曝气生物滤池的短程硝化反硝化机理研究

通过小试研究了曝气生物滤池实现短程硝化反硝化的效能和机理。试验结果表明,曝气生物滤池在滤速为1～2m/h、气水比为3∶1、水温为21～26.5℃、进水COD负荷为1.18～5.57kg/(m3·d)、NH3-N负荷为0.26～0.62kg/(m3·d)、TN负荷为0.28～0.63kg/(m3·d)的条件下可以取得良好的去除有机物和脱氮效果。试验中还发现,反应器中出现了明显的NO-2积累现象,并表现出显著的短程硝化反硝化特征,进行机理分析后认为曝气生物滤池的结构特征和运行方式是其能够进行短程硝化反硝化的主要原因。     

曝气生物滤池中亚硝酸盐积累的影响因素研究

研究了活性炭和沸石2种滤料的曝气生物滤池中亚硝酸盐的生成规律,通过分别改变两滤柱的p H、进水氨氮浓度和溶解氧,考察了这3种因素对亚硝酸盐生成的影响。结果表明,p H值超过7.6时,亚硝酸盐沿着水流方向呈逐渐增加的趋势,p H值在8.0附近,亚硝酸盐积累出现最大值;进水氨氮含量超过3 mg/L时,出水亚硝酸盐氮含量增加0.2 mg/L以上,进水氨氮含量为4 mg/L时,能明显观察到亚硝酸盐积累;气水同向流时,进水溶解氧越低,亚硝酸盐积累现象越明显,气水逆向流时,基本不会发生亚硝酸盐积累;在相同条件下,生物沸石滤柱中亚硝酸盐积累更为严重,通常是生物活性炭滤柱亚硝酸盐增加值的2~3倍。     

生物沸石滤池去除微污染水源水中氨氮的挂膜启动

对沸石滤料生物滤池处理微污染水源水中低浓度氨氮的挂膜启动性能进行了研究。试验结果表明,挂膜过程可以根据氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮浓度的变化分为三个阶段：初期沸石发挥本身对铵离子的吸附交换性能,氨氮去除率达88％以上;中期开始出现生物硝化作用,亚硝酸盐积累明显,硝酸盐出水浓度不稳定,氨氮去除率稳定,但下降至65％左右;后期硝化反应稳定进行,亚硝酸盐迅速转化为硝酸盐,氨氮去除率稳定在60％以上。生物沸石滤池挂膜同时应考察亚硝酸盐氮、硝酸盐氮浓度变化,在出水亚硝酸氮明显积累后又稳定降低,且硝酸盐氮稳定积累时方可认为挂膜成功。进出水pH值的变化可以指示硝化反应的进行程度和生物膜形成阶段。     

侧向流曝气生物滤池的同步硝化反硝化研究

利用自行研制的侧向流曝气生物滤池处理城市生活污水,考察了同步硝化反硝化现象。试验结果表明,在水力负荷分别为0.43、0.61 m3/(m2.h)以及气水比为10∶1、进水COD负荷为0.395~2.523 kg/(m3.d)、NH3-N负荷为0.082~0.486 kg/(m3.d)、TN负荷为0.047~0.587 kg/(m3.d)的条件下,对氨氮的去除率分别为78.91%和53.33%,对总氮的去除率分别为52.58%和36.85%。对滤池内含氮化合物的空间分布、氧摄取速率以及底物转化速率和微生物数量的监测结果表明,滤池内发生了同步硝化反硝化。     

反硝化生物滤池的自然挂膜启动研究

研究了反硝化生物滤池的挂膜启动过程,寻求判断启动完成的快速、简便、合理的方法,为反硝化生物滤池的挂膜提供理论依据。控制水力负荷在0.022 m3/(m2·h)即HRT为14 h,水温为25~27℃,反硝化生物滤池运行14 d后对硝态氮的去除率达到99%,第15天平均进水硝态氮浓度由21.86 mg/L减小到8.05 mg/L,出水浓度基本保持不变,仍稳定在0~1 mg/L,反硝化系统生态结构稳定,表明挂膜成功。当有机碳源充足、NO-3-N浓度0.1 mg/L时,反硝化速率与NO-3-N浓度遵循零级反应动力学规律。反硝化生物滤池中的氨氮主要由微生物同化作用去除,去除率约为28.9%。     

异养硝化菌生物增强活性炭处理低温水的效能

为研究异养硝化菌Y7和Y16对低温水的处理效果,构建生物增强活性炭(BEAC)滤柱,其中A滤柱接种Y7菌株,B滤柱接种Y16菌株,C滤柱接种Y7+ Y16混菌,以不接菌活性炭滤柱(D)作为对照.在5℃下研究了工艺对氨氮和CODMn的去除效果、亚硝酸盐氮与硝酸盐氮的积累特征以及进水DO含量和滤速对BEAC工艺运行效果的影响.结果表明,BEAC工艺对氨氮的去除效果优于GAC,其中C滤柱对氨氮的降解能力最强,运行期间并未出现硝酸盐氮与亚硝酸盐氮积累现象,启动期间对氨氮的最大去除率达到26.88％,对CODMn的最大去除率达到85.12％.进水溶解氧浓度对各滤柱去除氨氮和CODMn几乎没有影响;低滤速有利于BEAC对氨氮的降解,但对去除CODMn的影响较小.     

活性无烟煤滤池处理高氨氮原水的中试研究

针对南方饮用水源水氨氮和有机物浓度季节性上升的特点,开展了活性无烟煤多功能滤池处理高氨氮原水的中试研究。中试处理规模为120 m3/d,滤速为8 m/h,原水氨氮平均浓度为3.1 mg/L。试验结果表明,滤池进水溶解氧浓度不足会导致工艺出水氨氮浓度高于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),同时伴随有亚硝态氮的积累;当采用纯氧曝气提高滤池进水DO至11.9～13.6 mg/L后,活性无烟煤滤池的净水效果大幅提高,出水氨氮<0.1 mg/L,亚硝态氮浓度几乎为零,氨氮全部转化为硝态氮,氨氮有效去除浓度与所需DO浓度的比值平均为1∶4.49。在纯氧曝气条件下,滤池对氨氮的去除率达到97%,对CODMn和UV254的去除率均在44%左右。     

不同工况下一体式生物滤柱反应器的氮去除特征

以一体式生物滤柱反应器为研究对象,在氮负荷为0.60 kg/(m3·d)、碳氮比为0.17、曝气量为(50±10)m L/min和温度为(30±2)℃条件下,通过调整进水氨氮浓度和水力停留时间研究进水氨氮浓度变化对氮去除的影响及反应器中微生物功能的区划。连续183 d的运行结果表明,当进水氨氮浓度分别为600、400和800 mg/L时,总氮平均去除负荷分别为0.487、0.465和0.498 kg/(m3·d)。3个工况下的进水氨氮都约有一半在反应器底部的好氧段被转化为亚硝态氮,在顶部的厌氧段氨氮与亚硝态氮均呈线性减少,且其线性减少速率随进水氨氮浓度增加而变大。与此同时,随着进水氨氮浓度的提高,好氧区微生物的氨氮利用速率(AUR)和亚硝酸盐利用速率(NUR)以及厌氧区微生物的比厌氧氨氧化活性均得到提高,且在相同进水氨氮浓度下,好氧段活性污泥的AUR和NUR均大于生物膜的对应值。     

生物催化滤池处理高氨氮水源水

针对生物滤池处理高氨氮水源水过程中硝酸盐、亚硝酸盐积累的问题,提出一种能够同时去除"三氮"污染物的强化过滤技术——生物催化滤池。该技术将传统生物过滤与催化还原反应相结合,在生物过滤去除氨氮的同时,钯/锡双金属催化滤料可将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气。在滤池的滤速为10 m/h时,对氨氮和TOC的去除率分别为82. 12%和71. 94%,主要依靠生物滤层内微生物的降解作用来去除;对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的去除率分别为58. 22%和78. 65%,主要通过催化还原滤料的化学反应来去除;滤池出水浊度<3 NTU。生物催化滤池在生化反应和催化还原的共同作用下能够有效缓冲低温、高氨氮、高硝酸盐氮、高亚硝酸盐氮以及高TOC等特殊条件下短时间连续冲击,具有较强的抗冲击负荷能力,保证产水水质稳定。生物催化滤池可以作为微污染水源水的预处理工艺,保障后续工艺的稳定运行,具有良好的应用前景。     

硝化颗粒污泥的培养及其硝化性能研究

在连续流上流式好氧反应器中接种厌氧颗粒污泥进行硝化颗粒污泥的培养及其硝化性能研究,结果表明,通过逐步提高进水N/C值能培养出高活性硝化颗粒污泥;进水氨氮浓度对系统的硝化性能没有显著影响,系统对氨氮的去除率85%;当氨氮容积负荷0.40kgNH4+-N/(m3.d)时,系统实现短程硝化,亚硝酸盐氮积累率平均高达83%。