氮素基质类型对同步厌氧生物脱氮除硫工艺性能的影响

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器研究了同步厌氧生物脱氮除硫工艺对不同基质的耐受性、亲和性和高效性。硝酸盐型脱氮除硫反应所能耐受的最大进水硝酸盐和硫化物浓度分别为189.7mg·L-1和1000mg·L-1,最大硝酸盐和硫化物去除速率分别为0.61kg·m-3·d-1、4.57kg·m-3d-1;亚硝酸盐型脱氮除硫反应所能耐受的最大进水亚硝酸盐和硫化物浓度分别为252.7mg·L-1和880mg·L-1,最大亚硝酸盐和硫化物去除速率分别为0.65kg·m-3·d-1、3.97kg·m-3·d-1。以灵敏度比作为判据,活性污泥对硫化物的耐受性较好,受基质类型的影响不显著;对硝酸盐/亚硝酸盐的耐受性较差,其中对亚硝酸盐的耐受性更差。在硝酸盐型脱氮除硫反应中,硝酸盐和硫化物的半饱和常数分别为(0.35±0.09)mg·L-1、(1.36±0.36)mg·L-1;在亚硝酸盐型脱氮除硫反应中,亚硝酸盐和硫化物的半饱和常数分别为(0.26±0.08)mg·L-1、(1.80±0.30)mg·L-1。硝酸盐型脱氮除硫反应所需的最短反应时间(5h)长于亚硝酸盐型脱氮除硫反应所需的最短反应时间(4h)。     

高氮负荷冲击后海洋厌氧氨氧化生物反应器的重启

以3个经过高氨氮负荷冲击后的海洋厌氧氨氧化生物反应器为研究对象,其脱氮性能差、细菌生物活性低,通过对比实验探究其快速重启措施。结果显示,反应器3运行13 d后恢复脱氮性能,NH4+-N和NO2--N的去除率分别为92.5%、85.7%;运行46 d,容积负荷及去除速率分别为0.34 kg/(m3·d)和0.25 kg/(m3·d),NH4+-N、NO2--N、NO3--N的反应速率化学计量比为1.0:1.29:0.19。反应器1在第51天恢复脱氮性能,运行83d,获得容积去除速率0.36kg/(m3·d);反应器2在第20天恢复脱氮性能,运行57 d,获得容积去除速率0.23 kg/(m3·d)。研究表明,相比高基质含量短HRT和低基质含量短HRT,低基质含量长HRT是快速重启反应器的优选措施。     

低温等离子体技术去除挥发性有机物的动力学分析

低温等离子体技术用于污染物的去除效果良好,但污染物去除机理十分复杂,等离子体化学反应过程及等离子体放电机理不明确。在交流放电条件下,对不考虑中间反应过程的一级反应和多级反应进行探讨,并对一级反应过程中苯、甲苯和甲醛3种污染物的降解速率常数进行确定。研究结果表明,苯的一级反应降解速率常数为3.2×10^-4 L·（W·s）^-1,甲苯为4.5×10^-4 L·（W·s）^-1,甲醛为3.8×10^-4 L·（W·s）^-1,其顺序为：甲苯＞甲醛＞苯。     

硫/铁硫化物自养反硝化脱氮除磷研究进展

二级出水中的氮、磷浓度虽较低,但污水排放量大,是造成水体富营养化的原因之一;且二级出水的碳氮比低,采用传统反硝化工艺无法达到脱氮除磷的需求。利用硫/铁硫化物自养反硝化深度处理污水是有必要的。阐述了自养反硝化菌利用硫/铁硫化物进行反硝化脱氮除磷的基本原理,以及反硝化菌用铁硫化物作电子供体的反应途径,论述了水力停留时间（HRT）、温度、pH对硫/铁硫化物自养反硝化过程的影响。研究表明：增加HRT可以提高硫/铁硫化物自养反硝化对氮、磷的去除率;反硝化菌群属于嗜温性菌,温度低于20℃明显抑制反硝化速率;pH为6.5～7.0时硫/铁硫化物自养反硝化菌群的活性最高,对氮、磷的去除效果最好;硫氮比、COD等也会影响硫/铁硫化物自养反硝化对氮、磷的去除效率。介绍了前人研究硫/铁硫化物自养反硝化过程中主要的微生物种类和相对丰度,总结了国内外关于硫/铁硫化物自养反硝化脱氮除磷的工程实际应用,并指出工艺中存在的问题及解决方向。     

单一缺氧/厌氧UASB同步反硝化产甲烷与A/O组合工艺处理实际晚期渗滤液

以实际高氮晚期渗滤液为研究对象,应用缺氧/厌氧UASB-A/O组合工艺重点研究有机物和氮的去除特性,同时考察了A/O系统内短程硝化实现途径及稳定方法。试验结果表明,该生化系统可实现有机物和氮的同步、深度去除。在原液COD平均为6537 mg·L^-1,NH⁺₄-N为2021 mg·L^-1的条件下,系统最终出水分别为300 mg·L^-1和15.6 mg·L^-1,去除率分别为95.4%和99.2%。UASB反应器的平均COD负荷为6.5 kg COD·m^-3·d^-1,去除速率为5.3 kg COD·m^-3·d^-1。在单一UASB反应器内,发生了缺氧反硝化和厌氧产甲烷的双重生化反应,UASB反应器内获得了几乎100%的反硝化率。通过高游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）的协同作用,使A/O反应器实现并维持了稳定的短程硝化,通过99%以上的亚硝化率实现高效的氨氮去除。     

厌氧氨氧化固定床反应器脱氮性能和过程动力学特性

进行了厌氧氨氧化固定床反应器的运行性能试验,分析了其过程动力学特性。接种反硝化污泥,用模拟废水可成功启动该反应器。当进水总氮浓度为608 mg·L^-1,水力停留时间为2 h,总氮负荷为7.34 kg·m^-3·d^-1时,反应器获得最大基质去除速率6.11 kg·m^-3·d^-1。二级动力学模型和改进的Stover Kincannon模型均适用于非基质抑制状态下的厌氧氨氧化反应器过程模拟。Stover Kincannon模型动力学分析表明,这种反应器的最大基质去除速率可达12.4 kg·m^-3·d^-1,具有较大的脱氮潜能。     

生物气射流内循环厌氧流化床中复杂化工有机废水的催化还原过程

针对集约化化工园区排放的高浓度、高色度、高时变性及难降解性复杂化工废水，自行研制了处理能力为24 m³·d^-1、内置Fe⁰作为生物催化剂的生物气射流内循环厌氧流化床，研究了新型反应器及其工艺对该废水预处理的催化还原过程及运行参数。结果表明：以射流的方式使生物气和废水在反应器内主动循环，使催化剂、活性炭、污泥与废水之间保持良好的接触传质，通过产氢、絮凝和提供营养等方式强化厌氧反应过程。在回流比为2、环境温度为23～34℃及水力停留时间（HRT）为12～24 h的条件下，当进水容积负荷为0. 874～2. 996 kg COD·m^-3·d^-1和色度为250～2000倍时，其COD和色度的平均去除率分别达到26. 2%和70. 8%;出水pH稳定在6～8之间，原废水BOD/COD值由0. 26±0. 04提高到0. 43±0. 03。该新型反应器及工艺在实现部分有机负荷去除的同时明显改善了废水的可生化性，可作为复杂化工有机废水的高效预处理技术。     

ANAMMOX与反硝化协同脱氮反应器启动及有机负荷对其运行性能的影响

控制已稳定运行的UASB-ANAMMOX反应器进水TN容积负荷为026 kg.m^-3.d^-1,通过连续添加有机物(葡萄糖),在进水有机负荷与TN负荷比值为1的情况下,仅用35 d就成功启动了ANAMMOX与反硝化协同脱氮反应器,稳定阶段反应器对氨氮、亚硝氮、TN和COD的去除率分别高达95.3%、99.1%、94.0%和93.2%,三氮比即去除的氨氮∶去除的亚硝氮∶生成的硝氮为1∶1.34∶0.03。研究了有机负荷冲击对ANAMMOX与反硝化协同脱氮反应器运行性能的影响。结果表明,进水有机负荷的突降对反应器的运行性能影响不大;有机负荷的突增会显著影响反应器脱除氨氮的能力,经驯化后仍能实现协同脱氮作用,但会恶化反应器的出水水质,大幅降低进水有机负荷可显著改善出水水质。协同脱氮反应器对有机负荷冲击有较强的抵抗力。     

基于六偏磷酸钠-Fe2+的铁盐脱氮反应器运行性能及微生物学特征研究

以实验室高效反硝化反应器中的反硝化污泥作为接种污泥,启动自养型六偏磷酸钠-Fe²⁺脱氮反应器,试验采用模拟废水通过88 d的不间断运行,研究了铁盐脱氮工艺的脱氮效能及其微生物学特性。结果表明,当反应器硝态氮容积负荷为0.42 kg/(m³·d)时,最高稳定氮去除负荷为0.41 kg/(m³·d);当Fe²⁺容积负荷为4.92 kg/(m³·d)时,最大铁去除负荷为2.77 kg/(m³·d)。反应器稳定运行时硝态氮、Fe²⁺的去除率分别达94.6%、52.6%,最佳效能可维持28 d。反应器运行到第82天时,颗粒污泥由黄色变为灰褐色,颗粒解体,污泥比活性逐渐升高,比反硝化活性由0.71 mg[N]/(g[VSS]·h)升高到2.3 mg[N]/(g[VSS]·h),同比上升224%;比铁氧化活性由7.3 mg[Fe]/(g[VSS]·h)升高到15 mg[Fe]/(g[VSS]·h),同比上升105%。六偏磷酸钠-Fe^2+<...     

悬浮载体结垢对CANON-MBBR系统影响及恢复控制探究

针对CANON-MBBR（completely autotrophic nitrogen removal over nitrite-moving bed biofilm ractor）工艺悬浮载体出现的结垢现象，验证了结垢的主要成分及产生原因，采用EDTA-2Na（乙二胺四乙酸二钠）进行除垢，并采取了结构预防措施。结果表明，结垢原因为系统高pH引起碳酸钙生成并附着于悬浮载体上。投加20 mg·L^-1 EDTA-2Na后结垢现象随反应器运行逐渐消失，系统总氮去除负荷在80 d内由0.27 kg N·(m³·d）^-1恢复至0.83 kg N·(m³·d）^-1,恢复率接近100%，针对曝气情况下反应器高度与系统碱度吹脱程度存在负相关，为防止碱度吹脱造成系统pH上升引起结垢，对反应器池体进行加高，系统pH降至正常水平，有效防止了结垢的生成，系统负荷保持稳定。对反应器各阶段微生物进行高通量测序分析，结果显示悬浮载体结垢导致功能微生物及种群多样性下降，结垢消除后功能微生物丰度再次上升，最终AOB及AnAOB丰度分别达到11%和23%，群落多样性略微下降，物种均一化程度趋于稳定。     

用循环曝气生物滤池工艺处理炼油碱渣废水

采用新型的两级循环曝气生物滤池工艺,对稀释中和后的炼油碱渣废水进行生物处理工业试验。研究了溶解氧质量浓度、水力停留时间、营养物质、pH值、温度和反冲洗周期等因素对碱渣废水生物处理效果的影响。在适宜的操作条件下,炼油碱渣废水经两级生物处理后,COD、硫化物、挥发酚和石油类平均去除率分别达到89.3 %、99.8 %、93.6 %和85.7 %,其中COD和硫化物的平均去除负荷分别达到8.37 kg·m^-3·d^-1和4.44 kg·m^-3·d^-1。循环曝气生物滤池是一种高负荷、高效率、反冲洗周期长和低成本的炼油碱渣废水处理方法,具有良好的应用前景。     

基于基质浓度的厌氧氨氧化工艺运行策略

考察了不同操作模式对厌氧氨氧化工艺性能的影响。采用高基质浓度运行厌氧氨氧化反应器,设置出水回流（回流比R为1.07）,最大基质氮去除速率为3.78 kg·m^-3·d^-1;采用低基质浓度运行厌氧氨氧化反应器,不设出水回流,最大基质氮去除速率可达25.04 kg·m^-3·d^-1;两者的最大基质氮去除速率相差6.62倍,低基质浓度操作模式明显优于高基质浓度操作模式。亚硝酸盐的毒性强于氨,反应器运行中可控制氨氮适当过量,同时应根据反应器对亚硝酸盐的转化能力来控制亚硝酸盐负荷,以避免亚硝酸盐过载所致的抑制作用。在处理高浓度含氮废水时,可采用出水回流来缓解基质抑制,也可配水稀释,使NO^-₂-N浓度低于临界抑制浓度。     

进水碱度对厌氧序批式活性污泥法工艺的影响

厌氧序批式活性污泥法（ASBR）试验装置有效容积6 L,间歇运行,用葡萄糖人工合成废水为底物,进水COD₀浓度6700 mg·L^-1,进水中逐步减少碱度（Alk）投加量。考察了COD₀/Alk分别为1.0∶1、2.0∶1、2.5∶1、3.4∶1、4.2∶1和4.8∶1等6种碱度条件下的挥发性脂肪酸（VFA）、碳酸氢盐碱度（BAlk）、CO₂分压和pH的变化规律,以确定偏酸性条件下ASBR工艺的运行效果和稳定性。结果表明,进水碱度对VFA、BAlk、CO₂分压和pH均有影响,对反应初期的产酸速率的影响尤其突出。COD₀/Alk=1.0∶1时,消化液pH基本保持在7.20以上;COD₀/Alk=3.4∶1时,反应初期产酸速率增加,出现了pH＜6.5的时段,消化过程已经向偏酸性发酵状态发展;COD₀/Alk≥4.2∶1之后,反应期内大部分时段的pH低于6.5,最低pH为6.10,偏酸性程度增大,但进行的仍是典型的以CH₄为最终产物的厌氧消化过程。所有碱度条件下的COD去除率均≥97%,证明了ASBR工艺在低pH、低碱度下实现产甲烷过程的可行性。     

惰性粒子振动流化床中膏状物料干燥

报道了采用带浸没加热管的惰性粒子振动流化床干燥膏状物料的实验研究结果。考察了加料速率、振动条件、进气温度、进气速度、加热管功率等参数对干燥过程的影响,提出采用体积传热系数来评价干燥器传热性能,并得出了计算体积传热系数的准数关联式。结果表明,在流化床中增设振动和浸没加热管装置,能大大强化传热、传质,干燥器热效率达60%,干燥强度超过300 kg·m^-3·h^-1,体积传热系数可达25 kW·m^-3·K^-1,激光粒度分析仪的测定结果表明产品的粒度分布范围较窄,该流化床干燥可以直接得到平均粒径为0.35 μm、比表面积为5.024 m²·g^-1的粉状产品。     

基于膜分离技术的生物聚合铁的制备

开展基于膜分离技术优化反复序批式工艺制备生物聚合铁（BPFS）的技术研究。考察了应用聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜（PVDF）对微生物的分离效果,Fe^2+的生物催化氧化速率,制备周期及膜的污染与处理的情况。研究表明,PVDF膜可有效分离微生物,显著提高原液中的生物量。在优化工艺的基础上,制备了全铁含量分别为60、80、100 kg·m^-3 BPFS,Fe^2+的生物催化氧化速率分别达到1.75、1.85、1.43 g·L^-1·h^-1,制备周期分别为15.5、21、40 h,比工艺优化前分别缩短了38%、42%、18%,反应液中的生物量达到10⁸ 个·ml^-1数量级。实验中发现,随着分离次数和全铁含量的增加,膜污染加剧,膜通量下降;采用0.2 mol·L^-1的草酸钠和0.2 mol·L^-1硫酸的混合溶液对PVDF膜进行清洗,可基本清除膜表面的污染物,满足分离要求。     

射流循环厌氧流化床两相厌氧处理高浓度硫酸盐有机废水

设计了射流循环新型厌氧生物流化床反应器(JLAFB),以该反应器为酸化相(或称硫酸盐还原相),厌氧颗粒污泥流化床(AGSFB)为产甲烷相组成两相厌氧工艺处理高浓度硫酸盐有机废水。在培养出耐酸性硫酸盐还原厌氧颗粒污泥基础上,成功实现了硫酸盐还原菌（SRB）和产甲烷菌（MPB）的相分离,消除了SRB对MPB的基质竞争性抑制。在进水SO2-4负荷达12.0 kg·m-3·d-1条件下,JLAFB和AGSFB反应器内硫化物浓度分别为78.3 mg·L-1和92.4 mg·L-1,远小于200 mg·L-1的抑制浓度,消除了硫化物在反应器内的积累和对微生物的毒性作用。在稳态运行条件下,当进水COD和SO2-4负荷分别为26.0和8.5 kg·m-3·d-1时,工艺总的COD和SO2-4去除率分别达到86.9％和97.6％。试验确定工艺的最优运行条件为：进水COD/SO2-4>3.0;碱度为400～500 mg·L-1;JLAFB反应器吹脱气体流量为0.04 L·min-1,水力回流比为5∶1。     

扁桃酸的酶促光学拆分

对在非水体系中,利用脂肪酶催化水解扁桃酸乙酯外消旋混合物拆分R(-)-扁桃酸进行了初步的研究.筛选出脂肪酶N435作为催化剂,叔丁醇作为溶剂.确定了最适的反应条件：脂肪酶N435浓度为2.5 g·L^-1,RS-扁桃酸乙酯浓度为0.25 mol·L^-1,水∶RS-扁桃酸乙酯的摩尔比为5∶1,反应温度为40℃,摇床转速为200 r·min^-1,反应时间为24 h.在此条件下,R(-)-扁桃酸乙酯的转化率为41.6%,对映体过量百分率达84.0%.考察了底物R(-)-扁桃酸乙酯和产物R(-)-扁桃酸对反应的抑制作用,在此基础上运用顺序机制和拟稳态法,建立了反应的动力学模型,模拟计算结果和实验结果吻合较好.