倒置A2/O耦联生物滤池强化生物脱氮除磷的探究

针对传统倒置A²/O工艺（R1）生物脱氮除磷效率不理想的现状,开发了倒置A²/O耦联生物滤池（BAF）(R2)的新工艺,并在中温条件下比较了两工艺对城镇生活废水的脱氮除磷效率。结果表明,稳定运行期R2内出水COD维持在10.7～17.6 mg/L,去除率为92.5%～94.2%,高于R1。延程分析表明,R2内COD主要在缺氧期与厌氧期被消耗。R2内总氮（TN）及总磷（TP）的去除率分别为81.3%～82.8%、85.6%～86.9%,均显著高于R1。机制探究表明,R2强化了硝化过程,使得回流液中硝态氮含量升高,强化了缺氧区的反硝化脱氮过程。在生物除磷方面,R2厌氧期释磷量高于R1,且合成胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯（PHA）的最大含量为6.8 mg/g,从而在随后的好氧期产生更多能量用于吸磷。     

不同电子受体对生物除磷效果的影响

试验对不同电子受体对生物除磷的影响和各自优势进行了研究。在3个SBR反应器中,分别考察了以NO3--N和NO2--N为电子受体的反硝化除磷现象,以及传统以O2为电子受体的生物聚磷现象。试验结果表明传统生物聚磷在吸磷效果上要优于两种反硝化除磷方式,但后两者的耗氧量和碳源需求减少。以NO3--N为电子受体的反硝化除磷在除磷效果上要优于以NO2--N为电子受体的反硝化除磷,但脱氮效果差。     

分段进水强化城市生活污水脱氮除磷效果研究

采用序批式活性污泥反应器,分别在厌氧-好氧、厌氧-缺氧-好氧运行方式下,研究了分段进水强化城市生活污水同步脱氮除磷的效果。结果表明,水总体积的30%进入厌氧段即可满足磷酸盐的去除对碳源的要求;SBR以厌氧-缺氧-好氧方式运行时,缺氧段NO3--N的质量浓度为20 mg·L-1时,可完全去除磷酸盐,并且随着二次分配的碳源增加,反硝化脱氮的效果明显提高,出水时硝酸盐氮含量大幅减少,获得了同步脱氮除磷的效果。     

电子受体对反硝化除磷效果影响的研究现状

反硝化除磷技术能够实现以相同的基质同时除磷和脱氮,是国内外污水脱氮除磷研究领域的新热点。本文先介绍了反硝化除磷机理,对反硝化除磷技术与传统除磷技术进行了比较,探讨了缺氧池内NO3--N和NO2--N对反硝化除磷效果的影响。     

碳纳米管降低生物脱氮除磷效率的机制探究

为了探究碳纳米管（CNT）对生物脱氮除磷效率及活性污泥特征的影响，以实际生活废水为探究对象，构建了序批式反应器，探究了中温环境下不同剂量CNT(0、1.0、10.0、20.0和30.0 mg/L)长期暴露下活性污泥特征及脱氮除磷效率的变化规律。结果表明低浓度CNT(1.0 mg/L)对污泥特征及脱氮除磷影响不明显，而高浓度CNT降低了污泥内混合液悬浮固体浓度和污泥体积指数（SVI）分别至3 165～3 450 mg/L和111～116 mL/g。在生物脱氮除磷方面，CNT显著降低脱氮除磷效率，尤其当CNT为30.0 mg/L时，出水COD约为66.9～71.7 mg/L,COD去除效率75.6%～76.6%，氨氮去除效率80.6%～81.3%，磷酸盐去除效率75.5%～76.3%，均显著低于初始状态。机制探究表明CNT降低了生物脱氮除磷涉及的关键酶活性并降低了聚羟基脂肪酸酯（PHA）的合成量，促进了糖原质在典型周期内的代谢。毒性测定分析表明CNT存在促进了活性氧（ROS）产率及乳酸脱氢酶（LDH）释放量ROS释放，尤其当CNT浓度为30.0 mg/L时，ROS的相对产量高达294%,L...     

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。     

序批式活性污泥法反硝化聚磷菌的培养驯化研究

以某污水处理厂活性污泥作为种泥,采用序批式活性污泥法(SBR)进行反硝化聚磷菌(DPB)培养驯化研究。结果表明,经过厌氧-好氧,厌氧-换水-缺氧,厌氧-缺氧,厌氧-缺氧-短时曝气4个阶段培养驯化,系统出水效果良好:出水PO43--P的质量浓度稳定在0.5 mg.L-1以下,平均除磷率达96%;出水COD稳定在50 mg.L-1以下,平均去除率达77%。DPB占聚磷菌的比例约为65.02%。当投加不同含量的NO3--N时,硝酸盐的含量只影响吸磷速率而不影响吸磷量。当缺氧段DPB体内的PHB为限制因素时,缺氧吸磷过程在不同NO3--N含量下基本相同。     

AO工艺同步脱氮除磷效能的研究

采用A／O同步脱氮除磷工艺处理模拟污水,调整DO、HRT、内回流、进水污染物的浓度等影响因素,考察了该工艺单位活性污泥处理污水中TN、TP的能力。结果表明,当好氧区DO控制在0．6mg／L左右,HRT控制在10h,内回流比控制在1：1时,单位活性污泥处理污水TN、TP的能力最强,单位活性污泥TN去除速率达到14×10^-3mg／（L·mg MLVSS·h）,单位活性污泥TP去除速率达到0．14×10^-3mg／（L·mg MLVSS·h）,AO系统实现了同步硝化反硝化和反硝化除磷。     

不同电子受体稳定除磷的驯化及性能比较

在SBR反应器中分别培养以O2、NO3-、NO2-为电子受体的除磷菌,考察它们的驯化过程、吸磷效果,比较各自系统稳定运行时的除磷能力、PO43-P变化过程及优势。试验结果表明:一个月后PAO能够稳定除磷,经过三个月左右筛选出单独以NO3-及NO2-为电子受体的反硝化聚磷菌,稳定后的系统具有良好的反硝化除磷能力;而以O2为受体的吸磷效果要优于反硝化除磷方式,NO3-的效果次之,NO2-在脱氮效果上要优于NO3-,但除磷性能却相对低;稳定周期下以O2为电子受体的平均厌氧释磷量在20 mg.L-1左右,NO3-及NO2-平均释磷量分别为17 mg/L及12 mg/L,吸磷量分别为1 mg[P]/0.08 mg[O2]、1 mg[P]/51.47 mg[NO3-N]及1 mg[P]/119.26 mg[NO2-N]。     

反硝化脱氮吸磷过程中的影响因子

为更好掌握反硝化聚磷菌在废水脱氮吸磷过程中,系统内pH、COD、磷酸盐、NH4^＋-N、NO2^--N和NO3-—N等离子的变化趋势及其相关性,对处理工艺中反硝化段采用SBR工艺间进行反硝化脱氮和吸磷试验。结果表明,各因子的变化趋势能间接呈现出反硝化脱氮、吸磷、释磷各反应阶段的起始情况。从而,在实际工作中可以综合利用各因子变化趋势,对脱氮除磷阶段进行合理掌控,使脱氮除磷运行工艺更加高效、节能。     

胞内聚合物对反硝化和反硝化除磷过程的影响研究

在厌氧-缺氧-好氧SBR条件下,以乙酸钠作为单一碳源,通过对2个反应器R1、R2中硝酸盐(NO3--N)浓度、磷酸盐(PO43--P)浓度和磷酸盐不同投加时间的控制,研究了胞内聚合物对反硝化和反硝化除磷的驱动关系。结果表明,R1、R2的除磷效率均达到91%以上,且R1的除磷效率和性能比R2较为稳定。R1展示了典型的反硝化除磷过程,缺氧阶段的反硝化除磷的能量来源由聚-β-羟基链烷酸酯(PHA)提供。R2中在缺氧条件下磷酸盐浓度很低(2.63 mg/L)时,硝酸盐浓度随着PHA的降低而减少,其中聚-β-羟基丁酸盐(PHB)的含量明显降低,而聚-β-羟基戊酸盐(PHV)有轻微的减少,并伴有少量糖原质(Gly)的再合成;磷酸盐加入后,PHA与Gly一同作为碳源被消耗,这表明反硝化菌能够利用PHA作为内碳源实现反硝化过程。而R2的PHB合成量少于R1,Gly的合成量和PHV的合成量却高于R1,说明R2的运行条件较R1而言更有利于聚糖菌(GAOs)的生长。     

反硝化聚磷菌脱氮除磷机理研究

目前水体中氮磷含量较高的问题逐渐严重,利用反硝化聚磷菌来进行脱氮除磷的反硝化除磷工艺为生物脱氮除磷提供了新的方向。本研究以反硝化聚磷机理为基础,采用动态的SBR反应器进行菌种的富集培养,驯化富集反硝化聚磷菌,同时跟踪富集过程中污染物的去除情况。实验结果表明,富集成功后SBR系统内除磷率达到80%以上,总氮及COD的去除率达到90%左右,系统稳定且脱氮除磷效果较好。通过吸磷实验、反硝化脱氮产气实验从富集的活性污泥中,筛选出来4株反硝化聚磷菌。     

NO_2~--N对反硝化除磷系统运行效能的影响

通过改变反硝化聚磷菌(DPAOs)的电子受体类型,考察了不同浓度的NO_2--N作为电子受体时其对反硝化除磷系统运行效能的影响。试验结果表明,在合适的进水NO_2--N浓度范围内,DPAOs经过驯化后能够以NO_2--N为电子受体进行反硝化除磷反应;在短程反硝化除磷系统中,NO_2--N的抑制浓度为30 mg·L-1,当系统进水中的NO_2--N浓度大于30 mg·L-1时,系统的除磷作用及PHA的合成作用均会受到抑制,系统的反硝化效果和COD去除效果亦会出现较为明显的变化,究其原因可能与系统中GAO开始占据优势有关;在短程反硝化除磷系统中,厌氧释磷量与缺氧吸磷量有着良好的线性关系,而对于NO_2--N对DPAOs的抑制机理,笔者将在后续试验中进行深入分析和探究。     

新型后置缺氧工艺处理农村低C/N废水的影响探究

本研究在序批式活性污泥反应器中探究了污泥停留时间（SRT）对新型后置反硝化工艺脱氮除磷的影响。结果表明SRT能影响新型后置反硝化工艺污泥特征，脱氮除磷效率及微生物种群相对丰度。当SRT为15 d时，挥发性悬浮固体/总悬浮固体为0.74，污泥体积指数为106.2 mL/g。营养盐去除分析表明当SRT为15 d，化学需氧量（COD）、总氮（TN）、溶解性磷酸盐（SOP）去除效率为91.2%、78.5%和91.2%，显著高于其他组别。SRT能影响胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯（PHA）的合成，当SRT为15 d时，PHA合成量最大为1.68 mmol/g。微生物群落结构分析表明SRT为15 d时，Protebacteria及Bacteroidetes的相对丰度最大且分别为42.3%和12.3%。     

序批式反应器中反硝化除磷脱氮的研究

为了提高污水脱氮除磷的效率,研究采用序批式反应器(SBR工艺)厌氧、好氧和缺氧(AOA)的运行方式富集反硝化聚磷菌(DPB),实现同步脱氮除磷。结果表明:在好氧段投加甲醇作为碳源(25—40 mg/L)可有效抑制好氧吸磷,对硝化反应影响较小,能够在缺氧段实现同时反硝化脱氮除磷。SBR反应器稳定运行10个月,当进水NH4+-N、PO43--P分别为30,15 mg/L时,总氮(TN)和PO43--P的平均去除率分别为82.5%和92.1%。聚磷菌能够利用硝酸盐作为电子受体,DPB占总聚磷菌的比例达到44.8%。与A2O运行方式相比,AOA运行方式更有利于实现DPB的富集。     

AOA工艺内源反硝化强化深度脱氮除磷

以实际低C/N生活污水为处理对象,考察了AOA（厌氧/好氧/缺氧）工艺内源反硝化脱氮除磷性能。实验重点研究了生物填料的快速挂膜情况、微生物种群结构变化和系统脱氮除磷效率。结果表明,接种污泥后系统污染物去除性能迅速提高,阶段Ⅲ出水COD、NH₄+^-N、TIN、TP平均浓度分别为33.36 mg/L、1.80 mg/L、5.27 mg/L和0.23 mg/L,相应的去除率分别77.4%、94.6%、84.3%和94.2%。FISH实验结果表明,活性污泥中功能菌聚糖菌GAOs占比13.5%,聚磷菌PAOs占比11.1%,生物膜上硝化菌AOB占比18.3%,NOB占比9.2%。在无外加碳源条件下,系统利用原水内碳源通过后置内源反硝化和反硝化除磷实现深度脱氮除磷,同时AOA工艺只有污泥回流,较传统A²O工艺节省了硝化液回流能耗,运维管理方便。     

序批式移动床生物膜反应器脱氮除磷影响因素及特性

考察了曝气量、进水C/N比（COD/TN）及进水氮、磷浓度对序批式移动床生物膜反应器（SBMBBR）脱氮除磷效果的影响,分析了该复合生物系统的污染物去除特性。实验结果表明,反应器脱氮主要是基于好氧段发生的同时硝化反硝化（SND）作用实现的,而除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程而完成;在保持载体良好流化状态的前提下,反应器硝化效果和TP去除受曝气量变化影响不大,反硝化效果随曝气量的减小而改善;采用厌氧/好氧序批式运行方式,能够使进水中的有机物被反硝化聚磷菌优先利用,实现一碳两用,节省了脱氮对外部碳源的需要,在进水C/N为2.8～4.0时能获得良好的硝化、反硝化和TP去除效果;随着进水氮、磷浓度的提高,反应器除磷效果相对稳定,脱氮效果变差,最大氮、磷去除负荷分别达到0.17 kg TN·m^-3·d^-1和0.06 kg TP·m^-3·d^-1。     

移动床序批式反应器同步脱氮除磷特性及功能菌分析

以合成废水为研究对象,采用悬浮填料上生长生物膜替代传统SBR中活性污泥研究移动床序批式反应器同步脱氮除磷性能,通过一个典型周期内水质各理化指标的变化及荧光原位杂交分析生物膜脱氮除磷机理。结果表明,当进水COD为300 mg/L,NH_4~+-N为40 mg/L,TP为8 mg/L时,COD、TN、TP去除率分别为91.1%、81.9%、72.7%,在MSBR内实现了同步脱氮除磷。反应器运行的好氧阶段,同步硝化反硝化率达89.7%,聚磷菌中反硝化聚磷菌比例为92.3%。成熟生物膜中AOB、NOB、PAOs、GAOs占总菌比例分别为(40.45±10.89)%、(5.74±1.27)%、(4.10±0.85)%、(26.00±6.25)%,推测生物膜中存在短程硝化反硝化反应,较多的GAOs保持了一定水平的内碳源反硝化,但与PAOs竞争会导致除磷效果的不稳定。     

连续流中亚硝化反硝化除磷同步发生的调控因子

为实现连续流内亚硝化与以亚硝酸盐氮为电子受体的反硝化除磷生化过程的同步发生,解决低碳城市污水高效节能脱氮除磷的问题,实验构建了厌氧/限氧(A/OLA)连续流工艺。结果表明,控制DO的质量浓度在0.3~1.0 mg/L时,水力停留时间(HRT)对脱氮效果没有显著影响,但会影响厌氧区反硝化除磷菌(DNPAOs)的积累PHB,导致除磷效果下降。当污泥回流比(R)为1.4和1.2时,会稀释厌氧区内各物质的含量,造成亚硝化与反硝化除磷两生化反应的失衡,从而影响同步脱氮除磷效果;当R为0.8和1.0时,二沉池会发生不同程度的二次释磷,影响除磷效果。由此可知,HTR为14 h、R为1.0时,A/OLA连续流工艺同步脱氮除磷效果为佳,TP、TN的平均去除率分别为97.52%、97.76%。     

脱氮与除碳协同的电化学生物流化床构建与运行工况分析

针对电极生物膜法自养反硝化能力有限以及电化学氧化有机物所需的金属氧化物修饰电极制备复杂的问题,以同步脱氮和除碳为目的,在A/O生物流化床硝化反硝化基础上,联合电解产氢构建自养反硝化和异养反硝化协同作用的体系,脱氮的同时将有机污染物作为异养反硝化碳源加以降解。以模拟焦化废水为研究对象,分别考察反应器脱氮和除碳的运行效果,分析环境温度、电流强度、特定电解质工况条件对脱氮与除碳协同作用的影响。结果表明,与常规生物流化床相比,(22±1)℃,电流强度10 mA时,NO3--N去除率从24%提高到69%,去除速率为9.16mg/(L.h),COD去除速率从31.5 mg/(L.h)提高到66 mg/(L.h);Cu2+本身对反硝化存在促进作用;电流强度10 mA,添加Cu2+使反硝化效果进一步提高,NO3--N去除率达到90%以上,此时苯酚、喹啉与芘的去除速率分别达到15.0、3.1、0.25 mg/(L.h),和NO3--N去除规律呈现一致性。研究过程证明了在微电流和Cu2+强化作用下,电化学生物流化床具备同步脱氮和除碳的功能。