基于厌氧氨氧化的城市污水处理厂能耗分析

基于小试和示范工程的试验研究结果,对基于一体化厌氧氨氧化工艺的城市污水处理厂进行了综合分析和评价.首先针对主要污染物质进行物质平衡分析,结果表明:与传统A²O城市污水处理工艺技术相比,基于厌氧氨氧化工艺的污水处理厂能在保证出水总氮达一级A排放标准的同时,有机物回收量增加1倍.进一步考察了厌氧氨氧化工艺对城市污水处理厂能耗的影响.曝气能耗的降低和厌氧消化工艺中甲烷产量的提高,使得城市污水处理厂的理论能量自给率达到90%.物质平衡分析和能耗分析表明:厌氧氨氧化工艺提高污水厂能量自给率的关键在于实现了污水中有机物和氮污染物去除的分离.     

基于厌氧氨氧化工艺的脱氮菌耦合试验

采用2个SBR反应器,分别培养了含有硝酸盐反硝化菌和亚硝酸盐反硝化菌的活性污泥,同时接种具有厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能的活性污泥,研究了异养反硝化菌与ANAMMOX菌的协同代谢效能.结果表明,亚硝酸盐反硝化菌的异养反硝化性能要好于硝酸盐反硝化菌,而与ANAMMOX菌的耦合效果则相反,在好氧运行条件下,2个反应器同时具有较好的硝化功能,2个反应器中亚硝酸盐的累积率分别为62.2%和87.3%.     

厌氧氨氧化技术研究进展

厌氧氨氧化技术能够高效地处理低碳氮比废水,从而在污水处理领域受到广泛关注.在阐述厌氧氨氧化原理的基础上,论述了厌氧氨氧化脱氮反应器的微生物特性、接种污泥来源及启动、影响因素,并总结了荷兰和日本的四个厌氧氨氧化工程的应用情况,展望了厌氧氨氧化技术的发展前景.     

厌氧氨氧化菌代谢有机物研究

以厌氧氨氧化菌(ANAMMOX菌)为基础开发的工艺被认为是最为简捷的生物脱氮过程.由于绝大多数废水中含有有机物,有必要研究有机物对ANAMMOX菌产生的影响.在ANAMMOX反应器内,大量有机物的引入会抑制ANAMMOX菌的活性,但是这种抑制作用往往是可逆的.此外在所有已被发现的5个ANA-MMOX菌属中,有4个属能不同程度地代谢小分子有机物(如甲酸、乙酸、丙酸等).综述了国内外在有机物对ANAMMOX菌及其工艺的影响研究领域所取得的成果,分析近5年对ANAMMOX菌代谢有机物的研究,从而为高氮低碳废水处理新途径提供新思路.     

投加羟胺原位恢复城市污水短程硝化-厌氧氨氧化工艺

厌氧氨氧化(Anammox)工艺有利于实现可持续的污水生物处理, 自发现以来就引起了人们的极大兴趣, 与传统的生物脱氮技术相比, 其优势在于节约充氧电耗与外加碳源所需的运行费用, 以及较低的剩余污泥产量。然而, 厌氧氨氧化细菌(AnAOB)的生长速率极其缓慢, 限制了Anammox工艺的大规模应用。综述了以往富集AnAOB的研究, 主要介绍了以下3个方面: 接种污泥选择、载体与反应器设计以及外加化学物质。该文将有助于研究人员规划和设计一个合适的AnAOB富集策略, 有利于拓宽Anammox工艺在污水生物处理中的应用。

     

FNA对NO_2~-为电子受体反硝化的抑制动力学研究

为考察实际污水生物脱氮过程游离亚硝酸(free nitrite acid,FNA)对以NO2-为电子受体反硝化的抑制动力学,采用"2级UASB-A/O耦合工艺"处理城市生活垃圾渗滤液.在实现稳定短程脱氮(130 d运行)的前提下,以A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,在不同ρ(NO2--N)和pH梯度下进行反硝化批次试验,基于大量试验数据确立反硝化抑制动力学模型,并通过函数拟合确定不同pH下以NO2-为电子受体的反硝化抑制动力学模型常数.在恒温且恒定pH条件下,ρ(NO2--N)与比反硝化速率rSS之间的变化曲线符合Andrews抑制动力学模型;不同pH条件下,最大比反硝化速率Rmax和半饱合常数KS差别较大,pH=8.0下的Rmax和KS最大,分别为17.8 mg/(g.h)和6.40 mg/L;当pH=6.5～8.0时,抑制常数KI随pH的升高而显著增大,而相应的ρ(FNA)(0.177～0.225 mg/L)属于同一数量级,从动力学角度验证了FNA为真正的抑制剂.     

厌氧氨氧化细菌的筛选试验研究

对好氧污泥和厌氧污泥进行了厌氧筛选,培养出了具有Anammox能力的细菌.好氧污泥进行好氧筛选后也能获得Anammox污泥,但所需时间不同.在厌氧条件下,利用处理啤酒废水的厌氧污泥进行培养时,在pH=8,温度为35℃时得到的筛选效果最佳,用时67 d.而好氧筛选又比厌氧筛选所需的时间短1个多月,只需20 d.     

双波长导数分光光度法直接、同时检测水中的NO_3~-和NO_2~-含量

提出了一阶导数紫外分光光度法直接、同时测定水中ＮＯ＿３￣－和ＮＯ＿２￣－的方法。ＮＯ＿３￣－和ＮＯ＿２￣－的测定灵敏度较其它同时测定的方法分别提高８～１８倍和９～１２倍，ＮＯ＿３￣－和ＮＯ＿２￣－的最低检出限均为０．０１μｇ／ｍｌ。对合成样品分析，其相对误差＜±２％，交异系数＜３．８％。对河水、湖水、饮用水进行加标回收实验，ＮＯ＿３￣－和ＮＯ＿２￣－的回收率分别为９５．３％～１０１．３％和９７．７％～１０４．２％，与标准方法进行对照分析，ｔ检验结果表明，本方法与标准方法相比无显著性差异。     

有机碳源条件下的厌氧氨氧化研究

通过连续试验和血清瓶批式试验研究了有机碳源条件下的厌氧氨氧化代谢特性。在pH8.0、温度30℃和水力停留时间1 d的条件下,采用含1.16 mmol/L乙酸盐的模拟含氮废水对自养厌氧氨氧化污泥连续驯化145 d,NH4+-N、NO2--N、NO3--N和COD都得到稳定去除,低浓度的乙酸盐对厌氧氨氧化还具有一定的促进作用。厌氧氨氧化的适宜乙酸盐-C/NH4+-N摩尔比为0.73,乙酸盐-C/NH4+-N摩尔比高于1.04时,厌氧氨氧化反应受到明显的抑制。青霉素添加试验表明,厌氧氨氧化菌具有代谢多样性,在低浓度乙酸盐条件下,厌氧氨氧化菌同时具有自养厌氧氨氧化和异养反硝化代谢能力。     

厌氧氨氧化反应器的启动及其稳定性研究

以硝化污泥为接种污泥,采用含氮模拟废水,在进水pH值为8.0、温度为(30±0.5)℃的条件下运行120 d,成功启动了厌氧氨氧化生物膜反应器.结果表明:在水力停留时间为1.1 d、总氮容积负荷(以N计)为0.109 kg/(m3·d)时,总氮去除率约81.05%,NH 4-N和NO-2-N平均去除率分别为86.68%和96.04%,NH 4-N去除量、NO- 2-N去除量及NO-3-N生成量的比值为1∶1.16∶0.30.启动成功后,将反应器停止运行15 d,再以同样条件重新运行,仅用10 d即完全恢复了活性,表明厌氧氨氧化生物膜反应器具有良好稳定性.     

厌氧氨氧化细菌的分子生物学鉴定

采用分子生物学方法从厌氧氨氧化污泥中提取细菌总DNA,使用特异性引物进行PCR扩增。扩增产物经过克隆、测序后,得到厌氧氨氧化菌部分16S rDNA序列(长度为838 bp)。将得到的序列构建系统发育树进行分析。结果表明,厌氧氨氧化污泥中的厌氧氨氧化细菌与Anaerobic Ammonium-Oxidizing Planctomycete(AJ131819)细菌在进化上关系最近,并将该类细菌暂命名为Anaerobic Ammonium-Oxidizing Planctomycete ASBBR Gene。     

NO_3~-/NO_2~-插层MgAl-LDHs在混凝土模拟孔溶液中的阻锈性能

通过共沉淀法合成硝酸根插层镁铝层状双金属氢氧化物MgAl-NO_3LDHs(简称LDHs-NO_3),以其为主体,由离子交换制备亚硝酸根插层双金属氢氧化物MgAl-NO_2 LDHs(简称LDHs-NO_2).通过对比试验,采用等温吸附法、自腐蚀电位和电化学阻抗谱(EIS)研究所制备的LDHs-NO_3、LDHs-NO_2在混凝土模拟孔溶液中对氯离子的吸附性能及其对钢筋的阻锈作用;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示其阻锈机理.结果表明:LDHs-NO_2的最大氯离子吸附量为2.51 mmol/g,与LDHs-NO_3相差不大,展现出良好的氯离子吸附性能;LDHs-NO_2具有比LDHs-NO_3更好的阻锈效果,可以明显提高钢筋在混凝土模拟孔隙液中的临界氯离子浓度值;LDHs-NO_2良好的阻锈性能源于对氯离子的吸附和阻锈离子NO_2~-的释放,对钢筋产生双重阻锈作用,同时有效阻锈成分NO_2~-逐步释放,可以为钢筋提供长期的保护作用.     

厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展

厌氧氨氧化菌厌氧氧化自养生物脱氮技术在降低污水处理能耗,实现污水能量回收利用方面应用前景极大。良好的污泥停留时间和稳定的亚硝酸盐供应制约厌氧氨氧化技术在污水处理中的应用,两者都与厌氧氨氧化菌参与硝化亚硝化反应的菌群活性影响因素有关。文章综述了温度、p H值、有机物等影响厌氧氨氧化菌活性因素的最新研究进展,从微生物角度研究了厌氧氨氧化颗粒污泥和生物膜形成的影响因素和获得良好污泥停留时间的方式,阐明了亚硝化和部分反硝化两个稳定可行的亚硝酸盐供给方式,通过研究厌氧氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌生长因素,阐释了部分反硝化机理,对主流生活污水处理系统中应用厌氧氨氧化工艺的可能和挑战进行了展望。     

溶剂浮选吸光光度法测定痕量NO_2~-离子

本文拟定了用溶剂浮选吸光光度法测定水相中痕量 NO_2~-离子的方案.以正戊醇为有机溶剂,CPB(溴化十六烷基吡啶)为捕收剂,浮选 NO_2~-与对氨基苯磺酸及α-萘胺所形成的偶氨染料,在534mm 波长处以试剂空白为参比测定吸光度,其表现摩尔吸光系数为6.6×10~6Lmol~(-1)cm~(-1),检测下限为0.3ppb.用于实际样品中痕量 NO_2~-离子的测定,五次测定的相对标准偏差为1.6％.1000倍于 NO_2~-离子的 Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)、Cu(Ⅲ),Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、Br~-、PO_4~(3-)等共存物不干扰测定.     

厌氧氨氧化菌群体感应机制

厌氧氨氧化反应是指厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体将氨氮转化为氮气的过程.厌氧氨氧化因其低耗高效的脱氮方式成为污水处理领域最具前景的污水脱氮工艺.群体感应是一种微生物中普遍存在的通讯机制,能根据环境中的细胞密度控制一些基因的表达.厌氧氨氧化菌在生长过程中具有自我聚集和活性突越等现象,这说明群体感应系统在厌氧氨氧化菌代谢过程中起到非常关键的作用.对近年来有关厌氧氨氧化菌群体感应机制的研究进展进行了综述,为今后将厌氧氨氧化工艺应用于实际污水处理提供理论基础.     

聚硫堇/纳米金修饰电极对NO_2~-的电催化氧化及分析应用

研究了一种基于聚硫堇/纳米金复合材料修饰电极对NO-2的电催化氧化。相对于裸玻碳电极,聚硫堇-纳米金协同催化效应使NO-2的氧化电流增强,过电位降低。详细讨论了聚合膜的厚度、纳米金吸附时间、pH缓冲介质、pH值以及干扰离子对NO-2氧化电流的影响。在最优实验条件下,测得NO-2的线性范围为3.0×10-6~1.0×10-3mol/L,检测限为1.0×10-6mol/L。该修饰电极具有灵敏度高、稳定性和重现性好、抗干扰能力强的特点,可用于实际样品中NO-2含量的测定,结果满意。     

优化后反硝化系统在高NO_2~-及NO_3~-环境下脱氮及N_2O释放特征

为揭示优化后的缺氧反硝化系统在处理高NO~-_2和NO~-_3废水时的脱氮效果和N_2O产生情况,采用序批式活性污泥反应器(SBR),研究优化后的污泥系统在初始NO~-_2-N浓度为300 mg/L和400 mg/L时,不同进水C/N条件下反硝化过程脱氮和N_2O产生情况,同时对比初始浓度为500 mg/L、C/N为2时,不同电子受体情况下N_2O的产生情况.研究结果表明:反硝化污泥系统优化后,反硝化速率提升了1.29倍,脱氮性能逐渐增强,N_2O累计逸出量降低了100倍,污泥系统中的脱氮优势菌群为陶厄氏菌属(Thauera),所占比例从23.5%增加到76.4%;初始NO~-_2-N浓度为300 mg/L和400 mg/L时,不同进水条件下,系统均可表现出较强的反硝化能力,反硝化过程中N_2O最大转化率仅为0.104%;初始浓度提高到500 mg/L,C/N为2,以NO~-_3-N为电子受体时,反应过程NO~-_2-N最大积累量仅为22.46 mg/L,溶解态N_2O始终维持在0.304 mg/L左右,而以NO~-_2-N为电子受体时,溶解态N_2O峰值达到0.765 mg/L,但N_2O最大转化率仅为0.066%;反硝化污泥系统优化后,对高硝氮废水可表现出较强的反硝化能力,同时反硝化过程N_2O的产量较低.     

厌氧氨氧化工艺处理高盐含氮废水的研究

厌氧氨氧化工艺处理高盐含氮废水,需要使用恰当的方法,在保持细菌抗盐性的同时,使其具有高的活性.试验研究了菊花状无纺布载体的生物膜性能,测试了氨氮除去效果、亚硝酸氮除去效果、总氮除去效果、总氮负荷.结果表明,在高盐废水的条件下,微生物的脱氮负荷可达到1.32 kg-N/m3/d.     

二价铁对厌氧氨氧化的正向调控机理研究

通过探讨不同浓度Fe²⁺的电子穿梭作用对厌氧氨氧化体系氮转化速率的影响规律,解析了该过程厌氧氨氧化代谢产物的分泌特性,并利用电化学特征分析和电子传递活性实验,揭示了Fe²⁺电子穿梭效应强化厌氧氨氧化脱氮的作用机制.结果表明：2 mg/L的Fe²⁺使NH₄⁺-N和NO₂^--N的转化量分别增加51.07%和34.13%,并促进胞外聚合物(EPS)的分泌,使蛋白(PN)和多糖(PS)分泌量从9.76、10.16 mg/gVSS提升至11.55、13.57 mg/g VSS,而PN/PS从0.96降至0.85,表明Fe²⁺有助于增强颗粒污泥的疏水性和稳定性.塔菲尔(Tafel)、循环伏安(CV)、脉冲循环伏安(DPV)曲线分析表明,Fe²⁺可增强反应体系的交换电流密度和电容,促进核黄素、细胞色素c结合物等电活性物质的分泌,以加速电子转移.此外,厌氧氨氧化体系电子传递活性(ETSA)提升了1.25倍,...     

UASB-生物膜反应器厌氧氨氧化反应的启动研究

以一套有效容积为3．2L的UAS＆生物膜系统，接种垃圾填埋场渗滤液处理活性污泥，以自配含NH4^＋-N和NO2^--N的废水为进水，对ANAMMOX反应过程的启动进行了研究。结果表明：在反应器运行的第56d，NH4^＋-N、NO2^--N、TN的去除率分别为99．8%、98．8％、90．2％，成功启动了厌氧氨氧化，且在随后的运行中处理效果稳定。ANANMMOX稳定运行时，去除的NH4^＋-N、NO2^-N和生成的NO3^-N的比例为1：1．61：0．25，出水pH稳定在8．3左右，进、出水碱度变化不大。获得的具有厌氧氨氧化活性的生物膜为褐色，并在反应器的下部形成了褐色和粉红色两种颗粒污泥。