同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养研究

建立有1#(实验)SBR和2#(对照)SBR对同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养情况进行研究。结果表明：投加了生物质炭的1#SBR内好氧颗粒污泥形成速度更快、结构致密稳定；生物质炭的加入对反应器性能及COD的去除率无明显影响；两个反应器内COD和总氮去除率均可达到95%和64.5%以上；在一个运行周期内未检测到NO₃^--N和NO₂^--N，反应器内发生了同步硝化反硝化。     

连续流式反应器培养亚硝化颗粒污泥的研究

利用连续流式反应器,以普通活性污泥为种泥,通过逐步缩短沉降时间和提升进水负荷培养亚硝化颗粒污泥,并对该过程进行考察。结果表明:系统运行125 d后,获得成熟的亚硝化颗粒污泥,颗粒污泥颜色为黄色,平均沉降速率达26.8 m/h,其中粒径大于0.58 mm的约占总数的99%;出水中亚硝酸盐累积率稳定在90%以上,亚硝酸盐累积速率达4.8 kg/(m3·d);高浓度游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)是研究亚硝化成功实现的主要原因。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养

建立2个反应器(R0、R1)培养好氧颗粒污泥,并通过向R1投加生物质炭促进颗粒污泥的形成。结果表明:投加1.5 g/L的生物质炭可加速颗粒化进程,在第11天形成以生物质炭作为晶核的颗粒污泥;与R0相比,R1中的颗粒污泥结构更致密、表面更光滑。然而生物质炭的投加对反应器性能无明显影响:2个反应器的COD和总氮去除率都可达到95%和65%以上;在一个反应周期内反应器中均无NO_3~--N和NO_2~--N积累,表明2个反应器均实现了同步硝化反硝化脱氮。     

一体式同步硝化反硝化中试实验研究

研究一体式同步硝化反硝化中试实验装置启动的过程及其应用于处理实际城市生活污水,并确定其启动所需时间及其处理效果.利用污水厂浓缩池污泥作为该装置的启动污泥,以经过超细格栅间后的生活废水为该反应器的进水。启动过程分为3个阶段以连续进水方式进行,在16.1～20.6℃,进水量100 L/h,水力停留时间19.5 h,污泥浓度（MLSS）约为6 500 mg/L的条件下,分析反应器对废水中COD、氨氮、总氮及硝化反应的处理效果。经过42天反应器对废水的COD、氨氮、总氮的除率分别为80.87%、86.11%、52.23%。亚硝酸盐积累率（NAR）达到52%以上。一体式同步硝化反硝化中试实验装置启动阶段处理实际生活污水具有高效稳定的特点,反应器设计结构占地面积小节省了大量的人力与财力,一体式同步硝化反硝化装置的启动实验对应用于实际工程具有一定借鉴意义。     

短程硝化颗粒污泥SBR的快速启动与维持

为探究短程硝化污泥快速颗粒化的最佳条件,采用SBR反应器,在温度28℃,曝气量0.2m3.h-1,溶解氧(DO)2.0mg·mL-1,污泥龄(SRT)为15d的运行工况下,缩短沉降时间为2min,通过以pH作为氨氧化过程的控制参数,优化曝气时间,防止过曝气,经过80周期(19d)成功实现短程硝化絮状污泥的颗粒化,并维持稳定。形成的颗粒污泥粒径在1.5～2.0mm之间,对COD和氨氮的去除率分别达到80%和95%,亚硝酸盐积累率(NO2--N/NOx--N)平均达到95%。分子生物学FISH技术对颗粒污泥菌群结构的定量分析表明,AOB依旧是优势菌群,约占17.8%左右,NOB占0.6%。曝气初期FA的抑制和实时控制是启动和维持颗粒污泥短程硝化性能的主要原因。     

Fe3+对好氧颗粒污泥形成的影响及硝化特性研究

在3只序批式间歇反应器(SBR)进水中分别添加质量浓度为1、10、0 mg/L的Fe~(3+),形成R1、R2和R3,研究Fe~(3+)对颗粒污泥形成的影响,并对其硝化动力学特性进行分析。结果表明,3个反应器皆能在较短时间内培养出好氧颗粒污泥,Fe~(3+)对污泥颗粒化进程无明显促进作用,但对污泥颗粒形貌影响较大;低含量Fe~(3+)(质量浓度1 mg/L)会显著提高好氧颗粒污泥的COD去除率与NH4+-N转化能力,Fe~(3+)可促进好氧颗粒污泥的硝化过程;采用Monod模型对硝化动力学过程进行拟合,最大比去除速率v_(m1)v_(m2)v_(m3),进一步表明低含量Fe~(3+)更易实现高效的硝化过程。高通量测序结果则证实Fe~(3+)的投加可提升好氧颗粒污泥的脱氮除碳性能。     

SBR系统中好氧颗粒污泥同步硝化反硝化的研究进展

结合好氧颗粒污泥和同步硝化反硝化的优点,文章综合国内外对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化的研究成果,阐述了同步硝化反硝化技术的原理、特点、实现条件及影响因素.另外,结合国内外最新研究成果,介绍了同步硝化反硝化技术的最新应用情况,对该技术需要解决的问题及应用前景作了探讨.     

生活污水SBR亚硝化颗粒污泥的快速启动

采用R1,R2两组序批式反应器(SBR),研究生活污水亚硝化颗粒污泥的快速启动策略。其中R1接种的硝化絮状污泥中添加30%亚硝化颗粒污泥,R2只接种硝化絮状污泥。结果表明,R1经12 d(48个周期)启动成功,R2经过42 d(168个周期)启动成功,两个反应器的亚硝化率均能稳定维持在95%以上,颗粒平均粒径在第60天分别达到了922μm和625μm。采用亚硝化和颗粒化同时进行的策略可以快速启动亚硝化颗粒污泥,接种部分亚硝化颗粒污泥可以进一步缩短启动时间。而R1中PS/PN的变化比较平稳,说明R1中的微生物能够尽快的适应新的环境,抵御环境的变化。出水浊度和SVI的检测结果表明,R1的颗粒结构比R2紧凑,且凝聚沉降性能比R2好,R1更有利于污泥浓度的增长。     

好氧聚磷污泥反硝化除磷特性研究

以培养成功的好氧聚磷污泥为研究对象,考察其在硝酸盐或亚硝酸盐存在下的反硝化除磷特性。结果表明,好氧聚磷污泥在在未经厌氧/缺氧驯化条件下已具有良好反硝化聚磷特性。好氧聚磷污泥可利用硝酸盐作为电子受体进行脱氮除磷,在硝酸盐耗尽后停止聚磷,在一定的浓度范围内聚磷量与硝酸盐消耗量具有线性关系。在以亚硝酸盐作为电子受体的条件下,好氧聚磷污泥与反硝化聚磷污泥具有相似特点:在初始亚硝酸盐浓度较低情况下可少量聚磷,在其浓度较高时聚磷受到抑制。亚硝酸盐有可能为解偶联剂,在其还原的过程中并不耦合发生聚磷。反硝化速率随着其硝酸盐或亚硝酸盐初始浓度的升高而降低。     

同时硝化反硝化脱氮反应器的强化

培养大量厌氧污泥污泥中含以氨为电子供体的反硝化细菌。将厌氧污泥包裹于布中,制成无数小球,悬挂在含好氧污泥的好氧反应器中。因小球粒度较大,溶解氧不易穿透,造成良好的缺氧、厌氧环境,好氧反硝化脱氮效果良好。脱氮速率达到8.8～12.4mg/L·h。当COD/N=2.3、DO=1.8～2.4mg/L、好氧污泥与厌氧污泥体积比为2∶1时脱氮效果较好。     

SBR法低温短程硝化实现与稳定的中试研究

短程生物脱氮技术对于节省能源和碳源具有重要意义,而低温条件下实现短程硝化一直是制约该工艺推广的重要难题。以实际城市污水为研究对象,应用 54 m³的SBR中试系统重点研究了低温条件下短程硝化的实现途径和稳定方法。试验结果表明,通过对系统的硝化反硝化过程进行实时过程控制,并采用分段进水的运行模式,系统在温度为11.8～25℃的范围内均达到了稳定的短程脱氮效果,平均总氮去除率在９６％以上,平均亚硝化率在95%以上。长期的实时过程控制优化了系统的污泥种群结构,是低温中试SBR系统短程硝化实现与稳定的决定性因素。     

FA与FNA对两级UASB-A/O处理垃圾渗滤液短程硝化的影响

采用两级UASB-A/O组合工艺处理实际高氨氮城市生活垃圾渗滤液,在获得稳定的有机物与氮同步去除的前提下,重点考察游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)对短程硝化稳定性的影响。在UASB1中进行反硝化同时产甲烷以去除部分TN和部分COD,在UASB2通过产甲烷进一步去除COD,在A/O反应器中主要实现高氨氮的短程去除和剩余COD的降解。试验共进行104 d,历经短程硝化稳定、破坏和恢复3个阶段。结果表明,当最小FA浓度控制在3.1 mg.L-1以上时,系统可维持稳定的短程硝化,NH+4-N去除率、NO-2-N积累率、TN去除率分别可达到99%、95%和86%。当FA浓度小于0.6 mg.L-1时,在原水碱度充足且过曝气的条件下,仅依靠FA对NOB的抑制作用,难于维持短程硝化,NO-2-N积累率下降到29%。前两阶段的FNA浓度均低于0.011 mg.L-1,没有对NOB起到抑制作用,而在第3阶段,FA浓度仍维持在较低浓度,但系统FNA浓度通过降低pH值而大幅度提高(最大值为0.414 mg.L-1),从而利用FA和FNA的协同抑制作用迅速恢复并维持短程硝化,NO-2-N积累率升高到92%。可见FA与FNA是实现并维持城市生活垃圾渗滤液短程硝化的重要影响因素。     

长/短HRT联合低/高曝气实现短程硝化反硝化脱氮除磷

为了实现从同步硝化反硝化除磷向短程硝化反硝化除磷颗粒的转变，以颗粒污泥为接种污泥，采用低C/N比的人工配水，通过长/短HRT下的低/高曝气强度交替策略驯化短程硝化反硝化除磷系统。本策略能够维持更高的游离亚硝酸（FNA）浓度和持续时间，在抑制好氧聚磷菌的同时富集反硝化聚磷菌（denitrifying phosphate accumulating organisms, DPAOs）；此外，利用氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria, NOB）的亲氧能力差异产生亚氮积累，为DPAOs提供电子受体，最终实现短程硝化反硝化除磷。结果表明，第60天时采用低/高曝气策略的颗粒污泥中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}型DPAOs占比达45%，NOB 活性下降至3.28mgN/(gMLVSS·h)。在处理低碳源污水时，低/高曝气强度模式相较于恒定曝气强度模式展现出了更强的适应性和稳定性。稳定期出水COD浓度在50mg/L以下，出水总氮（TN）和总磷（TP）浓度分别低于15mg/L和0.5mg/L，TN去除率达94.54%，TP平均去除率为96.90%。     

FA与FNA对A/O工艺短程硝化处理垃圾渗滤液的影响

针对垃圾渗滤液的特殊水质特点,研究了游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)对A/O工艺短程硝化反硝化处理垃圾渗滤液脱氮效果的影响。试验结果表明,当初始氨氮平均增大到300 mg/L时,系统可实现稳定的短程硝化反硝化,亚硝态氮积累率达到60.79%,并随着初始氨氮浓度的增加进一步提高,系统对氨氮的去除率始终维持在80%以上。初始氨氮浓度对系统硝化类型有极大影响,FA与FNA的交替抑制作用是系统启动并维持稳定短程硝化过程的关键。     

m(C):m(N)对SBR短程硝化系统影响研究

m(C):m(N)是影响短程硝化系统的主要因素之一,为了寻求合适的m(C):m(N),在稳定运行的SBR系统中,以模拟生活污水为处理对象,进行动态实验,通过改变系统内的m(C):m(N),考察了在不同m(C):m(N)下,短程硝化系统的反应效果与稳定运行情况.实验证明,在稳定运行时,不同m(C):m(N)条件下对氨氮的...     

低强度超声波对短程硝化污泥的影响

以周期性超声辐照的污泥为研究对象,在序批式反应器（SBR）中开展超声波对短程硝化效果的研究,并进一步研究超声波对酶活性、脱氮速率、胞外聚合物的影响。结果表明,0.1~0.7W/mL的超声波均可促进短程硝化,最高亚硝酸盐积累率（NAR）达98.21%。超声波通过强化氨单加氧酶（AMO）活性,抑制亚硝酸盐氧化酶（NXR）活性促进短程硝化,AMO活性最高同比增长63.84%,NXR活性最高下降89.03%。比脱氮速率、反应器脱氮速率并不完全与酶活性变化趋势一致,AOB关键酶活性仅与比氨氧化速率（SAOR）变化一致,而NOB关键酶活性与反应器亚硝酸盐氧化速率（NOR）一致,超声波引起的污泥减少对AOB菌群数量的负面影响大于NOB。周期性超声后,污泥EPS的总量随声能密度先增加后减少,超声波对LB-EPS的剥离大于TB-EPS,对多糖的剥离大于蛋白质,较高的声能密度会造成蛋白质的积累。     

钕改性好氧颗粒污泥的培养及其性质研究

试验装置为2个完全相同的SBR反应柱,通过在SBR1中添加硝酸钕改性好氧颗粒污泥,研究稀土钕对好氧颗粒污泥的形成和特性的影响。结果表明,添加硝酸钕的SBR1在45 d培养出颗粒污泥,改性后的好氧颗粒污泥平均粒径为2.5 mm,含水率为93.7%～96.9%,污泥平均比重为1.061 2,SVI为48 mL/g,完整系数为86%～95%,钕改性好氧颗粒污泥的污染物去除效果良好,COD、氨氮去除率均为90%以上,且实现了同步硝化反硝化。     

限氧条件下亚硝化的稳定运行及动力学

采用高氨氮人工配水和序批式反应器,在限氧(0.2～0.3mg/L)条件下,研究了进水氨氮负荷、游离氨和游离亚硝酸对氨氮转化率、亚硝化率和亚硝氮生成速率的影响及游离氨对氨氧化菌的基质抑制动力学。结果表明,在进水氨氮负荷逐步提升过程中,由于高浓度游离氨的抑制作用及负荷冲击的影响,亚硝化效果易出现波动,且负荷越高,亚硝化性能恢复的时间越长。反应系统最终可达到的氨氮容积负荷为3.60kg/(m³·d),亚硝氮生成速率为2.98kg/(m³·d),亚硝化率始终维持在85%左右。反应体系中较高的游离氨浓度(24.4～85.8mg/L)和低浓度溶解氧是维持亚硝化工艺稳定运行的主要因素。游离氨对氨氧化菌的抑制动力学符合Haldane模型,拟合得到最大氨氧化速率为6.71gN/(gVSS·d),游离氨半饱和常数和抑制常数分别为3.2mg/L和27.8mg/L。     

复合生物反应器亚硝酸型同步硝化反硝化脱氮

Sequence hybrid biological reactor （SHBR） was proposed, and some key control parameters were investigated for nitrogen removal from wastewater by simultaneous nitrification and denitrification （SND） via nitrite. SND via nitrite was achieved in SHBR by controlling demand oxygen （DO） concentration. There was a programmed decrease of the DO from 2.50 mg·L^-1 to 0.30 mg·L^-1, and the average nitrite accumulation rate （NAR） was increased from 16.5% to 95.5% in 3 weeks. Subsequently, further increase in DO concentration to 1.50 mg·L^-1 did not destroy the partial nitrification to nitrite. The results showed that limited air flow rate to cause oxygen deficiency in the reactor would eventually induce only nitrification to nitrite and not further to nitrate. Nitrogen removal efficiency was increased with the increase in NAR, that is, NAR was increased from 60% to 90%, and total nitrogen removal efficiency was increased from 68% to 85%. The SHBR could tolerate high organic loading rate （OLR）, COD and ammonia-nitrogen removal efficiency were greater than 92% and 93.5%, respectively,, and it even operated under low DO concentration （0.5 mg·L^-1） and maintained high OLR （4.0 kg COD·m^-3·d^-1）. The presence of biofilm positively affected the activated sludge settling capability, and sludge volume index （SVI） of activated sludge in SHBR never hit more than 90 ml·L^-1 throughout the experiments.     

SBR恒曝气量好氧硝化过程动态DO模拟:模型辨识与KLa确定

通过简化活性污泥法1号模型(activated sludge model No.1,ASM1)建立两步硝化反应的数学模型,实现了对序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)恒曝气量好氧过程中溶解氧(dissolved oxygen,DO)动态变化过程的数学模拟,模型辨识科学地区分了可以直接取值的参数包括产率系数、DO饱和常数(或底物饱和常数)和需要重新估计的参数。采用文献推荐参数值模拟了过程中主要状态变量的动力学过程,模拟结果呈现出了多个DO平台,这与实际反应结果数据相符,验证了所建模型的正确性。优化实验设计,获取了典型SBR恒曝气好氧硝化过程动态DO数据,通过理论分析和对数据进行二阶微分处理提出了确定总氧传递系数K_La和相对饱和溶解氧S_O^eq的简单方法,为后续参数估计奠定了基础。