基质含量对人工快渗滤池厌氧氨氧化脱氮的影响

采用人工快渗滤池处理低基质含量污水,考察了进水NO_2~--N、NH_4~+-N含量对厌氧氨氧化(ANAMMOX)脱氮性能的影响。结果表明,人工快渗滤池在进水ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)为1.3时ANAMMOX脱氮效果最佳,NH_4~+-N、NO_2~--N、TN平均去除率分别高于98%、98%、91%。对ANAMMOX活性开始产生抑制作用的NH_4~+-N、NO_2~--N质量浓度分别约为65、40 mg/L。提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别至100、50 mg/L时,ANAMMOX性能受到严重抑制,TN平均去除率分别降至62.2%、45.7%。受NO_2~--N严重抑制时,降低进水NO_2~--N的质量浓度至26 mg/L运行21 d后,TN去除率可恢复至受抑前的84.9%;受NH_4~+-N严重抑制时,降低进水NH_4~+-N的质量浓度至20 mg/L运行16 d后,TN去除率可恢复至受抑前的96.3%。NO_2~--N对ANAMMOX的抑制效应比NH_4~+-N更强,所需的恢复时间更长。     

间歇曝气SBR处理火力发电厂废水的脱氮性能研究

采用间歇曝气序批式膜生物反应器(IASBR)合并处理火力发电厂的脱硝氨站废水和再生废水,研究不同再生废水水质和m(COD)/m(TN)运行条件下的脱氮性能。结果表明,进水Ca~(2+)浓度对脱氮稳定性影响大,m(COD)/m(TN)对脱氮效率影响大,当进水Ca~(2+)为332 mg/L时,NH_4~+-N去除率为96.0%,TN去除率分别为71.0%(m(COD)/m(TN)=1.7)和88.9%(m(COD)/m(TN)=3.7)。当进水Ca~(2+)质量浓度提高至750 mg/L时,NH_4~+-N和TN的去除率降至31.5%和29.8%,w(MLVSS)/w(MLSS)从61%降低至21%。将进水Ca~(2+)质量浓度降至61 mg/L并间歇排泥,w(MLVSS)/w(MLSS)和NH_4~+-N去除率分别提高至71%和99.1%,但TN去除率仅为26.0%(m(COD)/m(TN)=3.2),说明反应器遭受高Ca~(2+)冲击后,脱氮性能难以在短期内恢复。IASBR实现了在低碳氮比条件下的高效脱氮,在处理高氨氮低碳氮比废水上具有优越性,但控制进水Ca~(2+)质量浓度是稳定运行的关键。     

升流式厌氧氨氧化流化床反应器脱氮效能研究

采用升流式厌氧流化床反应器,研究高浓度厌氧氨氧化工艺的脱氮效能。接种普通好氧活性污泥,以低浓度配水(NH_4~+-N 60 mg/L,NO_2~--N 50 mg/L)驯化厌氧氨氧化菌,经150 d富集,填料表面形成红色生物膜,NH_4~+-N和NO_2~--N同步去除率高于80%,反应器成功启动;采用低基质进水(NH_4~+-N 60～300 mg/L,NO_2~--N 100～355 mg/L),随着进水容积负荷的增加,总氮去除负荷从0.39 kg/(m~3·d)提升至1.29 kg/(m~3·d);采用高基质进水(NH_4~+-N 390 mg/L,NO_2~--N 400 mg/L)时,总氮去除负荷降至1.08 kg/(m~3·d),150%回流能有效缓解基质对厌氧氨氧化菌的活性抑制,反应器总氮去除负荷逐渐恢复并升高至1.76 kg/(m~3·d),脱氮效能提高63%。     

新型一体化厌氧氨氧化反应器启动研究

以活性炭、海绵、海绵+活性炭分别作为一体化厌氧氨氧化反应器的填料,研究不同载体对反应器启动的影响,以筛选出适合反应器快速启动及稳定运行的载体。结果表明,在进行污泥回流的情况下,以活性炭为载体时对废水的脱氮效果较好,NH_3-N去除率约为95%,TN去除率均在90%以上,出现比较明显的污泥分层现象;以海绵为载体时,NH_3-N去除率维持在90%左右,TN去除率则降至75%;以活性炭+海绵为载体时,能有效地解决污泥分层问题,系统运行稳定,NH_3-N去除率达到96.6%,TN去除率约为90%。因此,活性炭+海绵可作为一体化厌氧氨氧化反应器的最佳载体。     

基质比对厌氧氨氧化生物膜工艺脱氮效能的影响

首先采用厌氧氨氧化生物膜反应器建立稳定的厌氧氨氧化处理系统,控制温度为(32±2)℃,pH为(7.2±0.2)。通过控制进水基质比(NO_2~--N/NH_4~+-N)分别为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.32和1:1.4来研究基质比对厌氧氨氧化生物膜工艺脱氮效能的影响,在基质比1:1.20时,生物膜反应器的脱氮效果最好,进水NH_4~+-N为150 mg/L,HRT为12 h,其出水的平均NH_4~+-N和NO_2~--N在质量浓度分别为6 mg/L和3.5 mg/L,NH_4~+-N和NO_2~--N的平均去除率分别为96%、98%,此时的脱氮性能最好且稳定,其发生反应的NO_2~--N/NH_4~+-N最接近厌氧氨氧化反应式中的1.32。     

厌氧氨氧化影响因素实验研究

研究了水力停留时间(HRT)、温度、pH和进水m(NH_4~+-N)∶m(NO_2~- -N)对厌氧氨氧化脱氮性能的影响.实验结果表明,厌氧氨氧化的最佳HRT、温度、pH、进水m(NH_4~+-N)∶m(NO_2~- -N)分别为12 h、30～35℃、7.02～8.36、0.95～1.2.在最佳反应条件下,当进水TN质量浓度为365.5～432.4 mg/L时,对NH_4~+-N、NO_2~--N、TN的平均去除率分别为96.8%、97.8%、92.4%.     

复合型UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能及污泥形态变化研究

采用提高进水基质的方式启动复合型UASB厌氧氨氧化反应器,研究启动过程中反应器的脱氮效果和运行状况,并通过污泥形态变化了解厌氧氨氧化菌富集情况。结果表明经过286 d的运行,NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮(TN)去除率维持在90%以上,总氮去除负荷由0.129 kg/(m~3·d)提升至0.520 kg/(m~3·d),反应器启动成功。化学计量关系和pH变化均可作为判断反应器运行状况的指标,反应器启动成功时的ΔNH_4~+-N:ΔNO_2--N:ΔNO_3--N为1:1.24:0.14,出水pH在8.3～8.5之间,ΔpH维持在0.9左右。当反应器中TN质量浓度为186 mg/L时,游离氨对厌氧氨氧化的抑制浓度为3.1～20.4 mg/L。启动过程中,黑色颗粒污泥先解体,第256天污泥颜色转变为红褐色,再运行30天后反应器中出现大量颗粒污泥。复合型UASB厌氧氨氧化反应器能加速污泥颗粒化,同时有效减轻污泥上浮问题。     

低氮负荷对厌氧氨氧化工艺性能及微生物菌群的影响

研究了在SBR反应器中不同氮负荷下厌氧氨氧化工艺的脱氮性能及微生物菌群活性。结果表明SBR反应器在温度为30～35℃、 pH值为7.8～8.3、溶解氧的质量浓度为0～0.1 mg/L的运行条件下,当进水总氮负荷由0.078 kg[N]/(m~3·d)分别降为0.039、 0.023、 0.020 kg[N]/(m~3·d)时,对应的总氮去除率由86%依次降为81%、65%和60%,污泥比厌氧氨氧化活性(SAA)由73.20 mg[NH_4~+-N]/(g[VSS]·d)依次降为61.02、 53.01和49.76 mg[NH_4~+-N]/(g[VSS]·d)。在进水总氮负荷提升为0.116 kg[N]/(m~3·d)时,总氮去除率升高为92.67%,污泥SAA上升至57.92 mg[NH_4~+-N]/(g[VSS]·d)。低氮负荷对厌氧氨氧化工艺的处理效率和污泥活性产生了可逆的抑制效应,当进水总氮负荷提升后,系统的脱氮效率及污泥活性均能够恢复。Candidatus Anammoxoglobus菌和Cadidatus Brocadia菌是反应器中的优势厌氧氨氧化菌属。当总氮负荷不断降低时,Candidatus Brocadia菌的丰度不断减少,而Cadidatus Anammoxoglobus菌的丰度基本保持不变。     

短程硝化与厌氧氨氧化装置启动及连接过程研究

探究了2种工艺稳定高效启动方法,以及两装置的连接方式及进水改变对总出水的影响。分别启动厌氧氨氧化于短程硝化装置,调整负荷水质以使短程硝化出水满足厌氧氨氧化装置进水要求。短程硝化装置以进水pH=8.4、NH_4~+-N的质量浓度170 mg/L、亚硝氮生成率为14.4 mg/(L·h)启动,亚硝氮积累率稳定在85%以上。厌氧氨氧化装置以进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别为150、198 mg/L,HRT为24 h,TN去除率84%启动并稳定。装置连接后,厌氧氨氧化装置进水由人工配水改为短程硝化出水调配水,相较原进水COD残余约80 mg/L,NO_3~--N的质量浓度15 mg/L,TN去除率有些微的提升,但COD对成熟的厌氧氨氧化装置影响还有待检测。成熟稳定的厌氧氨氧化装置可以很好地适应短程硝化出水调配水,并对进水水质变化具有较好的耐受性。     

常温条件下ABR启动运行Anammox性能研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)接种好氧活性污泥在常温((25±1)℃)下启动运行厌氧氨氧化工艺。结果表明,启动阶段,控制进水NH_4~+-N和NO_2~--N均为50 mg/L,仅运行57 d,NH_4~+-N、NO_2~--N和TN去除率就分别达到93.82%、99.84%和88.22%,表明成功实现常温启动。负荷提升阶段,73～87 d,进水NH_4~+-N和NO_2~--N的质量浓度以每次50 mg/L的增幅逐步从50 mg/L提升到200 mg/L,每次负荷提升,出水NH_4~+-N和NO_2~--N含量小幅波动再趋向于稳定,表明ABR有一定的耐负荷冲击能力。运行93 d,最大TN负荷率和TN去除速率分别为0.40 kg/(m~3·d)和0.33kg/(m~3·d),表现较好的脱氮性能。可为厌氧氨氧化工艺在实际工程中的应用提供理论依据。     

HCO_3~-浓度对厌氧氨氧化反应的影响

接种稳定运行的UASB厌氧氨氧化反应器污泥至厌氧发酵罐进行批式实验,研究了进水HCO_3~-浓度对厌氧氨氧化反应的影响。结果表明,当进水HCO_3~-质量浓度0.8 g/L时,发酵罐出水pH迅速大幅度升高,抑制了厌氧氨氧化细菌活性,氮去除速率大幅下降;随着进水HCO_3~-质量浓度从0.8 g/L增加到1.2 g/L,厌氧氨氧化细菌的活性增加;进一步提高HCO_3~-浓度,氮去除速率下降,厌氧氨氧化细菌的活性又受到抑制。HCO_3~-对厌氧氨氧化反应的影响表现为提供充足碳源和调节反应器p H的综合作用。     

限氧连续曝气快速启动亚硝化-厌氧氨氧化工艺

实验探究了厌氧氨氧化在连续流生物膜反应器中的启动过程。结果表明,接种某污水处理厂好氧池普通混合污泥,在温度(32.0±1)℃、pH为7.2～8、完全自养条件下,通过连续曝气将溶解氧(DO)的质量浓度维持在1.5～2mg/L,经过约25 d驯化,实现了适合厌氧氨氧化的部分亚硝化。逐步将进水NH_4~+-N的质量浓度提高至500 mg/L,DO的质量浓度控制在2 mg/L左右,仍采用连续曝气,经过约40 d的驯化培养后,成功实现了氧化氨氧化细菌的富集,TN去除率可达40%以上。在反应器运行125 d后,进水TN的质量浓度为125 mg/L条件下,DO的质量浓度控制在1 mg/L左右,TN去除率可稳定在70%以上,最高可达84%,此时,进水体积流量为0.75 L/h,TN最高去除负荷为1.89 g/(L·d)。     

HRT、DO和有机物对厌氧氨氧化脱氮性能的影响研究

对厌氧氨氧化的脱氮效果受HRT、溶解氧和有机物的影响情况进行研究。采用人工配水,控制pH为7.5～8.0,温度为(35±1)℃,进水NH_4~+-N、NO_2~--N质量比为1∶1.32,通过进水脱氧和不脱氧改变溶解氧的浓度,有机物影响试验采用厌氧瓶静态试验。以总氮平均负荷为0.472 kg/(m~3·d)为前提条件时,得到复合式UASB厌氧氨氧化反应器的最适宜HRT为12 h;改变条件,当溶解氧为0.7～1.0 mg/L,虽然反应受到影响,但还可以稳定运行;将DO降到(0.2±0.1) mg/L,经过一段时间的反应,厌氧氨氧化反应的处理效果恢复;再次改变进水COD为50～150 mg/L,NH_4~+-N去除率可维持在75%以上,NO_2~--N去除率可达90%以上,COD去除率最低可达到74%,仍保持在较高水平。对于厌氧氨氧化脱氮效果的影响,HRT、溶解氧较大,有机物较小。     

好氧-SNAD-MBBR工艺处理煤气化废水

研究了同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)-生物移动床(MBBR)工艺对煤气化废水脱氮的处理效果。结果表明,通过控制低DO含量和低污泥停留时间(SRT)的方法防止了好氧反应器中硝化菌的积累,为后续SNAD反应器提供了合适的进水。煤气化废水经好氧反应器去除COD后进入SNAD MBBR进行脱氮,控制SNAD反应器温度为30～33℃,DO的质量浓度为0.5～0.8 mg/L,p H为7.5～7.7,HRT为24 h。TN去除率达到90.7%,出水TN、NH_4~+-N的质量浓度分别低于20、5 mg/L,COD去除率达到89.6%,出水COD低于60 mg/L。运行25 d后,SNAD反应器中厌氧氨氧化菌的种类由接种时的Candidatus Brocadia变为Candidatus Kuenenia。     

IC反应器-多段式好氧组合工艺处理核黄素废水

为实现核黄素废水COD和NH_3-N达标排放,采用IC反应器与多段式好氧组合工艺进行中试。结果表明,反应器经过50 d启动运行,进水COD和NH_3-N质量浓度平均分别为20.55 g/L和1.252 g/L,IC反应器COD容积负荷为4.6 kg/(m~3·d),COD去除率高达94%,但对NH_3-N去除基本没有效果;反应第12天,通过向好氧段投加碳源并调节pH,运行3 d后,NH_3-N容积负荷0.3 kg/(m~3·d),NH_3-N去除率可达99%。经过组合工艺处理后,出水COD和NH_3-N质量浓度分别稳定在600 mg/L和5 mg/L以下。     

2级分离内循环厌氧反应器+O/A/O工艺处理毛皮生产废水

研究采用"2级分离内循环厌氧反应器+O/A/O"工艺处理绵羊皮加工毛皮生产废水,在进水COD为4 g/L,NH_3-N、SS的质量浓度分别为90、2 000 mg/L的情况下,系统出水COD为40~50 mg/L,NH_3-N、SS的质量浓度分别为1~2、20~25 mg/L,稳定达到DB 41/776-2012排放标准。其中IC厌氧反应器COD去除率稳定达到70%,O/A/O系统COD、NH_3-N去除率分别稳定达到85%~90%、97%~99%。     

膜生物反应器中厌氧氨氧化的启动研究

为探究膜生物反应器(MBR)进行厌氧氨氧化的可行性及性能,通过逐渐提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的含量和降低HRT,成功启动了自流出水式MBR厌氧氨氧化过程,分析了反应器脱氮效果和厌氧氨氧化污泥特性,并采用扫描电镜和X射线光电子能谱中空纤维膜表面进行分析。结果表明,经过60 d的启动,NH_4~+-N、NO_2~--N和TN的去除率分别达到96.22%、99.91%和81.66%,TN去除负荷最大可达到330 g/(m~3·d)。在启动过程中,污泥颜色逐渐变为红褐色;中空纤维膜表面厌氧氨氧化菌呈不规则的椭球状,结构紧凑;MBR运行稳定阶段末期中空纤维膜表面C、N和Ca特征峰增多,是膜污染化学组分的主要构成元素。     

新型填料厌氧氨氧化反应器的设计与启动

为了提高厌氧氨氧化反应器的启动速度和水处理效率,自主研发一种新型的掺杂电气石的陶粒填料,附加聚氨酯软性填料,设计一种适合该复合式填料的一体化厌氧氨氧化反应器,并进行启动实验研究。结果表明,在进行污泥回流的情况下,该新型载体厌氧氨氧化反应器对废水的脱氮效果较好,NH_3-N和TN去除率约为95%以上,出现比较明显的污泥分层现象。因此,电气石陶粒+聚氨酯组合填料可作为一体化厌氧氨氧化反应器的载体并对反应器的快速启动具有促进作用。     

进水配比对煤气化废水厌氧段处理效能影响

在温度35℃pH值7.0左右,HRT为30 h的厌氧反应器中,研究了厌氧氨氧化与反硝化的耦合作用.进水氨氮为70～120 mg/L左右,COD为800～1200 mg/L左右条件下,将含亚硝酸盐和硝酸盐浓度人工配水按厌氧进水配比引入反应器中,氨氮、亚硝态氮进水浓度分别为75.43 mg/L、99.87 mg/L时,总氮负荷为233.82 mg/(L·d),考察不同进水配比R(0～100％)对厌氧反应器的脱氮除碳效能影响.实验结果表明,在进水配比为75％条件下,系统氨氮、亚硝态氮去除率达55.71％、63.65％,TN去除率最高达64.56％,COD去除率达80％左右.结果表明,适当的进水配比,不仅可以达到稀释厌氧进水的作用,还可以促使厌氧氨氧化与反硝化的协同脱氮除碳效果.     

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理含氮废水的研究

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺是一种新型的废水脱氮工艺。实验采用模拟废水,进水氨氮浓度为600 mg/L。亚硝化SBR反应器在温度为30℃、HRT为24 h、DO≈0.2 mg/L的运行条件下,将废水中的一部分氨氮氧化成亚硝氮,并使得亚硝化SBR反应器出水中NH4+-N和NO2--N比值接近1∶1.32后,再作为厌氧氨氧化SBR反应器进水;厌氧氨氧化SBR反应器在温度为37℃、HTR为24 h的运行条件下,将氨氮和亚硝氮转化为N2。实验结果表明,部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺脱氮效果较好,废水中氮的去除率可达94.44%。