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。     

碳源对低氧多级AO工艺脱氮性能及N_2O释放的影响

以乙酸钠和丙酸钠为外加碳源,考察了碳源种类和碳氮比对多级AO工艺(分别为反应器SBR-A和SBR-P)脱氮性能及其N_2O释放的影响。结果表明,在进水COD为200 mg/L时,SBR-A和SBR-P氮去除率分别为66.7%和67.1%,磷去除率分别为51.1%和28.9%。硝化过程中,SBR-A中NH4+-N氧化速度和NO_3~--N生成速度都比SBR-P高,SBR-A中NO_2~--N和N_2O积累速度比SBR-P低。2组反应器硝化过程中N_2O释放因子均小于0.23%。在反硝化过程中,SBR-A的反硝化速度高于SBR-P,N_2O释放因子均较低;存在同时释磷时,对SBR-A的反硝化速度影响较小,而对SBR-P反硝化活性影响较大,后者反硝化速度明显低于无释磷条件下的反硝化速度;菌群均以变形菌门和拟杆菌门为主,且以陶厄氏菌属、脱氯单胞菌属、蛭弧菌属和硝化螺菌属等为主要功能菌。     

尿素生产过程产生废水的脱总氮处理研究

采用富集优化的短程反硝化菌对氮肥厂产生废水进行脱氮处理,在进水TN为200 mg/L、MLSS为1 800 mg/L、DO为0.5~2.0 mg/L条件下,研究了反硝化菌的脱氮规律。结果表明:当C/N为3:1、初始p H在8.0~9.0之间时,4 h后出水总氮低于2 mg/L,总氮去除率99%以上,COD去除率80%以上;当p H为8.0、C/N在3:1~6:1之间时,6 h后总氮去除率达99%,COD去除率随碳氮比的增加而降低。     

垃圾渗滤液厌氧出水实现短程硝化影响因素研究

针对垃圾渗滤液厌氧出水水质特点,采用连续流短程硝化反应器,考察溶解氧(DO)含量、pH和进水C/N对短程硝化快速启动的影响,在优化条件下研究化学抑制剂(KClO_3)对实现短程硝化的促进作用。结果表明,DO的质量浓度在0.5～1.0 mg/L时,亚硝化率高达92.4%,DO含量过高或过低均会对系统产生不利影响;适宜的pH为7.5～8.5,进水pH过高会造成游离氨(FA)含量呈指数级上升,对氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)均产生抑制作用;适宜的进水COD/ρ(TN)为3,亚硝化率稳定在89%,C/N过高会促进反硝化进程,但氨氧化过程受阻,此阶段COD去除率保持稳定。在上述优化条件下向系统中投加5 mmol/L的KClO_3,其对NOB进行了选择性抑制,5 d后氨氧化率和亚硝化率分别达94%和97%,短程硝化启动速度更迅速,出水各指标均优于对照组。     

盐度对缺氧–好氧SBBR微生物活性及N2O释放的影响

含盐废水硝化过程常常出现亚硝酸盐积累，从而导致强温室气体N2O的产生。利用序批式生物膜反应器(SBBR)，考察了含盐生活污水同步脱氮过程不同菌群活性变化及N2O释放过程。结果表明，盐度增加，各菌群活性受抑制程度依次为亚硝酸盐氧化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria, NOB)?氨氧化菌(Ammonia Oxidizing Bacteria, AOB)?碳氧化菌。实验盐度范围内(0~20 g NaCl/L)，COD出水约稳定在50.0 mg/L，平均NH4+去除率由98%以上降至约70.5%，TN去除率由42.4%降至16.9%，N2O平均产率由3.9%增至13.3%。与SND变化类似，微生物体内聚-β-羟基脂肪酸酯(PHA)和糖原(Gly)积累随盐度增加呈先增加后减少趋势。N2O主要产生于AOB好氧反硝化过程和硝化后期内源反硝化过程。低盐度(≤10 g NaCl/L)下，SBBR内缺氧区有助于减少N2O释放；盐度增加，高盐度耦合低内碳源合成，加剧了内源反硝化阶段各还原酶之间电子竞争。高盐度导致微生物胞外聚合物(EPS)分泌增加，多聚糖(PS)比例上升，膜内缺氧区域减少，抑制N2O还原过程。     

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。     

微生物菌剂对印染废水强化处理的效果及活性污泥菌群的变化

直接投加微生物菌剂到好氧池内对印染废水进行强化处理,考察了菌剂投加前后出水CODCr和NH3-N浓度的变化。采用高通量测序法结合平板菌落计数法和活性污泥胞外聚合物的成分含量,分析了污水处理效果提高的原因。结果表明:投加微生物菌剂后,出水CODCr的质量浓度由投加前的300 mg/L以上,下降至100~200mg/L,去除率由49%~59%提高到了74%~83%。出水NH3-N的质量浓度由投加前的10~15 mg/L下降至10mg/L以下,去除率由38.1%~64.7%提高到了64.0%~86.7%。高通量测序结果表明:投加菌剂后活性污泥中Phycisphaera菌属的丰度由5.15%提高到了6.76%,比对照组高了1.61%。丰度小于2%的菌属中,Thauera,Bellilinea,Longillnea,Dechloromonas,Zoogloea这5个属的丰度比对照样品高。投加菌剂后平板计数菌落数比对照样品增加了10倍多,活性污泥中胞外聚合物蛋白质和多糖的含量明显高于对照样品。     

人工快渗系统短程硝化反硝化的协同启动及脱氮性能

为提高人工快渗(CRI)系统的脱氮性能,构建了好氧(O)/缺氧(A)两段式CRI系统处理模拟生活污水,采用NaCl-pH协同调控的方式启动短程硝化反硝化,考察了其对NH₄⁺-N、TN去除的强化效果。结果表明,进水中投加质量浓度为6 000 mg/L的NaCl运行13 d后,O-CRI反应柱的NO₂^--N积累率可达到71.7%,此时提高进水pH至8.8,NO₂^--N积累率可增高至95.5%,NaCl-pH协同调控可成功启动短程硝化。O/A-CRI系统稳定运行期间NH₄⁺-N、TN去除率均值分别达到97.6%、87.5%,比对照组分别提高了2.9、41.3个百分点。O-CRI反应柱内的脱氮功能菌以氨氧化菌(AOB)为主,其中相对丰度较高的菌属为Nitrosomonas、Nitrosospira,而以Nitrospira为代表的亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性由于被选择性抑制而致使其相对丰度大幅减小,从而保障了NO     

曝气强度对SBBR同步生物脱氮及N_2O释放影响

以生活污水为处理对象,采用碳纤维填料制成序批式生物膜反应器(sequencing batch biofilm reactor,SBBR),采用N_2+O_2联合曝气的方式,通过改变N_2和O_2的比例,稳定系统内DO浓度为1.5 mg/L,考察不同曝气强度(30、20和10 L/h)下系统脱氮性能及N_2O释放特性。异养菌和硝化菌共生于生物膜内,异养菌位于外层,硝化菌位于内层,曝气强度降低有利于外部异养菌大量增殖,生物膜厚度增加。曝气强度为30 L/h和10 L/h条件下,SBBR系统NH_4~+-N去除率分别为95%以上和79.2%±1.6%,同步脱氮效率分别为46.2%±2.6%和62.1%±2.3%,N_2O产率分别为6.25%±0.6%和2.93%±0.43%。缺氧阶段,反硝化过程和PHA(聚β–羟基烷酸酯)积累同时发生;好氧阶段,PHA呈先增加后减少的趋势。初始阶段增加的PHA为后续同步发生的反硝化过程提供了电子供体。AOB的好氧反硝化过程和异养菌反硝化过程均可导致N_2O的产生。曝气强度降低导致水力剪切力下降,生物膜内缺氧范围扩大,缺氧区N_2O停留时间延长,利于其反硝化减量。曝气强度由30 L/h降至10 L/h,微生物胞外聚合物(EPS)分泌减少,PS/PN(多糖/蛋白质)由8.59 mg/mg降至6.58 mg/mg,生物膜致密性降低,碳源和N_2O以扩散形式进入缺氧区域能力增强,N_2O释放量降低。     

温度变化对短程生物脱氮及N2O释放影响

以生活污水为研究对象,利用序批式活性污泥法反应器(SBR),考察了不同温度下短程生物脱氮过程污染物去除和N_2O释放特性。结果表明,利用pH在线控制措施,在pH曲线"氨谷"点及时停止硝化过程,能够在低温下维持稳定的短程硝化过程。不同温度下,系统异养菌COD去除效率无明显差别。随温度降低,NH_4~+去除率由95%以上降至21.8%±2.1%,N_2O产率由6.37%±0.60%降至0.66%±0.16%。N_2O主要产生于硝化过程。中温(≥20℃)和低温(20℃)下,氨氧化菌(AOB)氧化NH_4~+的温度常数θ分别为1.056和1.140。氨氧化速率(AOR)越大,最高氧化亚氮产生速率(N_2OR)出现时间越早。温度升高,AOR增加,提高了NO_2-积累速率,促进了以N_2O作为终产物的AOB好氧反硝化过程。     

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。     

交替式厌/缺氧-好氧双膜反硝化除磷工艺

采用某污水处理厂A²/O工艺中的活性污泥为种泥,以模拟生活污水为对象,考察了交替式厌/缺氧-好氧双膜反硝化除磷工艺的启动与运行特性,并采用高通量测试技术分析系统除磷污泥的菌群结构。通过60天的启动试验,系统内反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例由21.3%提高到94.4%,出水磷在0.6mg/L左右。通过逐步增加进水氨氮的方法运行2个月,系统的脱氮除磷效果稳定。在进水P浓度为6.4mg/L,保持进水N/P比为8.8,交替厌/缺氧-好氧双膜反硝化除磷工艺效能最优,可达0.12kgN/(m³?d)和0.018kgP/(m³?d),出水总磷(TP)0.8mg/L,总氮(TN)12mg/L,出水COD、NH₃-N和TN达到国家综合排放标准GB18918-2002一级A排放标准。周期试验中,pH值、氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP值)均可作为厌氧释磷的控制参数,ORP也可指示缺氧吸磷的终点。典型周期内硝酸盐、亚硝酸盐的消耗量与磷的吸收量基本呈线性关系。系统内污泥多样性约为种泥的0.5倍,在“门”、“属”分类级别上分别以Proteobacteria、Xanthomonadales-nobank为主。     

固定化微生物法处理含氨氮废水

采用聚乙烯醇-硼酸包埋固定从活性污泥中筛选的硝化菌和反硝化菌,对生活污水进行硝化反硝化工艺处理,当废水中氨氮浓度为45 mg/L,pH值为7.5,DO为2.0 mg/L,水力停留时间为18 h,氨氮去除率可达96%。     

SBR侧流除磷强化同步亚硝化反硝化除磷效率

采用SBR装置,进水COD/ρ(TN)为7,以厌氧-好氧-缺氧(A/O/A)的运行模式实现同步亚硝化反硝化(SPND)。为解决SPND工艺中除磷问题,实验在进水中额外添加一次乙酸钠,强化厌氧释磷后排出富磷上清液。当除磷效果消失时,依照第1次的方法再一次强化除磷。结果表明,强化后出水PO_4~(3-)-P的质量浓度小于0.5 mg/L,其持续时间分别达2 d和16 d,PO_4~(3-)-P平均去除率分别为95.8%±0%、96.7%±3.7%;NH_4~+-N和TN的平均去除率分别为99.5%±1.6%和97.2%±2.3%。强化后微生物多样性增加,丰度大于1%的菌属增加8种。聚磷菌(PAOs)丰度由3.74%增长至4.04%,聚糖菌(GAOS)丰度由8.63%降至4.37%。     

同步硝化反硝化污水处理的工艺优化

研究了生活污水的溶解氧含量、微生物絮体粒径、水力停留时间、C/N比以及pH值对同步消化反硝化脱氮处理效率的影响。其中溶解氧含量、水力停留时间及pH值对污水总氮去除率影响较为显著,而微生物絮体粒径和C/N比对其影响程度相对较轻。当溶解氧含量为1.5mg/L,微生物絮体粒径为60μm,水力停留时间为30 h,C/N比为4时,pH为7.0时,生活污水的氨氮去除率为85%,硝氮去除率为65%,总氮去除率为80%,同步硝化反硝化反应迚程效率较高。     

氮肥厂含氨废水的生物脱氮研究

采用富集驯化的亚硝酸菌和亚硝酸型反硝化菌对氮肥厂高氨氮废水进行处理。考察了pH的变化特征,研究了进水氨氮负荷对硝化效果的影响。实验结果表明,硝化菌能够耐受高pH废水并能高效脱氮,氨氮去除速率最高达36.07 mg/(L.h);连续运行时水力停留时间24 h,进水NH3-N负荷在0.387～0.667 kg/(m3.d)范围内,稳定运行后硝化出水氨氮去除率大于97%,亚硝化率为80%左右,总氮去除率达90%以上。     

污泥运行指标对A/A/O氧化沟生物脱氮的影响研究

采用实际城市污水,研究污泥回流比、污泥龄和污泥浓度(MLSS)对中试A/A/O氧化沟脱氮的影响。结果表明:系统脱氮能力随污泥回流比增大而增强,大于90%时,NH4+-N和TN去除率没有明显提高,还会增加能耗。污泥回流比为60%~90%,泥龄为15~20 d时脱氮效果较好,还需根据进水负荷和脱氮效果进行调节。MLSS对工艺同时硝化反硝化(SND)有显著影响,当MLSS从3 000 mg/L增至6 000 mg/L时,NH4+-N去除率从81.7%增至98.8%,TN去除率从47.2%增至66%,SND/TN从19.8%增至37.4%。     

进水配比对煤气化废水厌氧段处理效能影响

在温度35℃pH值7.0左右,HRT为30 h的厌氧反应器中,研究了厌氧氨氧化与反硝化的耦合作用.进水氨氮为70～120 mg/L左右,COD为800～1200 mg/L左右条件下,将含亚硝酸盐和硝酸盐浓度人工配水按厌氧进水配比引入反应器中,氨氮、亚硝态氮进水浓度分别为75.43 mg/L、99.87 mg/L时,总氮负荷为233.82 mg/(L·d),考察不同进水配比R(0～100％)对厌氧反应器的脱氮除碳效能影响.实验结果表明,在进水配比为75％条件下,系统氨氮、亚硝态氮去除率达55.71％、63.65％,TN去除率最高达64.56％,COD去除率达80％左右.结果表明,适当的进水配比,不仅可以达到稀释厌氧进水的作用,还可以促使厌氧氨氧化与反硝化的协同脱氮除碳效果.     

ANAMMOX反应器快速启动及对反硝化聚磷的影响研究

硝化菌的生长快于厌氧氨氧化菌,通过培育硝化生物膜,利用硝化菌的基质多样性和代谢多样性,可使生物膜由催化硝化反应过渡到催化厌氧氨氧化反应,加速ANAMMOX反应器的启动。经过2个月的运行,成功地启动了ANAMMOX反应器,而且反应器运行性能稳定。将厌氧氨氧化引入反硝化聚磷系统中,试验结果表明,在COD和TP的去除率保持基本不变的情况下,NH4+-N的去除率从23%上升到87%,TN的去除率从88%提高到93%,出水NH4+-N和NO2--N的质量浓度均低于2mg/L。     

环境中布洛芬和氯贝酸的赋存及在SND工艺中的去除

调查了上海市黄浦江等水体中布洛芬和氯贝酸的存在情况,研究了同步硝化反硝化工艺中起始药物浓度、C/N和SRT对布洛芬和氯贝酸的去除。系统最佳运行条件为COD 200 mg/L,NH3-N质量浓度20 mg/L,C/N为9.1:1,pH为7.5～8.0,HRT为12 h,SRT为30 d。进水药物浓度由1μg/L提高至100μg/L,导致布洛芬和氯贝酸去除率分别由95%和28%降低至69%和3%;碳氮比和污泥龄的增加,利于布洛芬和氯贝酸的去除,二者的最大去除率分别达到95%和58%。