碳源利用方式对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化的影响

研究了好氧颗粒污泥利用外源碳源和胞内储存物质对同步硝化反硝化(SND)的影响.当序批式反应器(SBR)运行方式不同时好氧颗粒污泥对进水碳源的利用方式不同.在一定m(COD):m(N)下,以外源基质为碳源的缺氧反硝化速率为胞内储存物质的4.5～5.5倍;当m(COD):m(N)相同时,利用胞内储存物质的SND效率明显高于外源基质.外源碳源的大量存在使得硝化反应相对滞后,好氧中后期尽管硝态氮充足,但反硝化所需的碳源往往不足:而胞内储存物质的慢速降解特性使得硝化与反硝化过程能够同步进行,从而实现了较高效率的同步硝化反硝化.     

不同有机碳源对SBR工艺同步硝化反硝化影响

采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟废水,在pH值7.0～8.0、温度30～32℃、DO浓度0.5～1mg/L、MLSS(4000±300)mg/L、NH4+-N35～45mg/L条件下,考察乙酸钠、淀粉和葡萄糖作为碳源对SBR工艺同步硝化反硝化效果的影响。结果表明:投加葡萄糖时,COD去除率达到93.95%,出水硝酸盐浓度为7mg/L;投加淀粉时,COD去除率仅70%,出水硝酸盐浓度为12mg/L;采用乙酸钠作为碳源时,COD去除率为88.34%,出水硝酸盐浓度为4mg/L。COD/NH4+-N为12,分次投加乙酸钠时,氨氮去除率高于95%,总氮去除率高于90%,实现了同步硝化反硝化。在同步硝化反硝化SBR系统中,乙酸钠比淀粉和葡萄糖更适合作为碳源。     

人工湿地反硝化碳源补充研究进展

碳源作为反硝化过程的电子供体,是影响人工湿地反硝化过程的主要因素.人工湿地的反硝化碳源主要来自于进水,但是由于进水中的溶解性有机碳浓度很低,并且大部分为难降解有机碳,因此需要考虑使用外加碳源提供反硝化电子供体.研究中用于人工湿地反硝化碳源主要有污水、低分子碳水化合物和植物生物质等.植物生物质作为人工湿地反硝化碳源有其独特的优势,不仅价格低廉,来源充足,而且解决了湿地植物的处置问题,还不会增加系统的能耗和二氧化碳的排放量.本文结合现有人工湿地反硝化碳源补充的相关研究,描述了不同外加碳源对反硝化过程的作用,并对不同外碳源的效能进行了对比.     

碳源对同时反硝化产甲烷体系的影响

为研究碳源对同时反硝化产甲烷体系的影响,分别选取蔗糖、葡萄糖、乙酸钠和丙酸为底物,比较不同碳源条件下NO3--N和TOC的去除效果及甲烷化作用。结果表明,丙酸为碳源的体系反硝化和TOC去除效果均较差且无甲烷产生;乙酸钠为碳源的体系有利于反硝化反应快速进行,NO3--N最大比降解速率为0.243 mg/(mg·d),但甲烷化作用恢复较慢,比产甲烷速率仅为13.53 m L/(g·d);蔗糖和葡萄糖为碳源均可同时获得较高的NO3--N和TOC降解率,比产甲烷速率分别达21.25 m L/(g·d)和20.85 m L/(g·d),适合做同时反硝化产甲烷体系的碳源。     

碳源对反硝化颗粒污泥稳定性的影响

分别以甲醇、葡萄糖、甲醇-葡萄糖(1∶1)为碳源进行反硝化颗粒污泥的培养试验。结果表明:以甲醇为碳源时,当NO3--N负荷提高到6 g/(L·d),污泥上浮、流失;以甲醇+葡萄糖为碳源时,当NO3--N负荷提高到6 g/(L.d),污泥发白,结构松软,出现上浮;以葡萄糖为碳源时,当NO3--N负荷提高到6 g/(L.d),反应器内颗粒粒径分布均匀,运行稳定。分析认为,低生长速率碳源有利于颗粒污泥生长密实,有利于系统稳定运行。     

铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合对胞外聚合物的影响

在废水处理中,胞外聚合物(EPS)对生物除磷和污泥的沉降性能都有重要影响.作者对催化铁内电解与短程硝化反硝化SBR工艺耦合后污泥的EPS进行提取,对EPS含量和组分进行了研究,并与其他种类污泥的EPS进行比较;采用等离子体发射光谱(ICP)对EPS中的金属离子进行分析,并测定污泥絮体的Zeta电位和SVI,采用扫描电镜(SFM)观察污泥形态.结果发现,耦合工艺可以改善污泥的沉降性能,并大大降低EPS中磷的含量.     

聚糖菌反硝化影响因素及内碳源转化特性

在SBR反应器中以乙酸钠为碳源、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N为电子受体成功富集了反硝化聚糖菌，并采用批次实验进一步考察了进水C/N比（3.3,6.7,10）、电子受体（\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N）、碳源类型（乙酸钠、葡萄糖）对反硝化聚糖菌活性的影响及内碳源转化特性。实验结果表明，进水C/N比越高，系统\mathrm{N}{\mathrm{O}}_x^{-}-N去除率越高，厌氧段合成PHB越多，但进水C/N比过高会导致普通反硝化菌占优势，影响内碳源反硝化效率，进水C/N比为6.7较为合适；以\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N为电子受体长期培养的DGAOs系统未经\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N驯化，对\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N同样具有良好的反硝化性能，在投加与\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N相同浓度的\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N后，系统\mathrm{N}{\mathrm{O}}_x^{-}-N去除率达89.6%；当以葡萄糖为碳源时，DPAOs在厌氧段合成的PHB的量仅为以乙酸钠为碳源时合成PHB量的79.5%，且厌氧段葡萄糖利用率仅为72.8%，远远小于乙酸钠的利用率。     

同步硝化反硝化脱氮的关键因素探讨

结合近年来国内外的研究成果,主要讨论了三个关键因子对同步硝化反硝化(SND)脱氮的影响,并为影响SND的研究提出今后的方向。     

同步硝化反硝化脱氮的关键因素探讨

结合近年来国内外的研究成果,主要讨论了三个关键因子对同步硝化反硝化(SND)脱氮的影响,并为影响SND的研究提出今后的方向。     

不同碳源下反硝化亚硝酸盐积累情况研究进展

介绍了短程反硝化的原理及其在脱氮方面的应用价值,详细阐述了投加甲醇、乙醇、乙酸钠、糖类、甘油、污泥发酵液、秸秆浸出液、黄水、含氮杂环化合物作为反硝化碳源时的亚硝酸盐积累情况,并通过比较以上碳源的理化性质、亚硝酸盐积累情况和经济效益,评价其优缺点,为今后短程反硝化碳源的选择提供参考,也提出了未来的研究方向。     

供氧速率影响同时硝化反硝化脱氮的研究

通过在实验室内建立同时硝化反硝化(SND)装置,考察了供氧速率对SND脱氮的影响。结果显示,当供氧速率由50 m L/(min·L)提高至100 m L/(min·L)时,COD与NH3-N去除效率变化不大,分别保持在96%与99%以上,而TN去除率由80%降低至70%左右。为研究造成脱氮性能差异的原因,采用批次试验测试了不同供氧速率下的脱氮过程。研究结果表明,供氧速率的增加不影响反硝化速率,但会提高碳氧化速率,从而加快有机物的消耗,缩短了反硝化的时间,从而造成TN去除率下降。     

单一反应体系曝气量与污泥质量浓度对同步硝化反硝化的影响

利用自培养硝化污泥与实验室筛选的1株反硝化细菌共培养形成共生污泥,构建膜生物反应器(MBR)单一反应体系同步硝化反硝化系统,得到系统良好同步硝化反硝化曝气量和污泥浓度的最优条件。由试验结果可知:在混合污泥质量浓度(MLSS)6.0~10.0 g/L时,调节曝气量,可以使单污泥同步硝化反硝化总氮(TN)去除率达到85%以上。不同MLSS下,达到最高TN去除率的最佳曝气量随着MLSS增高而向高曝气量偏移。随着MLSS增高,响应因子F变小,由曝气量的变化而引起的TN去除率变化明显变缓,表示MLSS对O2传递的缓冲能力越强。在MLSS为8 g/L条件下,低负荷比较容易达到较高的TN去除率,而高负荷下需要更高的曝气量以获得高的TN去除率,系统适合的NH4+-N负荷范围0~0.30 kg/(m3.d)。MLSS≥3.0 g/L,出水化学需氧量(COD)低于50 mg/L,COD大部分贡献于反硝化所需C源。单一反应体系同步硝化反硝化系统能对负荷的改变作出及时的回应,整体上运行比较稳定。     

Stoichiometric and kinetic evaluation of simultaneous nitrification and denitrification in a membrane bioreactor at steady state

BACKGROUND: This study concerned the stoichiometric evaluation of simultaneous nitrification and denitrification in a membrane bioreactor. The evaluation was made to derive relevant mass balance equations for all parameters affecting nitrogen removal and to set the basis for a rational design procedure. RESULTS: The basic stoichiometry was defined to include the effect of oxygen diffusion through microbial flocs by means of half saturation constants in corresponding switching functions. The stoichiometric relationships were used as tools for the design procedure targeting the desired level of nitrogen removal. CONCLUSION: A comparison was made with the outputs associated with a conventional activated sludge system for major design parameters such as denitrification potential, active heterotrophic and autotrophic biomass, oxygen requirements, etc. The proposed rational design for nitrogen removal was tested and validated using model simulation for steady state MBR operation under selected conditions. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

低C/N比异养硝化-好氧反硝化菌筛选及硝化特性

针对生物法处理低C/N比废水存在碳源不足、脱氮效率不高问题,从石化废水处理厂活性污泥中分离得到一株低C/N比异养硝化-好氧反硝化菌株WUST-7。通过形态学观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析,鉴定其为假单胞菌属（Pseudomonas sp.）。通过单因素实验,考察碳源种类、培养温度、初始pH和摇床转速对菌株硝化性能的影响,确定最优异养硝化培养条件为：丁二酸钠为碳源、培养温度30～35℃、初始pH8.0～9.0、摇床转速150～200r/min。在最优异养硝化条件下培养9h,可将初始浓度为107.52mg/L的氨氮去除90.64%,并且在整个培养过程中没有亚硝酸盐氮的积累,硝酸盐氮含量也始终低于3.5mg/L,总氮的去除率达88.63%。实验结果表明,菌株WUST-7在利用氨氮进行硝化反应的同时,还可以利用硝酸盐氮进行反硝化,具有良好的同步硝化反硝化潜能。     

碳氮比与氨氮负荷对序批式活性污泥法同步硝化反硝化的影响

为了提高生物脱氮的效率,研究采用序批式活性污泥法(SBR工艺)考察碳氮质量比w(C/N)与氨氮负荷对同步硝化反硝化的影响。结果表明:当w(C/N)为5.6,氨氮负荷为0.024 g/(g.d),碳源快速消耗,SBR工艺较难实现同步硝化反硝化,同步硝化反硝化率只能够达到0.76%。当w(C/N)为10.5,氨氮负荷为0.024 g/(g.d)时,SBR系统能够实现同步硝化反硝化,同步硝化反硝化率达到97.6%,NH4+-N和COD去除率均接近100%;当w(C/N)为16.3,氨氮负荷为0.024 g/(g.d)时,同步硝化反硝化率为94.5%,增加外加碳源的成本。同步硝化反硝化可以取代二段独立的硝化和反硝化过程,节省运行费用。     

高氮豆制品废水的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮工艺

采用序批式活性污泥法,通过控制溶解氧浓度开发出处理高氮豆制品废水的新工艺.实验结果显示,当曝气阶段反应器内溶解氧浓度保持在0.5 mg•L^-1左右时,曝气过程中NO^-₂-N/NO^-_x-N的比率始终维持在93%以上,并且曝气结束时,有大约87.6%的氨氮是通过同步硝化反硝化途径去除的.因此,控制反应器内溶解氧浓度在0.5 mg•L^-1左右时,在一个反应器内同时实现了亚硝酸型硝化反硝化和同步硝化反硝化.经过理论计算和机理分析,在此溶解氧下,亚硝酸菌的比增殖速率近似为硝酸菌的2.22～2.43倍,并且低溶解氧容易在活性污泥颗粒内形成进行反硝化作用的缺氧区.因此,在常温下,只要采用溶解氧传感器控制SBR反应器内溶解氧浓度在0.5 mg•L^-1左右,就可以实现稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮工艺.     

生物陶粒MBBR同步硝化反硝化脱氮试验研究

利用生物陶粒作为移动床生物膜反应器(MBBR)的填料,通过试验考察了MBBR发生同步硝化反硝化(SND)的可能性。分析了溶解氧和碳氮质量比对SND的影响。试验结果表明:MBBR具有良好的有机物去除及同步硝化反硝化能力。溶解氧的质量浓度在3 mg/L左右时,不仅能够满足硝化作用的需要而且又不严重抑制反硝化作用,NH3-N去除率达到81.45%的同时TN去除率为60.35%;进水碳氮质量比在10左右时,NH3-N、TN去除率分别为81.65%、63.60%。     

运行方式对SBBR亚硝酸型同步脱氮及N2O释放的影响

以实际生活污水为处理对象,利用序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）,碳纤维为填料（填充率35%）,在(20±2.0)℃条件下,分别通过低氧和间歇曝气两种运行方式,成功实现了亚硝酸型同步生物脱氮（simultaneous nitrification and denitrification, SND）过程。120 d后,氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria, AOB）成为硝化系统中优势菌种。AOB具有的“饱食饥饿”特性保证间歇曝气下能快速实现亚硝积累。生物膜能够吸附大量有机物并以聚β–羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate, PHA)的形式储存在微生物体内,用作后续同步反硝化过程所需碳源。低氧（DO=0.5 mg/L）和间歇曝气条件下,SBBR反应器氨氮去除率均达95%以上,同步脱氮效率分别为77.9%和87.1%,出水以 \mathrm{N} {\mathrm{O}}_2^{-} -N为主,N₂O产率分别为4.38%和3.65%。低DO和间歇曝气均能降低COD降解速率,为同步反硝化过程节省外碳源作为电子供体,降低N₂O释放量。低氧条件下,AOB的好氧反硝化过程和以PHA作为内碳源的异养菌反硝化过程,都会导致N₂O释放增加。间歇曝气条件下交替存在的缺氧环境降低了好氧反硝化底物,有利于减少N₂O释放量。     

污染水体脱氮工艺中外加碳源的研究进展

碳源是传统生物脱氮过程中的一个重要因素,当水体中碳氮质量比过低时,往往需要投加外加碳源作为电子供体,以保证反硝化反应的顺利进行.作者主要对污水脱氮过程中添加不同外加碳源后,对氮的去除率、工艺的优缺点及成本等方面进行了总结.