同步硝化反硝化的持续稳定与供氧模式的关系

为考察同步硝化反硝化(SND)的持续稳定性,以模拟污水为试验对象,于SBR反应器内研究了不同供氧模式下SND过程中氮转化规律和DO、ORP及pH值的变化规律.试验结果表明,恒定气量连续曝气(CA)模式下,SND持续稳定的时间及对TN的去除率随曝气量的增加而减小,DO、ORP和pH值的曲线上均出现了预示SND过程结束而完全硝化反应开始的折点;在恒定气量间歇曝气(IA)模式下,随曝气百分数(AF)的降低,DO、ORP和pH值的曲线上不仅没有折点出现而且均呈现趋于平直、稳定的趋势,同时对TN的去除率相应增加;在恒定DO浓度连续曝气模式下,当DO浓度从2.0 mg/L降至0.5 mg/L时,ORP和pH值的波动逐渐趋于稳定且对TN的去除率也随之增加.对上述试验结果进行分析可知,具有低AF的IA和恒定低DO浓度的CA两种模式,不仅有利于低碳城市污水SND过程的持续稳定,而且还可节省曝气量.     

溶解氧和污泥粒径分布对城市污水SND影响

为了进一步探讨同步硝化反硝化的反应机理,采用SBR工艺,考察溶解氧和污泥粒径分布对城市污水同步硝化反硝化的影响。结果表明:低溶解氧(平均DO=0.5~0.8 mg/L)条件下,氮平衡计算证实SBR工艺发生了明显的SND现象,总氮中大约23.11%的氮是通过SND现象去除的。当DO浓度为0.5 mg/L时,硝态氮生成量与氨氮的减少量之比为0.454,硝化速率与反硝化速率基本相当。当DO浓度为4.296 mg/L时,硝化反应产生的氨氮的减少量与硝态氮的生成量相等,此时基本不发生SND现象。当SND发生时,污泥菌胶团颗粒的平均颗粒粒径仅为5.02μm~6μm,说明SND不是单纯的"微环境作用"的结果。     

应用DO、pH和ORP在线控制A/O硝化过程

开展了应用DO、pH和ORP传感器在线控制A/O工艺硝化过程的试验研究,结果表明,好氧区第1格室的DO浓度可以指示进水氨氮浓度高低;好氧区首、末端pH差值与进水氨氮浓度具有较好的相关性;好氧区pH曲线可以指示系统硝化进行的程度及曝气量和碱度是否充足;好氧区末端ORP值与出水氨氮、硝酸氮浓度具有很好的相关性;好氧区最后格室的DO浓度和ORP值呈对数相关性。基于上述在线信息建立的A/O工艺硝化过程控制策略,不但能提高出水水质,而且降低了运行能耗。     

阶段时间对CMICAO工艺低温运行特性的影响

研究了低温下多点交替进水阶式A2/O(CMICAO)工艺阶段运行时间对污染物去除率的影响,探讨了DO、ORP以及pH状态参数与污染物去除率之间的关系。结果表明,水温8~10 ℃,泥龄13 d,水力停留时间16 h,污泥浓度2 680~3 560 mg/L,污泥回流比30%,阶段1至6的运行时间为3、2.5、2、3、2.5、2 h时,工艺出水TN、氨氮、NO3--N和TP浓度的平均值分别为10.1、1.1、7.4和0.8 mg/L。硝化反应结束时,pH由下降转为上升,ORP上升趋于平缓,DO上升趋缓;反硝化结束时,ORP曲线明显跌落,pH由上升趋于平缓并略有下降;释磷结束后ORP曲线由下降趋于平缓。降低前好氧池DO浓度,有助于同步硝化反硝化作用的发生,从而提高脱氮效率,节省能耗。     

温度对SBBR亚硝酸型同步硝化反硝化的影响

采用序批式生物膜反应器(SBBR)处理广州地区的城市污水,当温度为21～35℃时均能实现亚硝酸型同步硝化反硝化.随着温度的上升,氨氧化速率及对TN的去除速率均加快,31℃时达到最大值,其中氨氧化速率为4.71 mgNH4+-N/(L·h),对TN的去除率为84.8%;但当温度升高到35℃时去除速率会略有下降,且所需反应时间延长.在21～35℃的范围内,温度对反硝化菌的影响要小于对亚硝酸菌的,随着温度的升高,SBBR的同步反硝化效果相对得到了加强.利用DO、pH和ORP的变化规律判定反应结束时刻,可以实现对亚硝酸型同步硝化反硝化的过程控制.     

好氧反硝化在短程硝化反硝化工艺中的作用研究

采用SBR反应器处理垃圾渗滤液，研究了短程硝化反硝化过程中好氧反硝化的作用。结果表明，SBR反应器的亚硝化效果良好，氨氮几乎完全被氧化为NO2^- -N；该系统的活性污泥中同时存在能还原NO3^- -N和NO2^- -N的好氧反硝化菌，还原NO3^- -N的好氧反硝化菌和氨氧化菌的数量及其总活性高于NO2^- -N氧化菌，这是SBR反应器能够长期维持亚硝化状态的重要原因；有机物浓度越高则好氧反硝化速率越快，此时氨氮均被氧化为NO2^- -N，当有机物浓度达到某临界值时，好氧反硝化速率几乎保持不变；溶解氧浓度越低则好氧反硝化速率越快，释放出的OH^-会导致pH值升高。好氧反硝化对于维持和促进SBR反应器的短程硝化反硝化具有重要的作用。     

无外加碳源SBBR脱氮工艺及其控制方法研究

为提高脱氮效果并实现利用内碳源进行反硝化,开展了SBBR（以好氧-缺氧方式运行）处理生活污水的脱氮研究.在好氧阶段,SBBR中的生物膜能创造缺氧微环境并吸收、储存碳,实现了同步硝化反硝化,降低了硝态氮的浓度;在缺氧阶段,可利用内碳源实现剩余硝态氮的反硝化.溶解氧浓度的大小对好氧时间、好氧剩余硝态氮浓度和缺氧反应时间有较大影响,因而可以利用在线检测的DO作为曝气量控制参数.DO、pH和ORP值的变化具有规律性,反映了生物脱氮过程中耗氧和供氧、产酸和产碱、氧化和还原过程的变化.为准确判断好氧和缺氧反应过程的终点,并减少控制的滞后时间,建议以pH值的＂氨谷＂和ORP的＂硝酸盐膝＂作为主控制特征点分别指示硝化和反硝化的终点,而以ORP的＂氨肘＂和pH值的＂硝酸盐峰＂作为参考或辅助控制特征点.     

DO对SBBR工艺亚硝酸型SND及过程控制的影响

在SBBR工艺亚硝酸型同步硝化反硝化过程中,DO是一个主要限制性因素,通过调节曝气量控制DO浓度在3.60～4.25 mg/L范围内可较好地实现亚硝酸型同步硝化反硝化。DO、pH值和ORP的变化规律与反应器内COD的降解和"三氮"的转化有良好的相关性。DO浓度的变化对DO、pH值和ORP曲线的变化规律影响较大,ORP曲线的特征点与COD的降解过程具有良好的相关性,可作为易降解有机物反应完毕的指示点。DO、pH值和ORP曲线的突跃特征点可以作为SBBR工艺亚硝酸型同步硝化反硝化反应结束的控制点。     

SBR中亚硝酸型硝化的影响因素研究

为实现稳定的NO2^--N积累,对SBR中亚硝酸型硝化的影响因素进行了研究。结果表明：亚硝酸型硝化系统的稳定运行是多个影响因素(进水氨氮浓度、pH值、DO值、温度和SRT等)共同作用的结果,其中控制较低的DO值是关键因素之一。过低的进水氨氮浓度和pH值会导致系统运行的不稳定。当DO为0．5～1．0mg／L、进水氨氮为120～240mg／L、pH值为7．5～8．3．在25、30、35℃均可获得稳定的NO2^--N积累。而温度和SRT不是亚硝酸型硝化系统稳定运行的决定性因素。     

好氧/缺氧循环SBR工艺的脱氮研究

当原水碱度不足时，针对SBR工艺，采用好氧／缺氧循环的运行方式进行脱氮性能及其过程控制的研究。结果表明，通过在线监测pH值的变化可以判断硝化反应过程中碱度是否充足、氨氮是否全部被氧化，相应的控制策略为：如果好氧／缺氧的循环次数超过2次，那么第一次硝化反应以pH值下降0．4～0．5来控制好氧时间，中间的每一次硝化反应以pH值下降0．8～1．0来控制好氧时间，最后一次硝化过程根据DO与pH值变化曲线上的跃升点控制反应时间；每次的缺氧反硝化都根据ORP与pH值曲线上拐点的出现来控制缺氧时间。与传统运行方式相比，采用好氧／缺氧循环运行方式及上述控制策略可使脱氮效率得到明显提高。     

以DO、ORP、pH控制SBR法的脱氮过程

为实现SBR法脱氮在线模糊控制,以啤酒废水为研究对象,通过不同进水混合液氨氮浓度的试验,详细地研究了SBR法在去除有机物和硝化、反砂化过程中DO、ORP、pH的变化规律。试验表明,DO、ORP、pH的特征点和平台的重现性很好,可以作为SBR法去除有机物、砂化、反硝化的过程控制参数。     

SBR工艺系统中污泥的TTC-ETS活性变化

通过检测SBR工艺系统的TFC-ETS活性，研究了污泥生物活性的变化规律和活性状况。试验结果表明：TIC-ETS活性可以有效地表征SBR系统的生化反应进程；有机物降解、硝化和反硝化阶段的生物活性依次降低，运行条件并未明显影响到SBR系统的TFC-ETS活性变化规律，但影响到TIC-ETS活性曲线上标志不同反应阶段的特征点出现时间和各阶段的平均生物活性；TFC-ETS活性与DO、ORP和pH值之间存在良好的相关关系。     

SBR短程同步硝化反硝化耦合除磷的研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)中,以模拟城市污水为处理对象,考察了在稳定运行期间的典型周期里COD、TP、TN、DO、pH以及ORP的变化规律。试验表明,在SBR反应器中实现短程同步硝化反硝化耦合除磷是完全可行的,在温度为20～25℃、pH值为7.12～7.43的条件下,系统对COD的去除率达到95.6%,对TP和TN的去除率分别为88.8%和87%,实现了短程同步硝化反硝化与反硝化除磷的统一。     

SBR反硝化颗粒污泥特性研究

试验采用人工配制污水,以醋酸钠为COD来源,以硝酸钠为硝氮来源,对SBR颗粒污泥反硝化系统中C/N对反硝化作用的影响、反硝化过程中pH和ORP的变化规律进行了研究,得到适宜的C/N约为5,并验证了通过测定pH和ORP曲线拐点可准确判断反硝化反应终点。     

Modes of operation and pH control as enhancement factors for partial nitrification with oxygen transport limitation

Sequencing batch (SBR) and continuous operation modes were applied using different pH control strategies to enhance partial nitrification in a biofilm rotating disk reactor. The pH control strategies were supervisory control in the range of 7.5–8.6 and fixed pH at 7.5 and 8.5, at dissolved oxygen (DO) concentrations in the range of 0.6–5.0 mg O₂/L. Supervisory pH control enabled operation at a free ammonia concentration inhibitory to the nitrite-oxidizing bacteria (NOB) and an optimum for the ammonia-oxidizing bacteria (AOB). The results indicate that both operation modes were simultaneously controlled by oxygen transport and micro-kinetics (influenced by pH and NH₃). The SBR mode with supervisory pH control presented more stable partial nitrification-nitrite accumulation >80% for 249 days than continuous operation. Molecular analyses showed that the SBR operation with supervisory pH control at low DO concentrations contributed to the enrichment of the AOB (>95%) over the NOB (<5%) populations. Therefore, it can be stated that a suitable pH control strategy can act as an enhancement factor of partial nitrification even under oxygen-transport-limiting conditions.     

通过控制泥龄实现亚硝酸盐型同步硝化反硝化

采用序批式活性污泥法处理人工配制的城市生活污水，通过控制泥龄成功地实现了亚硝酸盐型同步硝化反硝化，曝气过程中NO2^-N／NOx^-N值始终保持在84．48％以上，曝气结束时大约有80．39％的氨氮通过同步硝化反硝化途径被去除。在适宜的曝气量下，利用排泥的方法控制反应器内适宜的泥龄，可以实现稳定的亚硝酸盐型同步硝化反硝化。