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。     

通过控制泥龄实现亚硝酸盐型同步硝化反硝化

采用序批式活性污泥法处理人工配制的城市生活污水，通过控制泥龄成功地实现了亚硝酸盐型同步硝化反硝化，曝气过程中NO2^-N／NOx^-N值始终保持在84．48％以上，曝气结束时大约有80．39％的氨氮通过同步硝化反硝化途径被去除。在适宜的曝气量下，利用排泥的方法控制反应器内适宜的泥龄，可以实现稳定的亚硝酸盐型同步硝化反硝化。     

DO浓度对SUFR系统同步硝化反硝化的影响

采用螺旋升流式反应器（SUFR）处理生活污水，考察了好氧反应池中DO浓度对其同步硝化反硝化的影响。结果表明，在好氧反应池上部溶解氧浓度为3．0～3．5mg／L时，发生了明显的同步硝化反硝化现象，其对TN的去除量占SUFR系统对TN去除总量的16％左右；好氧反应池中的同步硝化反硝化反应只发生在池的下部，其中、上部只进行了好氧硝化反应；SUFR系统中好氧反应池上部的最佳溶解氧浓度范围为3．0～3．5mg／L，此时系统的硝化和反硝化效果最佳，好氧反应池中的脱氮效果也较好，系统对TN的去除率〉84％。     

SBR工艺同步硝化反硝化现象及其脱氮效果

采用内径为300mm、高为650 mm的圆柱形SBR反应器进行试验,采用鼓风曝气,用温控仪控制水温在要求的范围内,由时间程序控制器控制进水、闲置、曝气、沉淀和排水全过程,用DO仪和pH计分别在线判断SBR反应器的运行状况,研究SBR系统对有机物和氮的去除过程及其脱氮效果,同时结合试验数据对有氧条件下反硝化及异养硝化菌进行较深入的分析.结果表明DO浓度控制在3～5 mg/L时,其同步硝化反硝化现象明显,脱氮效果最佳,总氮去除率可达80%,COD的去除率达90%.采用同步硝化反硝化脱氮还可以克服污水中碱度不足的现象,由于反硝化不断产生碱度,补充了微生物对有机物和含氮化合物的降解引起水中pH值的下降.当温度为18～25℃时,SBR系统氨氮的去除比较稳定,说明SBR工艺可实现常温同步硝化反硝化.     

温度对SBBR亚硝酸型同步硝化反硝化的影响

采用序批式生物膜反应器(SBBR)处理广州地区的城市污水,当温度为21～35℃时均能实现亚硝酸型同步硝化反硝化.随着温度的上升,氨氧化速率及对TN的去除速率均加快,31℃时达到最大值,其中氨氧化速率为4.71 mgNH4+-N/(L·h),对TN的去除率为84.8%;但当温度升高到35℃时去除速率会略有下降,且所需反应时间延长.在21～35℃的范围内,温度对反硝化菌的影响要小于对亚硝酸菌的,随着温度的升高,SBBR的同步反硝化效果相对得到了加强.利用DO、pH和ORP的变化规律判定反应结束时刻,可以实现对亚硝酸型同步硝化反硝化的过程控制.     

SBBR系统短程硝化处理低碳城市污水研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR),应用短程硝化技术处理南方地区的低碳城市污水。在进水TN为25.6～32.1 mg/L、COD为50～100 mg/L、pH值为7.1～7.6、温度为24～29℃的条件下,进行曝气量对氨氧化速率及短程硝化效果的影响研究,同时考察了SBBR反应器的生物膜特性。结果表明:在曝气量为100～200 L/h范围内,氨氧化速率随着曝气量的增加而增大;在曝气量为100～120 L/h条件下能够实现NO2--N的稳定积累和高效短程硝化,且有较明显的同步硝化反硝化(SND)过程,对TN的去除率在48.1%～60.1%之间。同时,由于生物膜复杂的食物链结构,还实现了系统的污泥减量。     

低氧条件下膜生物反应器中同步硝化反硝化研究

研究了膜生物反应器在低氧条件下对生活污水的处理效果。结果表明,在低氧条件下,膜生物反应器中可以实现同步硝化与反硝化。在COD/TN(总氮)为8~10,COD容积负荷为1.68 kg/(m3.d),HRT为5 h,SRT为45 d,DO为0.2~0.3 mg/L,pH为7.0~8.0时,COD的去除率达到96.4%,硝化率达到95.9%,同步硝化反硝化率为47.5%。微环境理论是低氧条件下发生同步硝化反硝化的原因。     

IAL-CHS反应器的同步硝化反硝化研究

研究了IAL-CHS反应器的同步硝化反硝化效果和实现机理。结果表明,在水力负荷为1.0 m3/(m2.h)、DO浓度为2.0~3.5 mg/L、水温为19.4~20.5℃以及进水COD为165.1~220.1 mg/L、NH3-N为69.65~85.86 mg/L的条件下,IAL-CHS反应器取得了良好的脱氮效果。通过分析含氮化合物的浓度变化发现,在好氧条件下反应器内发生了明显的同步硝化反硝化现象,经分析认为IAL-CHS反应器特殊的结构和运行方式是其能够进行同步硝化反硝化的主要原因。     

SBR短程同步硝化反硝化耦合除磷的研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)中,以模拟城市污水为处理对象,考察了在稳定运行期间的典型周期里COD、TP、TN、DO、pH以及ORP的变化规律。试验表明,在SBR反应器中实现短程同步硝化反硝化耦合除磷是完全可行的,在温度为20～25℃、pH值为7.12～7.43的条件下,系统对COD的去除率达到95.6%,对TP和TN的去除率分别为88.8%和87%,实现了短程同步硝化反硝化与反硝化除磷的统一。     

A/O短程硝化反应器处理高浓氨氮废水的SND

以垃圾渗滤液的UASB处理出水为研究对象,考察了A/O短程硝化反应器的同步硝化反硝化(SND)效果.当DO为2～5 mg/L时,SND对TN的去除率为5%-30%,去除的TN大致等于硝化过程中减少的TKN与产生的NOx--N的差值.C/N是影响SND去除总氮的决定性因素,随着C/N的提高,对TN的去除率增加.在进水C/N相同的情况下,短程硝化提高了SND对TN的去除率.活性污泥密实的结构和好氧颗粒污泥的存在,可能是发生SND现象的重要原因.     

悬浮填料生物系统处理炼油废水试验

为了提高A／O工艺的脱氮效果，采用悬浮填料生物系统来处理炼油废水。试验结果表明，当装填30％反应器容积的悬浮填料、进水NH3-N和COD分别为54～75mg／L和420～570mg／L、水力停留时间为24h时，对NH3-N和COD的去除率分别达96％和88％以上，出水水质达到了排放标准。此外，在悬浮填料曝气池中还发生了同步硝化反硝化现象。     

新型生物反应器处理微污染原水的硝化效果

为探寻适宜的微污染原水处理工艺,将蜂窝陶瓷载体置于内循环管中而构成气升式内循环蜂窝陶瓷反应器(IAL-CHS)。采用该工艺处理上海漕河泾水,考察了HRT、水温、pH值、溶解氧对去除氨氮的影响。在反应器挂膜启动后,连续运行的去除效果比间歇运行的好。HRT是影响硝化效果的重要因素,通过连续运行试验确定了最佳的HRT为1.03 h,此时对氨氮的去除率稳定在84.8%～99.2%。对氨氮的去除率与水温近似呈直线关系,温度越高则去除效果越好;河水的pH值对硝化反应影响不大;DO达到3.16 mg/L就能获得较好的处理效果,此时的曝气量为0.15 m3/h。此外,该反应器还具有抗冲击负荷能力强、不易堵塞等优点。     

Long-term aeration management for improved N-removal via SND in a sequencing batch reactor

Management of the aeration length in a sequencing batch reactor (SBR) can improve N-removal by minimising the amount of organic substrate that is oxidised aerobically. This study investigates the long-term effect of aeration control on N-removal via simultaneous nitrification and denitrification (SND) by a mixed culture in a 2L acetate-fed SBR, using PHB as the electron donor for denitrification. The reactor was operated continuously with automated termination of the aerobic phase after ammonium depletion, using the specific oxygen uptake rate (SOUR) as the control parameter. This resulted in an increase of the organic loading rate (OLR) from 0.33 to 0.59 g BOD g(-1)d(-1). Over the first 12 cycles of operation, the PHB content of the biomass increased three-fold and resulted in a progressively increasing SOUR, which allowed an increased amount of nitrogen removal via SND from 34% to 52%. After one month of continuous operation with controlled aeration, the settling efficiency of the biomass had significantly improved (SVI 70 mL g(-1) X). Long-term oxygen management resulted in biomass with a higher capacity for N-removal via SND and improved settling characteristics. Our results may help to explain long-term historical effects of N-removal capabilities in WWTPs and assist design engineers in choosing an appropriate aeration length and OLR.     

喷射环流反应器同步硝化反硝化机理的研究

喷射环流反应器在好氧条件下具有良好的脱氮性能,其对氨氮和总氮的去除率分别达到80%和70%以上,且两者的去除率成正比.试验测定了反应器出水中NOx^--N的含量,结果表明出水中的氮主要以氨氮和亚硝酸盐氮的形式存在,证明该反应器在硝化过程中实现了对亚硝酸盐的积累.反应器的脱氮效果随进水C/N值的增加而提高,证明了异养硝化细菌的存在.对废水处理过程中产生的废气进行气相色谱分析,结果表明废气中氮气的含量比空气的增加了0.24%,证明反应器中发生了反硝化反应.综合试验结果表明,喷射环流反应器中的脱氮机理为亚硝酸盐型同步硝化反硝化.     

污泥减量工艺:HA-A/A-MCO的好氧脱氮机制分析

针对污泥减量技术存在对氮、磷去除能力低的问题,开发了一种具有强化脱氮除磷功能并可实现污泥减量化的HA-A/A-MCO工艺。在该工艺取得同步脱氮除磷和污泥减量优异效果的条件下,采用其处理校园生活污水,当进水TN平均为47 mg/L时,出水TN为10.9 mg/L,系统的总脱氮率为76.8%,其中好氧脱氮量占总脱氮量的50%,缺氧脱氮量占26%;HA-A/A-MCO系统存在着在好氧条件下具有反硝化能力的菌属,对好氧脱氮有一定贡献,且DO浓度对其反硝化能力没有抑制作用;好氧池中的DO浓度梯度有利于在污泥絮体内形成缺氧环境,从而促进同步硝化反硝化(SND)的发生,但减小污泥絮体尺寸会削弱絮体内部缺氧区域比例、降低SND的脱氮效率。     

Orbal氧化沟生物脱氮的中试研究

采用有效容积为330L的中试Orbal氧化沟模型处理城市污水,研究了Orbal氧化沟的同时硝化反硝化生物脱氮现象。结果表明,Orbal氧化沟具有良好的降解有机物和硝化性能;在不投加外碳源和不设硝化液内回流的条件下,通过控制DO浓度分布,可以实现氧化沟内的同时硝化反硝化,对总氮去除率平均为61%,出水总氮平均为14mg/L。经分析认为,DO浓度分布是氧化沟内同时硝化反硝化的决定因素,进水中的COD/TN是影响总氮去除率的重要因素;通过控制外沟低DO运行,可以稳定实现Orbal氧化沟的低能耗高效脱氮;多沟道串联的反应器布置方式有效防止了低DO运行带来的亚硝酸盐积累和污泥膨胀的发生。     

复合生物反应器的同步硝化反硝化研究

以实际生活污水为处理对象,利用有效容积为12 L的间歇式复合生物反应器（填料填充率：30%,运行方式：瞬间进水—曝气660 min—沉淀40 min—排水20 min）,研究了DO、COD/TN值、MLSS对同步硝化反硝化的影响。结果表明：当溶解氧浓度从4 mg/L降到0.5 mg/L时,对总氮的去除率从48.9%升至74.2%;当污泥浓度从1 000 mg/L提高至6 000 mg/L时,对总氮的去除率从63.4%升至81.6%;当COD/TN值从3升至15.6时,对总氮的去除率从59%提高至82.5%,但当COD/TN值〉8后,对总氮的去除率提高得并不明显。整个试验过程中SVI〈105mL/g,污泥的沉降性能良好。复合生物反应器易于实现稳定的同步硝化反硝化,并可通过控制DO、MLSS等参数来有效提高对总氮的去除率。     

Simultaneous nitrification, denitrification and carbon removal in microbial fuel cells

Microbial fuel cells (MFCs) can use nitrate as a cathodic electron acceptor, allowing for simultaneous removal of carbon (at the anode) and nitrogen (at the cathode). In this study, we supplemented the cathodic process with in situ nitrification through specific aeration, and thus obtained simultaneous nitrification and denitrification (SND) in the one half-cell. Synthetic wastewater containing acetate and ammonium was supplied to the anode; the effluent was subsequently directed to the cathode. The influence of oxygen levels and carbon/nitrogen concentrations and ratios on the system performances was investigated. Denitrification occurred simultaneously with nitrification at the cathode, producing an effluent with levels of nitrate and ammonium as low as 1.0 ± 0.5 mg N L⁻¹ and 2.13 ± 0.05 mg N L⁻¹, respectively, resulting in a nitrogen removal efficiency of 94.1 ± 0.9%. The integration of the nitrification process into the cathode solves the drawback of ammonium losses due to diffusion between compartments in the MFC, as previously reported in a system operating with external nitrification stage. This work represents the first successful attempt to combine SND and organics oxidation while producing electricity in an MFC.