短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化工艺处理焦化废水

通过对短程硝化和厌氧氨氧化工艺的研究,开发了短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化(O1/A/O2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理.控制温度为(35±1)℃、DO为2.0～3.0mg/L,第一级好氧连续流生物膜反应器在去除大部分有机污染物的同时还实现了短程硝化.考察了HRT、DO和容积负荷对反应器运行效果的影响.结果表明,当氨氮容积负荷为0.13～0.22gNH4+-N/(L·d)时,连续流反应器能实现短程硝化并有效去除氨氮.通过控制一级好氧反应器的工艺参数,为厌氧反应器实现厌氧氨氧化(ANAMMOX)创造条件.结果表明,在温度为34℃、pH值为7.5～8.5、HRT为33 h的条件下,经过115 d成功启动了厌氧氨氧化反应器.在进水氨氮、亚硝态氮浓度分别为80和90 mg/L左右、总氮负荷为160 mg/(L·d)时,对氨氮和亚硝态氮的去除率最高分别达86%和98%,对总氮的去除率为75%.最后在二级好氧反应器实现氨氮的全程硝化,进一步去除焦化废水中残留的氨氯、亚硝态氮和有机物.O1/A/O2工艺能有效去除焦化废水中的氨氮和有机物等污染物,正常运行条件下的出水氨氮＜15 mg/L、亚硝态氮＜1.0 mg/L,COD降至124～186 mg/L,出水水质优于A/O生物脱氮工艺的出水水质.     

高氨氮废水稳定亚硝化技术研究

以人工配制的含氮废水为研究对象,通过控制反应器内废水的pH8.48、碱度1 439 mg/L、DO0.1 mg/L、氨氮容积负荷为0.27 kg/(m3.d),在长污泥龄(106 d)活性污泥亚硝化系统中成功实现了反应器出水NH4+-N与NO-2-N的浓度比例接近1∶1的稳定亚硝化积累结果,为早日能够运用亚硝化/厌氧氨氧化生物脱氮工艺实现高效生物脱氮提供了科学依据。     

接种污泥对厌氧氨氧化反应器启动特性的影响

采用两套相同的ASBR系统,分别接种好氧硝化污泥和自养反硝化污泥,在模拟废水的pH值为7.6～7.9、温度为32 ℃的条件下,分别运行176 d和170 d后,均成功启动了厌氧氨氧化反应器.在稳定运行阶段,其总氮容积负荷分别为0.147和0.11 kgN/(m3·d),对总氮的平均去除率分别为84.81%和81.57%.两组反应器内氨氮和亚硝态氮的减少量与硝态氮的生成量之比分别为1:1.08:0.31和1:1.18:0.33.接种了好氧硝化污泥的反应器启动更快,且对氨氮的去除效果更好.     

MBR中厌氧氨氧化菌群落结构及膜污染性能研究

采用浸没式厌氧氨氧化膜生物反应器(Amx IMBR)培养厌氧氨氧化菌,当进水氨氮与亚硝态氮浓度均为450 mg/L、氮负荷为0.6 kg/(m~3·d)时,总氮去除率稳定在86%左右,氨氮、亚硝态氮去除率分别稳定在90%、97%以上;氨氮去除量∶亚硝态氮去除量∶硝态氮生成量基本为1∶1∶0.18。Amx IMBR的临界通量为8.63 L/(m~2·h),这与长期运行的结果相符。膜污染的来源主要是紧密型胞外聚合物,其中蛋白质和多糖含量分别为2.42、0.84 g/m~2。运行过程中,厌氧氨氧化菌形态从红棕色颗粒污泥变成了浮游态污泥,是Amx IMBR最显著的特征之一。高通量分析结果显示,浮游态污泥中的优势菌群主要为拟杆菌门(Bacteroidetes,47.83%)、浮霉菌门(Planctomycetes,21.2%)、变形菌门(Proteobacteria,18.85%),其中优势厌氧氨氧化菌属为Candidatus Kuenenia,相对丰度为17.08%。     

SNAD-MBBR处理垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮研究

利用移动床生物膜反应器(MBBR)对亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)工艺处理垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮效果进行了研究。SNAD-MBBR反应器内投加K3填料,控制温度为33～35℃、DO为0. 03～0. 1 mg/L、pH值为7. 5～8. 0、HRT为12 h,试验一共进行了152 d,在进水总氮负荷逐渐增加过程中相应调节曝气量以获得最佳去除效果。结果表明,在该工艺条件下进水总氮负荷为0. 9 kg/(m~3·d)时,TN去除率仍可达88%。当进水总氮负荷继续提高至1 kg/(m~3·d)时,由于进水中的有机物浓度较高以及多种异养好氧菌的繁殖,抑制了亚硝化及厌氧氨氧化过程,致使反应器脱氮效率明显降低,仅为20%左右。     

高氮负荷下pH值对Anammox反应器的影响

采用模拟废水研究了总氮负荷为9.33 kgTN/(m3.d)的条件下,改变进水pH值对厌氧氨氧化UASB反应器运行性能的影响。结果表明,进水pH值为7.00～7.20时处理效果最佳,对氨氮和亚硝态氮的平均去除率分别为97.4%、97.7%。进水pH值低于6.00或高于9.00时厌氧氨氧化反应完全停止,低pH值冲击可通过延长HRT的手段使反应器在20 d内恢复正常;高pH值冲击会对反应器造成不可逆抑制。通过对反应器不同部位的取样分析,发现在反应器下部氨氮、亚硝态氮已被基本去除完全,反应器的容积负荷具有较大的提升空间。     

厌氧氨氧化与反硝化耦合启动影响因素

为避免实际废水中一定浓度的有机物对厌氧氨氧化的脱氮产生不利影响,向2组启动成功的厌氧氨氧化装置之一R2中投加有机COD(C/N=0. 6)与反硝化耦合协同脱氮,并以硝酸盐为电子受体,R1中不加有机物作为对比,定期测定脱氮效果与有机碳源消耗。结果表明:R1中厌氧氨氧化菌自身可利用少量硝酸盐进行厌氧氨氧化反应,氨氮、硝态氮去除率分别为26. 7%和30. 5%; R2装置中两种菌种协同脱氮,氨氮、硝态氮去除率分别提高至36. 4%和48. 6%,出水亚硝态氮稳定在4 mg/L以下,碳源利用率在90%以上,但2组装置对磷的利用几乎为零。适当投加有机物可促使厌氧氨氧化与反硝化耦合协同脱氮,为含碳和硝酸盐废水的脱氮除碳提供了参考。     

低氨氮尾水厌氧氨氧化系统构建及效能研究

针对污水厂尾水深度脱氮存在的碳源瓶颈,研究了基于ASBBR工艺的低氨氮废水厌氧氨氧化系统构建及效能。结果表明,在温度为(30±1)℃、氮负荷为0.025 kg/(m~3·d)的条件下,反应器经过51 d的启动,构建出低氨氮废水厌氧氨氧化系统,出水NH+4-N、TN分别为2.9、5.06 mg/L,平均TN去除率达到84.2%。在构建过程中,出水p H值逐渐提高,最后稳定在7.3左右,较进水值有小幅度提升,符合厌氧氨氧化特征。当氮负荷提高至0.05、0.075 kg/(m~3·d)时,系统对TN的平均去除率分别为85.1%和82.8%,仍可维持较佳的处理效能。     

沸石SBR/缺氧上升流污泥床实现氧化铁红废水脱氮

采用沸石序批式反应器(ZSBR)与缺氧上升流污泥床反应器(A-USB)组合工艺处理氧化铁红高氨氮废水,探究ZSBR稳定亚硝化特性以及组合工艺的脱氮性能。结果表明,通过游离氨(FA)抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB),ZSBR可实现稳定高效的完全亚硝化。在进水NH4+-N浓度约为700 mg/L的情况下,ZSBR的出水NH4+-N基本稳定在30 mg/L以下,亚硝化率(NAR)维持在95%以上,平均亚硝酸盐产率(NPR)最高可达0. 68 kg/(m³·d)。提升外回流比能够有效利用A-USB反硝化产生的碱度并减少ZSBR中碳酸氢钠碱度的投加量。以葡萄糖作为外加碳源进行反硝化试验,ZSBR出水经过A-USB反硝化处理后,总氮去除率(NRE)能够较稳定维持在85%以上,最高总氮去除负荷(NRR)可达5. 10 kg/(m³·d)。高通量测序分析表明,ZSBR样品中AOB(Nitrosomonas)的相对丰度达到了50. 93%,未检测出NOB,而具有反硝化功能的副球菌属、丛毛单胞菌属和假单胞菌属的相对丰度总占比可达7. 05%,进一步验证了组合工艺高效且稳定的脱氮性能。     

单级自养脱氮SBR处理消化污泥上清液研究

在瑞士联邦供水、废水处理及水资源保护研究所(Eawag)一个容积为400L的SBR中,对富合氨氮的消化污泥上清液进行了为期半年的自养脱氮(厌氧氨氧化)工艺稳定运行试验.结果表明,在同-SBR反应器中实现了亚硝化和厌氧氨氧化反应,在脱氮能力为680gN/(m3·d)及水力停留时间<1d的情况下,该反应器对氮的去除率>90%.试验结果还表明,该工艺可通过检测和控制电导率、pH或亚硝酸盐等参数达到稳定运行.     

短程硝化反硝化工艺处理养猪场废水的厌氧消化液

许多规模化养猪场的厌氧消化液直接外排,造成了严重的二次污染.难降解有机物含量高且碳氮比失调是造成养猪场废水厌氧消化液难于处理的主要原因.采用水解/生物接触氧化(O_1)/厌氧生物膜/生物接触氧化(O_2)组合工艺处理养猪场废水的厌氧消化液,在常温、不添加任何药剂的条件下,实现了稳定的短程硝化反硝化;在水力负荷约为0.45 m~3/(m~2·d)的条件下,其对COD和氨氮的总去除率分别为(78%～85%)、(79%～87%),亚硝化率>99%,为高氨氮、低碳氮比废水的生物处理提供了一条有效途径.     

UASB反应器培养厌氧氨氧化菌的试验研究

于UASB反应器中接种不同浓度的厌氧污泥来培养厌氧氨氧化菌,为深度处理低C/N值的畜禽粪尿提供厌氧氨氧化污泥.结果表明,低污泥浓度的1号反应器经过130 d的运行,在进水氨氮和亚硝态氮浓度均为150 mg/L、TN负荷为0.36 kg/(m<'>·d)的条件下,对TN的去除率在80%以上;高污泥浓度的2号反应器经过200 d的运行,在进水氨氮和亚硝态氮浓度均为340mg/L及TN负荷为0.80 kg/(m<'3>·d)的条件下,对TN的去除率为75%～85%.在稳定运行期1号和2号反应器去除的NH<,4><'+>-N和N02<,2><'->-N量与NO<,3><'->-N生成量之比分别为1:(1.1～1.2):(0.25～0.45)和1:(1.1～1.2):(0.30～0.40),出水pH值大于进水的.可见,接种污泥浓度高的反应器的抗冲击负荷能力强,更有利于厌氧氨氧化污泥的培养.     

部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果研究

以低C/N比高氨氮废水作为SBR反应器进水,出水再进入UASB反应器,进行部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果研究。结果表明:UASB反应器进水脱氧时,在稳定运行阶段,NH_4~+-N、TN和CODCr平均去除率分别为87. 04%、80. 70%和86. 97%,最高去除率分别达到91. 32%、82. 88%和88. 89%; UASB反应器进水不脱氧时,在稳定运行阶段,NH_4~+-N、TN和CODCr平均去除率分别为91%、84%和86%,最高去除率分别达到了95. 78%、87. 67%和92. 22%。部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺经过调试后可以稳定运行,对处理低C/N比高氨氮废水具有较好效果;厌氧氨氧化反应器进水不脱氧,仍可以达到较好的处理效果,反应器内是一个好氧氨氧化、异养反硝化、ANAMMOX协同脱氮过程,具体的耦合脱氮机理还有待进一步探讨。     

投加有机物提高ANAMMOX反应器脱氮效果的研究

往一套UASB生物膜厌氧氨氧化反应器中加入葡萄糖促使反应器内反硝化菌增殖,然后迫使增殖的反硝化菌进行厌氧氨氧化反应以提高反应器的脱氮效果。结果显示:在反应器进水中加入葡萄糖后,系统对亚硝酸盐氮的去除率迅速提高到90%,但对氨氮的去除率变化不大,显示出反应器内同时发生了反硝化反应和厌氧氨氧化反应;当进水中停止投加葡萄糖后,仅运行10d,系统对氨氮、亚硝酸盐氮和总氮的去除率就分别达到了90%、98%和91%,一个月后对总氮的去除率达到99%。可见,在特定环境下可迫使反硝化菌进行厌氧氨氧化反应。     

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。     

可降解硝态氮的歧化厌氧氨氧化颗粒污泥的驯化

向SBR反应器中接种成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,在氨氮、亚硝态氮浓度均为100mg/L的条件下,按C/N值=0.1添加乙酸钠,研究乙酸钠对厌氧氨氧化菌去除氮素的影响。结果表明,在存在乙酸钠的条件下,出水硝态氮生成量为没有乙酸钠情况下的45%,对总氮的去除率提高到90%以上,有利于出水总氮浓度达到一级A标准。验证了在C/N值=0.1条件下,厌氧氨氧化反应是反应器中的主体反应,没有被反硝化反应取代。厌氧氨氧化菌可利用乙酸钠和硝态氮的代谢机制也为降低短程硝化控制难度提供了一种思路。     

活性污泥快速实现短程硝化及稳定高效运行

为了实现快速有效的短程硝化控制和高硝化速率,采用A2O工艺的活性污泥,利用CSTR反应器,分别控制游离氨和溶解氧浓度,对硝化活性污泥快速实现短程硝化及稳定高效运行进行研究。在低游离氨浓度控制体系中,对硝态氮的产生不具有很好的控制作用,短程硝化难以启动;在高游离氨浓度控制体系中,实现了5 d快速启动短程硝化,亚硝态氮积累率稳定在90%以上;提高短程硝化过程的溶解氧浓度,硝化性能从26 mg/(L·h)增长到54 mg/(L·h),亚硝态氮积累率仍稳定维持在90%以上,达到高效稳定运行的目的;另外,从AOB生长动力学分析可知,提高游离氨浓度对提高AOB生长速率具有非常重要的意义。因此,通过控制高游离氨浓度、提高溶解氧可以快速实现短程硝化并稳定高效运行。     

高氨氮废水的前置厌氧氨氧化脱氮研究

采用前置厌氧氨氧化生物滤池+亚硝化生物滤池的组合工艺,对高氨氮焦化废水进行脱氮研究,利用亚硝化生物滤池回流液中的亚硝酸盐氮与废水中的氨氮进行反应,以达到脱氮的目的,同时考察了HRT、回流比、DO浓度、p H值等参数对脱氮效果的影响。结果表明:当废水中的氨氮和COD浓度分别为(100~120)、(60~80)mg/L时,控制厌氧氨氧化段混合进水的p H值为8.0、HRT为30 h,亚硝化段出口DO浓度为0.6~1.0 mg/L,回流比为300%,对废水的脱氮率可稳定在80%左右。     

SBR法短程硝化反硝化处理生活垃圾机械脱除水

生活垃圾机械脱除水是通过高压挤压等方式从新鲜生活垃圾中快速分离出的混合液,其经厌氧处理后的出水具有高氨氮、低C/N值等特征,为此,利用序批式反应器(SBR)通过短程硝化反硝化途径对其氨氮进行去除,利用高氨氮浓度下的高游离氨(FA)条件对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性进行抑制,实现SBR中短程硝化与亚硝态氮的稳定积累。研究结果表明,在室温条件下,控制p H值为7.5~8.0、DO1 mg/L,逐步提高氨氮浓度至700 mg/L,可实现系统中亚硝态氮的有效积累,氨氮去除率和亚硝态氮积累率分别为92.2%、90.9%左右。将短程硝化出水进一步进行反硝化处理,TN去除率高达98.8%。     

基于固体碳源反硝化的低碳源污水生物硝化技术

在污水处理工艺末端嵌入固体碳源反硝化滤池,可以不改变污水处理厂的原有工艺并提高对总氮的去除效率,方便应对污水厂的提标压力和低碳源污水的脱氮问题。以序批式生物膜反应器(SBBR)为对象,探究有利于低碳源污水生物硝化的运行模式和固体碳源反硝化滤池的脱氮效果。结果表明:对于COD为93~140 mg/L、TN为41~45 mg/L的低碳源污水,在SRT为20d、充水比为0.4、周期时间为3 h、氨氮负荷为0.112 kg/(m~3·d)、曝气量为3.8 m~3/(h·m~3)的情况下,SBBR的出水氨氮为1.5 mg/L,出水硝态氮为16 mg/L,出水硝态氮占出水总氮的70%,实现了高效稳定硝化。富含硝态氮的SBBR反应器出水通过固体碳源反硝化滤池后,出水总氮平均值为4.23 mg/L,COD平均值为25 mg/L,均低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,系统总的脱氮率大于90%,获得了优异的低碳源污水生物脱氮效果。