以ORP作为SBR反硝化过程亚硝态氮积累过程控制参数

为避免序批式活性污泥法(SBR)工艺生物脱氮反硝化过程毒性更大的亚硝态氮(NO2--N)排入受纳水体,以缺氧/厌氧上流式厌氧污泥流化床(UASB)预处理的实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,考察了以氧化还原电位(ORP)作为SBR反硝化过程NO2--N积累控制参数的可行性.结果表明:对于4种不同N初始的ρ(NO3--N),NO 2--N均实现明显积累,积累速率分别为0.117、0.136、0.235、0.068/d.反应过程中,ORP曲线先后出现NO 3--N和NO 2--N拐点,表明硝态氮和亚硝态氮还原反应结束.对于有明显亚硝态氮积累的反硝化过程,仅以NO 3--N作为反硝化速率(rDN)的单值函数是不准确的,应以总氧化态氮计,如以NO 3--N作为底物,将其定义为"名义"rDN.温度分别为14.2、13.9℃低温,5种不同n(C)/n(N)条件下,亚硝态氮均积累,亚硝态氮峰值点为速率平衡点.当n(C)/n(N)低于理论值时,相对NOx--N→N2的全程反硝化碳源不充足,但相对于NO3--N→NO2--N的转化碳源充足.     

常温下pH对短程硝化反硝化的影响

目的 解决对短程硝化过程影响因素pH值研究不充分及短程硝化过程中氮的缺失的问题.方法 在SBR反应器中用传统活性污泥作为种泥驯化污泥,以模拟生活污水为处理对象进行动态实验,考察pH值对系统短程硝化反硝化的影响及系统运行周期内总氮缺失原因.结果 pH＝8.5,6 h的氨氮转化速率为8.9 mg/(L·h),亚硝态氮积累率高达93%;亚硝酸盐氮积累率随反应时间逐渐降低,pH越低,下降越多,pH＝7.1时,从2 h的80%下降到6 h的75%;进水pH值越高,反硝化2 h时总氮的去除效率越高,pH＝8.5时,系统总氮的降解速率达到5.6 mg/(L·h);短程硝化过程中存在氮的缺失现象.结论 进水pH越高,氨氮降解速率、亚硝态氮积累率和总氮去除率越高,系统周期中氮的缺失主要是同步硝化反硝化作用的结果.     

碳氮比对生物反硝化中N_2O产量的影响

利用间歇式反应器(sequencing batch reactor,SBR),以乙醇作为外加碳源,考察不同化学需氧量(chemicaloxygen demand,COD)与氮的质量浓度的比值对全程和短程反硝化脱氮过程中N2O产量的影响.全程反硝化过程中,调节ρ(COD)/ρ(N)为1.56、2.83、4.56、6.01和10.0,短程反硝化中调节ρ(COD)/ρ(N)为1.51、2.45、3.33、4.13和9.7.结果表明,全程和短程反硝化的最佳ρ(COD)/ρ(N)分别为6.01和4.13,硝酸盐和亚硝酸盐完全被还原,反硝化过程中几乎没有N2O产生,1 g混合液悬浮固体(mixed liquor suspended solids,MLSS)每天还原的硝态氮和亚硝态氮分别可达0.077和0.089 g.在碳源充足的条件下,反硝化速率不再随着有机物的增加而增加.在低ρ(COD)/ρ(N)时,短程反硝化过程中N2O产量远大于全程反硝化过程,最高可达0.607 mg/L.在碳源不足时,亚硝酸盐对氧化亚氮还原酶(N2O reductase,N2OR)的抑制作用和ρ(COD)/ρ(N)不足是影响系统N2O产量增加的主要原因.     

芽孢杆菌活性污泥的好氧反硝化特性

为验证芽孢杆菌在活性污泥混合菌体系中的好氧反硝化效果,以添加芽孢杆菌纯菌的活性污泥(以下称芽孢杆菌活性污泥)为研究主体,经过培养驯化,发现在好氧条件下有较高的脱氮率.研究该污泥在不同氮源(硝酸钠和亚硝酸钠)、溶解氧质量浓度在0.6~2.5 mg/L条件下的好氧反硝化特性,并进行反应动力学分析.实验表明,芽孢杆菌活性污泥具有好氧反硝化特性,在好氧条件下只能还原亚硝态氮而不能还原硝态氮,好氧反硝化效果随着溶解氧质量浓度的升高而降低.在缺氧段芽孢杆菌活性污泥反硝化速率为12.45 mg/(g·h)(以亚硝态计),在好氧段最大好氧反硝化速率可达缺氧段的50%,并且随着溶解氧质量浓度的升高而降低.     

反硝化条件下河流沉积层中苯降解的实验研究——硝态氮与亚硝态氮共存时

在"反硝化条件下沉积层中苯降解"尚存在争议及"亚硝态氮对苯降解具有抑制作用"的背景下,文中考察了反硝化条件下河流沉积层中苯降解的可能性,重点研究了亚硝态氮与硝态氮共存时,亚硝态氮对苯降解的影响.结果表明,实验过程中虽有亚硝态氮出现,反硝化条件下河流沉积层中苯仍可降解;亚硝态氮的存在不仅没有抑制苯降解,相反还具有促进作用;但促进作用的发挥与亚硝态氮浓度有关.当总氮(亚硝态氮与硝态氮浓度之和)初始浓度约为250 mg/L,亚硝态氮、硝态氮浓度分别约为160 mg/L与60 mg/L时,亚硝态氮对苯降解的促进效果最优;当硝态氮初始浓度约为21 mg/L时,亚贿态氮约为106 mg/L时对苯降解的促进效果最优.实验条件下,亚硝态氮浓度的减少速率及反应速率常数都大于硝态氮的,表明亚硝态氮优先于硝态氮作为电子受体而被使用.因而,利用亚硝态氮,尤其是硝态氮低浓度条件下,强化反硝化条件下河流沉积层中苯降解是可行的.     

SBR工艺硝化脱氮过程研究

SBR法脱氮,硝化过程中碳氮比和温度对氨态、硝态、亚硝态氮的平衡和转化关系极其重要.人工配制固定浓度碳源、不同浓度水平氨氮废水的SBR工艺硝化实验表明:氨氮降解明显地分为两个阶段;进水氨氮浓度越高,氨氮自养硝化阶段降解速率越快,亚硝酸盐氮生成速率也越快.对不同温度硝化过程中亚硝酸盐氮进行研究,结果表明,在中温(20～30℃)下,通过调整pH值,亚硝酸盐氮不仅可以实现累积,而且温度越高,亚硝酸盐氮累积速率越快.     

盐度对氨氮去除效果的影响

研究采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟含盐废水,在乙醇作为碳源的条件下,当DO为2-3 mg/L、温度为35±1℃、pH为7.5-8.5时,考察Na2SO4盐度对SBR工艺脱氮效果的影响。结果表明:SBR反应器经过30 d的驯化,活性污泥氨氮去除率高于90%;在其基础上,SBR反应器中添加Na2SO4,当Na2SO4盐度增加到12 g/L时,污泥系统的氨氮去除率降低至80%,亚硝态氮积累率达到90%。在一定盐度下可实现亚硝酸盐的积累,完成短程硝化反硝化。     

污泥发酵液为碳源的反硝化过程亚硝酸盐积累

以污泥发酵液为碳源,通过批次试验研究了不同溶解性有机物的质量浓度与硝酸盐氮质量浓度之比(ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N))和分次投加碳源时反硝化过程亚硝酸盐的积累特性.试验结果表明:不同ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)条件下NO-2-N都得到积累;ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)<4时,NO-2-N的最大积累质量浓度和积累速率随着ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)的增加而增大,分别达12.83 mg/L和0.107 mg/(L·min).分次投加发酵液与1次投加发酵液相比,NO-2-N的最大积累质量浓度相差很小,但分次投加能保持稳定的NO-2-N积累.另外,以污泥发酵液为碳源的反硝化过程,反硝化过程NO-2-N的积累和发酵液的低pH导致N2O的释放与ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)成正相关.因此,在构建反硝化耦合厌氧氨氧化系统时,分次投加发酵液具有很大优势,不仅可产生稳定的NO-2-N积累,弱化有机物对厌氧氨氧化菌的抑制作用,还可减少N2O的释放.     

碳氮比对短程硝化反硝化的影响

目的碳氮比是影响短程硝化反硝化生物脱氮工艺系统的主要因素之一,为了找到适合短程硝化反硝化的ρ（C）／ρ（N）．方法采SBR反应器,用传统活性污泥作为种泥驯化污泥,以模拟生活污水为处理对象,进行动态试验并通过改变系统的ρ（C）／ρ（N）,考察ρ（C）/ρ（N）对系统典型周期中氮元素的变化、NO2^--N积累率的影响及系统运行周期内氮的缺失原因．结果试验表明,系统稳定运行期间,ρ（C）／ρ（N）=4．37时,氨氮去除率为80．59％,亚硝酸盐氮的积累率为87．31％;ρ（C）%;ρ（N）=6．1时,氨氮去除率为82．8％,亚硝酸盐氮的积累率为88．45％;ρ（C）/ρ（N）=8．2时,氨氮去除率为72．5％,亚硝酸盐氮的积累率为77．65％．结论短程硝化反硝化所需的ρ（C）／ρ（N）不是越高越好,它应该控制在6左右．     

晚期垃圾渗滤液实现短程硝化影响因素分析

利用SBR反应器,探讨了溶解氧(DO)、温度和pH值对晚期垃圾渗滤液实现短程硝化的影响.结果表明:DO质量浓度为0.75 mg/L左右时,短程硝化效率较高,大于该值时硝化类型有向全程硝化转变的趋势,低于该值时最大氨氧化速率下降较大;当DO质量浓度保持在0.75 mg/L左右时,降低温度和pH值,最大氨氧化速率下降,但亚硝氮积累率仍保持在较高水平.低溶解氧情况下,由于DO的抑制作用,硝酸菌没有表现出较亚硝酸菌更适应较低温度或pH值环境的特性,DO是实现晚期垃圾渗滤液短程硝化的控制因素.当DO为0.75 mg/L左右,pH值为6.5~8.0,温度为25~27℃时,可以达到96%以上的氨氮去除率及98%以上的亚硝氮积累率,在此条件下最大氨氧化速率为0.097~0.12 g/(gVss.d).     

3种硝化污泥性能的比较研究

采用分批培养试验,对3种污泥的短程硝化性能进行了比较研究.结果表明,与接种硝化污泥相比,长期以含氨无机废水运行后,硝化污泥的氨氧化潜能增强,基质亲和力降低,对亚硝酸的耐受力加大,亚硝酸氧化活性提高,亚硝氮积累率可达(63.58±4.19)%,积累的亚硝酸会因继续氧化成硝酸而减少;长期以含氮有机废水运行后,硝化污泥的氨氧化潜能衰退,基质亲和力增强,对亚硝酸的耐受力减小,亚硝酸氧化活性降低,亚硝氮积累率可达(92.17±2.67)%,积累的亚硝酸不会继续氧化成硝酸而趋稳定;从最大比氨氧化速率与半饱和常数(R_(ma)/K_(sa))之比判断,以两种不同基质运行后,硝化污泥中的亚硝酸细菌活性都得到增强.     

不同碳源对反硝化过程中亚硝酸盐积累的影响

采用葡萄糖和乙酸钠对反硝化污泥进行200 d的驯化培养后,通过批次试验研究不同碳源对反硝化过程中亚硝酸盐积累的影响。研究结果表明：采用葡萄糖培养的反硝化污泥以葡萄糖为碳源,反硝化过程中亚硝酸盐积累浓度较低;n(C)/n(N)为5时,NO^-₂-N最大积累浓度仅为13.79 mg·L^-1,最大NO^-₂-N积累率为31.20%。采用乙酸钠培养的反硝化污泥以乙酸钠为碳源,反硝化过程中亚硝酸盐能快速积累,且积累浓度较高;n(C)/n(N)为3,反应至120 min时NO^-₂-N积累浓度为37.86 mg·L^-1,NO^-₂-N积累率达到72.48%;该污泥以葡萄糖为碳源,反硝化过程中亚硝酸盐积累浓度也较高;n(C)/n(N)为3,反应至240 min时,NO^-₂-N积累浓度为24.41 mg·L^-1,最大NO     

ρ(C)ρ/(N)对污水反硝化过程中N_2O产生的影响

利用SBR反应器硝化结束的混合液,通过投加不同碳源量和利用内源碳源反硝化,考察了不同ρ(C)/ρ(N)对污水反硝化过程中N2O产生情况的影响.控制ρ(C)/ρ(N)分别为0、1.2、2.4、3.5、5.0和20,结果发现,不投加外碳源条件下,利用内源碳源反硝化过程反硝化率仅有10%,产生的ρ(N2O)也很低.投加外碳源控制ρ(C)/ρ(N)为1.2和2.4条件下,反硝化率分别为18.44%和33.55%,产生的ρ(N2O)同样较低,ρ(C)/ρ(N)=3.5和5.0时,反硝化率升高到了71%和91.4%,产生的ρ(N2O)也升高到0.227 mg/L和0.135 mg/L,是不加外碳源时产生量的30倍和18倍.继续提高ρ(C)/ρ(N)到20,发现反硝化率可以达到99.29%,产生的ρ(N2O)增高到了0.317 mg/L.可见,在污水反硝化过程中,虽然ρ(C)/ρ(N)过低产生的ρ(N2O)很少,但严重影响反硝化效果,要得到较高的反硝化率,需要较高的ρ(C)/ρ(N),但是ρ(C)/ρ(N)较低和过高时都会产生较高的ρ(N2O),所以,污水反硝化过程中应该控制ρ(C)/ρ(N)在5左右,既可以实现较高的反硝化氮去除率,又可减少ρ(N2O)的产生.     

萃取膜生物反应器去除地下水硝酸盐

地下水硝态氮(NO3--N)污染已成为世界性的环境问题,而且污染日趋严重,成为饮用水净化的难题之一.本研究采用中空纤维萃取膜生物反应器进行反硝化去除地下水中的硝酸盐,该反应器反硝化区与产品水分离、出水不受微生物污染,而且扩散速率快、硝酸盐去除速率快.试验装置设两级反应器,其中,一级反应器主要起预处理作用,去除地下水中溶解氧,为二级反应器内的反硝化细菌提供良好的生长环境.本试验整个系统硝态氮去除速率达到了3.36 g.m-2.d-1,相应的出水硝态氮浓度为9.76 mg.L-1,二级反应器硝态氮去除速率达到5.46 g.m-2.d-1,一级反应器硝态氮最大去除速率为0.4 g.m-2.d-1左右.     

合成氨工业废水高效短程生物脱氮中试研究

以某实际合成氨化工厂废水为研究对象,进行高氨氮化工废水缺氧/好氧(A/O)工艺高效短程生物脱氮中试研究.试验结果表明:A/O系统经过90 d的运行,实现了稳定的短程硝化,并获得了稳定的有机物和氮去除.亚硝态氮积累率维持在80%以上,COD、NH4+-N和TN的去除率分别达到了95%、99%和80%.此外,机理分析表明,A/O中试系统获得稳定短程硝化的主要因素为较低ρ(DO)、较高ρ(FA)及适宜HRT三者的协同调控.     

进水COD及投加方式对A2O-BAF工艺反硝化聚磷的影响

为了提高系统的反硝化除磷脱氮效率及碳源可利用性,主要研究了进水COD及投加方式对A2O-BAF工艺反硝化聚磷的影响.试验设计了不同的进水ρ(C)/ρ(P)(25 ～71)及COD投加方式(1次投加、3次投加、连续投加),分别考察各污染物的去除规律.试验结果表明:当ρ(C)/ρ(P)≤34时,A2O中出现磷和硝态氮的累积,去除效果恶化;当45≤ρ(C)/ρ(P)≤59时,磷的去除率稳定在90％左右,出水ρ(P)低于0.5 mg·L-1;当ρ(C)/ρ(P)≥63时,磷的去除率随ρ(C)/ρ(P)的增加而下降.当ρ(C)/ρ(P)≥39时,ρ(C)/ρ(P)的变化对COD和TN去除率影响不大,平均去除率分别高于83％和76％;当ρ(C)/ρ(P) =57时,系统处理效果最佳.相同质量浓度的COD,连续投加的方式可以提高碳源的可利用性,增加厌氧释磷量,提高缺氧反硝化除磷脱氮速率.     

晚期垃圾渗滤液两级UASB-A/O-SBR工艺短程深度脱氮

采用"两级上流式厌氧污泥床(UASB)-缺氧/好氧(A/O)-序批式反应器(SBR)工艺"对城市生活晚期垃圾渗滤液进行了深度处理.运行模式如下:首先在一级UASB(UASB1)中反硝化,UASBI出水中的亚硝态氮和硝态氮利用残余COD在二级UASB(UASB2)中被进一步去除,在A/O反应器中利用残余COD进行反硝化以及将NH4+-N硝化,在SBR中去除硝化产生的亚硝态氮、硝态氮.试验中首先采用原渗滤液进入处理系统(20d),然后采用原渗滤液与生活污水1∶1混合进入系统实现和维持稳定的短程硝化(60d),最后采用原渗滤液与A/O反应器出水1:1混合进入系统实现和维持稳定的短程硝化(60d).140d的试验结果表明:原渗滤液的总氮浓度为2 300 mg·L-1,氨氮浓度在2 000mg·L-1左右时,通过将原渗滤液与生活污水或A/O反应器出水1:1混合,可以在A/O反应器中实现稳定的短程硝化,其中亚硝态氮积累率为70%～88%.后续的SBR工艺,可彻底去除产生的亚硝态氮和硝态氮.最终出水的氨氮浓度不到2 mg·L-1,总氮浓度为18～20mg·L-1,系统氨氮和总氮去除率分别为99.7%和98%.     

基于灰熵法的SBR短程硝化影响因素分析

目的研究控制短程硝化的影响因素,使亚硝态氮积累率提高．方法通过计算曝气频率、溶解氧质量浓度ρ（DO）、pH、温度与亚硝态氮积累率灰熵关联系数判别影响顺序及最适范围．结果灰熵度的大小及操作因素的影响顺序分别为：pH（0．9956）〉反应温度（0．9927）〉反应时间（0．9900）〉ρ（DO）（0．9823）〉曝气频率（0．9822）．pH、温度、系统运行时间、溶解氧质量浓度、曝气频率的最佳范围分别为7．3～7．6、26～27℃、6～7d、1mg／L及15～30min时可以有效提高系统的亚硝化率．结论灰熵法可以区别出关键因素的最优范围,为短程硝化应用优化提供帮助．     

电极生物膜法反硝化工艺条件及过程

为获得具有良好反硝化性能的电极生物膜,以活性污泥为出发菌株,分别以连续和间歇培养方式在石墨电极上生长电极生物膜,研究碳氮比、电流强度、pH等工艺条件对电极生物膜反硝化过程的影响.结果表明:当碳氮比小于3.0时,体系的反硝化速率与碳氮比成正比;而在3.0以后,反硝化速率的增长开始趋于缓慢;电流强度为20mA时,硝酸盐去除效率达到最大值9.26mg/(L.h),继续加大电流,硝酸盐的去除率降低;当pH等于7时,硝酸盐氮的去除负荷最大,为7.89mg/(g.h),而pH小于或大于7时,生物膜的反硝化性能均有所降低.对单纯电极法、单纯生物膜法和电极生物膜法进行比较研究,证明电极生物膜法对硝酸盐的去除是电与生物膜共同作用的结果.     

优化后反硝化系统在高NO_2~-及NO_3~-环境下脱氮及N_2O释放特征

为揭示优化后的缺氧反硝化系统在处理高NO~-_2和NO~-_3废水时的脱氮效果和N_2O产生情况,采用序批式活性污泥反应器(SBR),研究优化后的污泥系统在初始NO~-_2-N浓度为300 mg/L和400 mg/L时,不同进水C/N条件下反硝化过程脱氮和N_2O产生情况,同时对比初始浓度为500 mg/L、C/N为2时,不同电子受体情况下N_2O的产生情况.研究结果表明:反硝化污泥系统优化后,反硝化速率提升了1.29倍,脱氮性能逐渐增强,N_2O累计逸出量降低了100倍,污泥系统中的脱氮优势菌群为陶厄氏菌属(Thauera),所占比例从23.5%增加到76.4%;初始NO~-_2-N浓度为300 mg/L和400 mg/L时,不同进水条件下,系统均可表现出较强的反硝化能力,反硝化过程中N_2O最大转化率仅为0.104%;初始浓度提高到500 mg/L,C/N为2,以NO~-_3-N为电子受体时,反应过程NO~-_2-N最大积累量仅为22.46 mg/L,溶解态N_2O始终维持在0.304 mg/L左右,而以NO~-_2-N为电子受体时,溶解态N_2O峰值达到0.765 mg/L,但N_2O最大转化率仅为0.066%;反硝化污泥系统优化后,对高硝氮废水可表现出较强的反硝化能力,同时反硝化过程N_2O的产量较低.