新型缓释碳源耦合海绵铁同步脱氮除磷的研究

为探讨低碳氮比污水厂尾水的深度脱氮除磷技术,以自制新型缓释碳源、海绵铁和活性炭作为反硝化生物滤池的复合填料,在不同HRT和进水硝态氮浓度条件下,探究反硝化系统的深度脱氮除磷效果。结果表明,复合填料反硝化系统具有较高的同步脱氮除磷效率。当HRT为3.65 h时,对TN和TP的平均去除率分别可达到85.7%和93.37%,出水COD平均浓度为29.2mg/L;在3个月的连续运行期间未出现明显的填料层堵塞及亚硝态氮和氨氮积累的现象;系统具有稳定p H值的能力,出水p H值无显著升高且趋于中性。该新型缓释碳源耦合海绵铁复合填料作为反硝化滤池的生物载体时,具有脱氮除磷效果好、无需连续投加碳源、出水p H值稳定等特点。     

PCL和PU填料用于低C/N值污水处理的对比

在序批式生物膜反应器中,分别以可生物降解聚己酸内酯(PCL)和可生物降解聚氨酯(PU)为填料,进行了处理低C/N值污水的对比研究。结果表明,在进水C/N值为4.3时,装有PCL填料的1#反应器的启动历时约35 d,而装有PU填料的2#反应器在28 d后即启动成功。最终1#反应器的出水氨氮稳定在4～7 mg/L,2#反应器的出水氨氮稳定在2～5 mg/L。提高进水氮负荷后,1#反应器出水氨氮浓度稳定在18～22 mg/L,2#反应器出水氨氮浓度稳定在6～9 mg/L。1#和2#反应器对总氮的去除率分别约为53.3%和65.3%。通过扫描电子显微镜观察,附着在PU和PCL上的生物膜结构区别很大,PCL上的生物膜以短杆菌和球菌为主,PU上的生物膜则以丝状菌和长杆菌为主。     

碳源对SBR工艺同步硝化反硝化的影响

以低C／N值的模拟城市污水为处理对象，借助序批式活性污泥反应器（SBR），研究了碳源种类、C／N值及碳源投加方式对同步硝化反硝化的影响。结果表明，在试验条件下，啤酒与淀粉的混合物比乙酸钠、葡萄糖等易降解有机物更适合作为同步硝化反硝化的碳源，且随着C／N值的升高，对总氮的去除率从58．99％（C／N值为3．3：1时）上升至87％（C／N值为10：1时）；在进水氨氮为30．0mg／L、总氮为32．2mg／L、C／N值为6．7：1及采用间歇投加碳源的条件下，可使出水氨氮、总氮分别降至0．87、1．58mg／L，对总氮的去除率达到了95％，为相同条件下随进水一次性投加碳源的1．32倍。     

UCT工艺处理低C/N值城市污水的试验研究

采用UCT工艺处理低C/N值城市污水,考察了其处理效果及影响因素。结果表明:UCT工艺对COD的平均去除率为87.3%,进水中较高浓度的氨氮对COD去除效果有一定的影响;系统运行稳定后,对氨氮的去除率可保持在90%以上,硝化效果较好;在无外加碳源的情况下,UCT工艺对总氮的去除率为50%左右,投加甲醇碳源调节污水的C/N值为6.2左右时,对总氮的去除率可稳定在80%以上;进水中较高浓度的氨氮对系统除磷效果的影响较大,在硝化效果不好的情况下对总磷的去除率可达86%,在硝化效果较好的情况下除磷效率较低,为50%左右。     

玉米芯与海绵铁复合填料的反硝化脱氮特性

在实验室条件下分别运行以玉米芯/海绵铁复合填料和单纯玉米芯填料的反硝化滤池,分析两类填料的反硝化脱氮效果,考察复合填料对硝态氮的去除率及出水水质。结果表明,复合填料反硝化滤池以生物异养反硝化作用为主,较单纯玉米芯填料反应器表现出更加稳定的反硝化脱氮效果。当进水硝态氮浓度为20 mg/L、停留时间3 h时,复合填料反应器对硝态氮的去除率可以维持在90%以上,出水硝态氮浓度2 mg/L,没有出现亚硝态氮、氨氮的积累和pH值升高现象;3个月的运行期间单位质量玉米芯的脱氮量为0.42 kg/kg,比单纯玉米芯高0.05 kg/kg。因此,玉米芯/海绵铁复合填料作为反硝化滤池的碳源和生物载体具有脱氮效果好、无需连续添加碳源、出水pH值稳定的特点。     

高流速启动ANAMMOX-UASB反应器及其脱氮特性

采用人工配水,通过接种硝化污泥和少量的ANAMMOX污泥来启动ANAMMOXUASB反应器。研究了高流速下ANAMMOX-UASB反应器的快速启动效果、脱氮特性及其运行参数。控制p H值在7.0~7.6之间、温度为(30±1)℃,仅用时47 d就启动了反应器,运行到第123天时,反应器的TN容积负荷和去除负荷分别达到了4.29和3.72 kg/(m3·d),对总氮、氨氮和亚硝态氮的去除率分别为86.8%、94.3%和97%。p H值、电导率等均可以反映反应器的运行情况。SEM显示颗粒污泥结构疏松,布满了丝状菌,椭球菌分布在表面。     

复合生物反应器的同步硝化反硝化研究

以实际生活污水为处理对象,利用有效容积为12 L的间歇式复合生物反应器（填料填充率：30%,运行方式：瞬间进水—曝气660 min—沉淀40 min—排水20 min）,研究了DO、COD/TN值、MLSS对同步硝化反硝化的影响。结果表明：当溶解氧浓度从4 mg/L降到0.5 mg/L时,对总氮的去除率从48.9%升至74.2%;当污泥浓度从1 000 mg/L提高至6 000 mg/L时,对总氮的去除率从63.4%升至81.6%;当COD/TN值从3升至15.6时,对总氮的去除率从59%提高至82.5%,但当COD/TN值〉8后,对总氮的去除率提高得并不明显。整个试验过程中SVI〈105mL/g,污泥的沉降性能良好。复合生物反应器易于实现稳定的同步硝化反硝化,并可通过控制DO、MLSS等参数来有效提高对总氮的去除率。     

水力停留时间对海绵填料CANON反应器性能的影响

以片状海绵作为CANON反应器的填料,通过接种CANON污泥,采用人工配制高氨氮废水为进水,研究了水力停留时间(HRT)对生物膜CANON反应器去除TN及短程硝化的影响。控制反应器的HRT分别为5、7、9 h,研究发现:当HRT=5 h时系统的短程硝化稳定性能较佳,但对TN的去除率、去除负荷分别只有32.02%、0.689 kg/(m3·d);当HRT=7 h时,反应器的短程硝化稳定性能较佳,且对TN的去除率、去除负荷分别可达58.05%、0.863 kg/(m3·d);当HRT=9 h时,反应器对TN的去除率、去除负荷分别为73.96%、0.854 kg/(m3·d),但短程硝化稳定性能不佳。对于片状海绵填料反应器而言,HRT越短则短程硝化效果越稳定。     

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.     

包埋固定化异养硝化菌强化处理氨氮有机废水

以异养硝化菌Burkholderia sp.YX02为目标物,采用聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为载体对菌株进行包埋固定化,考察包埋固定化异养硝化菌Burkholderia sp.YX02强化连续流反应器处理氨氮有机废水的性能。结果表明,包埋固定化异养硝化菌Burkholderia sp.YX02强化处理氨氮有机废水的最佳反应条件如下:温度为25℃、p H值为7.0、C/N值为10、包埋球量为80 g/L,在此条件下对氨氮和COD的去除率分别为90.7%、82.4%,其中包埋球量对处理效果的影响最大。在不同的进水流量和氨氮浓度条件下,与直接投加菌株强化相比,菌株经包埋固定化后不仅能显著提高反应器对氨氮和COD的去除率,而且还能提高反应器抗氨氮负荷和有机负荷冲击能力。     

SBR法短程硝化反硝化处理生活垃圾机械脱除水

生活垃圾机械脱除水是通过高压挤压等方式从新鲜生活垃圾中快速分离出的混合液,其经厌氧处理后的出水具有高氨氮、低C/N值等特征,为此,利用序批式反应器(SBR)通过短程硝化反硝化途径对其氨氮进行去除,利用高氨氮浓度下的高游离氨(FA)条件对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性进行抑制,实现SBR中短程硝化与亚硝态氮的稳定积累。研究结果表明,在室温条件下,控制p H值为7.5~8.0、DO1 mg/L,逐步提高氨氮浓度至700 mg/L,可实现系统中亚硝态氮的有效积累,氨氮去除率和亚硝态氮积累率分别为92.2%、90.9%左右。将短程硝化出水进一步进行反硝化处理,TN去除率高达98.8%。     

接种污泥对厌氧氨氧化反应器启动特性的影响

采用两套相同的ASBR系统,分别接种好氧硝化污泥和自养反硝化污泥,在模拟废水的pH值为7.6～7.9、温度为32 ℃的条件下,分别运行176 d和170 d后,均成功启动了厌氧氨氧化反应器.在稳定运行阶段,其总氮容积负荷分别为0.147和0.11 kgN/(m3·d),对总氮的平均去除率分别为84.81%和81.57%.两组反应器内氨氮和亚硝态氮的减少量与硝态氮的生成量之比分别为1:1.08:0.31和1:1.18:0.33.接种了好氧硝化污泥的反应器启动更快,且对氨氮的去除效果更好.     

喷射环流反应器同步硝化反硝化机理的研究

喷射环流反应器在好氧条件下具有良好的脱氮性能,其对氨氮和总氮的去除率分别达到80%和70%以上,且两者的去除率成正比.试验测定了反应器出水中NOx^--N的含量,结果表明出水中的氮主要以氨氮和亚硝酸盐氮的形式存在,证明该反应器在硝化过程中实现了对亚硝酸盐的积累.反应器的脱氮效果随进水C/N值的增加而提高,证明了异养硝化细菌的存在.对废水处理过程中产生的废气进行气相色谱分析,结果表明废气中氮气的含量比空气的增加了0.24%,证明反应器中发生了反硝化反应.综合试验结果表明,喷射环流反应器中的脱氮机理为亚硝酸盐型同步硝化反硝化.     

喷射环流反应器中的同步硝化反硝化

喷射环流反应器在好氧条件下具有良好的脱氮效能,其对氨氮和总氮的去除率分别达到80%和70%以上,且两者的去除率成正比.试验测定了反应器出水中NO-x-N含量,结果表明出水中氮主要以氨氮和亚硝酸盐氮的形式存在,证明该反应器在硝化过程中实现了亚硝酸盐的积累.反应器中脱氮率随进水C/N值的增加而升高,证明了异养硝化细菌的存在.对废水处理过程中产生的废气进行了气相色谱分析,结果表明废气中N2含量相比于空气样品中增加了0.24%,证明了反应器中反硝化过程的发生.试验结果表明,喷射环流反应器中脱氮机理为亚硝酸盐型同步硝化反硝化.     

味精废水好氧同步硝化反硝化的试验研究

采用SBR处理味精废水,考察了味精废水的可生化性、好氧条件下的同步硝化反硝化以及不同C/N下有机负荷和氨氮负荷的变化.结果表明,对COD的去除率为91.6%～97.2%,对BOD5的去除率>95%,味精废水的BOD5/COD为0.5,说明其可生化性较好,可为反硝化过程提供充足的碳源;试验中存在明显的同步硝化反硝化现象,对氨氮和总氮的去除率分别达到99%、96%;随着进水C/N的降低,有机负荷降低,氨氮负荷升高.     

不同碳源浓度下CIBR中反硝化与释磷的协同性

在不同进水碳源浓度条件下,研究了连续流一体化间歇曝气生物反应器(CIBR)缺氧阶段的反硝化和释磷过程。结果表明,反硝化速率与碳源浓度成正比,反硝化过程中出现了亚硝态氮的累积,其累积速率及之后的还原速率均与进水碳源浓度呈正相关;当进水碳源充足时,反硝化与释磷可同时进行,否则先反硝化后释磷,说明硝态氮不会对释磷过程产生明显的抑制作用;是否释磷以及开始释磷的时间均由进水碳源浓度决定;p H值曲线上的"凸点"可用于指示反硝化过程的结束,因此可将p H值作为主控参数来优化CIBR的运行。     

MBR处理垃圾渗滤液的亚硝酸型硝化反硝化研究

对高浓度氨氮的去除一直是垃圾渗滤液处理中的难点之一，为此利用膜生物反应器（MBR）对渗滤液进行了亚硝酸型硝化反硝化的中试研究。结果表明，当进水氨氮浓度〈1000mg／L、氨氮负荷为0．4kgNH4^＋-N／（m^3·d）时，对氨氮的去除率可达80％～90％。当反应器中的游离氨浓度〉5mg／L时，NO2^- —N的积累率可达80％以上，表明游离氨抑制是实现亚硝酸型硝化反硝化的主要原因。当进水碳氮比〉（2：1）时，对总氮的去除率可达70％左右，对碳源的需求量明显低于传统的硝化反硝化工艺；当进水的碳氮比降至1：1时，对总氮的去除率仅为30％左右。     

常温下用于畜禽养殖废水深度处理的亚硝化反应器选型及其启动研究

为了确定在常温下能够稳定用于畜禽养殖废水深度处理的亚硝化反应器类型,在常温、p H值为8.0左右,进水氨氮质量浓度为150 mg/L左右,COD质量浓度为200 mg/L左右的条件下,采用接触氧化法反应器和活性污泥法反应器进行同步对比试验。结果表明,二者对COD的去除效率均稳定在60%以上,其中接触氧化法反应器的最高去除率为75.38%,活性污泥法反应器的最高去除率为67.18%;氨氮在接触氧化法反应器中更易转化成亚硝酸盐氮,亚硝酸盐氮含量最高达84.61 mg/L,而在活性污泥法反应器中,氨氮更易转化成硝酸盐氮,硝酸盐氮含量最高达129 mg/L,亚硝酸盐氮含量最高仅为8.41 mg/L。说明在相同的试验条件下,在接触氧化法反应器中更易实现亚硝化过程,故最终确定接触氧化法反应器作为畜禽养殖废水深度处理的亚硝化反应器。     

三维电极生物膜反应器低温启动试验研究

采用人工配制硝酸盐氮废水,对三维电极生物膜反应器进行了低温(10～15℃)条件下的启动研究。挂膜过程在HRT为7 h、进水C/N值为2、连续流的条件下,采用0→20 mA→40mA→60 mA梯度电流驯化方式进行。分析了挂膜过程中氮素的转化,以及微电流作用对反硝化脱氮过程中碳源消耗量和出水pH值的影响,并观察了填料表面生物膜的微生物形态特征。结果表明,经过一个月的驯化挂膜,反应器对硝酸盐氮和总氮的去除率分别可稳定在90%和65%左右;微电流的电化学作用能够有效地缓冲反硝化脱氮系统的pH值,并可增强自养反硝化作用;挂膜完成后,填料生物膜上生长了大量1～2μm的短杆状反硝化菌。     

低C/N值下短程硝化反应器的启动及影响因素

采用CSTR反应器对低C/N值模拟废水短程硝化的启动过程及影响因素进行了研究。结果表明,在进水NH4+-N和COD分别为210和300 mg/L的条件下,控制进水pH值为7.8~8.2、温度为(30±0.5)℃、DO为1.0~1.5 mg/L、HRT=1.25 d,2个月即可成功启动短程硝化,亚硝态氮积累率可达99%以上,对氨氮的去除率稳定在95%以上。DO、污泥龄、氨氮负荷及pH是影响短程硝化稳定运行的主要因素。