污泥发酵液为碳源的反硝化过程亚硝酸盐积累

以污泥发酵液为碳源,通过批次试验研究了不同溶解性有机物的质量浓度与硝酸盐氮质量浓度之比(ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N))和分次投加碳源时反硝化过程亚硝酸盐的积累特性.试验结果表明:不同ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)条件下NO-2-N都得到积累;ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)<4时,NO-2-N的最大积累质量浓度和积累速率随着ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)的增加而增大,分别达12.83 mg/L和0.107 mg/(L·min).分次投加发酵液与1次投加发酵液相比,NO-2-N的最大积累质量浓度相差很小,但分次投加能保持稳定的NO-2-N积累.另外,以污泥发酵液为碳源的反硝化过程,反硝化过程NO-2-N的积累和发酵液的低pH导致N2O的释放与ρ(SCOD)/ρ(NO-3-N)成正相关.因此,在构建反硝化耦合厌氧氨氧化系统时,分次投加发酵液具有很大优势,不仅可产生稳定的NO-2-N积累,弱化有机物对厌氧氨氧化菌的抑制作用,还可减少N2O的释放.     

盐度对垃圾渗滤液亚硝酸型反硝化动力学特性的影响

为了考察在盐度影响下亚硝酸型反硝化动力学特性,采用长期处理垃圾渗滤液的SBR反应器内具有良好短程生物脱氮特性的活性污泥进行亚硝酸型反硝化批次试验,通过函数拟合确立动力学方程及动力学参数,研究结果表明:盐度的突升或突降都会使比反硝化速率减慢,并且影响程度随初始ρ(NO-2-N)的增加而增大,在盐度为10 g/L,初始ρ(NO-2-N)为100 mg/L时,比反硝化速率(以N计)达最大值16.28 mg/(gVSS·h).活性污泥系统中微生物的比反硝化特性在各盐度下均符合Andrews模型,且盐度的升高和降低会使系统的最大比反硝化速率μmax和半饱和常数Ks下降,抑制常数Ki上升.在10 g/L盐度下,μmax(以NO-2-N计)=22.57 mg/(gVSS·h),Ks=20.71 mg/L,Ki,min=613.32 mg/L.     

改良UCT分段进水深度脱氮除磷工艺反硝化动力学性能

采用序批试验研究了在T=(15±1)℃条件下以生活污水、污泥水解酸化上清液、乙酸钠、甲醇、乙醇和葡萄糖为电子供体的活性污泥的反硝化性能以及pH变化规律和动力学特性.结果表明,乙酸钠的比反硝化速率和比耗碳速率最高,分别为4.13 mg/(g.h)和29.8 mg/(g.h),但其反硝化能力最低.污泥水解酸化上清液的反硝化速率与乙酸钠相当.反硝化菌需经若干周期的驯化后才能适应甲醇和乙醇电子供体.当要求直接提高反硝化速率时,不宜选择甲醇和乙醇为碳源.而葡萄糖电子供体系统在前10～120 min出现短暂的"ρ(NOx--N)还原停滞平台",当大分子葡萄糖糖酵解为小分子有机物后,反硝化过程才顺利进行,糖酵解过程是葡萄糖反硝化过程的限速步骤.此外,不同电子供体反硝化过程pH变化规律可以间接指示反硝化动力学特性,其缺氧异养菌产率系数为0.68～0.73.     

外碳源投量对亚硝酸型反硝化过程N2O释放影响

为实现N_2O的减量化控制或资源化利用,接种普通活性污泥,以乙酸钠和硝酸盐为基质,通过淘洗反硝化聚磷菌,在SBR中以厌氧/缺氧交替运行的方式启动內源反硝化,单周期内约50%的NO-3-N转化为NO-2-N,N_2O释放速率随着亚硝酸的积累逐渐增大,N_2O转化率(释放量占TN去除的比例)为2.04%.在此基础上,分别取缺氧末和厌氧末污泥,对比研究胞内聚合物PHB合成前后,外碳源投加量(碳氮比为0,0.75和2.50)对亚硝酸型反硝化过程N_2O释放特性的影响,结果表明,外碳源存在时,N_2O释放量随总碳源的增加呈略微减少的趋势,转化率在0.24%~1.61%;而当仅利用內源物质进行反硝化时,N_2O的转化率高达15.90%,单位SS最大释放速率达71.29μg/(min·g),释放量是其余条件下的14~26倍.表明单独利用PHB进行亚硝酸型反硝化会大幅增加N_2O的释放.     

常温下pH对短程硝化反硝化的影响

目的 解决对短程硝化过程影响因素pH值研究不充分及短程硝化过程中氮的缺失的问题.方法 在SBR反应器中用传统活性污泥作为种泥驯化污泥,以模拟生活污水为处理对象进行动态实验,考察pH值对系统短程硝化反硝化的影响及系统运行周期内总氮缺失原因.结果 pH＝8.5,6 h的氨氮转化速率为8.9 mg/(L·h),亚硝态氮积累率高达93%;亚硝酸盐氮积累率随反应时间逐渐降低,pH越低,下降越多,pH＝7.1时,从2 h的80%下降到6 h的75%;进水pH值越高,反硝化2 h时总氮的去除效率越高,pH＝8.5时,系统总氮的降解速率达到5.6 mg/(L·h);短程硝化过程中存在氮的缺失现象.结论 进水pH越高,氨氮降解速率、亚硝态氮积累率和总氮去除率越高,系统周期中氮的缺失主要是同步硝化反硝化作用的结果.     

厌氧氨氧化反应器的启动及其稳定性研究

以硝化污泥为接种污泥,采用含氮模拟废水,在进水pH值为8.0、温度为(30±0.5)℃的条件下运行120 d,成功启动了厌氧氨氧化生物膜反应器.结果表明:在水力停留时间为1.1 d、总氮容积负荷(以N计)为0.109 kg/(m3·d)时,总氮去除率约81.05%,NH 4-N和NO-2-N平均去除率分别为86.68%和96.04%,NH 4-N去除量、NO- 2-N去除量及NO-3-N生成量的比值为1∶1.16∶0.30.启动成功后,将反应器停止运行15 d,再以同样条件重新运行,仅用10 d即完全恢复了活性,表明厌氧氨氧化生物膜反应器具有良好稳定性.     

常温短程内源反硝化生物脱氮

为了确定短程内源反硝化的特性及其影响因素,采用SBR反应器,在20℃下,对以NO3-和NO2-为电子受体的内源反硝化脱氮状况进行了对比,并对不同污泥浓度下的短程内源反硝化速率进行了研究.结果表明,短程内源反硝化速率约为全程内源反硝化速率的1.6倍;污泥浓度从4g/L变化到12g/L时,短程内源反硝化速率平均值从0.026/d增加到0.038/d;短程内源反硝化间歇运行9个周期后,活性污泥的ρ(VSS)降低约16%,反硝化速率则降低了49%.     

A~2/O+MBBR系统的快速启动及反硝化除磷特性

针对A~2/O+移动床生物膜反应器(A~2/O+MBBR)双污泥系统,以低碳氮比(C/N)生活污水为处理对象,考察启动过程的污泥特性和反硝化除磷特性,基于脱氮除磷的代谢机理建立系统的快速启动策略。研究结果表明:启动过程历时21 d完成,污泥结构稳定且具有较好的污泥沉降性和生物活性;平均重量污泥浓度从1 189 mg/L增加到1 760 mg/L,SVI值在95 m L/g MLSS以下,反硝化聚磷菌(DNPAOs)占聚磷菌(PAOs)的百分比从接种污泥时的10.87%增加到25.46%。启动过程,COD的去除效果基本稳定,A~2/O反应器可实现碳源的高效利用;硝化过程为反硝化除磷提供电子受体,TN的高效去除需要建立在NH+4-N氧化完全的基础上;PO_4~(3-)-P的去除特性与NO_3~--N的变化密切相关,除了缺氧区的同步脱氮除磷,好氧吸磷对稳定PO_4~(3-)-P出水浓度发挥着重要作用。在平均进水碳氮比为3.44的运行条件下,A~2/O+MBBR系统可实现有机物、氮、磷等污染物的同步高效去除,稳定运行阶段出水COD、NH_4~+-N、TN和PO_4~(3-)-P浓度分别为38.5、1.15、14.2、0.15 mg/L,COD、TN和PO_4~(3-)-P去除率分别为82.23%,74.72%和96.80%。DO、pH和ORP等实时控制参数的变化规律与脱氮除磷存在定量关系,稳定运行阶段厌氧区ORP为-398~-336 m V,反硝化过程pH值增幅0.55,ORP增加到-300~-175 m V,硝化过程pH值降低0.37。ORP、pH值可以直观地反映反硝化过程,pH值能够灵敏地反映硝化进程,实时控制参数的联合调控有利于促进系统的快速启动和稳定运行。     

复合式MBR处理高氨氮废水的试验研究

利用自制的复合式膜生物反应器(HM BR),对高浓度氨氮废水进行脱氮研究.当进水COD/TN在0.5~4.9范围内时,COD,NH3-N及TN去除率均随COD容积负荷增加而升高,COD容积负荷达4.2 kg/(m3.d)以上时,COD,NH3-N及TN平均去除率分别达到91.5%,90.3%,60.2%以上;悬浮相污泥的比NH3-N降解速率为0.298 gNH3-N/(gM LSS.d);好氧混合液pH值每下降1,NH3-N浓度平均降低15 m g/L;反应器出水中可检出大量的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,二者的浓度保持相同的变化趋势,其比值大约为1.78,表明复合式M BR的脱氮作用是通过短程硝化-反硝化途径实现的.     

双污泥反硝化聚磷系统污泥的培养与驯化

以污水处理厂氧化沟污泥为泥种,采用进水低碳高磷、两阶段的运行方式进行反硝化聚磷污泥的培养,约100 d成功驯化培养出反硝化聚磷污泥.第1阶段以厌氧/好氧的运行方式驯化好氧聚磷污泥,运行约40 d,最大释磷量、最大聚磷量和最大除磷量分别可达到77.2、89.4、25.0 mg/L,表现出较强的聚磷能力;第2阶段采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式驯化反硝化聚磷污泥,运行60 d,缺氧聚磷量占总聚磷量的百分比呈上升趋势.硝化污泥经过100 d的驯化可去除约50 mg/L的氨氮,硝化率基本稳定在98.5％以上.硝化速率本符合零级动力学方程,比硝化速率常数为0.0024h-1;好氧聚磷速率和缺氧聚磷速率基本符合一级动力学方程,速率常数分别是0.377、0.740 g/(L·h-1).利用驯化培养成功的反硝化聚磷污泥和硝化污泥进行了A2N-SBR试验,结果表明:在进水COD、氨氮和磷分别为188.0、54.8、7.25 mg/L时,去除率分别为93.5％、76.7％和94.1％,驯化培养的双污泥具有良好的脱氮除磷效果.     

以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷系统性能研究

研究了亚硝酸盐作为电子受体对反硝化除磷系统的影响。在实验室模拟SBR反应器,在厌氧/缺氧交替运行方式下,利用模拟生活废水,分别选取不同浓度的亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化除磷系统的培养和驯化,对不同亚硝酸盐浓度下反硝化除磷系统的反硝化率以及反硝化吸磷率等因素进行了交叉对比分析。结果表明:在经过长期驯化的条件下,在合适的NO-2-N浓度范围内,DPB能以NO-2-N为电子受体进行反硝化除磷,抑制浓度为15 mg/L;在低于15 mg/L的浓度范围内,NO-2-N的消耗量以及反硝化速率随着起始NO-2-N浓度的增大而增加,在15 mg/L之后又随着其浓度的增大而降低;5~15 mg/L NO-2-N浓度下的释磷速率以及吸磷量增加得尤为明显,15 mg/L浓度下出现了类似反硝化速率的拐点曲线,在15 mg/L浓度时释磷量和吸磷量均为最高。由此可得本实验中NO-2-N的抑制浓度为15 mg/L,缺氧吸磷量与厌氧释磷量有着比较好的线性关系,拟合的直线方程为y=0.580 6+1.697 4x,两者具有线性的相关关系。     

好氧迁移外源有机物转变成内源聚合物驱动内源反硝化

为解决生活污水碳氮比低、碳源不足导致的生物反硝化脱氮能力差的问题,研究根据活性污泥盛宴/饥饿非稳态理论探索好氧/缺氧(aerobic/anoxic,O/A)工艺模式实现在好氧条件下强化内源有机物积累,用于缺氧条件下内源反硝化脱氮.通过保持O/A时长比为0.11,温度为(28±2)℃,污泥龄(sludge retention time,SRT)为20 d的驯化条件,成功实现了进水负荷在0.31～0.41 g/(g·d)下好氧迁移56.00%±0.09%的COD,合成(8.05±1.32) mmol/L内源聚合物(聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)+糖原).缺氧段利用内源积累多聚物反硝化40 mg/L NO^-₃-N,内源比反硝化速率为1.53 mg/(g·h).以单位NO^-₃-N或NO^-₂-N作为电子受体需要的反硝化内源聚合物的量不同,分别是2.24 mol内源物和1.59 mol内源物.内源反硝化优先消耗PHA,但是糖原贡献...     

内源反硝化过程中N2 O的产生特征

为了控制污水处理过程温室气体氧化亚氮(N2O)的排放量和提高污水处理厂产能,提出了强化反硝化过程中N2O积累,而后用N2O氧化甲烷提高燃烧产能同时减少N2O排放的方法.通过研究内源反硝化过程中N2O的产生特征得出,以硝酸盐(NO-3)作为电子受体的内源反硝化过程会出现亚硝酸盐(NO-2)和N2O的积累,且二者同时出现;当以不同质量浓度的NO-2-N(13~90 mg/L)作为电子受体进行内碳源反硝化时得出,高ρ(NO-2-N)会同时抑制NO-2和N2O的还原过程,从而使得内源反硝化过程中出现N2O的积累.基于此结果提出通过调控ρ(NO-2-N)来强化反硝化过程中N2O的积累,从而为N2O氧化甲烷提供基础.     

亚硝化颗粒污泥系统中氮损失特性分析

对亚硝化颗粒污泥系统在启动和运行过程中氮的损失特性进行了考察.结果表明,当进水氨氮容积负荷为1.2 kg/(m3·d)时,系统氮损失率保持在20％左右,而且在第45～58天期间氮损失率有上升趋势.分析认为氮的损失主要归因于发生在颗粒污泥内部的反硝化过程,而氨氮吹脱、厌氧氨氧化等对其贡献微弱.随着颗粒污泥粒径的逐渐增长和结构的愈加密实,反硝化效果不断增强.另外,亚硝化颗粒污泥系统具有良好的COD去除效果,COD容积负荷为2.4 kg/(m3·d)时,COD去除率稳定在70％左右.COD好氧降解量的减少被增强的缺氧降解过程(反硝化)所弥补.     

反硝化聚磷菌的培养驯化及其FISH鉴定

在SBR反应器中,采用厌氧-缺氧一段式驯化方式成功地培养驯化出反硝化聚磷菌,并表现出良好的除磷脱氮效果.通过FISH技术对不同培养驯化时期的反硝化聚磷活性污泥进行鉴定,结果表明在以NO-3-N为电子受体驯化反硝化聚磷菌的过程中,Rhodocclus sp.及其相关菌种逐渐成为优势菌种,占据了较大的比例,而几乎检测不到Pseudomonas sp..     

芽孢杆菌活性污泥的好氧反硝化特性

为验证芽孢杆菌在活性污泥混合菌体系中的好氧反硝化效果,以添加芽孢杆菌纯菌的活性污泥(以下称芽孢杆菌活性污泥)为研究主体,经过培养驯化,发现在好氧条件下有较高的脱氮率.研究该污泥在不同氮源(硝酸钠和亚硝酸钠)、溶解氧质量浓度在0.6~2.5 mg/L条件下的好氧反硝化特性,并进行反应动力学分析.实验表明,芽孢杆菌活性污泥具有好氧反硝化特性,在好氧条件下只能还原亚硝态氮而不能还原硝态氮,好氧反硝化效果随着溶解氧质量浓度的升高而降低.在缺氧段芽孢杆菌活性污泥反硝化速率为12.45 mg/(g·h)(以亚硝态计),在好氧段最大好氧反硝化速率可达缺氧段的50%,并且随着溶解氧质量浓度的升高而降低.     

不同污泥龄厌氧氨氧化菌的脱氮效能及其动力学特性

为研究不同污泥龄(SRT)条件下厌氧氨氧化菌的脱氮效能和动力学特性,采用一组SBR反应器研究梯度降低污泥龄过程中系统的NO2--N去除负荷(Nr)和NO2--N污泥负荷(Ns),并对各阶段厌氧氨氧化过程动力学特性进行分析.结果表明,污泥龄由21 d梯度降低到12 d,Nr由0.590 kg/(m3·d)降低到0.493 kg/(m3·d),单位MLVSS Ns由0.178 kg/(kg·d)提升到0.297 kg/(kg·d),系统整体的脱氮性能有所下降,但单位质量的厌氧氨氧化菌脱氮效率显著提升;采用莫诺(Monod)模型可以较好地模拟不同污泥龄运行阶段厌氧氨氧化菌的动力学行为,动力学分析表明,随着污泥龄的降低,NO2--N的最大比降解速率vmax由0.406 d-1提高到0.826 d-1,半饱和常数Ks由23.3 mg/L增加到95.3 mg/L,梯度降低污泥龄能够筛选纯化生长速率较快的厌氧氨氧化菌菌种,提升NO2--N的最大比降解速率,但厌氧氨氧化菌对底物的亲和性会逐渐变差,稳定性降低.     

基于部分硝化的不同曝停频率下脱氮性能的比较

为研究相同曝停比且不同曝停频率下系统脱氮性能及氮素的变化,在室温下(18～20℃),接种实验室培养成熟的亚硝化絮状污泥于序批式反应器(SBR)中,用时控开关控制周期内曝气/停曝时间为:2 min∶2 min,4 min∶4 min,10 min∶10 min,30 min∶30 min,120 min∶120 min,对反应器的情况进行研究.结果表明,不同曝停频率下的污泥系统均可以保持良好的亚硝化性能,系统的平均亚硝化率、平均氨氧化率分别为89.7%,87.1%.在曝气∶停曝时间为2 min∶2 min时,总氮去除率稳定至88.4%.随着周期内曝气/停曝时间的增加(曝停频率的减少),总氮去除率出现下降的趋势,在曝气/停曝时间为120 min∶120 min时,总氮去除率下降至56.2%.由于较大曝停频率(曝气/停曝时间为2 min∶2 min)可以使曝气阶段生成的亚硝酸盐在下一个停曝阶段及时被反硝化细菌利用,提高了系统总氮去除率,故曝停频率和总氮去除率呈正相关.烧杯实验表明,在曝气/停曝时间为2 min∶2 min时,单位VSS氨利用速率为10.387 mg/(g·h),故曝停频率较大的运行方式可以筛选出氨利用速率较快的氨氮氧化菌(AOB),并且单位VSS硝酸盐生成速率最大仅为0.42 mg/(g·h),故可以减少污泥系统中相对亚硝酸盐氧化菌(NOB)数量.     

FNA对NO_2~-为电子受体反硝化的抑制动力学研究

为考察实际污水生物脱氮过程游离亚硝酸(free nitrite acid,FNA)对以NO2-为电子受体反硝化的抑制动力学,采用"2级UASB-A/O耦合工艺"处理城市生活垃圾渗滤液.在实现稳定短程脱氮(130 d运行)的前提下,以A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,在不同ρ(NO2--N)和pH梯度下进行反硝化批次试验,基于大量试验数据确立反硝化抑制动力学模型,并通过函数拟合确定不同pH下以NO2-为电子受体的反硝化抑制动力学模型常数.在恒温且恒定pH条件下,ρ(NO2--N)与比反硝化速率rSS之间的变化曲线符合Andrews抑制动力学模型;不同pH条件下,最大比反硝化速率Rmax和半饱合常数KS差别较大,pH=8.0下的Rmax和KS最大,分别为17.8 mg/(g.h)和6.40 mg/L;当pH=6.5～8.0时,抑制常数KI随pH的升高而显著增大,而相应的ρ(FNA)(0.177～0.225 mg/L)属于同一数量级,从动力学角度验证了FNA为真正的抑制剂.     

悬浮载体生物膜上苯酚的硝化抑制研究

采用悬浮载体序批式反应器,研究苯酚对硝化反应的抑制作用和温度、pH对抑制作用的影响.苯酚的启始质量浓度分别为0 mg/L,2 mg/L,5 mg/L,10 mg/L,15 mg/L和20 mg/L,研究表明,质量浓度越大,抑制作用越强.苯酚对硝化作用的抑制为可逆的、非竞争性抑制.微生物对苯酚有降解作用,当启始质量浓度不高于10 mg/L时,苯酚降解后,硝化活性可以完全恢复.悬浮载体生物膜比活性污泥具有更强的毒性忍耐能力.温度变化对苯酚的硝化抑制作用影响较大.温度升高,苯酚的降解加快,抑制时间缩短;同时,温度的增加也有利于提高硝化反应的速率.当pH减少时,苯酚的降解速度加快,硝化反应受到抑制的时间变短,但是较低的pH会导致硝化速率降低,在试验条件下,pH在7.5左右较为合适.