氧化菌群、自养反硝化菌群和异养反硝化菌群等微生物类群创造各自适宜的微环境,是系统保持污染物高效去除的生物学基础。     

厌氧氨氧化一反硝化耦合处理合成革废水研究

采用厌氧氨氧化(Anammox)-反硝化偶合反应器处理合成革废水,在人工配水、常温、控制pH在7.5~8.0。结果表明,经过79 d的培养,历经启动初期、活性提高期、负荷提高期等3个启动阶段,系统的TN去除率达70%,成功实现厌氧氨氧化耦合反硝化的启动,系统中厌氧氨氧化和反硝化均发挥一定的TN去除作用,以厌氧氨氧化作用为主。继续运行30 d,反应器状况保持良好,在进水NO2--N与NH4+-N质量浓度的比在1.2~1.5,且COD为60~70 mg/L的条件下,TN去除率可稳定在80%以上,TN容积去除速率约0.29~0.41 kg/(m3·d)。出水水质稳定,处理效果较好。     

亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理煤气化废水的研究

为了实现煤气化废水的经济有效脱氮，分别研究了单独亚硝化及其与厌氧氨氧化组合工艺对实验室模拟废水和实际煤气化废水的脱氮性能，分析了废水中苯酚对亚硝化反应器运行的影响及其自身转化。结果表明：质量浓度为7～50 mg/L的苯酚对亚硝化系统首先产生抑制，但随着运行时间延长，系统性能逐渐恢复。在处理实际煤气化废水时，逐渐增加进水中煤气化废水的比例，废水中毒性物质对亚硝化过程的影响能够被克服，亚硝化反应器可以实现稳定运行。在亚硝化反应器中，亚硝态氮积累率达90%左右，COD去除率达98%，反硝化脱氮对总氮的去除率达到60%左右；组合工艺中亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器均能够稳定运行，厌氧氨氧化脱氮率维持在70%左右；实际煤气化废水亚硝化-厌氧氨氧化全程氮去除率平均达到86%。     

部分硝化-厌氧氨氧化反应器处理养猪场废水的模拟试验研究

采用部分硝化-厌氧氨氧化工艺处理高污染负荷的养猪场废水,经过39 d的静态培养以及141 d的动态培养,成功启动厌氧氨氧化工艺,其COD去除率为平均76.30%、最高为90.42%;TN去除率平均为63.43%、最高达到71.03%;平均TN去除负荷为0.11 kg/(m3·d)、最高为0.43 kg/(m3·d)。试验结果表明,在高污染负荷条件下,部分硝化阶段,DO和pH对亚硝化作用有较大影响,当为亚硝化反应器出水DO的质量浓度在0.4~0.6 mg/L、pH在7.2~7.5时效果最佳;厌氧氨氧化阶段,当进水中COD低于350 mg/L、进氨氮的质量浓度低于376.2 mg/L时,厌氧氨氧化反应才不会受到抑制。     

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。     

短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理低C/N比生活污水

为快速实现低C/N比生活污水高效低耗稳定脱氮,在常温条件下,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动及脱氮性能进行研究,在常温,高DO(2.5 mg·L-1)条件下,采用实时控制结合神经网络模型预测控制可快速启动短程硝化,亚硝积累率达到95%以上。由于生物膜的独特结构可为厌氧氨氧化(Anammox)菌提供良好的厌氧环境,因此选用生物滤池来实现厌氧氨氧化,启动期间克服了温度变化的影响,第173天后,NH4+-N和NO2--N去除率达到90%以上,TN去除率达到80%,Anammox滤池成功启动。后续将短程硝化与厌氧氨氧化耦合,通过逐步提高滤速启动耦合系统,Anammox滤池滤速可提高到0.5 m·h-1,总氮容积负荷达到0.75 kg·m-3·d-1。系统出水TN平均浓度为8 mg·L-1,实现了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺稳定高效地处理生活污水。