单级UASB-A／O组合工艺处理实际垃圾渗滤液

采用单级UASB-A/O组合工艺处理实际高氨氮渗滤液,在获得稳定有机物和氮同步去除的前提下,重点考察了通过控制游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)快速实现A/O工艺短程硝化的可行性,同时分析了短程硝化影响因素.试验结果表明:在单级UASB反应器内发生高效的反硝化现象,实现了有机物和氮的同步深度去除,系统对COD和NH4+-N的去除率均在90%以上.室温条件下基于高FA和FNA对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的协同抑制,A/O反应器内实现并维持了稳定的短程硝化,NO2--N累积率维持在89%～99%.抑制机理分析认为,FA对亚硝酸盐氧化还原酶或对起传递电子、移动质子作用的酶产生抑制.液相基质FNA通过主动扩散作用进入细胞膜,改变胞内pH值,从而影响了氧化磷酸化合成ATP所需的质子力.     

常温低氨氮污水生物滤池部分亚硝化的实现

采用火山岩活性生物陶粒滤料反应器,在常温(8～25℃)、低ρ(NH4+-N)(60～90 mg/L)条件下,通过控制曝气,实现了NO2--N的积累,系统启动后NO2--N的累积率大于80%.结果表明:DO控制是实现亚硝化的主要途径,而游离氨(FA)抑制可作为优选氨氧化细菌(AOB)的辅助途径,水力停留时间(HRT)的调整是控制亚硝化比例的主要手段;间歇运行条件下,ρ(NH4+-N)、ρ(NO2--N)和ρ(NO3--N)的变化均具有零级反应动力学特征,且NH4+-N的转化速率为4.32 mg/(L.h),NO2--N与NO3--N的积累速率分别为3.05、0.40 mg/(L.h),根据此规律,将实现部分亚硝化的HRT确定为9～14 h.     

FNA对NO_2~-为电子受体反硝化的抑制动力学研究

为考察实际污水生物脱氮过程游离亚硝酸(free nitrite acid,FNA)对以NO2-为电子受体反硝化的抑制动力学,采用"2级UASB-A/O耦合工艺"处理城市生活垃圾渗滤液.在实现稳定短程脱氮(130 d运行)的前提下,以A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,在不同ρ(NO2--N)和pH梯度下进行反硝化批次试验,基于大量试验数据确立反硝化抑制动力学模型,并通过函数拟合确定不同pH下以NO2-为电子受体的反硝化抑制动力学模型常数.在恒温且恒定pH条件下,ρ(NO2--N)与比反硝化速率rSS之间的变化曲线符合Andrews抑制动力学模型;不同pH条件下,最大比反硝化速率Rmax和半饱合常数KS差别较大,pH=8.0下的Rmax和KS最大,分别为17.8 mg/(g.h)和6.40 mg/L;当pH=6.5～8.0时,抑制常数KI随pH的升高而显著增大,而相应的ρ(FNA)(0.177～0.225 mg/L)属于同一数量级,从动力学角度验证了FNA为真正的抑制剂.     

氮负荷对短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统脱氮性能的影响

短程反硝化作为厌氧氨氧化反应基质亚硝酸盐(NO2--N)获取的新途径,近年来受到广泛关注.短程反硝化与厌氧氨氧化耦合的污水脱氮工艺具有重要应用潜力.然而,城市污水基质浓度较低且波动频繁,有效实现厌氧氨氧化菌持留与富集是该工艺稳定脱氮的关键.针对上述问题,构建了基于生物膜的短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺,采用2种结构不同的生物填料为载体,对比系统长期脱氮性能,重点考察氮负荷降低过程中系统氮素转化规律及菌群活性变化,深入分析生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)产生特性.结果表明,以含氨氮(NH4+-N)与硝酸盐氮(NO3--N)废水为处理对象,乙酸钠为有机碳源,分别采用聚氨酯海绵填料(R1)和聚乙烯空心环填料(R2)成功构建了短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统.进水NH4+-N与NO3--N由150 mg/L逐渐降低至50 mg/L、氮负荷由0.6 kg/(m3·d)降为0.2 kg/(m3·d)时,R1和R2维持高效稳定脱氮,低负荷阶段平均总氮(TN)去除率分别为87.6％和83.6％.厌氧氨氧化作用始终为主要脱氮途径,其占两系统TN去除的贡献率分别高达98.2％和97.4％.生物膜短程反硝化速率随氮负荷减少而降低,但高NO2--N积累特性未受影响,R1系统NO2--N积累效率达到95.1％且高于R2(89.8％),其厌氧氨氧化活性降低程度小于R2,表明聚氨酯填料更适合低负荷下该工艺长期运行.低负荷下微生物分泌更多EPS,蛋白质含量增加有助于系统应对氮负荷变化.综上,短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜工艺处理低基质废水时具有稳定高效的重要优势,为解决厌氧氨氧化应用的瓶颈问题提供了新方法,具有研究意义和应用价值.     

高浓度氨氮废水自养半短程硝化试验

在SBR反应器中采用消化污泥驯化启动自养半短程硝化系统。在温度35±1℃,溶解氧浓度（DO）1．0～1．5mg／L的条件下,可实现反应器的短程硝化。试验结果表明：反应器进水NH3-N浓度为510mg／L、HRT=12h、DO=0．8～1．2mg／L、pH=7．5～8．3时,SBR反应器出水NO2^--N和NH3-N的平均浓度分别为253．7和246．9mg／L,P（NO2^--N）／p（NH3-N）为1．02,满足ANAMMOX反应器的进水要求。     

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.     

反硝化过程中亚硝酸盐积累特性分析

在分段进水工艺处理城市废水实现深度脱氮（TN〈5 mg.L-1）研究中,采用SBR反应器,分别以甲醇或葡萄糖为碳源研究了反硝化过程中亚硝酸盐（NO2--N）的积累情况、pH和ORP变化规律及动力学特性。结果表明,2种碳源系统、不同碳氮比（C/N）条件下反硝化过程均出现明显的NO2--N积累。相同C/N下,在NO2--N积累阶段,葡萄糖碳源系统的NO2--N积累浓度明显大于甲醇碳源,但2种碳源的NO3--N还原速率均大于NO2--N还原速率,且随C/N增加NO2--N的积累浓度逐渐增加,积累时间逐渐缩短。而高C/N下葡萄糖碳源的NO3--N还原速率及NO2--N积累浓度却呈现出下降的趋势。此外,pH和ORP变化规律可很好地表征反硝化过程中NO2--N积累的特征点,通过pH和ORP曲线的第2个拐点可指示反硝化过程的＂真正＂结束。     

游离氨对活性污泥系统中硝化性能和硝化群落结构的影响

建立了4个平行的SBR处理合成废水,游离氨(FA)浓度分别为0.5、5、10、15 mg/L,命名为S0.5、S5、S10和S15,4个系统的脱氮性能在整个实验过程中均很好(平均值为98.7％),利用FA对亚硝酸氧化细菌(NOB)的抑制作用,结合过程控制,成功在S10和S15系统中实现短程硝化.在建立短程硝化途径的过程...     

常温短程内源反硝化生物脱氮

为了确定短程内源反硝化的特性及其影响因素,采用SBR反应器,在20℃下,对以NO3-和NO2-为电子受体的内源反硝化脱氮状况进行了对比,并对不同污泥浓度下的短程内源反硝化速率进行了研究.结果表明,短程内源反硝化速率约为全程内源反硝化速率的1.6倍;污泥浓度从4g/L变化到12g/L时,短程内源反硝化速率平均值从0.026/d增加到0.038/d;短程内源反硝化间歇运行9个周期后,活性污泥的ρ(VSS)降低约16%,反硝化速率则降低了49%.     

含盐废水短程硝化反硝化生物脱氮的研究

试验采用SBR工艺研究了不同盐度下，NH4^ -N、pH值、温度等因素对含盐废水短程硝化反硝化的影响．结果表明，含盐量增加有助于亚硝酸盐的积累．含盐量在1759～24630mg／L范围内，通过提高进水pH值和进水NH4^ -N浓度，可以使亚硝化率[NO2^-／(NO2^- NO3^-)]达到90％以上．实验证明，亚硝酸菌有较高的耐盐性，能在高盐环境中保持良好的活性．     

非单一因素控制条件下短程硝化反硝化的系统稳定性研究

采用SBR工艺以水产品加工废水为研究对象,控制进水游离氨（FA）浓度为4.61 mg/L,研究高游离氨条件下短程硝化反硝化过程,对比试验结果表明：1号反应器只控制进水游离氨浓度,在运行70 d以后,转变为全程硝化,说明单一因素控制短程硝化反硝化并不稳定;2号反应器高进水游离氨条件下,控制DO为1～2 mg/L和进水pH为8.4±0.1,亚硝酸盐积累率稳定在92%以上,现已运行130 d以上,短程硝化反硝化运行稳定,表明通过非单一因素控制可实现短程硝化反硝化稳定运行.     

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.     

SBR工艺处理高质量浓度尿素废水短程硝化特性

为实现短程脱氮技术处理高质量浓度尿素废水,通过采用SBR工艺考察反应过程中pH、曝气时间、尿素容积负荷对高质量浓度尿素废水短程硝化特性的影响.结果表明:用SBR工艺处理高质量浓度尿素废水效果稳定,出水中含有大量的亚硝酸氮,发生了短程硝化;当pH在7～10的范围内时,亚硝酸盐积累率均在90%以上;在试验条件下,曝气时间对短程硝化过程影响不大,尿素水解反应成为限速步骤;尿素容积负荷没有影响亚硝酸盐氮的积累率,当进水尿素容积负荷控制在1.13 kg/(m3.d)以下时,能够获得较高的尿素去除率和氨氮转化率.高浓度尿素废水处理中短程硝化脱氮过程更容易实现.     

NaCl盐度对SBR工艺短程硝化反硝化的影响

利用序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor,SBR)研究了NaCl盐度、水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)和进水负荷对短程硝化反硝化的影响.结果表明,在pH、温度和溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度分别为7.5～8.5、30～35℃和0.5～1 mg/L的条件下,当NaCl盐度、进水化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)和氨氮质量浓度分别为5.8～25.0 g/L、450～550 mg/L和35～45 mg/L时,NO2--N累积率大于50%.在NaCl盐度14.5 g/L的条件下,当HRT为6.21 h,进水中每天1 kg悬浮物中所含的CDD和氨氮量分别为5.03×10-2和2.24×10-3kg时,亚硝酸盐累积率高于99%.高盐环境下控制HRT、有机负荷与氨氮负荷可实现短程硝化反硝化,实现短程硝化的耐盐极限为25 g/L.     

双室型无质子膜MFC协同去除COD和含氮污染物的能力

分别驯化、培养厌氧消化菌和反硝化菌,以间距180μm的不锈钢网为电极,构建了双室型无质子交换膜微生物燃料电池（MFCs）污水处理系统,厌氧消化菌在阳极附着成膜,组成生物阳极氧化去除有机污染物;反硝化菌在阴极附着成膜,组成生物阴极反硝化去除含氮污染物,实现污水深度处理。在电池系统稳定运行期间,最高开路电压为126．6mV,COD、NH4＋-N和NO3--N的最高去除率分别为88．9％、97．7％和98．2％,而出水中NO2--N的含量始终低于1．25mg／L。阳极室和阴极室不连通时,两室COD、NH4＋-N和NO3--N的最高去除率之和分别为67．0％、76．9％和84．0％,明显低于MFCs系统对污染物的去除能力,这表明该MFCs系统通过耦合阳极氧化和阴极还原作用,具有良好的有机污染物和含氮污染物协同去除能力。     

常温条件下厌氧氨氧化生物滤池影响因素

为了推动厌氧氨氧化(ANAMMOX)在城市污水处理中的工程化应用,在常温条件下,采用生物滤池反应器,分别考察了硝酸盐、磷酸盐、氨盐和亚硝酸盐对ANAMMOX运行效能的影响.试验结果表明:当进水NO3--N质量浓度提高至约500mg/L时,不会对总氮去除负荷产生明显的影响;而当进水总磷质量浓度大于10mg/L时,总氮去除负荷下降明显,停止投加磷酸盐后,总氮去除负荷可以得到恢复;适当提高NH4+-N和NO2--N的浓度,有利于总氮去除负荷的提高.可见常温条件下,硝酸盐对于低氨氮城市污水ANAMMOX生物滤池的脱氮活性基本不存在影响.而正磷酸盐浓度负荷对于ANAMMOX反应具有一定的影响,且进水磷酸盐浓度的提高对常温低氨氮城市污水ANAMMOX反应存在可逆性抑制作用.     

限氧曝气实现亚硝酸型同步硝化反硝化的研究

在(19±1)℃条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比实际生活污水,没有外加有机碳源,通过限氧曝气实现了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮(simultaneous nitrification denitrification via nitrite,亚硝酸型SND).试验结果表明,较长污泥龄下(50～66 d),通过控制曝气量使系统溶解氧处于较低水平,好氧末端ρDO2.0 mg/L,平均ρDO≈0.65 mg/L,不仅可在常温条件下实现短程硝化,ρ(NO2--N)/ρ(NOx--N)稳定在95%以上,而且可同时在该好氧硝化系统中获得高效的反硝化效果,稳定运行后,经亚硝酸型SND途径的总氮去除率(ESND)平均为52%,最高可以达到63.1%.试验分析表明,低ρDO水平是实现亚硝酸型SND的关键因素,通过低ρDO影响硝化菌群的构成、反硝化菌的缺氧微环境以及有机物和ρ(NH4+-N)的降解特性,促进了亚硝酸型SND的形成.