活性污泥法单级自养脱氮工艺的启动及污泥特性

在SBR反应器内,先后接种普通活性污泥及少量具有单级自养脱氮能力的生物膜,在温度为(32±1)℃、p H值为7.5~8.5的条件下,进行了活性污泥法单级自养脱氮工艺的启动及污泥特性研究。SBR首先接种活性污泥,采用控制较高游离氨浓度(5.75~8.97 mg/L)及较低DO值(0.17 mg/L)的方法,经过50 d实现了短程硝化,亚硝酸盐氮积累率在80%以上;然后采用进一步降低DO值、以清水置换SBR内剩余出水及改连续曝气为间歇曝气等方法,尝试在SBR内富集厌氧氨氧化菌,但过程缓慢;当接种0.15 g单级自养脱氮生物膜后,很快建立了厌氧氨氧化与亚硝化的协同作用,23 d后,对TN的去除率及去除负荷分别达到83.07%及0.422 kg N/(m3·d)。镜检发现SBR内为活性污泥絮体与颗粒污泥的混合物,经激光粒度仪测定,絮体污泥粒径为1~300μm,颗粒污泥粒径在300~1 800μm,两者的体积比约为7∶3。     

污泥减量工艺:HA-A/A-MCO的好氧脱氮机制分析

针对污泥减量技术存在对氮、磷去除能力低的问题,开发了一种具有强化脱氮除磷功能并可实现污泥减量化的HA-A/A-MCO工艺。在该工艺取得同步脱氮除磷和污泥减量优异效果的条件下,采用其处理校园生活污水,当进水TN平均为47 mg/L时,出水TN为10.9 mg/L,系统的总脱氮率为76.8%,其中好氧脱氮量占总脱氮量的50%,缺氧脱氮量占26%;HA-A/A-MCO系统存在着在好氧条件下具有反硝化能力的菌属,对好氧脱氮有一定贡献,且DO浓度对其反硝化能力没有抑制作用;好氧池中的DO浓度梯度有利于在污泥絮体内形成缺氧环境,从而促进同步硝化反硝化(SND)的发生,但减小污泥絮体尺寸会削弱絮体内部缺氧区域比例、降低SND的脱氮效率。     

单级自养脱氮颗粒污泥启动及其胞外聚合物性能

接种城市污水厂硝化污泥,采用模拟生活污水培养出单级自养脱氮颗粒污泥,脱氮率稳定在84.3%左右。在不同曝气量和进水总氮浓度的条件下,研究了接种硝化污泥和自养脱氮颗粒污泥中EPS的化学结构和组分变化及其对污泥沉降性能的影响,并分析了EPS与出水氮浓度之间的关系。结果表明:接种污泥中结合型EPS(BEPS)和溶解型EPS(SEPS)含量分别为82.28和17.91 mg/g VSS,自养脱氮颗粒污泥中BEPS和SEPS分别为112.72和7.83 mg/g VSS,后者BEPS所占比例较大,SEPS的含量较少。这是由于BEPS在颗粒污泥中相对稳定,并且低进水COD浓度造成颗粒污泥SEPS含量降低,从而使得颗粒污泥絮凝结合能力更好。接种污泥的EPS主要组分为多糖(70.83%),而成熟自养脱氮颗粒污泥的EPS主要成分为蛋白质(83.72%)。自养脱氮颗粒污泥的SVI为54.72 m L/g,泥水分离效果较好。SVI与EPS的相似变化趋势反映了EPS对自养脱氮颗粒污泥絮凝沉降的重要影响。     

高氨氮废水的前置厌氧氨氧化脱氮研究

采用前置厌氧氨氧化生物滤池+亚硝化生物滤池的组合工艺,对高氨氮焦化废水进行脱氮研究,利用亚硝化生物滤池回流液中的亚硝酸盐氮与废水中的氨氮进行反应,以达到脱氮的目的,同时考察了HRT、回流比、DO浓度、p H值等参数对脱氮效果的影响。结果表明:当废水中的氨氮和COD浓度分别为(100~120)、(60~80)mg/L时,控制厌氧氨氧化段混合进水的p H值为8.0、HRT为30 h,亚硝化段出口DO浓度为0.6~1.0 mg/L,回流比为300%,对废水的脱氮率可稳定在80%左右。     

老龄化垃圾渗滤液的短程硝化效能研究

老龄化垃圾渗滤液具有高氨低碳的水质特征.以构建能承受高氨氮浓度的自养生物脱氮系统为目标,考察了DO、负荷、pH及挂膜密度对该系统短程硝化效能的影响.结果表明:在温度为30℃、DO为2.5 mg/L、氨氮负荷为1.0 kg/(m3·d)、pH值为8.0、挂膜密度为30%、反应器运行工况为进水0.25 h/反应23 h/沉淀0.5 h/出水0.25 h、进水氨氮为2 000 mg/L的条件下,系统能够获得87.7%的氨氮去除率及77.4%的亚硝态氮积累率.挂膜密度对系统自养脱氮效能的影响显著,在挂膜密度为60%时,系统对总氮的去除率为55.5%,其中自养脱氮的分担率约为76.6%.     

低氨氮废水单级自养脱氮系统的快速构建

针对低氨氮废水单级自养脱氮系统构建困难的瓶颈,采用序批式生物膜反应器(SBBR),探讨了接种污水厂脱水污泥的低氨氮废水单级自养脱氮系统快速构建方法。采用进水氨氮浓度梯度运行方式,实现了单级自养脱氮系统的快速构建。第一阶段,在温度为(30±1)℃、氨氮浓度为(190±5)mg/L、进水氮负荷为0.1 kg N/(m3·d)条件下,反应器接种城镇污水厂脱水污泥,经过53 d的运行,快速富集了自养脱氮功能菌,对氨氮、总氮的平均去除率分别为89.81%、74.73%;第二阶段,在进水氮负荷不变、氨氮浓度降至(50±3)mg/L条件下,反应器运行至68 d时,成功构建出低氨氮废水单级自养脱氮系统,稳定运行时的出水氨氮、总氮平均浓度分别为1.41、15.11 mg/L,去除率分别为97.34%、70.79%。PCR-DGGE分析结果表明,单级自养脱氮系统的微生物种群与接种污泥的相似性低,且微生物多样性显著降低,而功能微生物菌群得到优势富集。     

低DO条件下不同培养期颗粒污泥的PCR-DGGE分析

为研究低DO条件下不同培养期的颗粒污泥菌群的生物学特性,采用SBR反应器,通过缺氧/好氧(A/O)的运行方式,采用PCR-DGGE考察了好氧段DO平均浓度为1 mg/L时不同培养期的颗粒污泥生物学特性。研究结果表明:成熟期颗粒污泥的平均粒径约为0.5 mm。通过PCR-DGGE分析,发现污泥中微生物种类较多、菌群丰富。通过分析颗粒污泥不同时期的DGGE图谱优势条带,比对出8个与其同源性很高的菌种。通过系统进化树的构建,发现启动初期(10~20 d)优势菌为丝状嗜热菌,起到活性污泥骨架的作用,可促进絮体颗粒化,假单胞菌属可以完成硝化,而微杆菌属能降解有机物,保证了系统初期的脱氮和有机物去除效果;中期(20~50 d),丝状菌数量明显减少,好氧反硝化菌属成为优势菌属,污泥的脱氮除磷效果较好;颗粒污泥成熟期(140 d左右),陶厄氏菌属始终占据优势地位,与叶杆菌属等共同为颗粒污泥降解有机物、脱氮除磷等发挥重要作用。     

絮状-颗粒污泥单级自养脱氮系统启动及菌群结构分析

利用序批式反应器(SBR),以连续微量曝气方式快速启动单级自养脱氮系统,并对启动调控措施及稳定运行过程进行研究。结果表明,在连续微量曝气条件下,控制系统DO为0.24~0.35 mg/L、进水NH_4~+-N为50 mg/L、HRT为3 h、温度为28~32℃时,成功启动了单级自养脱氮系统。稳定运行时TN去除率保持在85%左右,平均容积去除负荷达到0.18 kg N/(m~3·d)。随着系统脱氮性能的提升,短程硝化与厌氧氨氧化酶促反应的关键酶AMO、HDH活性不断提高,稳定运行时分别为4.24μmol NO_2~-N/(mg Pro·min)和0.45μmol Cyto-c/(mg Pro·min)。采用16S r DNA高通量测序技术对不同时期的微生物种群结构进行检测后发现,絮状和颗粒污泥样品中Candidatus Brocadia(AAOB)相对丰度分别从1.9%、33.5%增加到5.8%、46.5%,Nitrosomonadaceace(AOB)主要存在于絮状污泥中,相对丰度从2.8%增至7.3%。     

改良型A~2/O工艺在低温不同污泥负荷下的运行研究

以城市污水为研究对象,重点考察了分点进水改良型A2/O工艺在温度11.5℃时的除污性能,原水按1∶1的比例分配给厌氧池和缺氧池,以合理分配厌氧池和缺氧池所需的碳源;厌氧池和缺氧池出水均进入好氧池。试验结果表明,在HRT为14~8 h、SRT为15 d左右、MLSS为3 000~4 000 mg/L、好氧池DO为2 mg/L左右、污泥回流比为75%、硝化液回流比为200%的条件下,采用0.22、0.31和0.39 kgCOD/(kgMLSS·d)三种不同污泥负荷时,系统对COD的去除率随着负荷的增大而减小,平均去除率由87.2%下降到80.7%,出水COD值均达到一级B排放标准;低温对脱氮影响较大,而负荷变化对脱氮的影响较小;随着温度降低和污泥负荷的增大,硝化/反硝化作用减弱,系统中出现了亚硝态氮的积累,且在缺氧池发生了反硝化除磷现象;低温高负荷条件下,好氧池发生了非丝状菌污泥膨胀。     

耦合反硝化的CANON工艺实时控制策略研究

为实现高氨氮污水的深度脱氮处理,给CANON工艺提供一种有效的控制模式,以某城市污水处理厂初沉池出水为基础,人工配制高氨氮废水,同时利用在线仪表监测脱氮过程中DO、ORP和p H值的变化规律。结果表明,在前置缺氧搅拌阶段可通过ORP曲线一阶导数为零的特征点指示反硝化反应结束,后置好氧曝气阶段可通过DO达到设定值(4.0 mg/L)且保持5 min指示短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮反应的完成;反应过程中ΔNO_3~--N/ΔNH_4~+-N值始终小于理论值(0.11)。通过实时控制,反应器可在DO为2.04~2.62 mg/L下长期稳定运行,平均总氮去除负荷达0.68 kg/(m~3·d),平均总氮去除率90%,平均出水总氮为33.01 mg/L,平均出水氨氮低于3 mg/L。