改良UCT分段进水深度脱氮除磷工艺反硝化动力学性能

采用序批试验研究了在T=(15±1)℃条件下以生活污水、污泥水解酸化上清液、乙酸钠、甲醇、乙醇和葡萄糖为电子供体的活性污泥的反硝化性能以及pH变化规律和动力学特性.结果表明,乙酸钠的比反硝化速率和比耗碳速率最高,分别为4.13 mg/(g.h)和29.8 mg/(g.h),但其反硝化能力最低.污泥水解酸化上清液的反硝化速率与乙酸钠相当.反硝化菌需经若干周期的驯化后才能适应甲醇和乙醇电子供体.当要求直接提高反硝化速率时,不宜选择甲醇和乙醇为碳源.而葡萄糖电子供体系统在前10~120 min出现短暂的“ρ(NO_T^--N)还原停滞平台”,当大分子葡萄糖糖酵解为小分子有机物后,反硝化过程才顺利进行,糖酵解过程是葡萄糖反硝化过程的限速步骤.此外,不同电子供体反硝化过程pH变化规律可以间接指示反硝化动力学特性,其缺氧异养菌产率系数为0.68~0.73.     

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     

碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷脱氮工艺的影响

目的研究碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷工艺脱氮除磷的影响程度.方法以甲醇、淀粉、葡萄糖、乙酸钠、丙酸钠、污泥水解酸化液六种碳源模拟废水,通过间歇运行方式对不同碳源的反硝化除磷系统的运行状态进行研究.结果六个系统中,淀粉的COD去除率最小,为45%,其余系统相差不大,去除率最大的是污泥水解酸化液,为88%;缺氧结束时系统出水PO₄^3--P质量浓度分别为2.24 mg/L、3.00 mg/L、3.81 mg/L、1.40 mg/L、2.46 mg/L、1.18 mg/L;各系统每克M LSS的亚反硝化速率分别为1.27 mg/（g·h）、1.15 mg/（g·h）、1.58 mg/（g·h）、2.91 mg/（g·h）、2.60 mg/（g·h）、2.03 mg/（g·h）.结论碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷系统有很大影响,淀粉类大分子碳源不利于反硝化除磷,乙酸钠类小分子物质有利于磷的释放和吸收.     

以甲醇作为外碳源的生物反硝化

为了研究甲醇长期使用过程中反硝化性能的变化,按ρ_(TOC)/ρ_(N)为1.6±0.2于缺氧反硝化初投加一定量的甲醇作外碳源,以SBR间歇运行方式展开相关研究.结果显示,系统运行至37 d时即出现稳定的比反硝化速率,其由运行之初的0.378 mg NO_x-N/(gVSS.h)提高到2.406 mg NO_x-N/(gVSS.h).污泥驯化后的氮吸收速率试验发现,甲醇作碳源的ρ_(TOC)/ρ_(N)适宜范围是1.10².68.同时发现,16℃相对20℃的反硝化速率温度修正系数θ达1.07,表明温度降低对生物反硝化有较大抑制作用.从经济角度出发,甲醇投加应根据生物微环境及周围环境的变化作相应调整.     

四种碳源条件下城市污水处理厂尾水深度脱氮的性能与微生物种群结构

城市污水处理厂出水符合一级A排放标准,其中含有的硝酸盐氮仍可能引起敏感水域水质恶化,故仍需进一步开发尾水深度脱氮技术.研究采用乙酸钠、葡萄糖、甲醇、乙醇4种碳源作为外加碳源,探究序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)悬浮污泥系统进行城市污水厂尾水深度脱氮的可行性.试验结果表明:在进水硝酸盐质量浓度约为15 mg/L、硝酸盐氮容积负荷率为0.03 kg/(m3·d)的条件下,分别投加4种不同的碳源,SBR均能达到97.80％以上的NOx--N去除率,出水ρ(NOx--N)<1 mg/L.4个系统实现稳定深度脱氮所需的COD/ρ(N)分别为5、12、6和7,对应去除1 g NOx--N的碳源量分别为7.35、12.00、4.00和3.37 g,其中乙醇为碳源时投加量最低而葡萄糖为碳源时最高.使用原位全周期方法测得的4个系统平均氮去除速率分别为0.72、0.19、0.32和0.73 kg/(m3·d),其中乙醇和乙酸钠为碳源时反应速率最高而葡萄糖为碳源时最低.碳源种类对微生物种群组成具有显著影响.经过78 d的培养之后,乙酸钠和葡萄糖系统污泥与接种污泥相比种群结构简单,乙酸钠为碳源时微生物以Firmicutes门为主(94％),葡萄糖为碳源时微生物以Actinobacteria门(45％)和Patescibacteria门(44％)为主.与之相反,甲醇、乙醇系统中微生物种群的多样性比起种泥有所上升.     

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%.     

活性污泥对重金属Cr6+和Cu2+的吸附研究

为研究Cu²⁺在缺氧和好氧不同环境中对活性污泥沉降性及脱氮性能的影响,在3个完全相同以缺氧/好氧方式运行的序批式反应器（SBR）中,采用以乙酸钠为唯一碳源的合成废水,待系统的硝化反硝化过程运行稳定后,SBR 1#作为对照试验,每周期分别在SBR 2#的缺氧段和SBR 3#的好氧段投加CuSO₄溶液,每次按反应器内5 mg/L Cu²⁺投加.研究结果表明：在缺氧段投加Cu²⁺能引发污泥膨胀,而在好氧段投加Cu²⁺并未引起污泥沉降性的恶化;在缺好氧环境中Cu²⁺都未引起丝状菌的大量增殖;Cu²⁺能刺激微生物分泌更多的胞外聚合物抵御Cu²⁺的毒害作用,抑制微生物贮存聚-β-羟基烷酸酯（PHA）的能力;在SBR 2#的缺氧段投加Cu²⁺有利于短程硝化反硝化的形成,但长期投加并不能维持短程硝化,而在SBR 3#的好氧段投加Cu²⁺后,系统迅速丧失脱氮性能.

     

乙酸钠浓度对反硝化聚磷效果的影响试验研究

试验采用SBR反应器,以厌氧/缺氧方式运行时,投加不同浓度乙酸钠,观察其对反硝化聚磷效果的影响.试验结果表明∶乙酸钠为碳源,C/P比为30时,释磷量最大,且聚磷量/释磷量为1.58,高于其他C/P比,反硝化聚磷率达89%,脱氮率高达98%;C/P大于30或小于30,其反硝化聚磷效果均有所下降,最佳去除比例为ΔCOD∶ΔNO3∶ΔPO4=1∶0.18∶0.22(gCOD∶gN∶gPO4);C/P比小于40时,缺氧段反硝化速率大致相同,而C/P比越小,反硝化聚磷速率越大,但较低的碳源浓度易引起反硝化聚磷污泥的膨胀解体.     

碳源对晚期垃圾渗滤液短程硝化的影响

为了考察碳源对晚期垃圾渗滤液短程硝化的影响,采用“两级UASB-缺氧-好氧系统”处理城市生活垃圾晚期渗滤液.系统进水COD质量浓度为4.3g/L左右,进水氨氮质量浓度为2.8 g/L,故COD与氨氮质量浓度之比很低,为1.5左右.首先在UASB1中实现同时反硝化与产甲烷反应,一部分COD在UASB2中进一步去除,在A/O反应器中利用残余COD进行反硝化以及NH₄⁺-N的彻底硝化.试验结果表明,未投外加碳源时,原水中可降解COD几乎全部作为一级UASB的反硝化碳源被利用,A/O池缺氧段反硝化碳源不足.在A/O池的A段投加相当于1 g/L COD质量浓度的无水乙酸钠作为电子供体促进反硝化后,由于反硝化产生大量的碱度,补充了硝化所消耗的碱度,使pH值维持在一个比较合适的范围,可实现稳定的短程硝化,亚硝态氮累积率由未投加碳源时的20%提高到87%,系统出水氨氮质量浓度为0.01 g/L左右,氨氮的去除率也由未投加碳源时的92%提高到99.6%.     

苯酚反硝化降解特征分析

以苯酚作为碳源,NaNO3为反硝化氮源,接种成熟反硝化污泥,在厌氧发酵罐连续运行,定期取样分析苯酚、NO-x-N浓度变化情况,确定反硝化降解动力学特征;在线监测反应过程中pH和ORP变化规律;对反硝化污泥进行PCR-DGGE测定,分析系统微生物特征.在C/N比为4时,苯酚去除率83.3%,降解速率6.45mg/(g VSS·d),NO-x-N降解速率3.85mg/(g VSS·d).反硝化过程出现NO-2-N积累,最大积累率43.1%.pH和ORP曲线出现明显的"NO-2-N积累量最大点"和"反硝化真正结束点",可用来指示反硝化进程.苯酚反硝化降解细菌菌纲主要以Alphaproteobacteria,Gammaprotobacteria,Betaproteobacteria变形菌门和Bacteroidetes拟杆菌门为主;系统中检出了Altererythrobacter sp.,Bacteroides sp.,Pseudomonas baetica,Thermomonas sp.等苯酚、硝酸盐有效降解菌.     

不同盐度对SBR工艺氨氮去除效果的影响

采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟含盐废水,利用醋酸钠作为碳源,当DO为0.3-0.5 mg/L、温度为35±1℃、pH为7.5-8.5时,考察NaCl和KCl两种盐度对SBR工艺氨氮去除效果的影响。结果表明,当SBR反应器中无盐度添加的废水时,通过30 d的驯化,活性污泥系统氨氮去除率稳定在90%以上;SBR反应器中添加NaCl和KCl含盐废水,当NaCl盐度增加至15 g/L时,出水氨氮高于10mg/L;当KCl盐度增加至20 g/L时,出水氨氮低于5 mg/L。当NaCl盐度为10 g/L时,SBR反应器达到90%以上的氨氮去除率所需的驯化时间为3 d,相同KCl盐度下SBR反应器达到90%以上的氨氮去除率需要2 d的驯化时间。     

Characteristics of Nutrients Removal under Viscous Sludge Bulking Treating Synthetic Wastewater

粘性污泥膨胀下处理合成污水的营养物去除特性

彭赵旭^1,2,, 赵中原²,娄天宇¹, 姜昆¹,李磊¹

（1.郑州大学 水利科学与工程学院,郑州,450001;

2.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨150090）

摘要：为探索粘性污泥膨胀对营养物去除的影响,考察了正常活性污泥与粘性膨胀污泥系统的脱氮除磷表现。结果表明,当COD负荷与C/N比分别在0.13 mgCOD.(mg MLSS.d)^-1 和7.67时,粘性污泥膨胀对最大比NH4⁺-N 氧化速率的影响很小,但是最大比NO2^--N氧化速率却从24.69 mg.(g.h)^-1 骤降到 1.20 mg.(g.h)^-1。和正常活性污泥相比,粘性膨胀污泥具有更大的粒径和更多的胞外聚合物（EPS）,污泥絮体中的传质阻力可能是导致NO2^--N氧化速率差异的主要原因。另外,本研究证明了粘性污泥膨胀有助于实现同步硝化反硝化（SND）,其产生的大量EPS可以在除磷过程中发挥贮存作用的功能。

关键词：活性污泥; 脱氮; 粘性污泥膨胀; 硝化动力学; 磷吸收

     

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮同时降解苯酚特性

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.

     

Sludge ozonation and its effect on performance of submerged membrane bio-reactor

To investigate the effects of ozonation on minimizing the excess sludge and enhancing the nitrogen removal in an effluent,batch and continuous experiments in two MBRs with and without sludge ozonation (namely combined and reference run) were carried out. Through ozonation at a dose of 0.16 mg O3/mg MLVSS,53.1% of the treated MLVSS was solubilized,and soluble SCOD/TN ratio of ozonized sludge (OS) was about 8.6 due to the release of cellular nitrogen-contained materials and SCOD loss by ozone mineralization. In addition,the results of batch nitrification and denitrification tests with OS supernatant indicated that solubilized sludge could act as a reducing power for denitrification and a nitrogen source for nitrification. 40-day operation of two MBR systems demonstrated that the recirculation of OS into a bioreactor enabled the combined system have two advantages over the control one. The observed sludge yield (Yobs) was decreased from 0.13 to 0.06g MLSS/g COD,while the nitrogen removal was increased from 64.6% to 72.3%. And sludge ozonation elevated the inorganic fraction of MLSS,but did not impact sludge activities.     

无机碳对SNAD工艺硝氮积累问题恢复的影响

为研究充足的无机碳对同步亚硝化-厌氧氨氧化与反硝化(SNAD)工艺的恢复与稳定运行的影响,向硝酸盐氮积累而崩溃的SNAD反应器中投加过量无机碳,对反应器的运行情况进行研究.结果表明:在无机碳质量浓度为理论需要量的350%~410%的条件下运行36 d后,出水硝酸盐氮由12.1 mg/L下降至3.47 mg/L,特征比由2.31升高至20.77;继续投加无机碳至理论需要量的200%~310%,运行42 d后,总氮去除负荷由0.176 g/(L·d)升高至0.299 g/(L·d);投加无机碳前后,好氧氨氧化活性(AOR,RAO)与厌氧氨氧化活性(ANR,RAN)分别由0.061 4和0.040 6 g/(g·d)升高至0.081 1和0.065 9 g/(g·d).结果表明,充足的无机碳投加在有效解除SNAD工艺硝酸盐氮积累问题的同时,可以促进好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(An AOB)的活性.     

碳源类型对反硝化除磷过程中N2O产生的影响机制

以反硝化除磷过程中N₂O的减量化为目的,分别以乙酸、乙酸和丙酸的混合物、丙酸为碳源,研究了碳源类型对系统中N₂O产生的影响。结果表明:以乙酸为碳源时反硝化除磷过程中N₂O的产生量最多,以乙酸和丙酸混合物为碳源时N₂O产量次之,以丙酸为碳源时N₂O产量最少。使用乙酸、乙酸与丙酸混合物和丙酸为碳源时,N₂O产生量占总氮(TN)去除的比例分别为8.67%、1.48%和0.72%。不同碳源导致了系统反硝化进程的不同:以丙酸为碳源时,硝酸盐与亚硝酸盐还原速率比值最低,系统中几乎没有亚硝酸盐的积累;同时,在混合酸和丙酸系统中,聚3-羟基戊酸盐(poly-hydroxyvalerate, PHV)成为聚羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoates,PHA)的主要成分,PHV量的增加导致N₂O产量减少。因此,以丙酸作为反硝化除磷系统的外加碳源对N₂O的减量化有明显优势,但该过程中系统对氮和磷的去除效果还需要进一步优化。     

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ρ_DO<2.0 mg/L,平均ρ_DO≈0.65 mg/L,不仅可在常温条件下实现短程硝化,ρ(NO₂^--N)/ρ(NO_x^--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(E_SND)平均为52%,最高可以达到63.1%.试验分析表明,低ρ_DO水平是实现亚硝酸型SND的关键因素,通过低ρ_DO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.     

A/O工艺生物脱氮过程黏性污泥膨胀的发生

采用A/O工艺, 以低ρ(C)/ρ(N) 实际生活污水为研究对象, 首先考察了不加外碳源条件下不同参数条件对脱氮效果的影响, 确定了较优运行参数, 在较优运行参数下氨氮 (ammonia nitrogen, NH₊⁴-N) 平均去除率为100%, 总氮(total nitrogen, TN)平均去除率为49.48%, COD平均去除率为82.03%, 并在此过程中研究了系统黏性膨胀的发生及变化情况.在此基础上增加外碳源使进水的ρ(C)/ρ(N) 提高, 研究了高ρ(C)/ρ(N)条件下系统对污染物的去除和系统黏性膨胀进一步变化情况, 得到了系统的最优运行工况, 最终出水平均ρ(NH₊⁴-N)、ρ(TN)和ρ(COD)均达到了国家一级A排放标准, SVI也稳定在200 mL/g左右.     

碳源对低温A2O工艺反硝化除磷的影响

为丰富低温污水脱氮除磷途径并了解碳源对A2O工艺反硝化除磷的影响程度,采用单独的乙酸钠、丙酸钠及其混合物对A2O工艺处理低温污水时厌氧释磷与缺氧反硝化吸磷过程进行研究.结果表明,在水温为10～12℃、HRT为8 h、污泥回流比为50%和硝化液回流比为150%～250%的条件下,不同碳源时厌氧释磷与缺氧吸磷速率差异较大....