应用SBR实现有机废水厌氧氨氧化生物脱氮的研究

采用SBR反应器,以硝化污泥和厌氧氨氧化(ANAMMOX)颗粒污泥的混合污泥为接种污泥,以有机模拟废水为研究对象,进行了厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究。结果表明,在控制温度为25℃,水力停留时间为12 d,pH值为7.2～8.5,进水NH4+-N为220 mg/L左右、NO2--N为138 mg/L左右、COD为294 mg/L的条件下成功启动了SBR反应器。在高氨氮、低有机物浓度的条件下,ANAMMOX菌和异养反硝化菌能够实现共存,且ANAMMOX菌仍能成为优势菌属,AN-AMMOX反应是反应器中的主导反应。镜检发现,优势菌尺寸约为1μm,呈圆形或椭圆形,成簇聚生,表面可观察到明显的漏斗状缺口,具有典型的厌氧氨氧化菌特征。污泥中形成了以厌氧氨氧化球状菌为主、其他杆状菌和丝状菌共存的微生物混培体。     

低温胁迫下包埋厌氧氨氧化污泥颗粒的脱氮性能

为解决在厌氧氨氧化反应进程中,厌氧氨氧化菌抗低温能力较差的问题,以聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋剂包埋厌氧氨氧化污泥颗粒,采用UASB反应器研究了HRT对驯化过程中氨氮和亚硝态氮去除效果的影响,考察了温度变化对低温下包埋厌氧氨氧化菌颗粒脱氮效果的影响。结果表明,当进水氨氮浓度为50 mg/L,HRT为7 h时,投加15%包埋污泥后的UASB反应器具有较强的脱氮能力,对NH4+-N、NO2--N的去除率分别为95%和89%。相同条件下,水温从30℃阶梯式降低到14℃时,包埋厌氧氨氧化菌颗粒对NH4+-N的去除率从95%下降为70%,对NO2--N的去除率从89%下降为63%。在14℃下运行期间,调节水力停留时间为11 h可以提高脱氮效果,NH4+-N、NO2--N去除率分别在85%和79%左右。采用聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋剂包埋厌氧氨氧化细菌,能大幅度提高低温胁迫下的脱氮性能。     

高氨氮废水稳定亚硝化技术研究

以人工配制的含氮废水为研究对象,通过控制反应器内废水的pH8.48、碱度1 439 mg/L、DO0.1 mg/L、氨氮容积负荷为0.27 kg/(m3.d),在长污泥龄(106 d)活性污泥亚硝化系统中成功实现了反应器出水NH4+-N与NO-2-N的浓度比例接近1∶1的稳定亚硝化积累结果,为早日能够运用亚硝化/厌氧氨氧化生物脱氮工艺实现高效生物脱氮提供了科学依据。     

常温下部分亚硝化的启动中试研究

在常温(16.4 ～25.5℃)、限氧(DO =0.20 ～0.80 mg/L)条件下,以A/O除磷工艺出水为原水,在中试规模的反应器中采用SBR及高低氨氮(平均值分别为303.9和82.4 mg/L)交替进水方式,经过24个周期的连续运行成功实现了短程硝化,氨氮氧化率超过50％,亚硝化率超过90％.高FA( 11.36 mg/L)、FNA(0.033 mg/L)及低DO(＜0.80 mg/L)的联合抑制是实现亚硝酸盐氧化茵(NOB)被淘汰的关键因子,而限时曝气策略是SBR短程硝化得以稳定维持的重要因素.在低氨氮、连续流下控制HRT为7～9h、反应器各格室的曝气量为2～5 L/min、DO为0.10～0.60 mg/L,可使氨氮氧化率维持在55％左右,亚硝化率在95％以上,出水NO-2 -N/NH+4 -N平均值为1.32,为后续厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器提供了适宜的进水水质.     

气水比对膜生物反应器亚硝化的影响

常温下在膜生物反应器(MBR)中接种普通活性污泥快速启动亚硝化。亚硝化启动成功后,研究了气水比对反应器亚硝化效果的影响。结果表明,通过改变气水比可以实现稳定的半亚硝化,出水NO-2-N/NH+4-N平均值为1.33,适宜作为厌氧氨氧化反应器的进水;全亚硝化在稳定性方面不如部分亚硝化,其动力费用高且有可能发生污泥膨胀;当气水比为14∶1时,反应器内发生反硝化反应,消耗混合液中胞外聚合物,减缓了膜组件的污染速率,同时能实现稳定的半亚硝化。因此,确定最佳气水比为14∶1。     

部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果研究

以低C/N比高氨氮废水作为SBR反应器进水,出水再进入UASB反应器,进行部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果研究。结果表明:UASB反应器进水脱氧时,在稳定运行阶段,NH_4~+-N、TN和CODCr平均去除率分别为87. 04%、80. 70%和86. 97%,最高去除率分别达到91. 32%、82. 88%和88. 89%; UASB反应器进水不脱氧时,在稳定运行阶段,NH_4~+-N、TN和CODCr平均去除率分别为91%、84%和86%,最高去除率分别达到了95. 78%、87. 67%和92. 22%。部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺经过调试后可以稳定运行,对处理低C/N比高氨氮废水具有较好效果;厌氧氨氧化反应器进水不脱氧,仍可以达到较好的处理效果,反应器内是一个好氧氨氧化、异养反硝化、ANAMMOX协同脱氮过程,具体的耦合脱氮机理还有待进一步探讨。     

硝化-膜生物反应器去除双酚A的机理分析

采用硝化-膜生物反应器处理含双酚A(BPA)废水,考察了在自养硝化污泥驯化期间反应器中NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N浓度的变化以及对低浓度BPA的去除效果,讨论了吸附和生物降解对去除BPA的贡献。在污泥负荷为0.032~0.055 gBPA/(kgSS·d)、进水氨氮浓度为100~350 mg/L时,硝化污泥对BPA的去除率可达70%以上,对氨氮的去除率90%。硝化污泥吸附去除的BPA量占总去除量的25%以下,并随着进水BPA浓度的增加而减小。经过驯化后,反应器可以在去除较高浓度氨氮的同时降解一定浓度的BPA。当污泥负荷0.055 gBPA/(kgSS·d)时,低浓度BPA的加入对硝化-膜生物反应器去除常规污染物能力的影响较小。     

亚硝化颗粒污泥的培养、强化方法及其特性

采用生活污水和SBR反应器,通过控制沉淀时间及在进水中投加氨氮,成功培养出了亚硝化颗粒污泥并实现了处理性能的强化。颗粒污泥平均粒径为0.77 mm,粒径0.6 mm的颗粒占到61.4%,亚硝化率稳定维持在95%以上,氨氮容积负荷达到0.94 kg/(m3·d)。控制沉淀时间是培养亚硝化颗粒污泥的有效手段,当沉淀时间10 min时亚硝化颗粒污泥难以形成,当沉淀时间为4 min左右时,亚硝化污泥的颗粒化速度较快。维持进水氨氮浓度在175 mg/L左右,可在短期(18 d)内显著增强亚硝化颗粒污泥的氨氧化性能,氨氮容积负荷是强化前的两倍。亚硝化污泥的颗粒化,不仅提高了污泥的沉降性能,而且增强了系统的抗冲击负荷能力,强化了亚硝化的稳定性。     

电流强度对三维生物膜电极反应器处理含氮污水性能研究

考察了三维生物膜电极反应器(three-dimensional biofilm electrode reactor,3D-BER)在阳极区和阴极区分别接种硝化菌和氢自养反硝化菌后,电流强度的变化对处理含氮污水性能的影响.在水力停留时间为12h,进水氨氮浓度为30mg/L,DO调节在6mg/L,pH为7.0,将电流强度分别调至20,40,60,80mA,研究反应器的脱氮效果.结果表明:随电流强度的增大,NH4+-N的去除率呈现先升高后降低的趋势.当电流强度为40mA时,氨氮的去除率达到最高,为79.24%;电流强度升高至80 mA时,反应器对NH4+-N的去除率降为58.61%.     

短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化工艺处理焦化废水

通过对短程硝化和厌氧氨氧化工艺的研究,开发了短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化(O1/A/O2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理.控制温度为(35±1)℃、DO为2.0～3.0mg/L,第一级好氧连续流生物膜反应器在去除大部分有机污染物的同时还实现了短程硝化.考察了HRT、DO和容积负荷对反应器运行效果的影响.结果表明,当氨氮容积负荷为0.13～0.22gNH4+-N/(L·d)时,连续流反应器能实现短程硝化并有效去除氨氮.通过控制一级好氧反应器的工艺参数,为厌氧反应器实现厌氧氨氧化(ANAMMOX)创造条件.结果表明,在温度为34℃、pH值为7.5～8.5、HRT为33 h的条件下,经过115 d成功启动了厌氧氨氧化反应器.在进水氨氮、亚硝态氮浓度分别为80和90 mg/L左右、总氮负荷为160 mg/(L·d)时,对氨氮和亚硝态氮的去除率最高分别达86%和98%,对总氮的去除率为75%.最后在二级好氧反应器实现氨氮的全程硝化,进一步去除焦化废水中残留的氨氯、亚硝态氮和有机物.O1/A/O2工艺能有效去除焦化废水中的氨氮和有机物等污染物,正常运行条件下的出水氨氮＜15 mg/L、亚硝态氮＜1.0 mg/L,COD降至124～186 mg/L,出水水质优于A/O生物脱氮工艺的出水水质.     

短程硝化/厌氧氨氧化联合工艺处理含氨废水的研究

在SBR中接种普通好氧活性污泥,通过控制运行条件来实现短程硝化,同时提高厌氧生物转盘系统中厌氧氨氧化的氮负荷,使之与SBR出水中NO2--N的积累量相匹配,并将二者组合形成短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺.处理含氨废水的试验结果表明:在SBR的进水NH4+-N为150～250 mg/L、温度为(28±2)℃、pH值为7～8、DO<1 mg/L的条件下,可实现稳定的短程硝化,NO2--N积累率达85%以上,NH4+-N负荷达0.129 kgN/(kgVSS·d),AOB和NOB的数量之比为103:1.将短程硝化出水加入NH4+-N后作为厌氧氨氧化反应器的进水,在(40±1)℃下可以达到自养脱氮的目的,对NH4+-N、NO2--N和TN的去除率分别达86%、97%和90%以上,TN容积负荷为0.488 kgN/(m3·d).     

硝化颗粒污泥的培养及其硝化性能研究

在连续流上流式好氧反应器中接种厌氧颗粒污泥进行硝化颗粒污泥的培养及其硝化性能研究,结果表明,通过逐步提高进水N/C值能培养出高活性硝化颗粒污泥;进水氨氮浓度对系统的硝化性能没有显著影响,系统对氨氮的去除率85%;当氨氮容积负荷0.40kgNH4+-N/(m3.d)时,系统实现短程硝化,亚硝酸盐氮积累率平均高达83%。     

沸石SBR/缺氧上升流污泥床实现氧化铁红废水脱氮

采用沸石序批式反应器(ZSBR)与缺氧上升流污泥床反应器(A-USB)组合工艺处理氧化铁红高氨氮废水,探究ZSBR稳定亚硝化特性以及组合工艺的脱氮性能。结果表明,通过游离氨(FA)抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB),ZSBR可实现稳定高效的完全亚硝化。在进水NH4+-N浓度约为700 mg/L的情况下,ZSBR的出水NH4+-N基本稳定在30 mg/L以下,亚硝化率(NAR)维持在95%以上,平均亚硝酸盐产率(NPR)最高可达0. 68 kg/(m³·d)。提升外回流比能够有效利用A-USB反硝化产生的碱度并减少ZSBR中碳酸氢钠碱度的投加量。以葡萄糖作为外加碳源进行反硝化试验,ZSBR出水经过A-USB反硝化处理后,总氮去除率(NRE)能够较稳定维持在85%以上,最高总氮去除负荷(NRR)可达5. 10 kg/(m³·d)。高通量测序分析表明,ZSBR样品中AOB(Nitrosomonas)的相对丰度达到了50. 93%,未检测出NOB,而具有反硝化功能的副球菌属、丛毛单胞菌属和假单胞菌属的相对丰度总占比可达7. 05%,进一步验证了组合工艺高效且稳定的脱氮性能。     

厌氧氨氧化颗粒污泥UASB反应器的快速启动

利用厌氧氨氧化絮状污泥和厌氧颗粒污泥启动厌氧氨氧化颗粒污泥UASB反应器,通过调整进水基质浓度及上升流速培养富集厌氧氨氧化颗粒污泥。反应器经过140 d的运行,成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥,NH4+-N和NO2--N去除率分别达到96. 41%和99. 11%,总氮去除负荷可以达到0. 26 kg/(m3·d),并且ΔNO2--N/ΔNH4+-N和ΔNO3--N/ΔNH4+-N分别为1. 32±0. 02和0. 26±0. 01,符合厌氧氨氧化化学反应计量学规律。反应器启动过程中厌氧颗粒污泥经历了解体、重组,颜色由黑色变为灰色最终变为红色,经过160 d的运行后形成1～3 mm的厌氧氨氧化颗粒污泥。     

短程硝化颗粒污泥的培养与特性分析

在SBR反应器中,接种普通活性污泥,以沉降时间为选择要素,逐渐提高氨氮负荷成功培养了以氨氧化细菌(AOB)为优势菌的好氧硝化颗粒污泥,其形态近似为球形或椭圆形,平均粒径1.1 mm,平均沉降速率为1.9 cm.s-1,SVI在18.2~31.4 mL.g-1之间,对氨氮的去除率达95%,亚硝酸盐积累率维持在80%~90%。颗粒污泥形成后,氨氧负荷达到了0.045 5 kgNH4+-N(kg MLSS.d)-1,与启动期相比,提高了4.55倍。分子生物学FISH技术对颗粒污泥菌群结构的定量分析表明,AOB占全部菌群的14.9%左右,NOB占0.89%左右。反应初期高FA和反应后期高FNA的共同作用可能是该研究中实现和维持稳定短程硝化的关键。     

氮负荷提升方式强化ANAMMOX反应器的性能研究

采用提高基质浓度和缩短水力停留时间两种氮负荷提升方式运行UASB厌氧氨氧化反应器,比较了两种方式对反应器运行性能的影响。试验结果表明,经过300 d的连续运行,对NH~+_4-N、NO~-_2-N、TN的去除率分别为93.09%、95.26%和88.46%,氮容积去除负荷由0.75kg/(m~3·d)升至2.26 kg/(m~3·d)。稳定阶段的化学计量关系ΔNO~-_2-N/ΔNH~+_4-N和ΔNO~-_3-N/ΔNH~+_4-N分别为1.12和0.14,接近理论值,第Ⅲ阶段出水pH值逐渐升高最后趋于稳定,产气量达到1.51 L/(L·d),污泥粒径增至5.0～7.0 mm,沉速提高至(8.94±0.77)cm/s,颗粒化程度高、颜色鲜红,脱氮性能得到强化。相比提高基质浓度,采用低浓度进水并缩短水力停留时间的方式提升氮负荷,能避免基质自身的抑制作用,稳定且较快地强化厌氧氨氧化反应器性能,有利于颗粒污泥的形成。     

气升环流反应器处理高氨氮豆制品废水

利用工程规模的多导流筒气升环流反应器处理某豆制品厂废水,详细介绍了反应器结构,并对反应器的启动与运行过程进行分析和总结。实践表明,在有机负荷为0.16~0.2 kgCOD/(kgMLSS·d)、NH+4-N负荷为0.05 kgNH+4-N/(kgMLSS·d)、C/N约为4的条件下,反应器对COD、NH+4-N的去除率分别为70%、95%左右,出水COD≤350 mg/L、NH+4-N≤10 mg/L、TN≤10 mg/L,反应器最大氨氧化速率为6.25 mgNH+4-N/(L·h),总氮以同步硝化反硝化方式去除,几乎无NO-2-N与NO-3-N积累。处理费用为1.24元/m3,反应器占地面积小、构造简单、运行稳定。     

高氨氮废水的亚硝化调控因素研究

为进一步缩短亚硝化的启动时间,提高亚硝化速率,采用SBR反应器进行了快速实现高氨氮废水的亚硝化调控因素研究。结果表明:综合优化各影响因素如温度、pH值、DO、FA是缩短亚硝化启动时间的关键,pH值和DO的调控是准确把握反应进程,获得较高出水NO-2-N浓度的关键因素,适宜的温度与pH值可弥补低DO对亚硝化速率的负面影响,并且促进氨氧化菌(AOB)快速适应低DO浓度;在温度为30℃、pH值为8.0±0.2、DO为0.5~1.0 mg/L、进水氨氮负荷(ALR)为143 mg/(L·d)的条件下,启动亚硝化只需8 d;进水ALR达1 716 mg/(L·d),氨氮转化率高达94%以上,亚硝化率也基本稳定在90%以上,出水NO-2-N高达920~1 080 mg/L,亚硝化速率达1.1~1.2 kg/(m3·d),具有较高的氨氮负荷和亚硝化活性。     

SBR短程硝化处理老龄化垃圾渗滤液

采用序批式反应器(SBR)短程硝化系统处理老龄化垃圾渗滤液,研究有机物浓度、水力停留时间(HRT)、pH值、温度对短程硝化系统的影响。以硝化污泥接种反应器,在溶解氧为1.0～1.2 mg/L和温度为(35±1)℃下达到亚硝酸氮的快速积累。结果表明,在进水氨氮为300mg/L、COD为600 mg/L、HRT为24 h、pH值为7.5～8.5、温度为(35±1)℃、溶解氧浓度保持不变的条件下,出水氨氮平均为134.0 mg/L,出水亚硝酸氮平均为142.5 mg/L,对氨氮的平均去除率为55.3%,NO2--N/NH4+-N平均值为1.06,出水硝酸氮平均为10.2 mg/L,亚硝酸氮的平均积累率为93.3%,对COD的去除率稳定在38%左右。     

水力停留时间对接触氧化处理高氨废水的影响

采用二级接触氧化工艺进行了高氨废水短程硝化模拟试验研究,研究了水力停留时间对NH3-N的去除率、碱度、短程硝化的影响,试验结果表明：采用二级接触氧化工艺,NH3-N为600 mg/L条件下的设计水力停留时间为12 h,及氨氮的容积负荷为1.10 kg/（m^3·d）左右。