固定化土著纯种细菌流化床的脱氮效果研究

从金山湖天然水体中筛选出具有生态安全性的土著氨化、硝化、亚硝化、反硝化细菌,通过细菌筛选、载体制备、运行工艺选择等对固定化细菌流化床脱氮效果进行研究.结果表明,种群未出现衰退现象,且一直保持高效的氮转换能力;采用辐射技术合成的生物相容性固定化载体具有良好的微孔结构,并且使用寿命长,机械强度高;设计的流化床反应器,以SBR及连续曝气两种方式进行运行试验,脱氮效果稳定,可重复性高,对氨氮的去除率＞90%,对总氮的去除率约为60%～70%.在连续曝气试验中,固定化细菌显示出了良好的同步硝化反硝化性能,为该方法实现工业化奠定了基础.     

挂膜沸石覆盖技术修复富营养化水体的研究

将从水体沉积物中分离得到的硝化细菌、反硝化细菌固定在沸石上,利用挂膜沸石覆盖技术修复扬州段古运河和西安某人工湖两种富营养化水体。结果表明,对于沉积物的氮释放特性不同的两种水体,挂膜沸石覆盖技术均能有效抑制其内源氮的释放。扬州段古运河沉积物呈现初期释放氨氮、后期转化为硝态氮的特征,表面覆盖挂膜沸石层48 d后,上覆水体的TN浓度为0.34 mg/L(以硝态氮为主),沉积物中21%的总氮被去除。人工湖的沉积物则呈现持续释放氨氮的特征,以挂膜沸石层覆盖修复40 d后,上覆水体的TN浓度为0.49 mg/L(以氨氮为主),沉积物中52%的总氮被去除。     

推流式亚硝化好氧颗粒污泥反应器中细菌特性

为确定推流式好氧亚硝化颗粒污泥反应器中细菌分布特性,从悬浮污泥、颗粒污泥及上清液分别取样,通过计数培养细菌、放线菌以及亚硝化细菌、硝化细菌和反硝化细菌,表明在悬浮污泥中细菌数量最多,颗粒污泥中放线菌最多。亚硝化细菌主要分布在悬浮污泥中,硝化细菌和反硝化细菌主要分布在颗粒污泥中。好氧颗粒污泥分离得到的反硝化菌在有氧反硝化条件下能够生长,说明好氧颗粒污泥中微生物具有多样性,其微观结构较复杂。     

曝气深度对城市河道沉积物氮释放及形态的影响

采用室内模拟试验,研究了不同曝气深度(分别为泥水界面上方5 cm和下方0、5、10和15 cm处,依次记为A+5、A0、A-5、A-10和A-15)对城市河道沉积物中氮的释放及上覆水中氮形态的影响.结果表明,试验期间,对照组(不曝气)的沉积物始终在向上覆水中释放NH4-N并形成累积;对水体曝气可抑制沉积物中NH4+-N的释放,并促进上覆水中的NH4+-N向硝态氮转化;对沉积物曝气时,上覆水中的NH4-N浓度在第3天达到最大,并且A-15＞A-10＞A-5＞A0,大量释放的NH4-N在硝化作用下转化成硝态氮;曝气组在曝气阶段均出现了NO2--N的累积现象,并随着曝气深度的增加,上覆水中的NO2--N累积量亦增加,累积时间也越长;深层曝气(泥水界面以下5 cm)对沉积物扰动剧烈,使沉积物中的有机质大量释放,满足了系统反硝化所需的碳源,停止曝气后系统静置分层,反而影响了反硝化速率;从长时间尺度来看,在相同曝气条件下处理污染河道,对沉积物曝气比对水体曝气可以更好地抑制沉积物中氮素的释放,并且沉积物曝气深度越深,处理效果就越好,第60天试验结束时,A-15中上覆水的NH4-N浓度为1.24 mg/L.     

新型短程硝化反硝化工艺处理高浓度氨氮废水

研发了一种新型短程硝化反硝化工艺——ANITATMShunt,它通过特殊的自控系统来控制N2O的释放。采用500 L的SBR中试装置处理消化污泥脱水上清液,经过18个月的稳定运行表明:通过短程硝化反硝化途径可以实现90%的脱氮率,并且释放的N2O不足总脱氮量的0.7%。将通过pH值、温度和在线监测的NO-2-N浓度实时计算的亚硝酸浓度与亚硝酸浓度设定值进行比对,以便对曝气过程进行调控,从而抑制了N2O的释放并实现了对SBR短程硝化反硝化工艺的自动控制。同时证实了在低溶解氧条件下,由氨氧化菌(AOB)在短程硝化反硝化过程中产生的N2O并非与高亚硝酸盐浓度有直接关系,而是与游离亚硝酸浓度有关。     

厌氧氨氧化滤池的深度脱氮性能与菌群结构分析

为了降低城市污水处理厂深度脱氮过程中有机碳源的消耗量,提出了短程反硝化/厌氧氨氧化双滤池系统,并通过试验考察了厌氧氨氧化滤池的脱氮性能及菌群结构。结果表明,厌氧氨氧化滤池在进水NH~+_4-N和NO~-_2-N平均浓度分别为9.9、9.1 mg/L条件下,出水NH~+_4-N和TN平均浓度分别为2.5、9.5 mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,对应的滤池HRT为15 min,容积氮去除速率为1.0 kg/(m~3·d)。滤池中的厌氧氨氧化菌属为CandidatusKuenenia和CandidatusBrocadia,相对丰度分别为4.33%和2.70%。与传统反硝化滤池相比,短程反硝化/厌氧氨氧化双滤池系统可节省有机碳源62%,同时可降低污泥产量,减少滤池反冲洗次数。     

常温下缺氧氨氧化生物滤池启动试验研究

采用3个相同的生物滤池,分别接种好氧硝化生物膜、厌氧反硝化生物膜、厌氧反硝化生物膜+厌氧活性污泥混培物,常温条件下,通入pH值为7.5的模拟低氮废水,分别经过129、100和129 d,3个缺氧氨氧化生物滤池均成功启动.装置运行进入稳定期后,通过减少水力停留时间、提高氮负荷的方法,加快缺氧氨氧化茵富集,并研究其脱氮能力.启动成功后,3个生物滤池对总氮的平均去除率分别为55％、65％和65％,平均容积负荷分别为0.03、0.07和0.035 kgN/( m3·d),其中接种厌氧反硝化生物膜的生物滤池启动最快、性能最好.     

基于碳源需求的A~2/O工艺分段进水研究

针对现有A2/O工艺难以稳定实现同步生物脱氮除磷的问题,根据反硝化脱氮和厌氧释磷对碳源的不同需求,采用分段进水的方法,以期提高其脱氮除磷效果。外加乙酸碳源的试验结果表明,在厌氧段投加碳源不能有效提高后续缺氧段的反硝化效果。因此根据反硝化脱氮和厌氧释磷对碳源的不同需求,建立了分段进水的分配模型,以提高A2/O工艺的反硝化速率和释磷速率。A2/O工艺中试采用预缺氧段、厌氧段和缺氧段进水比例分别为15%、50%和35%的方法,结果表明,系统平均出水总氮和总磷分别为15.3和0.41 mg/L,稳定达到了GB 18918—2002的一级B排放标准;对总氮和总磷的去除率分别达到了68.5%和93.2%,比厌氧段单点进水分别提高了15.1%和16.6%。     

投加有机物提高ANAMMOX反应器脱氮效果的研究

往一套UASB生物膜厌氧氨氧化反应器中加入葡萄糖促使反应器内反硝化菌增殖,然后迫使增殖的反硝化菌进行厌氧氨氧化反应以提高反应器的脱氮效果。结果显示:在反应器进水中加入葡萄糖后,系统对亚硝酸盐氮的去除率迅速提高到90%,但对氨氮的去除率变化不大,显示出反应器内同时发生了反硝化反应和厌氧氨氧化反应;当进水中停止投加葡萄糖后,仅运行10d,系统对氨氮、亚硝酸盐氮和总氮的去除率就分别达到了90%、98%和91%,一个月后对总氮的去除率达到99%。可见,在特定环境下可迫使反硝化菌进行厌氧氨氧化反应。     

温度对A/O工艺反硝化除磷效果的影响

以A／O工艺中充分释磷的厌氧污泥为研究对象,分别投加NO3^- -N和NO2^- -N,考察了温度对反硝化除磷效果的影响。结果表明,在一定范围内,随着温度的升高,NO3^- -N型反硝化除磷和脱氮速率均加快,但消耗单位氮的吸磷量却下降,若要取得良好的氮、磷去除效果,需适当提高缺氧段的NO3^- -N浓度;NO2^- -N对聚磷菌的抑制浓度并非为定值,而是随温度的升高而上升;随温度的升高,NO2^- -N型反硝化脱氮速率加快,而吸磷速率却未表现出明显的上升趋势。     

低碳源城市污水的强化脱氮除磷工艺研究

在活性污泥释磷规律研究的基础上进行中试,对常规A2/O工艺进行改进,提出适用于低碳源城市污水的强化脱氮除磷工艺.结果表明:富磷污泥中的NO3--N浓度较高时,在厌氧开始的一段时间内,反硝化吸磷使PO3-4-P浓度不断降低,当NO3--N由2.75 mg/L降至接近于零时才开始表现出释磷;对于低碳源城市污水,由于大量未被反硝化的NO3--N随回流污泥进入厌氧区,干扰厌氧释磷的正常进行,导致常规A2/O工艺的除磷效果较差,出水TP平均浓度为1.04 mg/L;调整厌氧、缺氧、好氧停留时间比进行强化厌氧后,出水TP平均浓度为0.48 mg/L,达到了GB 18918-2002标准的一级A标准,去除率较常规A2/O工艺提高了21%,同时出水COD、TN、NH3-N也能稳定地达到一级A标准.     

生物膜电极工艺去除微污染源水中氨氮的研究

采用生物膜电极工艺去除微污染源水中的氨氮.在好氧区利用金属阳极电解产氧,在硝化细菌的作用下使氨氮转化为硝酸盐氮或亚硝酸盐氮;在缺氧区利用碳棒作为阴极电解产氢,实现反硝化脱氮.试验结果表明:C/N、电流强度、氨氮浓度、进水流量等对去除总氮均有影响;在流量为3 L/d、无外界供氧、电流强度为19.5 mA、C/N为1的条件下,当进水COD为10 mg/L、氨氮为7 mg/L时,对总氮的去除率可达95.6%,显著改善了水质.     

生物滤池/生态砾石床处理含氮微污染地表水

采用生物滤池/生态砾石床组合工艺进行了微污染地表水(含低碳、高NO3--N浓度)的脱氮研究,通过投加乙酸钠为碳源考察了C/N值、温度、水力负荷对反应器脱氮效能的影响。结果表明,C/N值对反应器的脱氮效能影响较大,在C/N值为10时可以取得较高的反硝化效率(>90%)。在低温下(2～10℃)反应器的反硝化效能受到严重抑制;在13～17℃条件下,反硝化效率恢复到60%左右;当水温>20℃时,在水力负荷为8 m3/(m2.h)的条件下(此时生物滤池和生态砾石床的水力停留时间分别为15、30 min),对NO3--N的去除率能够达到90%以上。生态砾石床能够将生物滤池出水中残余的碳源去除,保证了出水的水质安全。     

人工湿地的反硝化能力研究

利用人工湿地的反硝化作用进行去除硝态氮的试验,其反硝化碳源主要为植物根系的分泌物及湿地内腐败的死亡植株.结果表明,人工湿地内有着适宜反硝化的反应环境,反硝化茵能够很好地利用湿地内产生的碳源进行反硝化作用来去除硝态氮,且不会出现亚硝态氮的大量积累.在进水(NO3-)-N浓度为20-50 mg/L、水力停留时间为24 h的条件下,夏季运行时,湿地系统对硝态氮的去除率为20%～30%;冬季运行时,对硝态氮的去除率在10%左右.提供充足的反硝化碳源是硝态氮去除率进一步提高的瓶颈.     

厌氧氨氧化工艺处理低氨氮污水的影响因素研究

考察了厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺处理低氨氮污水的影响因素。结果表明,当进水NO2^--N浓度较低时,提高NO2^--N浓度可促进ANAMMOX反应的进行,而当NO2^-N浓度过高时（〉118．4mg／L）则会对该反应产生抑制作用,但此时ANAMMOX反应并没有停止,厌氧氨氧化菌仍保持较高的活性;适当增加进水的无机碳（IC）浓度可刺激厌氧氨氧化菌的生长,但过高浓度的IC会对厌氧氨氧化菌的生长带来不利影响;进水中总有机碳（TOC）的存在不利于厌氧氨氧化反应的进行;ANAMMOX菌的自养固定CO2过程会导致周边环境呈碱性,为保证反应的顺利进行,应当控制反应器中的pH值。     

浮游微生物作用下河流水系氮的变化

以日本岐阜县境内的长良川及其支流为对象，研究了浮游微生物作用下河流水系在好氧、厌氧条件下的氮、磷变化特性。结果表明：①河流水系浮游微生物中含有丰富的硝化与反硝化菌，当NH4^＋-N含量较高时，好氧条件下NH4^＋-N到NO2^- -N的亚硝化反应、NO2^- -N到NO3^- -N的硝化反应和厌氧条件下NO3^- -N到NO2^- -N的还原反应明显存在。②受溶解氧（DO）和碳源有机物的影响，河流水系中浮游微生物的反硝化能力较差，导致水体中存在不同程度的NO3^- -N积累。另外由于底泥与河水的接触面小，故反硝化过程成为氮净化的限制因素。③对于DO充足的水体，NO3^- -N浓度较NO2^- -N、NH4^＋-N浓度高，因此NO^-3-N、NO2^- -N、NH4^＋-N的浓度顺序成为继DO后判断河流水质好坏的又一标准。④浮游微生物对磷基本没有去除作用。     

应用SBR实现有机废水厌氧氨氧化生物脱氮的研究

采用SBR反应器,以硝化污泥和厌氧氨氧化(ANAMMOX)颗粒污泥的混合污泥为接种污泥,以有机模拟废水为研究对象,进行了厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究。结果表明,在控制温度为25℃,水力停留时间为12 d,pH值为7.2～8.5,进水NH4+-N为220 mg/L左右、NO2--N为138 mg/L左右、COD为294 mg/L的条件下成功启动了SBR反应器。在高氨氮、低有机物浓度的条件下,ANAMMOX菌和异养反硝化菌能够实现共存,且ANAMMOX菌仍能成为优势菌属,AN-AMMOX反应是反应器中的主导反应。镜检发现,优势菌尺寸约为1μm,呈圆形或椭圆形,成簇聚生,表面可观察到明显的漏斗状缺口,具有典型的厌氧氨氧化菌特征。污泥中形成了以厌氧氨氧化球状菌为主、其他杆状菌和丝状菌共存的微生物混培体。     

低温贫营养原位生物投菌技术脱氮特性研究

为有效解决微污染水体原位生物脱氮处理中存在的低温、贫营养及好氧环境问题,采用自适应及菌源生态重组策略构建了低温贫营养脱氮功能菌群,考察了该功能菌群在低温条件下的实验室静态脱氮效能。结果表明,在水温为10～18℃,菌投量为1 mg/L,水源水水质为CODMn3.262 mg/L、NH4+-N 0.186 mg/L、NO2--N 0.012 mg/L、NO3--N 2.237 mg/L、TN 2.616mg/L的条件下,系统运行期间硝氮和总氮去除率最大可达到46%和53%。同时还探讨了低温微生物的冷适应机制,为开展低温季节微污染水体原位生物修复研究提供了理论依据。     

污泥膨胀对SMBR系统脱氮性能影响的试验研究

以一体式膜生物反应器（SMBR）处理模拟污水，考察了污泥膨胀对SMBR脱氮性能的影响。结果表明，在SMBR运行中，污泥膨胀期对TN和NH3-N的去除效果明显优于对照试验期，丝状菌对氮的竞争能力较强，对污水中营养物质的利用速率较高，污泥膨胀期SMBR的出水水质较好；在污泥膨胀期，随着运行时间的延长，由于丝状菌的反硝化能力较差，导致出水中出现NO2^-N的少量积累；丝状菌带来的负面影响即膜污染问题较为严重，在实际的工程中应采取有效措施控制污泥膨胀。