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...     

短程硝化颗粒污泥的培养与特性分析

在SBR反应器中,接种普通活性污泥,以沉降时间为选择要素,逐渐提高氨氮负荷成功培养了以氨氧化细菌（AOB）为优势菌的好氧硝化颗粒污泥,其形态近似为球形或椭圆形,平均粒径1．1mm,平均沉降速率为1．9cm·S-1,SVI在18．2～31．4mL·g-1之间,对氨氮的去除率达95％,亚硝酸盐积累率维持在809／6～90％。颗粒污泥形成后,氨氧负荷达到了0．0455kgNH4＋-N（kgMLSS·d）-1,与启动期相比,提高了4．55倍。分子生物学FISH技术对颗粒污泥茵群结构的定量分析表明,AOB占全部茵群的14．9oA左右,NoB占0．89oA左右。反应初期高FA和反应后期高FNA的共同作用可能是该研究中实现和维持稳定短程硝化的关键。     

短程硝化过程影响因素与控制条件分析

控制硝化反应条件,使硝化反应只进行到亚硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮积累,是短程硝化反硝化稳定运行的关键。通过详细阐述影响硝化过程中氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌生长的重要因素,对SHAR-ON、OLAND、CANON、SBR、A/O、MBR、曝气生物滤池等工艺的短程硝化控制条件进行了分析,并指出了短程硝化反硝化工艺的技术优势和应用价值。     

半短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥消化液的脱氮研究

采用实验室规模的半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺,研究了对高氨氮、低ρ(C)/ρ(N)污泥消化液的处理能力.结果表明,在A/O反应器中,短程硝化在温度9~20℃、平均ρ_DO=5.4 mg/L、SRT值为30 d左右时,进水氨氮负荷0.64 kg/(m³·d)的条件下,经过29 d得以实现,通过控制游离氨ρ_FA>4 mg/L时,此后,从30—96 d,出水亚硝氮累积率维持在70%左右;短程硝化实现之后,进而实现了半短程硝化,出水氨氮与亚硝氮浓度比维持在1∶1.32左右;采用UASB反应器,接种由好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟活性污泥及短程硝化活性污泥组成的混合污泥,在避光、厌氧、(30±0.2)℃、pH=7.3~7.9条件下,以污泥消化液经短程硝化处理后的出水为进水,初期进水氨氮、亚硝氮容积负荷分别为0.07、0.10kg/(m³·d),经过24d运行,氨氮和亚硝氮开始出现同步去除现象,195 d时总氮去除负荷达1.03 kg/(m³·d);待半短程硝化运行稳定和厌氧氨氧化反应成功启动后,将二者联立并运行了105 d,最终总氮去除率达到70%.     

同时硝化反硝化处理垃圾压缩站废水的研究

低碳氮比的垃圾压缩站废水处理是一个日益突出且非常棘手的问题，但还未引起关注，本研究采用同时好氧缺氧反应器处理垃圾压缩站废水。结果表明，反应器对垃圾压缩站废水的CODCr、NH4＋^-N和TN具有较好的处理效果。CODCr、NH4^＋-N和TN的平均去除率分别为71．30％、87．50％和67．76％。TN去除率受进水CODCr浓度与进水TN浓度比值的影响较大。亚硝酸盐和硝酸盐途径的反硝化化学方程式表明，同时好氧缺氧生物反应器内存在比传统短程反硝化反应消耗碳源更少的脱氮反应形式。絮体微环境和反应器宏观结构表明，反应器具备厌氧氨氧化反应发生的条件。     

基于FNA处理污泥实现城市污水部分短程硝化

为了探究污水生物处理短程硝化过程中最佳pH值范围及适宜的碱性物质,采用序批式活性污泥法（SBR）研究模拟污水不同pH值及碱性物质对短程硝化的影响.结果表明,短程硝化反应的最适pH值为8.0,当pH值低于6.6时,短程硝化反应几乎停止.调节反应器初始pH值为8.0时,添加氢氧化物和碳酸类物质的反应器因pH值下降速度快而先后停止反应.KHCO₃的酸碱缓冲能力最强,pH值降低最慢,短程硝化速率最快,平均亚硝积累速率达0.155 g/（g·d）（以可挥发性固体计算）.通过添加不同碱性物质维持反应过程恒定pH=8.0时,KHCO₃调节的反应器反应速率最快,最适合短程硝化反应.因此,在工程应用中,从可行高效等方面考虑,建议选择用KHCO₃调节至pH=8.0促进短程硝化反应的进行.

     

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.     

控制pH实现短程硝化反硝化生物脱氮技术

采用序批式活性污泥法,在温度为28±1℃的条件下,通过控制反应器内初始pH为7.8~8.7开发了一种新型短程硝化生物脱氮工艺.试验结果表明:经过25 d的运行,曝气结束时出水中主要以亚硝酸盐为主,硝酸盐氮在4 mg/L以下,亚硝酸盐累积率达90%以上;在整个硝化期间游离氨(FA)质量浓度都在0.52~4.72 mg/L,均在抑制硝酸菌活性的阈值范围内.因此,控制pH实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺的机理是利用反应体系内的高pH和高游离氨浓度对硝酸菌产生抑制,从而在硝化过程中产生亚硝酸盐积累.     

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．     

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.     

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).     

常温低基质亚硝化反应器功能菌群解析

为维持亚硝化反应器稳定运行提供微生物理论基础,以常温(18~21.5℃)低基质推流式亚硝化反应器为对象,解析其稳定运行期间功能菌群特征.通过检测反应器三氮变化检验其亚硝化效果.利用扫描电镜(SEM)观察污泥微观结构,通过荧光原位杂交(FISH)、变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)及克隆测序等方法,解析微生物菌群特性.保持反应器低溶解氧环境(0.1~0.6 mg/L),使氨氧化菌(AOB)竞争力强于亚硝酸盐氧化菌(NOB),在连续流运行80 d内,平均亚硝化率几乎为100%,出水NO2--N与NH4+-N质量比稳定在1.11.SEM结果显示,亚硝化污泥中球形细菌为优势菌群.FISH结果显示,AOB与NOB的相对比例分别为37.3%与4.4%.PCR-DGGE结果表明,反应器内存在6类优势微生物菌群,其中Nitrosomonas sp.为功能微生物AOB.由多种微生物组成的功能菌群维持反应器亚硝化稳定运行.     

低溶氧下生物流化床内亚硝化过程的选择特性研究

采用下向流内循环生物流化床反应器,在低浓度溶解氧条件下,探讨了亚硝化过程的稳定性,试验结果表明：在０．５～１．０ｍｇ／Ｌ溶解氧（ＤＯ）下,ＤＯ成为增殖的限制基质,可实现亚硝酸的积累,当进水ＮＨ４＾＋－Ｎ为３００ｍｇ／Ｌ时,出水ＮＨ４＾＋－Ｎ小于２０ｍｇ／Ｌ;在保证氨氮去除率大于９０％的前提下,使出水硝态氮中亚硝酸比例稳定在８０％以上,选择过程完成后亚硝酸菌成为生物膜中的优势菌群。     

高锰酸盐预氧化对生物活性炭硝化性能的影响

通过测定生物活性炭上硝化菌的数量与活性,考察高锰酸盐预氧化对后续生物活性炭硝化性能的影响.结果表明,高锰酸盐预氧化后的生物活性炭与单独生物活性炭上亚硝酸菌和硝酸菌的分布具有相同规律;但高锰酸盐预氧化后生物活性炭工艺中亚硝酸菌和硝酸菌数量、亚硝化速度及硝化速度都要高于单独的生物活性炭,这是高锰酸盐促进后续生物活性炭工艺去除氨氮和亚硝酸盐氮的主要原因.     

自养硝化过程中硝酸盐和亚硝酸盐的紫外光谱解析

本研究提出了一种基于紫外光谱法快速测定硝化反应过程中硝酸盐和亚硝酸盐的方法。根据硝酸盐和亚硝酸盐纯溶液以及两者混合溶液的紫外光谱,可以计算得到混合溶液中的硝酸盐和亚硝酸盐浓度,解析结果与配制浓度有较好的一致性。在此基础上,采用离子色谱方法分析了硝化反应过程样品中的硝酸盐和亚硝酸盐浓度,结合样品的紫外光谱,采用偏最小二乘法建立相关模型,建立样品浓度与光谱数据的关系模型,并将它用于同一批样品浓度预测,结果令人满意。该研究提供了一种硝化反应器中硝酸盐和亚硝酸盐浓度的快速表征方法。     

铁锰离子对硝化反应的影响效应研究

为提高氨氮废水硝化反应速率通过对比试验，考察了铁锰离子对高质量浓度氨氮废水硝化反应的影响。结果表明，铁离子对硝化反应的促进作用是质量浓度型的，中低质量浓度时有明显促进作用，5-20mg/L时促进效果好；高质量浓度时促进作用下降，但直至80mg/L也未见有抑制作用。锰离子对硝化反应的作用呈时间-质量浓度积累效应，即作用时间短或低剂量时，对硝化反应有促进作用，而随着时间延长或质量浓度增加则有抑制作用；其最佳促进质量浓度和时间分别为5mg/L和24h，而毒性下限是40mg/L和48h。铁锰离子共存时，铁阻止了硝化菌利用锰离子，一定程度上减弱其对微生物的毒性。     

Shut-cut nitrification characteristics of aerobic granule in a sequencing batch airlift reactor at low temperature

To investigate the shut-cut nitrification characteristics of aerobic granule,an aerobic granular sequencing batch airlift reactor(AG-SBAR) was carried out with mixed carbon sources of sodium acetate and glucose at 10±1 ℃.Results indicated that ammonia oxidizing bacteria was accumulated inside the aerobic granules and the reactor performed stably with shut-cut nitrification for a long term at low temperature.During the stable operation period,the effluent ammonia nitrogen concentration was maintained at 13.6 mg/L without nitrate and nitrite when the COD/N ratio was 20:1.However,the effluent concentration of ammonia nitrogen was below 0.5 mg/L with effluent nitrosation ratio of 96.7% on average when the COD/N ratio was reduced to 15:1 and 10:1.And the effluent phosphorus concentration was less than 0.4 mg/L during the stable period with the sludge retention time of 30 d.The phosphorus removal efficiency was not strongly influenced by the adjustment of COD/N ratio in this experiment.The removal efficiencies for COD,NH4+-N and PO43--P were 91.3%-94.6%,97.9%-99.7% and 97.1%-99.5%,respectively.     

悬浮载体生物膜上苯酚的硝化抑制研究

采用悬浮载体序批式反应器,研究苯酚对硝化反应的抑制作用和温度、pH对抑制作用的影响.苯酚的启始质量浓度分别为0 mg/L,2 mg/L,5 mg/L,10 mg/L,15 mg/L和20 mg/L,研究表明,质量浓度越大,抑制作用越强.苯酚对硝化作用的抑制为可逆的、非竞争性抑制.微生物对苯酚有降解作用,当启始质量浓度不高于10 mg/L时,苯酚降解后,硝化活性可以完全恢复.悬浮载体生物膜比活性污泥具有更强的毒性忍耐能力.温度变化对苯酚的硝化抑制作用影响较大.温度升高,苯酚的降解加快,抑制时间缩短;同时,温度的增加也有利于提高硝化反应的速率.当pH减少时,苯酚的降解速度加快,硝化反应受到抑制的时间变短,但是较低的pH会导致硝化速率降低,在试验条件下,pH在7.5左右较为合适.     

自养短程硝化系统启动及污泥絮体微生态物质迁移转化规律试验研究

通过改变反应器曝气量、氨氮浓度与适时排泥可缩短自养短程硝化时间.利用微电极监测技术,测定反应器内好氧活性污泥絮体微观环境物质浓度变化规律.结果表明,逐步降低曝气量、增加氨氮浓度和适时排泥可以提高系统的NO-2-N积累浓度:在NH+4-N浓度由200 mgN/L提高到400 mgN/L,曝气量由35 L/H降到25 L/H,污泥浓度稳定在2 100～2 400 mg/L,历时23 dNO-2-N积累率由3.4%提高到91.86%.经过三个阶段,实现了全程硝化到短程硝化的转换过程;通过对污泥基团物质迁移转化的微生态监测发现,NO-2-N生成过程主要在污泥基团0～500μm内进行.试验条件下絮体内NO-2-N总产量从1.48μmol(cm2.h)-1增加到3.8μmol(cm2.h)-1,NO-3-N总产量从2.6μmol(cm2.h)-1降低到0.95μmol(cm2.h)-1;随着曝气量降低和氨氮浓度的提升,NO-2-N生成区域向污泥絮体表面迁移,亚硝氮氧化区域主要存在于氨氮氧化区域絮体更深处部位.测试发现物质在污泥界面迁移过程中明显衰减,表明污泥结构过于密实会影响物质迁移和净化效率.