双膜耦合系统（MBR-MBfR）处理低碳氮比污水实验研究

为解决实际低碳氮比废水高效脱氮问题，以MBR-MBfR双膜耦合系统为研究对象，探究不同C/N双膜系统的脱氮效果。结果表明，当C/N=2时，其对NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN及COD的协同去除效果最好，COD、NO₃^--N、NO₂^--N、NH₄⁺-N、TN的去除率分别达到79.16%、78.40%、88.41%、77.04%和77.31%，是适合MBR-MBfR双膜耦合系统的最佳碳氮比。用于处理实际废水经过20 d的运行，结果表明，COD、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN去除率分别达到75.88%、80.02%、76.42%和80.92%。达到较好的双膜耦合效果，为反应器高效脱氮以及去除含有有机碳的低C/N废水提供参考和技术支持。高通量测序结果表明：1)作为氨氧化菌(AOB)的亚硝基...     

曝气量对移动床生物膜反应器中微生物硝化活性的影响

移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR)兼具活性污泥和生物膜两者的优点,硝化和反硝化能同步进行。为研究曝气量对MBBR运行效果的影响,分别设置曝气量为0.3 L/min、0.4 L/min和0.5 L/min,培养5 d后测定反应器中NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N浓度变化,分析不同曝气量下反应器生物膜中微生物的硝化活性差异。结果表明,在COD浓度为350 mg/L、NH₄⁺-N浓度为45 mg/L时,曝气量为0.4 L/min的微生物硝化活性最佳,结果为以后高效运行MBBR提供依据。     

预氯化对原水长距离输水管道硝化性能的破坏与恢复

采用稳定运行的环状生物膜反应器(bio-films annular reactor,BAR)模拟原水长距离输水管道水质净化过程,以不同投氯方式进行预氯化对原水输水管道硝化性能的破坏与恢复试验研究。结果表明,预氯化对管道生物膜AOB损伤较大,灭活率为4.96log,对NH₄⁺-N、NO₂^--N去除效能影响明显。恢复阶段CT值越高生物膜中AOB恢复生长速率越快。生物膜对NH₄⁺-N去除效能的恢复较NO₂^--N快2 d,NH₄⁺-N、NO₂^--N分别在第8 d和第10 d完成恢复。生膜中AOB数量的恢复与管道对NH₄⁺-N的去除率之间存在明显的相关性,其相关系数可达到92%。     

同步硝化反硝化SBBR处理低C/N比生活污水的启动与稳定运行

以低C/N比实际生活污水为处理对象,聚氨酯海绵填料为生物载体（填料填充率25%）,采用逐步提高氮负荷的方式,在较短的时间内（98 d）成功启动了同步硝化反硝化（simultaneous nitrification and denitrification,SND）的序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）。实时定量PCR（real-time qualitative polymerase chain reaction,real-time qPCR）结果表明系统内硝化菌得到富集。在稳定运行期间,系统对有机物及氮的去除效果良好,平均出水COD、NH₄⁺-N、TN分别为38.28 mg·L^-1、1.23 mg·L^-1、8.23 mg·L^-1。微生物将大部分碳源以聚羟基脂肪酸酯（poly-β-hydroxyalkanoate,PHA）的形式储存至体内,系统内NO₃^--N的去除主要通过内源反硝化作用,且反硝化过程基本无NO₂^--N积累,平均SND率为70.57%,TN去除率高达82.95%。由于硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同时进行,反硝化过程产生的碱度可补充硝化过程消耗的碱度,维持系统内pH的相对稳定。此外,可以通过DO和pH的变化判断SND的进行状态,有效地控制反应时间,节省动力消耗。     

盐度对悬浮填料式SBR工艺处理性能及微生物群落的影响

为探究不同盐度对悬浮填料式SBR工艺处理性能以及悬浮填料上附着微生物群落结构的影响，在进水盐度为0、5、10、15 g/L的4个梯度下，对SBR1(对照组，不添加填料)和SBR2(添加30%有效容积的悬浮填料式SBR工艺)2组工艺的COD和NH₄⁺-N去除性能进行研究，并采用16S rRNA高通量测序技术分析了悬浮填料中微生物的群落特征。实验结果表明：当盐度从0增加至15 g/L时，SBR1系统COD和NH₄⁺-N平均去除率分别从92.6%、92.5%降至64.7%、68.2%,SBR2则是从96.0%、94.2%降至67.8%、73.8%,2个系统COD、NH₄⁺-N的平均去除率均受到盐度影响而下降，且相比于COD，系统对NH₄⁺-N的降解效果更好，此外，SBR2系统对COD、NH₄⁺-N的去除效果始终强于SBR1系统；悬浮填料上附着微生物中主要优势门为变形菌门和拟杆...     

MABR系统处理空间站模拟废水的研究

微生物法处理空间站废水是未来空间站水回收管理系统的发展方向之一，为了探究生化法对空间站废水的处理效果，设计并搭建了一套MABR反应器，以出水COD、NH₄⁺-N和TN等作为主要考察指标，并结合NO₂^--N、NO₃^--N等指标对反应器的处理效果进行评估和分析。试验对比了不同曝气压力、不同断面流速下反应器的处理效能，从而找出各因素对反应器处理效果的影响规律，然后在一定条件对空间站模拟废水进行处理。结果表明：反应器启动后具有同步硝化反硝化功能；当处理市政污水时，设定曝气压力为0.015 MPa，断面流速为2.5 mm/s,HRT为24 h,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到99.9%、97.8%和86.69%；当处理空间站模拟废水(稀释10%)时，补充碳源150 mg/L(葡萄糖)，曝气压力为0.02 MPa，断面流速为2.5 mm/s,HRT为24 h,COD、NH₄⁺     

分段进水比对两级A/O-海绵填料工艺处理DMF废水的影响

采用两级A/O-海绵填料工艺处理DMF废水,探究一级A/O缺氧池(A1)和二级A/O缺氧池(A2)分段进水比(8∶2、7∶3、6∶4、5∶5)对系统脱氮除碳效能影响。结果表明,两级A/O-海绵填料工艺在不同分段进水比条件下均能实现对COD的高效去除,COD平均去除率均达到95%以上,而系统对TN、NO;-N和NH;-N的去除受分段进水比影响较大。在较高(8∶2和7∶3)分段进水比条件下,系统TN去除率为81.39%~89.03%,此时TN主要以NH₄⁺-N和NO₃^--N形式存在;当分段进水比减小为6∶4时,系统TN去除率达到最优值91.33%,出水NH₄⁺-N和NO₃^--N均明显低于其余进水比工况,分别降至8.04 mg/L和7.06 mg/L。因此通过优化两级A/O-海绵填料工艺分段进水比,可提升高浓度有机氮废水中难降解碳源的利用率与控制氨化反应进程,实现DMF废水有机氮的高效去除。     

改良人工湿地对二级好氧单元出水的深度脱氮研究

针对传统人工湿地脱氮效率低,构建了潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地,对二级好氧单元出水进行深度脱氮。结果表明,潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地分别对 NH₄⁺-N 和 NO₃^--N 去除效果较好,其平均去除率分别为 79.92% 和72.45%,且后者出水 TN 浓度低于城镇污水处理厂污染物排放标准一级 A 标准限值,但 NH₄⁺-N 则未能达标。增大进水C/N 比均显著提升了两系统对 TN 的去除效率（p<0.005）。两系统上层填料对 NH₄⁺-N 的去除贡献均超过 75%,同时对TN 和 COD 的去除贡献也最高,表明上层填料在污染物去除过程中发挥了主导作用。完全氨氧化细菌（相对丰度为1.87%）和潜在硝化菌 Rudaea（相对丰度为 0.58%）分别是潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地上层填料主导的氨氧化菌,而Rhodanobacter和Denitratisoma以及norank＿c＿OLB14和Denit...     

中低温改性聚氨酯填料移动床生物膜反应器深度脱氮研究

小试条件下探讨了以改性聚氨酯海绵填料作为微生物载体的移动床生物膜反应器(MBBR)深度脱氮规律和用于城市污水深度脱氮的可行性。研究结果表明，常温和低温条件下，改性聚氨酯填料的填充率为50%时，连续流小试深度脱氮的总氮去除负荷率分别达到52.8、68.4 mg/(L·d)，单位体积填料的反硝化负荷率分别为130.4、187.2mg NO₃^--N/(L·d)，水温降低对改性填料深度脱氮的影响不明显。随着外碳源投加比例增加，改性聚氨酯填料的脱氮效率明显提升，碳氮比为6:1时，去除效率最佳，每升填料的TN去除速率和反硝化速率分别为216.0 mgTN/d和240.0 mgNO₃^--N/d。分析了填料上反硝化微生物的多样性，其中变形菌门是绝对优势微生物，占比达到71.5%。从属的角度，固氮螺菌属(Azospira)占比为16.42%，食酸菌属(Acidovorax)占比为2.23%，其它潜在反硝化菌占比为9.62%。研究认为，粉末活性炭改性的聚氨酯海绵填料用于城市污水厂的深度脱氮是可行的。     

DNFB-MBR工艺挂膜启动及脱氮除碳性能

构建反硝化固定式生物膜-膜生物反应器(DNFB-MBR)工艺处理硝酸盐废水,通过快速排泥和提高底物浓度的方式,强化培养载体生物膜,成功实现工艺的挂膜启动。整个运行过程中,NO₃^--N 与 COD 的去除率维持在 95%、80% 以上,TN 去除负荷(NRR)和 COD 去除负荷(CRR)分别达到 0.200、0.785 kg/(m³·d);载体生物膜逐渐变厚,颜色由浅黄色变为深褐色,最大附着生物量达到 1.545 g SS/g;NO₃^--N 与 COD 最大比降解速率分别为 81.8、188.4 mg/(g MLSS·d),表明生物膜具有较高的脱氮除碳性能;载体附着生物量与生物膜 EPS 中的 PS、PN 含量密切相关,两者分别由 6.48、15.44 mg/g 增至 10.76、21.19 mg/g,三维荧光光谱分析结果进一步表明色氨酸、芳香族蛋白类物质和腐殖酸类物质在生物膜的形成过程中发挥重要作用。     

净化槽不同填料生物膜在低温下的脱氮性能与种群结构

以实际校园生活污水为处理对象，考察了净化槽在冬季低温条件下的挂膜情况、脱氮特性和微生物种群结构。结果表明，接种污泥后填料上附着的生物膜生物量逐渐增加，第23天单个纤维束组合填料、聚氨酯方粒形填料、聚丙烯颗粒柱状填料的生物量分别为1 352.0 mg/个、256.8 mg/个、148.8 mg/个。系统有机物去除和脱氮性能逐步提高，第20天的出水COD、NH₄⁺-N、TN去除率分别为77.45%、98.0%和63.0%。三种填料生物膜在10℃低温条件下的硝化负荷分别为8.93 mgNH₄⁺-N/(gVSS·d)、13.63 mgNH₄⁺-N/(gVSS·d)、20.71 mgNH₄⁺-N/(gVSS·d)。高通量测序表明纤维束组合填料、聚氨酯方粒形填料、聚丙烯颗粒柱状填料的shannon指数分别为4.21、4.81、4.82，其Nitrospira比例分别为0.93%、1.20%和1.32%，聚丙烯颗粒柱状填料物种...     

硫型免烧自养反硝化填料制备及其脱氮性能研究

针对目前自养反硝化填料成本高、结构不稳定等缺点，利用硫铁矿和硫磺为主要原料通过免烧法得到硫型免烧填料(SUF)。结果表明，SUF破碎率低(4.73%)、孔隙丰富，SUF反应器启动时间短(12 d)，在提高进水NO₃^--N浓度阶段，进水NO₃^--N质量浓度在15～30 mg/L范围内，SUF反应器对NO₃^--N的平均去除率为88.14%，在进水NO₃^--N质量浓度提升至44 mg/L时，SUF反应器能够适应并迅速恢复高效运行，平均去除率为90.84%，显示出了优异的脱氮性能。相比于市售填料(CF), SUF在保证脱氮效率的同时，成本更低且结构稳定。SUF反应器中主要功能菌属为Ferritrophicum、 Sulfurimonas、 Thiobacillus等，SUF中的硫和硫化物作为电子供体被微生物利用。     

厌氧氨氧化反应器的快速启动及脱氮性能研究

为考察厌氧氨氧化反应器快速启动效果和脱氮性能,按照3∶1的体积比接种厌氧池厌氧污泥和氧化沟好氧污泥,运行77 d成功启动厌氧氨氧化反应。启动过程中反应器内污泥由黑色变为棕黄色最终变为红棕色,并逐渐颗粒化。采用高通量测序技术对启动成功后的厌氧氨氧化颗粒污泥进行微生物群落结构分析,发现主要菌门为：浮霉菌门(Planctomycetes)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria),其中浮霉菌门(Planctomycetes)相对丰度最大,占比41.98%。厌氧氨氧化菌(AnAOB)的优势菌属为Candidatus＿Brocadia属,占比为38.78%。反应器稳定运行阶段NH₄⁺-N和NO₂^--N平均去除率分别达到97.00%和98.58%,TN平均去除率及TN平均去除负荷分别达到81.57%和0.14 g/(L·d),化学计量比Δn(NH₄⁺-N...     

低氧环境anammox工艺运行性能及功能菌群结构研究

为了研究低溶解氧(DO)条件下厌氧氨氧化(anammox)工艺的运行性能、颗粒污泥特征及功能菌群结构特征,实验以模拟废水为处理对象,构建了实验室规模的上流式厌氧氨氧化污泥反应器。实验结果表明,反应器能够在近两个月的运行过程中保持稳定运行,NH₄⁺-N、NO₂^--N 和 TN 的平均去除率分别为(93.11±4.13)%、(98.88±1.18)%和(95.98±10.6)%。胞外聚合物(EPS)的蛋白/多糖为 1.26,anammox 污泥颗粒化程度较高,粒径大于 1 mm 的颗粒污泥占全部污泥的为 61%。污泥比 anammox 活性为 4.34 mg NH₄⁺-N/(gVSS·h)、6.55 mg NO₂^--N /(gVSS·h)、9.78 mg TN/(gVSS·h)。菌群分析结果表明,颗粒污泥优势门为变形菌门(Proteobacteria)(24.25%),浮霉菌门(Planctomycetes)(19....     

膜曝气生物膜反应器处理合流制溢流污水的实验研究

以聚丙烯复合材料经熔融拉伸制成的帘式超薄微孔中空纤维膜为载体,构建膜曝气生物膜反应器装置处理合流制溢流污水,研究在不同水力停留时间、曝气压力、水流流速条件下,膜曝气生物膜反应器对水体中污染物COD、NH₄⁺-N、TN的去除率。结果表明：膜曝气生物膜反应器对水体中各项污染物均有较好去除效果。水力停留时间为12 h时,COD、NH₄⁺-N、TN去除效果较好,去除率分别为80.8%、82.4%、65.4%;水力停留时间为8 h时,TP去除效果达到34.2%,后期逐渐趋于平缓。溶解氧浓度随曝气压力增加而增加,曝气压力达到25 kPa之后COD、NH₄⁺-N达到较佳的去除率,平均去除率分别为82.2%、84.1%;而TN去除的最佳曝气压力为15 kPa,去除率为70.0%。水流流速为0.03 m/s和0.05 m/s时,反应器整体运行效果较好,对COD、NH₄⁺-N、TN的平均去除率分别为81.8%、83.5%、67.8%...     

多级AO生物膜反应器处理农村污水的影响因素

以多级AO生物膜工艺为主体设计了华水罐一体化反应器处理农村生活污水。实验以河南省某高校生活污水为研究对象，对出水COD、NH₄⁺-N、TN进行了测定，考察了混合液回流比、流量分配比和温度对处理效果的影响。结果表明：综合考虑处理效果和运行成本，当混合液回流比为200%，流量分配比为2:1，温度大于15℃时，COD、NH₄⁺-N、TN的去除率分别为84.2%、95%、64%，此时出水COD、NH₄⁺-N均可满足DB 41/1820-2019污水排放一级A标准。华水罐一体化反应器具有结构紧凑、占地面积小、运行管理方便等特点。     

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S⁰)与天然铁硫矿石(FeS、Fe_1-xS、FeS₂)两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO₃^--N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h (B1)、12h (B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO₃^--N完全去除。PO₄^3--P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO₄^3-P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO₄^2-/NO₃^-低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应...     

响应曲面法优化分析MBR钨冶炼废水处理过程研究

钨冶炼废水具有高盐度、低碳氮比等特点，对于生化处理是一个极大的挑战。本研究采用膜生物反应器(MBR)处理5%盐度钨冶炼废水，考察了不同运行条件(HRT、pH和DO)对处理效能的影响，并通过响应面分析法对反应器去除COD、NH₄⁺-N和TN的效果进行优化分析。结果表明，反应器处理效果随HRT的增加而提高；pH对去除COD影响较小，NH₄⁺-N和TN则相反，pH在8左右时，去除效果最优；DO在1 mg/L左右时，系统对污染物去除效能最好。对响应面结果进行实验验证后表明在HRT为21.7 h、pH为7.7～8.0、DO为1 mg/L时，MBR系统在5.0%盐度下对COD、NH₄⁺-N和TN去除率可达91.24%、83.87%和75.26%。     

溶解氧对长距离输水管道水质影响

为保证长距离输水管道输送水水质,采用管道模拟反应器考察了溶解氧（DO）对输水管道水质影响以及曝气充氧后水质恢复情况。结果表明：DO降低影响氨氮（NH₄⁺-N）的去除,DO浓度越低越不利于NH₄⁺-N的去除,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,NH₄⁺-N去除率分别由90%降到21%和85%,曝气充氧54 h和3 h后恢复;DO浓度降低导致亚硝酸氮（NO₂^--N）积累明显增加,DO浓度越低,NO₂^--N的积累越严重,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,出水NO₂^--N由0.02 mg·L^-1增加到0.354 mg·L^-1,曝气充氧54 h后恢复,DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行32 h后,出水NO₂^--N达到最大值0.112 mg·L^-1,曝气充氧4 h后恢复;DO浓度降低使水中UV₂₅₄升高,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行2 h后,出水UV₂₅₄分别增加了70.8%和20.8%,均在运行32 h后恢复,且曝气充氧后保持稳定。因此,DO对长距离输水管道水质具有重要影响,可采用DO实现对水质的调控。     

铝基MOF负载纳米零价铁去除硝酸盐的研究

采用液相还原法制得的纳米零价铁(nZVI),负载于铝基金属有机框架上制成复合材料(nZVI@Al-MOF),用于去除水中的NO₃^--N。考察初始pH、nZVI@Al-MOF投加量、温度和共存离子等因素对去除NO₃^--N的影响。结果表明,在pH为3.0～11.0的研究范围内,nZVI@Al-MOF去除NO₃^--N几乎不受pH的影响。NO₃^--N初始质量浓度20 mg/L、温度298 K,nZVI@Al-MOF投加量2.0 g/L时,反应180 min,初始pH为3.0、5.0、7.0、9.0、11.0时,NO₃^--N去除率分别可达96.8%、97.1%、97.8%、99.8%、98.1%,几乎所有的NO₃^--N被还原为NH₄⁺-N,去除效果极佳且表现稳定。伪二级吸附动力学模型极好描述了...