低温下碳源对同步硝化反硝化的影响

为了提高生物脱氮效率,采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟废水。在pH=7.0—8.5、温度10—15℃、溶解氧(DO)为3—5 mg/L、污泥浓度(MLSS)为(3 500±200)mg/L、ρ(NH4+-N)为50—70 mg/L条件下,分别考察蔗糖、醋酸钠和乙醇作为碳源对SBR工艺同步硝化反硝化(SND)脱氮效果和胞外聚合物(EPS)的影响。结果表明,蔗糖作为碳源时,当进水COD为370 mg/L时,COD去除率达到86%,SND率为88.3%,ρ(EPS)为659 mg/L;当醋酸钠作为碳源时,COD去除率达83.9%,SND率为68.8%,ρ(EPS)为742 mg/L;当乙醇作为碳源时,COD去除率仅为72.8%,SND率为58%,ρ(EPS)为736 mg/L。与醋酸钠和乙醇相比,蔗糖更适合作为低温下SBR工艺同步硝化反硝化的碳源。     

悬浮填料与好氧颗粒污泥SND影响因素对比

对比研究了推流式反应器中,生物膜法同步硝化反硝化(SND)、好氧颗粒污泥同步硝化反硝化pH、溶解氧(DO)、C/N比最优值,以及对有机负荷、氨氮负荷变化的适应能力等.试验结果表明,生物膜法SND的最适pH应在7.5左右,好养颗粒污泥在pH 8～9的范围内TN有较好的去除效果.生物膜法SND与好氧颗粒污泥SND的最佳DO质量浓度均为3mg·L-1左右;生物膜法SND的最佳C/N比为12,好氧颗粒污泥SND的最佳C/N比为5.COD在某一范围内时,两者均不受COD影响,COD去除率分别可达到85%和95%左右;而当氨氮质量浓度不断升高时,两者氨氮去除率均降低,但生物膜法SND比好氧颗粒污泥SND的稳定性差.     

在SBBR中接种硝化菌时SND特性及机理

通过加硝化菌与未加硝化菌的对比试验,对序批式生物膜法(SBBR)中户斤表现出来的脱氮特性进行了试验分析,研究探讨生物膜法SND脱氮的机理：好氧情况下生物膜的吸附作用为反硝化菌提供碳源和能源;SND反应主要发生在好氧生物膜层和兼性生物膜分界内;在深层的反硝化菌利用生物膜中储存的有机物作为有机碳源,将好氧生物膜中产生的N03^ 3-N转化为N2。同时加入一定量的硝化菌能较好地提高硝化,脱氮率。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养研究

建立有1#(实验)SBR和2#(对照)SBR对同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养情况进行研究。结果表明：投加了生物质炭的1#SBR内好氧颗粒污泥形成速度更快、结构致密稳定；生物质炭的加入对反应器性能及COD的去除率无明显影响；两个反应器内COD和总氮去除率均可达到95%和64.5%以上；在一个运行周期内未检测到NO₃^--N和NO₂^--N，反应器内发生了同步硝化反硝化。     

异养硝化-好氧反硝化菌的研究进展

近年来发现了一类具有异养硝化-好氧反硝化功能的细菌,其能够实现同步硝化反硝化(SND)的特性引起了人们广泛的关注。研究表明,异养硝化-好氧反硝化菌具有良好的脱氮性能,并且与传统脱氮过程相比,其N2O释放量占总脱氮量的比例可低至0.04%,COD的去除率有所提高。综述了影响异养硝化-好氧反硝化菌脱氮性能的因素,以及该菌在N2O生物控逸方面的应用,并提出了未来对异养硝化-好氧反硝化应用研究的方向。     

SBR系统中好氧颗粒污泥同步硝化反硝化的研究进展

结合好氧颗粒污泥和同步硝化反硝化的优点,文章综合国内外对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化的研究成果,阐述了同步硝化反硝化技术的原理、特点、实现条件及影响因素.另外,结合国内外最新研究成果,介绍了同步硝化反硝化技术的最新应用情况,对该技术需要解决的问题及应用前景作了探讨.     

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。     

移动床生物膜反应器中同步硝化反硝化的实现及动力学分析

以低COD/N人工模拟废水为基质,研究移动床生物膜反应器(MBBR)内同步硝化反硝化(SND)过程。进水COD和NH4+-N的质量浓度分别为200 mg/L和40 mg/L,以K1型填料为载体(填充率为40%),DO控制在3~4mg/L,20 d后有稳定的生物膜形成。生物膜完全成熟后,每个填料上平均生物膜量为33.5 mg,出水COD和NH4+-N去除率平均分别达86.68%和97.25%,NO2--N基本无累积,NO3--N的质量浓度均保持在5 mg/L以下,TN去除率在后期最高达90.6%,计算得到SND率达91.66%,结果证实在单一反应器内实现了良好的同步硝化反硝化过程。动力学模拟得出同步硝化反硝化过程中的NO3--N饱和常数为5.83 mg/L,大于单级反硝化过程中的硝酸盐氮饱和常数。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养

建立2个反应器(R0、R1)培养好氧颗粒污泥,并通过向R1投加生物质炭促进颗粒污泥的形成。结果表明:投加1.5 g/L的生物质炭可加速颗粒化进程,在第11天形成以生物质炭作为晶核的颗粒污泥;与R0相比,R1中的颗粒污泥结构更致密、表面更光滑。然而生物质炭的投加对反应器性能无明显影响:2个反应器的COD和总氮去除率都可达到95%和65%以上;在一个反应周期内反应器中均无NO_3~--N和NO_2~--N积累,表明2个反应器均实现了同步硝化反硝化脱氮。     

复合式SBR工艺同步硝化反硝化的研究

复合式SBR工艺是在SBR工艺基础上改进,反应器内布置填料而成。试验研究了不同的DO、C／N和MESS对COD、总氮、氨氮和同步硝化反硝化的影响。实验证明：在DO=1mg／L时,系统的同步硝化反硝化效果最好;氨氮和总氮的去除率随着C／N的增而增大,当C／N=15时,同步硝化反硝化效果最好;MLSS越大,总氮的去除率越大,同步硝化反硝化效果越好。在反应器内应保持适当的DO浓度,对于碳源不足的水质,不宜采用同步硝化反硝化,通过控制适宜的MLSS和缩短曝气时间,可能达到降低运行成本的目的。     

钕改性好氧颗粒污泥的培养及其性质研究

试验装置为2个完全相同的SBR反应柱,通过在SBR1中添加硝酸钕改性好氧颗粒污泥,研究稀土钕对好氧颗粒污泥的形成和特性的影响。结果表明,添加硝酸钕的SBR1在45 d培养出颗粒污泥,改性后的好氧颗粒污泥平均粒径为2.5 mm,含水率为93.7%～96.9%,污泥平均比重为1.061 2,SVI为48 mL/g,完整系数为86%～95%,钕改性好氧颗粒污泥的污染物去除效果良好,COD、氨氮去除率均为90%以上,且实现了同步硝化反硝化。     

单级SBR厌氧/好氧/缺氧处理中期垃圾渗滤液深度脱氮

为了考察单级SBR处理实际中期垃圾渗滤液深度脱氮的可行性,采用单级SBR在“厌氧/好氧/缺氧”(AOA)运行方式下处理实际中期垃圾渗滤液。试验发现,厌氧/好氧/缺氧交替运行下驯化的微生物能在厌氧段消耗胞内糖原,并将水中部分溶解性有机物以聚羟基脂肪酸酯(PHAs)形式储存;在好氧段微生物消耗胞内PHAs,转化为胞内糖原,氨氧化的同时也伴随着同步硝化反硝化脱氮;好氧段氨氧化结束后贮存的碳源(PHAs和糖原)能为后置缺氧反硝化提供碳源。经长期试验研究,进水COD、NH₄⁺-N、TN浓度分别为6430～9372 mg·L^-1、1025.6～1327 mg·L^-1、1345.7～1853.9 mg·L^-1,出水COD、NH₄⁺-N、TN浓度能达到525～943 mg·L^-1、1.2～4.2 mg·L^-1、18.9～38.9 mg·L^-1。在未投加外碳源的情况下,SBR法AOA运行方式下能够实现中期垃圾渗滤液的深度脱氮,出水TN<40 mg·L^-1。其中,好氧段(DO<1 mg·L^-1)通过同步硝化反硝化去除TN占总去除量的1/3左右;缺氧后置反硝化去除的TN占总去除量的2/3左右。     

盐度对缺氧–好氧SBBR微生物活性及N2O释放的影响

含盐废水硝化过程常常出现亚硝酸盐积累,从而导致强温室气体N2O的产生。利用序批式生物膜反应器(SBBR),考察了含盐生活污水同步脱氮过程不同菌群活性变化及N2O释放过程。结果表明,盐度增加,各菌群活性受抑制程度依次为亚硝酸盐氧化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria, NOB)?氨氧化菌(Ammonia Oxidizing Bacteria, AOB)?碳氧化菌。实验盐度范围内(0~20 g NaCl/L),COD出水约稳定在50.0 mg/L,平均NH4+去除率由98%以上降至约70.5%,TN去除率由42.4%降至16.9%,N2O平均产率由3.9%增至13.3%。与SND变化类似,微生物体内聚-β-羟基脂肪酸酯(PHA)和糖原(Gly)积累随盐度增加呈先增加后减少趋势。N2O主要产生于AOB好氧反硝化过程和硝化后期内源反硝化过程。低盐度(≤10 g NaCl/L)下,SBBR内缺氧区有助于减少N2O释放;盐度增加,高盐度耦合低内碳源合成,加剧了内源反硝化阶段各还原酶之间电子竞争。高盐度导致微生物胞外聚合物(EPS)分泌增加,多聚糖(PS)比例上升,膜内缺氧区域减少,抑制N2O还原过程。     

Biological Nitrogen Removal Using the Supernatant of Ozonized Sludge as Extra Carbon Source

A sludge ozonation process with lab-scale anaerobic/oxic (A/O) system was used to investigate the utilization of the ozonized sludge (OS) supernatant as extra carbon source for denitrification. The optimal ozone dose for the sludge ozonation was 0.2 gO₃/gSS. The concentrations of SCOD, BOD, NH₃-N and TN in the supernatant increased respectively at this ozone dose. In the meantime, the sludge was significantly reduced. The OS supernatant had negative effect on nitrification because of low pH and alkalinity. After alkalinity adjustment, the A/O with the OS supernatant as the extra carbon source achieved a nitrogen removal rate of 78%, which was very close to the control experiment using glucose (79%).     

污泥双回流-厌氧/好氧/缺氧强化内源反硝化深度脱氮

目前,如何经济有效地实现低C/N生活污水深度脱氮仍是污水处理厂面临的一个重大挑战。理论上后置反硝化可以实现深度脱氮效果,但往往由于缺乏外碳源难以同时满足经济高效脱氮。本研究建立的新型污泥双回流-厌氧/好氧/缺氧(AOA)工艺有利于富集培养以Candidatus Competibacter为主的反硝化聚糖菌(DGAOs),能够开发与利用内碳源脱氮。该系统长期处理低C/N (3.2)实际城市生活污水,TIN去除率达91.81%,出水TIN浓度为4.36 mg·L^-1。此外,提高第二污泥回流量增加了缺氧区的MLSS同时提升了比内源反硝化速率,是深度氮去除的主要原因。随着去除效果的提升,充分的厌氧环境使得内碳源贮存量升高,脱氮效果呈现正向循环。二沉池底部产生的额外碳源随第二回流引入系统进一步强化脱氮。本研究阐明了污泥双回流-AOA系统节碳脱氮的原理与关键,为低C/N城市污水的脱氮效率提供了一种可行性。     

厌氧-限氧SBR处理低C/N生活污水SNDPR启动及N2O释放

以厌氧-限氧方式运行序批式生物反应器（SBR）,采用逐步降低进水碳氮比（C/N）方式驯化聚磷菌（PAOs）和聚糖菌（GAOs）,启动了低C/N生活污水同步脱氮除磷过程（SNDPR）,并考察了SNDPR内PAOs、GAOs间竞争关系及系统脱氮除磷性能过程N₂O释放特性。结果表明,C/N=7.0,SBR限氧段脱氮和除磷效率分别为83.5%和90%以上,N₂O产量为0.54 mg/L;C/N=3.0~3.5,脱氮和除磷效率分别降至60.1%和80.5%,N₂O产量达1.09 mg/L。SBR内不同反应阶段内源物质变化均表现出PAOs-GAOs共存特性。高C/N有利于微生物合成聚-β-羟基烷酸酯（PHA）并促进N₂O还原。C/N降低,SBR内污泥内源物质转化倾向于富集GAOs的降解特性。氨氧化菌（AOB）好氧反硝化过程及GAOs以PHA作为电子供体的内源反硝化过程促进了N₂O的释放。随C/N降低,SBR内污泥平均胞外聚合物（EPS）由43.4 mg/g VSS增至50.5 mg/g VSS,污泥容积指数（SVI）由99 ml/g增至127 ml/g。疏松型EPS（LB-EPS）内,蛋白质（PN）与多糖（PS）之比（PN/PS）随C/N增加而降低,污泥亲水性增加,不利于污泥脱水。     

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。     

好氧微生物颗粒污泥脱氮机理

好氧颗粒污泥应用于生物脱氮，机理为如下几种。第一种为常规硝化-反硝化途径。第二种为亚硝化-反硝化途径，颗粒污泥的外部为好氧的硝化区．通过适当的控制．使硝化过程停留在亚硝化阶段．直接进入内层进行反硝化。第三种为硝化-厌氧氨氧化途径．通过外层的硝化和内层的厌氧氨氧化作用实现脱氮。第四种为硝化-反硝化聚磷方式．颗粒污泥内部在反硝化的同时聚磷，实现好氧颗粒污泥同步脱氮除磷。第五种脱氮的途径为好氧反硝化。在不同的条件下．某一种脱氮的途径可能占主导地位。