非稳态溶解氧环境下废水生物处理研究进展

重点分析了非稳态DO环境下废水生物处理效果,并对其研究发展趋势进行了展望。非稳态DO环境营造了良好的硝化/反硝化条件,不仅能显著提高系统去除有机物和脱氮的效率,而且能降低曝气能耗,减少剩余污泥产量,在保证出水水质的前提下降低污水处理费用。但非稳态DO环境下如何确定合适的运行周期和DO浓度,以减少生物处理过程中溶解性微生物产物(SMP)和温室气体N_2O的产生量,将是未来值得探索的研究方向。     

曝气强度对SBBR同步生物脱氮及N_2O释放影响

以生活污水为处理对象,采用碳纤维填料制成序批式生物膜反应器(sequencing batch biofilm reactor,SBBR),采用N_2+O_2联合曝气的方式,通过改变N_2和O_2的比例,稳定系统内DO浓度为1.5 mg/L,考察不同曝气强度(30、20和10 L/h)下系统脱氮性能及N_2O释放特性。异养菌和硝化菌共生于生物膜内,异养菌位于外层,硝化菌位于内层,曝气强度降低有利于外部异养菌大量增殖,生物膜厚度增加。曝气强度为30 L/h和10 L/h条件下,SBBR系统NH_4~+-N去除率分别为95%以上和79.2%±1.6%,同步脱氮效率分别为46.2%±2.6%和62.1%±2.3%,N_2O产率分别为6.25%±0.6%和2.93%±0.43%。缺氧阶段,反硝化过程和PHA(聚β–羟基烷酸酯)积累同时发生;好氧阶段,PHA呈先增加后减少的趋势。初始阶段增加的PHA为后续同步发生的反硝化过程提供了电子供体。AOB的好氧反硝化过程和异养菌反硝化过程均可导致N_2O的产生。曝气强度降低导致水力剪切力下降,生物膜内缺氧范围扩大,缺氧区N_2O停留时间延长,利于其反硝化减量。曝气强度由30 L/h降至10 L/h,微生物胞外聚合物(EPS)分泌减少,PS/PN(多糖/蛋白质)由8.59 mg/mg降至6.58 mg/mg,生物膜致密性降低,碳源和N_2O以扩散形式进入缺氧区域能力增强,N_2O释放量降低。     

DO对SBBR处理味精废水脱氮效果的影响

采用SBBR工艺处理味精废水,通过连续多周期的污染物指标跟踪研究,发现该工艺在曝气反应阶段存在明显的同步硝化反硝化作用。通过控制曝气量来控制DO,研究了不同DO对同步硝化反硝化脱氮效果的影响,结果表明曝气量在0.4～1.0 m3/h范围内均可有效实现同步硝化反硝化,而曝气量为0.4～0.5 m3/h时TN的去除是通过短程硝化反硝化实现的,当曝气量为0.5 m3/h时TN去除效果最好,平均去除率为79.62%。     

沸石吸附-SBR工艺对味精废水脱氮的试验研究

针对味精废水高氨氮的特点,提出并利用沸石吸附—SBR组合工艺进行味精废水脱氮。研究结果表明:沸石吸附—SBR组合工艺对味精废水中的氨氮具有较好的去除效果。沸石吸附氨氮可以减轻后续生化处理负荷,为最终出水氨氮能够达标排放创造条件。SBR进水阶段采用限制性曝气方式;运行工况为进水曝气8h、厌氧搅拌1h、后段曝气1h、沉淀lh、排水0.5h;硝化反应过程pH控制在8左右;硝化阶段、反硝化阶段溶解氧(DO)质量浓度分别控制在2.0mg/L和0.5mg/L左右。组合工艺出水NH3-N能满足《味精工业污染物排放标准》(GB19431—2004)中50mg/L的限值要求,组合工艺对NH3-N的平均去除率达96.7%。     

低溶解氧对改良A／A／O工艺脱氮除磷的影晌

以采用厌氧／缺氧／好氧（A／A／O）工艺的城镇污水处理厂为研究对象,利用改良A／A／O中试装置开展处理实际污水的研究,通过与实际工艺的运行效果对比,系统探讨了低溶解氧（DO）浓度以及好氧池末端非曝气区的设置对脱氮除磷的影响。结果表明当好氧区的DO平均浓度从2．2mg／L逐渐降至1．0mg／L时,系统COD的去除效率与硝化效果未受到影响,但除磷效果明显下降;随着DO平均浓度的降低以及非曝气区对DO的缓冲,保证了缺氧区的缺氧环境,同时有效降低了内回流液中DO浓度的携带对碳源的消耗,提高了反硝化效率,使得系统对TN的去除率逐渐升高。就总体运行情况来看,A／A／O工艺中好氧区DO的平均浓度可以在1．0—2．0mg／L之间运行,同时在好氧区末端设置非曝气区,可以有效地缓冲内回流液中DO浓度对反硝化的影响,提高脱氮效率。     

O1/A1/O2/A2工艺处理焦化废水试验研究

通过对短程硝化反硝化工艺的研究,开发了好氧/厌氧/好氧/缺氧(O1/A1/O2/A2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理。考察了NH4+-N、COD、TN对反应器运行效果影响。结果表明,当进水COD平均为3 012.9 mg/L,NH4+-N、TN、挥发酚、总氰平均质量浓度分别为590.5、608.4、361.8、34.5 mg/L;出水COD平均为81.7 mg/L,出水NH4+-N、TN、挥发酚、总氰的平均质量浓度分别为0.1、9.9、0.1、0.1 mg/L,出水指标达到国家污水综合排放一级标准,A/O工艺处理这种焦化废水TN偏高,而用O1/A1/O2/A2工艺可以解决这一问题,实现了TN脱除。考察了温度、DO、pH对短程硝化影响。结果表明,在DO质量浓度为1.0～1.5 mg/L、温度在30～35℃、pH 7.5～8.0,系统能够进行稳定短程硝化反硝化。     

节能强化脱氮除磷工艺处理污废水试验研究

对集A2O2和深井曝气技术于一体的井式A2O2工艺进行改进,省去了耗能较高的混合液回流环节,根据理论与运行经验合理控制温度、pH、DO、MLSS、污泥回流比等参数,并通过监测DO来反馈调节自回流量的大小,保证系统正常运行。同时,结合硝化反硝化脱氮(SND)、反硝化除磷及动力学原理,研究了该工艺脱氮除磷的效果及处理污废水的能力。结果表明,井式A2O2的改良工艺出水TOC、TP、TN、NH4+-N满足GB 18918-2002一级A排放标准,对污废水具有一定的抗水力负荷能力,在节能的同时强化了硝化反硝化脱氮除磷效果。     

曝气频率及溶解氧对匹配厌氧氨氧化型亚硝化反应的影响

试验采用匹配厌氧氨氧化型SBR工艺处理模拟废水,反应器在(28±1)℃,pH=7.5～8.0,曝气量为0.2～0.3 L·min-1条件下启动。通过静态试验考察在不同曝气频率(曝气5 min/停曝5 min、曝气15 min/停曝15 min、曝气30 min/停曝30 min及曝气45 min/停曝45 min)和溶解氧(DO=0.5 mg/L、1.0 mg/L、1.5 mg/L和2.0 mg/L)对反应器内部分亚硝化的迚程的影响。结果表明:在曝气频率为曝气30 min/停曝30min、DO=1mg/L时,NO2-N积累率维持在90%以上。适中的间歇曝气能有效促迚亚硝化细菌富集,有利于积累高浓度的NO2-N。     

不同DO下SBBR亚硝酸型同步脱氮及N_2O释放特性

在(20±2.0)℃条件下,以实际生活污水为处理对象,以碳纤维为填料(填充率35%),利用序批式生物膜(sequencing batch biofilm reactor,SBBR)反应器,通过限氧曝气,成功实现了亚硝酸型同步生物脱氮(simultaneous nitrification and denitrification,SND)过程。荧光原位杂交技术(fluorescence in-situ hybridization,FISH)半定量表明,氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria, AOB)是硝化系统中的优势菌种。微生物将外碳源以聚β–羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate,PHA)的形式储存在体内,作为后续反硝化过程所需内碳源。DO=0.5 mg/L,SBBR系统NH_4~+-N和TN去除率分别为95%以上和80.4%,SND效率达77.9%。出水NO_x~--N小于10mg/L,且以NO_2~--N为主。DO=2.0、1.2和0.5 mg/L时,系统N_2O释放量分别为1.38、2.39和1.65 mg/L。AOB的好氧反硝化过程和低氧条件下以PHA作为内碳源的NO_x~--N反硝化过程,都会导致N_2O释放。低DO水平是实现亚硝酸型同步脱氮过程和降低N_2O释放的关键因素。低DO促进了AOB的竞争优势,形成了良好的缺氧微环境,降低了COD降解速率,为反硝化过程提供外碳源作为电子供体,从而降低了N_2O释放量。     

微电解—水解酸化-硝化反硝化工艺处理假发生产废水

采用微电解—水解酸化-硝化反硝化工艺处理假发生产废水,微电解去除废水中的色度和其他污染物,并提高废水的可生化性,以利于后续生化处理;水解酸化提高后续处理的容积负荷,提高去除效率,对进水中有机氮的氨化作用明显,硝化反硝化可将水解产生的NH3-N全部转化。运行结果表明,进水COD为1 100 mg/L、氨氮为120 mg/L的情况下,该工艺降解COD及脱氮效果良好;处理工艺保证系统出水COD〈40 mg/L,氨氮〈5 mg/L,达到了《污水综合排放标准》一级标准。     

改进A2/N双污泥工艺启动条件的研究

针对原有的A²/N双污泥法，以实验室原有的A_nOR反应器为基础，增设沉淀池与曝气生物滤塔构建部分一体化双污泥工艺装置，进一步简化处理流程，探究该工艺的启动条件。实验结果表明：最佳的启动条件为进水流量为3 L/h，硝化液回流比110%，维持2/5池内污泥高度，厌氧池ORP在-200 m V左右，缺氧池ORP在-240 m V左右，好氧池DO质量浓度为2～4 mg/L，曝气生物滤塔DO质量浓度为2～3 mg/L，启动期COD、NH₄⁺-N、TN和TP平均去除率分别为97.0%、98.8%、71.6%和65.0%，各项指标基本满足城镇污水处理厂排放标准的污染物排放限值。     

固定化微生物法处理含氨氮废水

采用聚乙烯醇-硼酸包埋固定从活性污泥中筛选的硝化菌和反硝化菌,对生活污水进行硝化反硝化工艺处理,当废水中氨氮浓度为45 mg/L,pH值为7.5,DO为2.0 mg/L,水力停留时间为18 h,氨氮去除率可达96%。     

运行方式对SBBR亚硝酸型同步脱氮及N_2O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NO_2~--N为主,N_2O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N_2O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N_2O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N_2O释放量。     

水解酸化/延时曝气工艺处理印染废水

采用水解酸化+延时曝气生物工艺处理印染废水,在水量为3000m3/d(125m3/h),进水CODcr为1800 mg/L,BOD5为700mg/L,SS为300mg/L,色度为1024倍的情况下,先采用混凝沉淀池先对印染废水进行处理,去除大部分SS和一定的色度之后进入水解酸化池(A池),进行厌氧处理,降低有机物含量,最后进入延时曝气池(O池),进一步除去CODcr、BOD5,最后再次用混凝沉淀工艺,进一步去除色度和降低废水的COD值,确保废水的色度和COD指标达标,污水经处理后达GB8978-1996一级排放标准。     

长泥龄改良A2/O工艺的短程硝化反硝化除磷

为解决传统A²/O工艺硝化与除磷泥龄(SRT)之间的矛盾,进一步提高低C/N(P)比生活污水同步脱氮除磷效率,采用一种改良A²/O工艺在长SRT条件下处理生活污水.试验结果表明,该工艺可有效筛选和强化反应器内活性污泥,并大量富集长SRT的反硝化除磷菌(DPAO).通过亚硝酸盐氧化菌(NOB)淘洗阶段后,反应器在SRT=19.6d、A²O段污泥浓度(MLSS)=5.5 g·L^-1、水力停留时间(HRT)=8.2 h、污泥回流比(R)=90%、硝化液回流比(r)=250%、溶解氧(DO)=1.5～0.3 mg·L^-1,间歇曝气段HRT=4 h、曝气周期1 h曝气1 min(DO=0.3～0.5 mg·L^-1)、沉淀59 min条件下长期运行,COD、NH₄⁺-N、TP和TN的平均去除率分别为88.71%、99.2%、93.77%和89.52%,出水亚硝化率(NO₂^--N/NO_x^--N)可达97.2%,DPAO占聚磷菌(PAO)比为95.5%.污水中约72.96%的COD被DPAO合成PHA除磷,15.75%的COD由异养反硝化消耗,约41.96%和31.31%的N分别通过反硝化除磷和异养反硝化去除.剩余污泥主要由DPAO和反硝化菌增殖产生,分别占82.74%和17.24%,较传统脱氮除磷途径减少了58.76%的碳源消耗和44.6%的污泥排放.     

同步硝化反硝化膜生物反应器脱除钨冶炼废水中氨氮的影响因素研究

考察了同步硝化反硝化膜生物反应器(SNdNMBR)过程脱除钨冶炼废水中氨氮的影响因素。试验结果表明,当ρ(DO)=1 mg/L、HRT=8 h、m(C)/m(N)=1.5～2.0时,系统SNdN较高,处理效果最佳;污泥停留时间(SRT)为30～40 d时,污泥活性比在0.75左右,污泥活性较好,MLSS的质量浓度维持在5.5 g/L左右,系统对NH4+-N、TN的去除效果分别达到70%和57%左右。     

不同曝气方式下亚硝化反应器的启动及N2O释放

在常温下〔(20±1)℃〕利用SBR反应器处理低碳氮比实际生活污水,考察连续曝气和间歇曝气方式下亚硝化过程的启动及N_2O的释放。控制SBR反应器DO处于较低水平,并在pH"氨谷"点出现时停止曝气。结果表明,连续曝气和间歇曝气方式分别运行100、75 d后均实现了亚硝化过程。间歇曝气方式下更易实现亚硝化过程。连续曝气和间歇曝气模式下的N_2O转化率分别为12.2%、8.10%。AOB的好氧反硝化过程是N_2O释放的主要途径。间歇曝气模式下的缺氧阶段能够减少好氧段NO_2~-积累,降低好氧反硝化过程底物浓度,减少N_2O释放。     

SBR工艺中pH值与DO对硝化过程中N2O释放的影响

试验采用SBR反应器处理模拟生活污水,考查溶氧DO与pH值对硝化过程中N2O释放量与硝化效率的影响.结果表明,在温度为28～30℃、反应器内MLSS约3500mg/L.水力停留时间为8.4 h、污泥停留时间为25 d时,pH值与DO水平对N2O的积累和硝化效率起着重要的作用.在pH值为9、DO为2 mg/L时产生的N2O量最小,其最大释放浓度为3.59μL/L,氨氮的转化效率为94.36%.在此条件下,既能减排N2O这种温室气体和减少能耗,又有很好的硝化效率,为污水厂生物脱氮过程中温室气体N2O的减排与构建清洁的废水处理工艺奠定了基础.     

A/O+MBR膜工艺处理酿造废水的中试研究

研究采用A/O+MBR膜工艺处理高浓度酿造废水的可行性,结果表明,在污泥浓度为8 000～11 000 mg/L、HRT为11 4.2h、O段溶解氧浓度为1.5～3.5mg/L、硝化液回流比为500%的条件下,A/O+MBR膜工艺对COD、总磷和总氮的去除效果良好,平均去除率分别为93%、 47%和80%。     

化肥工业废水处理O/A/O脱氮工艺研究

根据化肥工业废水氨氮含量高、波动大等特点,设计了初曝池-兼气池-好氧池(O/A/O)组合工艺。利用模拟废水考察了水力停留时间(HRT)、溶氧(DO)浓度、硝化液回流比和污泥回流比对除氮效果的影响。在模拟废水实验参数基础上,得出实际运行参数为:污泥回流比100%,硝化液回流比400%,缺氧池DO0.5mg·L~(-1),好氧池DO 3mg·L~(-1)。采用O/A/O组合工艺对化肥工业产生的COD在100~1 100mg·L~(-1)、氨氮在20~130mg·L~(-1)范围波动的实际废水进行处理,出水COD均值为35.5mg·L~(-1),出水氨氮均值为1mg·L~(-1),达到《综合污水排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准。该技术具有较好的推广应用价值。