生物脱氮的研究进展

脱氮是大部分废水处理系统中不可缺少的一环。与物理化学法相比,生物脱氮具有经济有效、操作方便以及无二次污染的优势。综述了各类生物脱氮技术的研究背景、机理及其存在的问题,并作了简单比较。结果表明,全程硝化反硝化应用广泛且稳定可靠。异养硝化-好氧反硝化对碳源需求较高(COD/N10),而短程硝化反硝化可节约大量能源和碳源。厌氧氨氧化脱氮速率高且无外加碳源,但细菌富集和前期启动较为困难。     

A2ON工艺反硝化除磷机理及影响因素

活性污泥法与生物膜法相结合,基于反硝化除磷原理,开发出双污泥序批式脱氮除磷处理工艺A2ON.作者重点研究了生活污水COD/TN比值变化对其除磷脱氮性能的影响.试验结果表明,稳定运行的反应器具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能,缺氧结束时体系中磷＜1 ms/L,氮＜5 mg/L.该工艺处理效果稳定,对水质的适应能力强,可以降低好氧需求,较大程度地减少除磷和反硝化对碳源的竞争,同时保证了世代时间长的硝化菌的稳定生长.     

交替好氧/缺氧短程生物脱氮工艺抗冲击负荷能力

采用序批式间歇活性污泥反应器(SBR)研究了进水有机物和氨氮负荷对交替好氧/缺氧短程硝化反硝化生物脱氮工艺的影响。研究结果认为:进水中不同COD和氨氮质量浓度均没有对交替好氧/缺氧短程硝化反硝化生物脱氮工艺中的实时控制参数和处理效果产生影响,系统运行稳定,仅是由于进水COD和氨氮质量浓度的大幅度变化将会导致各自的好氧曝气所需时间有所差异;进水氨氮质量浓度越高,所需硝化时间越长。但经过实时控制以后,无论进水氨氮质量浓度如何变化,硝化和反硝化作用都是很完全的;反应器最终出水中基本检测不到氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度。因此,可以得出交替好氧/缺氧短程硝化反硝化生物脱氮工艺抗冲击负荷能力强,当采用实时控制策略控制脱氮过程时,系统运行稳定。     

溶解氧对冷轧钢废水生物脱氮的影响研究

本文比较SBR与缺氧反硝化两种工艺在的脱氮速率和去除率差异，通过对溶解氧监测，说明周期性的厌氧、缺氧、好氧条件比单纯的缺氧条件更有利于稳定高效脱氮。在试验条件下，SBR可实现高浓度硝酸根废水的高效反硝化脱氮。     

以硫-铁为基质的自养反硝化深度脱氮性能研究

通过静态批次实验,探讨了硫自养反硝化、铁自养反硝化和硫铁协同脱氮系统的脱氮性能。实验结果表明,单质硫自养反硝化过程中pH由8.46降至5.46,反应前期NO₂^--N发生积累,最高达7.14 mg/L。TN和NO₃^--N随反硝化的进行呈不断降低趋势。反应5 d时TN去除率可达100%。零价铁粉的加入可以有效起到缓冲pH的作用。在硫铁协同脱氮系统中,硫铁体积比为2∶1、1∶1时,反应体系的pH可维持在6.54～7.12之间。硫铁体积比为2∶1时脱氮效果最佳,反应72 h时TN去除率可达98.5%,NO₃^--N去除率可达100%。在铁自养反硝化过程中,pH呈缓慢升高后逐渐稳定的趋势,由8.46增至10.02。与硫自养反硝化系统和硫铁协同脱氮系统相比,铁自养反硝化系统的脱氮性能最差,反应9 d时TN和NO₃^--N的去除率分别为40.52%、48.96%,且在该体系中NH₄⁺-N...     

高回流比对序批式生物膜反应器脱氮性能的影响

硝化液回流是污水生物脱氮工艺实现前置反硝化脱氮的重要手段，通常回流比为200%～400%。本文研究了高回流比对序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮性能的影响，结果表明，在回流比为300%、1 000%、3 000%三种条件下回流比为3 000%的总氮去除率最高，稳定运行期间TIN平均去除率为98.69%±0.81%，同时也使NH₄⁺-N得以完全氧化。推测在高回流比引起的强对流环境下，生物膜内传质效率得以加强，从而提高了同步硝化反硝化(SND)效果。本研究结果对集成分散式污水处理装置的研发及改善市政污水处理生物脱氮效率具有重要意义。     

双污泥反硝化脱氮除磷工艺的影响因素及分析

介绍了双污泥反硝化脱氮除磷工艺的反应机理,从C/N、超越污泥回流比、pH、DO、HRT及MLSS等方面分析了对双污泥反硝化脱氮除磷工艺在运行过程中的影响及目前国内外双污泥反硝化脱氮除磷工艺的研究现状,提出了今后在双污泥反硝化脱氮除磷工艺的研究中应当解决的问题.     

自养-异养反硝化协同作用强化污水深度脱氮研究进展

针对城镇污水处理厂二级出水中可生物降解的有机物含量低,其本身所能提供的碳源不能满足生物反硝化的要求,传统深度脱氮工艺存在外加碳源量大、成本高、运行不稳定等实际问题,总结了单独异养反硝化脱氮、单独自养反硝化脱氮的反应机理,并分析了其在实际应用中的优缺点。归纳国内外自养和异养反硝化相结合强化脱氮的应用现状,提出应进一步从3个方面进行研究:不同电子供体条件下自养-异养反硝化协同作用下的微生物群落变化和代谢机制;体系的电子传递机制;反硝化动力学,为自养-异养协同反硝化实际应用提供技术指导。以期为深度脱氮技术提供新思路。     

微氧生物阴极微生物燃料电池脱氮的研究

研究构建生物阴极双室微生物燃料电池,阴极保持微氧条件,实现短程硝化反硝化进行生物脱氮。实验在25℃下进行,以乙酸钠为碳源,氯化铵为氮源。实验发现,在微氧条件下可实现短程硝化反硝化并且脱氮效果较好。总氮去除率达到87.32%,最大稳定电压达0.47V左右。通过对反应污泥进行高通量测序发现,微生物群落中亚硝化菌属Nitrosomonas在短程硝化反硝化中得到了有效的富集,反硝化菌属Thauera有利于生物反硝化脱氮。     

硫/铁硫化物自养反硝化脱氮除磷研究进展

二级出水中的氮、磷浓度虽较低,但污水排放量大,是造成水体富营养化的原因之一;且二级出水的碳氮比低,采用传统反硝化工艺无法达到脱氮除磷的需求。利用硫/铁硫化物自养反硝化深度处理污水是有必要的。阐述了自养反硝化菌利用硫/铁硫化物进行反硝化脱氮除磷的基本原理,以及反硝化菌用铁硫化物作电子供体的反应途径,论述了水力停留时间（HRT）、温度、pH对硫/铁硫化物自养反硝化过程的影响。研究表明：增加HRT可以提高硫/铁硫化物自养反硝化对氮、磷的去除率;反硝化菌群属于嗜温性菌,温度低于20℃明显抑制反硝化速率;pH为6.5～7.0时硫/铁硫化物自养反硝化菌群的活性最高,对氮、磷的去除效果最好;硫氮比、COD等也会影响硫/铁硫化物自养反硝化对氮、磷的去除效率。介绍了前人研究硫/铁硫化物自养反硝化过程中主要的微生物种类和相对丰度,总结了国内外关于硫/铁硫化物自养反硝化脱氮除磷的工程实际应用,并指出工艺中存在的问题及解决方向。     

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。     

好氧反硝化菌在含硫酸盐废水中的脱氮性能研究

考察了不同硫酸盐浓度对好氧反硝化菌铜绿假单胞菌CP1反硝化过程的影响。结果表明,随着硫酸盐浓度的增加,菌株CP1反硝化时间逐渐缩短,脱氮速率加快,硫酸盐为300 mg/L,菌株CP1获得最优的脱氮效果;当硫酸盐增加到750 mg/L时,反硝化时间大大延长,脱氮速率降低。在硫酸盐为450 mg/L时,菌株获得最大的脱氮速率,可达到48.83 mg/(L·h)。在0~1 200 mg/L硫酸盐质量浓度范围内,出水均无NO2--N累积。硫酸盐含量在整个反硝化过程中无明显变化。     

短程硝化反硝化生物脱氮

对传统的完全硝化反硝化脱氮工艺和短程硝化反硝化的脱氮工艺进行了比较,分析了短程硝化反硝化脱氮工艺的优缺点以及要实现短程硝化反硝化所需要的条件,并介绍了一些国内外研究学者在这方面的研究进展,探讨实现短程硝化反硝化的工艺参数控制以及在实际工程应用中豹价值。     

丝瓜络耦合硫铁复合填料强化处理硝酸盐的特性

为强化污水处理厂尾水的深度脱氮,研究丝瓜络、硫和铁不同质量比和不同水力停留时间(HRT)下丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤池的脱氮效率,并对比分析丝瓜络反硝化滤柱和丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤柱的脱氮性能。结果表明,120 g丝瓜络∶380 g硫铁复合填料系统(Fe∶S∶水泥=5∶2∶3)脱氮性能最佳,NO3--N去除率稳定,最高可达100%,NO3--N平均去除率约为90.4%,TN平均去除率约为83.1%,系统最佳运行HRT为8 h。丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤柱更耐冲击负荷,脱氮性能更好。通过高通量测序结果可知,丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤柱中自养反硝化菌增长了219.2%,异养反硝化菌增长了33.0%,添加硫铁复合硫铁填料强化了异养联合自养反硝化作用。可见,丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤柱在一定条件下具有高效脱氮能力,适用于城市污水厂尾水的深度脱氮处理。     

好氧微生物颗粒污泥脱氮机理

好氧颗粒污泥应用于生物脱氮，机理为如下几种。第一种为常规硝化-反硝化途径。第二种为亚硝化-反硝化途径，颗粒污泥的外部为好氧的硝化区．通过适当的控制．使硝化过程停留在亚硝化阶段．直接进入内层进行反硝化。第三种为硝化-厌氧氨氧化途径．通过外层的硝化和内层的厌氧氨氧化作用实现脱氮。第四种为硝化-反硝化聚磷方式．颗粒污泥内部在反硝化的同时聚磷，实现好氧颗粒污泥同步脱氮除磷。第五种脱氮的途径为好氧反硝化。在不同的条件下．某一种脱氮的途径可能占主导地位。     

亚硝酸型反硝化生物脱氮的节能机理及优化方案

须焦化污水处理工艺中，通过对亚硝酸型反硝化生物脱氮与硝酸型反硝化生物脱氮工艺的比较，探讨了需氧量、耗碱量及投资降低的机理。试验得出的优化方案是以NaOH为碱源的亚硝酸型反硝化生物脱氮工艺。     

含氰废水生物脱氮技术的应用

根据含氰废水生物脱氮装置的运行情况分析了生物脱氮反应中的硝化和反硝化特点、原理，对制约脱氮反应的硝化和反硝化的条件进行改进，在相同进水量的情况下，改进前，氨-氮合格率为27．5％，改进后，氨-氮合格率为89．5％。     

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。     

A2/O工艺的改进

自20世纪70年代以来逐渐成为废水脱氮除磷主流工艺的A2/O工艺,因其构成复杂,受污泥龄、碳源、硝酸盐等因素的影响,造成脱氮与除磷的功能之间相互制约。而在A2/O工艺的基础上改良与优化的PASF、UCT和VIP等技术,克服了A2/O工艺部分固有缺陷,优化和提高了其处理能力。此外,随着废水脱氮除磷理论的深化研究,同步反硝化除磷、短程硝化/反硝化、厌氧氨氧化技术和同步硝化与反硝化等新技术也取得了较大进展,这些新理论与新技术为A2/O工艺高效、低耗和安全稳定的运行奠定了坚实基础。     

亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理煤气化废水的研究

为了实现煤气化废水的经济有效脱氮，分别研究了单独亚硝化及其与厌氧氨氧化组合工艺对实验室模拟废水和实际煤气化废水的脱氮性能，分析了废水中苯酚对亚硝化反应器运行的影响及其自身转化。结果表明：质量浓度为7～50 mg/L的苯酚对亚硝化系统首先产生抑制，但随着运行时间延长，系统性能逐渐恢复。在处理实际煤气化废水时，逐渐增加进水中煤气化废水的比例，废水中毒性物质对亚硝化过程的影响能够被克服，亚硝化反应器可以实现稳定运行。在亚硝化反应器中，亚硝态氮积累率达90%左右，COD去除率达98%，反硝化脱氮对总氮的去除率达到60%左右；组合工艺中亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器均能够稳定运行，厌氧氨氧化脱氮率维持在70%左右；实际煤气化废水亚硝化-厌氧氨氧化全程氮去除率平均达到86%。