低氧条件下生物反硝化过程中N2O的产量

利用SBR反应器,控制曝气量为0.3 L·min-1,通过改变N2∶O2比例,调节反硝化过程中DO浓度,以连续投加乙醇作为反硝化碳源,考察了低氧条件下NO-3N反硝化过程及N2O的产量。结果表明,DO对反硝化菌的活性具有明显的抑制作用。DO由0增至0.7 mg·L-1,NO-3N还原速率由18.12 mg N·(g MLSS)-1·h-1降至11.37 mg N·( gMLSS)-1·h-1,系统N2O产量由0.23 mg·L-1增至1.74 mg·L-1。其原因为：(1)较高的NO-2N浓度导致系统反硝化速率降低,N2O积累并释放;（2）DO对N2O还原酶活性具有明显的抑制作用。降低缺氧-好氧生物脱氮过程中缺氧反应器内部DO含量,是减少生物脱氮过程中N2O产量的关键因素。     

生物脱氮中N2O产生过程的微生物作用

N2O是一种重要的温室气体.微生物的生物硝化反硝化过程是N2O产生的主要来源.从微生物学的角度阐述了脱氮过程中N2O的产生过程,并分析了不同脱氮过程中各菌种对N2O产生过程的作用.硝化过程中N2O主要产生于氨氧化细菌的氨氧化过程,亚硝酸盐氧化细菌的存在可以减少N2O的产量;反硝化过程中亚硝酸盐的积累,低氧和碳源不足都会导致N2O产生量的增加;另外,其他一些参与氮循环的微生物也会产生N2O.文章最后给出了污水脱氮过程中N2O减量化的策略以及今后研究的方向.     

多因素对反硝化除磷过程中COD、N和P的去除分析

以A²O-生物接触氧化(BCO)工艺系统反硝化除磷活性污泥为研究对象,应用Central Composite Design(CCD)设计考察了起始COD浓度、硝酸盐氮浓度、反应温度和缺氧反应时间对反硝化除磷反应的3个响应值COD去除率(Y_cod)、N去除率(Y_n)和P去除率(Y_p)的影响。结果表明,起始COD对反硝化除磷反应中COD、N和P的去除都有重要影响,且缺氧反应时间对Y_n有较大影响,反应温度对Y_p有很大影响;3个响应值的模型方程均显著,R²分别为0.9853、0.9118和0.9972;当COD为316.95 mg·L^-1、硝酸盐氮为42.26 mg·L^-1、反应温度为27.19℃、缺氧反应时间为237.37 min时,Y_cod、Y_n和Y_p的模型预测值分别为93.54%、99.96%和99.56%,试验响应值分别为92.03%、91.15%和81.64%     

好氧饥饿对膨胀污泥硝化性能及污泥特性的影响

采用SBR好/缺氧工艺,考察了好氧饥饿对于丝状菌膨胀污泥中硝化细菌活性及污泥性能的影响。结果表明,14 d的好氧饥饿过程(无外加底物,保持曝气)中,氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)表现出更高的饥饿敏感性,其好氧衰减速率[(0.42±0.06)d^-1)高于亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria, NOB)的好氧衰减速率[(0.34±0.05)d^-1]。恢复阶段初期,系统出现了明显的亚硝酸盐积累现象,这主要归因于AOB具有在环境发生改变时做出快速反应的能力,具体体现在AOB较NOB具有更高的活性恢复速率上。此外,好氧饥饿能够快速杀死丝状细菌,迅速改善膨胀污泥的沉降性能,使污泥的SVI由170 ml·g^-1快速下降到30 ml·g^-1。胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)和溶解性微生物产物(soluble microbial products, SMP)能够相互转化,并为饥饿污泥提供一定的碳源和能源,保证了细菌在饥饿环境中长期的细胞维持。     

模糊控制强化生物除磷SBR系统的除磷过程

采用在线ORP和pH仪对两个平行的强化生物除磷(EBPR)SBR反应系统的厌氧放磷、缺氧吸磷和好氧吸磷过程进行监测。针对聚糖菌(GAO)和聚磷菌(PAO)的竞争和影响PAO和反硝化聚磷菌(DPAO)的各种因素,验证了以氧化还原电位(ORP)和pH作为除磷过程模糊控制参数的可行性和有效性。在此基础上,确立了厌氧／好氧(A／O)SBR系统和厌氧／缺氧(A2)SBR系统除磷过程的模糊控制策略。对ORP和pH的在线检测不仅可以模糊控制厌氧放磷、缺氧吸磷和好氧吸磷过程所需时间,节约能源优化处理效果,而且可以指示系统运行效果和功能微生物种群的竞争行为。     

高亚硝态氮钝化清洗废水的生物处理及过程控制

钝化清洗废水含有高浓度亚硝态氮,采用普通活性污泥难以进行生物处理。采用亚硝态氮废水富集亚硝态氮氧化菌（NOB）,以富含NOB污泥的SBR装置处理模拟化学清洗钝化废水,并提出了该处理工艺的过程控制策略。结果表明：该工艺可以在300 min内完全氧化亚硝态氮浓度高达2000 mg·L^-1的钝化废水,高浓度亚硝态氮没有对生物降解过程产生明显抑制;反应过程中DO浓度的变化与亚硝态氮氧化过程存在相关性,溶解氧浓度的移动斜率变化（DO-MSC）可作为亚硝态氮氧化过程控制参数;当DO-MSC >0.02时,亚硝态氮氧化过程结束,此时可停止曝气。批次试验结果显示在不同曝气量（0.02～0.125 m³·h^-1）和不同温度条件（15～30℃）下,DO-MSC指数均可有效指示亚硝态氮氧化终点。     

基于BP神经网络的A/O脱氮系统外加碳源的仿真研究

对连续流缺氧/好氧（A/O）脱氮工艺处理低碳氮比（C/N）生活污水的外加碳源系统进行了仿真研究.由于处理系统的外加碳源量、总回流比和出水总氮（TN）之间存在的复杂非线性关系,很难用常规的参数型模型进行描述,给处理系统控制策略的实现带来较大的困难.针对该问题,引入了BP神经网络,通过神经网络对试验数据的学习建立系统的非参数型模型,通过该模型对系统进行仿真研究,可以达到优化碳源投加量的目的.研究结果表明,经过训练的BP神经网络模型可以很好地模拟处理系统,根据仿真分析结果可以实现碳源投加量的优化控制,这为污水处理系统在线最优控制的实现提供了一条可行的途径.     

进水C/P比对A2/O工艺性能的影响

我国当前面临着严重的水体富营养化问题,A²/O工艺是一种有效的同步脱氮除磷工艺,但其中进水C/P比是其运行效果的重要影响因素,为深入考察不同进水C/P比对A²/O工艺运行性能的影响,试验设计了4种进水C/P比 (55、45、34、23),研究了A²/O工艺中COD、总氮、磷和污泥特性的变化.实验结果表明,当进水C/P比小于32时,磷的去除效果随C/P比的降低而线性降低;当进水C/P比高于32时,磷的去除效果稳定在90%～98%,出水磷浓度小于0.5 mg•L^-1.但是C/P比的变化,对COD和总氮的去除率影响较小,平均去除率分别高于90%和75%.而剩余污泥中磷含量则随C/P比的下降而增加.实验发现,不同C/P比系统均存在反硝化除磷现象,可以实现“一碳两用”,有利于氮磷去除效果的提高.     

外加碳源类型对A2/O-BCO系统脱氮除磷性能的影响

反硝化除磷系统可实现氮、磷的同步去除,但在处理实际低C/N污水时,常需补充碳源以解决碳源不足的问题。采用A²/O-BCO（anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation）反硝化除磷系统,通过投加两种常用的外碳源控制进水C/N在4.3左右,考察碳源类型（丙酸钠、乙酸钠）对A²/O-BCO系统长期运行效果的影响,并采用批次试验进一步探究不同外加碳源条件下活性污泥的内碳源贮存和利用特性。结果表明：碳源种类的变化会改变微生物的底物贮存和利用特性,进而影响系统的脱氮除磷效果。当采用丙酸钠为外加碳源时,PO₄^3--P去除效果稳定在94%左右,实现了磷的高效去除,但TIN的去除率仅为70.82%;而以乙酸钠为外加碳源时,系统TIN的平均去除率可以达到74%,但磷的出水浓度出现波动现象,平均去除率仅为89.90%。碳源转化分析表明,厌氧条件下,进水丙酸钠含量增多,PHV的合成比例增加,相反,乙酸钠含量增多,PHB合成比例增多;缺氧条件下,DPAOs对PHB和PHV的降解效果与其含量相关,丙酸钠作为外碳源时,PHV的降解速率高且微生物产能效率高,因此PO₄^3--P吸收速率较快。此外,本文提出了不同外加碳源条件下系统的优化运行策略。     

Simultaneous Nitrogen and Phosphorus Removal by Denitrifying Dephosphatation in a(AO）2 Sequencing Batch Reactor

A 24 L working volume reactor was used for the research on simultaneous phosphorus (P) and nitrogen (N) removal by denitrifying dephosphatation in an anaerobic-oxid-anoxic-oxid sequencing batch reactor((AO)2SBR) system. The durations of each phase are: anaerobic 1.5 h, aerobic 2.5 h, anoxic 1.5 h, postaerobic 0.5 h, settling 1.0 h, fill 0.5 h. The successful removal of nitrogen and phosphorus is achieved in a stable (AO)2SBR. The effluent P concentrations is below 1 mg/L, and the COD, TN and P average removal efficiency is 88.9 %, 77.5 % and 88.7 %, respectively. The batch experiment results show that the durations of aerobic and anoxic phase influence the P removal efficiency. Some feature points are found on the DO, ORP and pH curves to demonstrate the complete of phosphate release and phosphate uptake. These feature points can be used for the control of (AO)2 SBR.