一种新型污水处理体系及其对废水处理效果实验

为减少污水中氮的排放,提出一种厌氧-短程硝化-厌氧氨氧化的污水处理体系,并对该污水处理体系的性能进行探讨。实验结果表明,厌氧反应器出水口的COD浓度约为82mg·L^-1;短程硝化出水口的NH₃-N浓度约为4～6mg·L^-1,NO₂-N和NO₃-N浓度分别为34～38mg·L^-1和4～6mg·L^-1;厌氧氨氧化反应器对NH₃-N去除率约为88%～92%;连接后,系统出水口的COD浓度始终小于35mg·L^-1,NH₃-N浓度低于2mg·L^-1;出水口TN含量降低至10mg·L^-1以下,达到国家一级排放A标准;与传统的厌氧废水处理工艺对比,本实验构建的污水处理体系的COD去除率可达到传统工艺的效果,且在TN处理方面具备更大优势。     

短程硝化-反硝化技术在城市生活污水处理中的应用研究

本文以污水处理厂的生活污水和污泥为试验对象,室内进行了100d试验,分析了短程硝化反硝化技术在处理污水时污染物浓度随时间变化情况,结果表明,通过构建周期性的厌氧/低氧环境后,60d内可试验该装置的启动,随后通过构建厌氧/缺氧/低氧环境,最终出水中PO₄^--P浓度在0.5mg·L^-1以下、COD浓度在30mg·L^-1以下、NH₃-N浓度在0.2mg·L^-1以下,PO₄^--P及NH₃-N去除率都在90%以上,COD去除率在85%以上。研究结论可为进一步了解短程硝化反硝化技术处理污水污染物机理提供理论参考。     

基于A2/O工艺的给排水污水处理优化试验

针对传统污水处理厂对NH₃-N、CODCr(化学需氧量)和TP去除率不达标的问题,进行了A²/O工艺小试试验优化研究。分别对回流比、好氧池溶解氧和碱度进行优化,并对优化工艺后的NH3-N、COD_Cr(化学需氧量)和TP去除率进行考察。结果表明,最佳混合液回流比为200%,最佳好氧池溶解氧DO浓度为2.5mg·L^-1;污水处理厂需要的碱度为497.02mg·L^-1。在最佳工艺条件下,对CODCr和TP进行去除后,满足GB18918-2002的一级A标准要求。NH₃-N去除还需要进一步对系统工艺进行优化。     

食品污水中异养硝化-好氧反硝化菌Bacillus sp.JG441的筛选鉴定及其脱氮特性

高氨氮、高盐、含有机物的食品工业污水处理难度大、周期长，添加高效硝化菌株可以大幅提高污水处理效率。本研究通过高盐培养基，从腌渍食品厂排放污水中筛选出一株对复杂环境有较强耐受性的新型高效异养硝化-好氧反硝化菌株JG441，经鉴定为Bacillus sp.，对其脱氮条件、异养硝化、好氧反硝化、极端环境耐受和脱氮通路进行研究。结果表明，菌株JG441可以利用(NH₄)₂SO₄和KNO₃为氮源进行异养硝化和好氧反硝化；在NaCl浓度为30g·L^-1，苯酚浓度为400mg·L^-1时，24h NH₄⁺-N去除率可达99%，在NH₄⁺-N浓度为500mg·L^-1时，24h NH₄⁺-N去除率为57.4%。菌株JG441脱氮能力强，在高盐含氮和成分复杂的污水处理方面具有较好应用潜力。     

序批式生物膜——活性污泥复合反应器与活性污泥反应器的碳氮去除研究

采用SBR反应器对比研究了序批式生物膜-活性污泥复合反应器(HSBR)与活性污泥反应器(SBR)的碳氮去除。结果表明,两反应器在COD、NH₄-N去除率方面无明显差异,但HSBR的NH₄-N过程去除速率显著高于SBR反应器,且HSBR反应器的TN去除率可达62.95%,高于活性污泥反应器39.3%。HSBR的悬浮污泥和附着污泥的比硝化速率分别为2.14 mgNH₄-N/(gTS.h)和1.16 mg mgNH₄-N/(gTS.h),比反硝化速率分别为0.16 mgNO_X-N/(gTS.h)和1.22 mgNO_X-N/(gTS.h),显示HSBR的硝化作用主要集中在悬浮污泥中,而反硝化作用则主要是由生物膜附着污泥完成。     

废水中硫化物、硝酸盐和氨氮生物同步去除及其机理

在HRT为12 h,温度为30℃±2℃,进水pH为7.5,进水硫化物、硝酸盐氮和氨氮浓度分别为50～90 mg S·L^-1,22～35 mg N·L^-1和22～35 mg N·L^-1条件下,能够实现氨氮、硝酸盐氮和硫化物3类污染物的同步去除,去除率分别达到97.3%、92.8% 和99%以上,而且去除的硫化物主要以单质硫形式存在,单质硫理论转化率达89%以上。间歇实验结果表明,S^2-的存在能够促进NO₃^--N、NH₄⁺-N的同步去除。研究结果为含硫含氮废水的生物处理技术的发展提供了新思路。     

厌氧反应器-同步硝化反硝化工艺处理中药废水

采用“IC反应器+同步硝化反硝化+气浮”处理中药制药生产废水,处理水量为1 270 m³/d。经过190 d的稳定运行,厌氧单元的进水COD平均浓度为12 883 mg/L,出水COD平均浓度为2 577 mg/L,平均COD去除率为80%。同步硝化反硝化单元的平均进水TN、NH₃-N分别为266、191 mg/L,平均出水COD、TN、NH₃-N分别为567、39.9、7.64 mg/L,COD、TN、NH₃-N平均去除率分别为78%、96%、85%,出水经过混凝气浮处理,气浮单元出水COD、NH₃-N、TN的平均浓度分别为340、7.26、31.9 mg/L,出水可以稳定满足GB/T 31962—2015《污水排入城镇下水道水质标准》A级标准。     

基于ETS活性的有机物降解与硝化过程中微生物动力学

通过考察有机物生物降解和氨氮生物硝化过程中活性污泥电子传递体系（ETS）活性的变化规律,研究了ETS活性表征污泥生物活性的可行性,结合米门公式分析了有机物生物降解和硝化反应过程生物活性动力学。试验结果表明,活性污泥的ETS活性可以有效地揭示出有机物生物降解和氨氮生物硝化反应的进程,同时对系统受到的有机物和氨氮冲击负荷及硝化过程中碱度的变化有着灵敏的反映,这说明用ETS活性表征污泥的生物活性是可行的;有机物生物降解过程生物活性米氏常数K_s^T=368.9 mg·L^-1,U_m^T=90.9 mg TF·（g TSS·h）^-1,K_s^I=88.42 mg·L^-1,U_m^I=277.8 mg INTF·（g TSS·h）^-1;氨氮硝化过程生物活性米氏常数K_s^T=16.89 mg·L^-1,U_m^T=34.6 mg TF·（g TSS·h）^-1, K_s^I=6.0 mg·L^-1,U_m^I=196.08 mg INTF·（g TSS·h）^-1;生物活性动力学分析进一步验证了进行有机物生物降解的异养菌生长速率高于进行硝化反应的自养型硝化菌。     

人工湿地功能填料火山岩对氮的吸附特征及脱氮转化过程

以某污水处理厂出水为受试污水,研究人工湿地功能填料火山岩对氨氮(NH₃-N)的静态吸附特征,并比较206天内火山岩填料系统和砾石填料系统对氮的去除性能和转化过程,为火山岩湿地填料应用提供理论参考。火山岩对NH₃-N吸附速率快,1小时内NH₃-N的去除率可以达到71.8%;温度升高时NH₃-N的去除率明显增加,而当温度降低时NH₃-N的初始浓度对其吸附去除率的影响显著增大;产地对火山岩吸附影响较小。火山岩填料系统NH₃-N平均去除率53.66%,低于砾石填料系统(69.19%);其总氮(TN)去除率(13.51%)略优于砾石填料系统(6.11%)。系统运行前期,火山岩填料系统硝酸盐氮(NO₃-N)降低而砾石填料系统逐步增加,表明砾石填料中硝化细菌更活跃,火山岩填料中反硝化细菌发育更好。鉴于此,将两种填料系统组合成运用可协同去除NH₃-N和TN。     

间歇低氧曝气下CANON工艺处理生活污水的启动

利用序批式反应器（SBR）接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥处理实际生活污水,在间歇低氧曝气条件下实现了CANON工艺的启动。同时,保证适宜的温度和污泥浓度对处理效果及系统的稳定也很重要。该运行模式下,可实现对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制淘洗,短程硝化和厌氧氨氧化为主导反应,自养脱氮体系稳定。系统稳定运行后污染物去除效果良好：进水总氮和氨氮质量浓度为63.9 mg·L^-1和62.7 mg·L^-1,出水总氮和氨氮质量浓度为12.3 mg·L^-1和7.6 mg·L^-1,总氮和氨氮去除率为77.8%和86.7%,总氮去除负荷达0.16 kg N·（m³·d）^-1。试验研究为间歇低氧曝气运行模式推广应用于城市污水自养脱氮提供了参考。     

耐冷氨氧化功能菌群的富集及其对A2/O系统的生物强化

为提高北方地区冬季污水生物处理系统的脱氮效果,利用序批式反应器(SBR)和选择性培养基在(14±1)℃下驯化并富集耐冷氨氧化功能菌群,并采用软性填料进行固定,对(14±1)℃运行的A²/O系统好氧段进行生物强化。结果表明,连续运行5个周期后,SBR中的活性污泥逐渐演替为氨氧化功能菌群,在进水NH₃-N为205～236 mg·L^-1时,SBR的NH₃-N去除率可达79.5%;将组合式纤维填料置于SBR中并继续运行5个周期,可将氨氧化功能菌群以生物膜的形式固定于填料表面。以固定化氨氧化功能菌群对A²/O系统进行生物强化,在投加量为3.24%(污泥干重)的条件下,A²/O系统的氨氮平均去除率由投加前的65%提高到78%,COD和总氮去除率也有明显提高。在生物强化后的持续运行中,A²/O系统的氨氮去除效能有缓慢下降趋势,其长期强化效果有待进一步探讨。     

电化学氧化协同吹脱法去除苯基胍废水中氨氮的实验研究

采用电化学氧化协同吹脱法对苯基胍废水进行处理,考查其对NH₃-N的氧化脱除效果。实验结果表明,废水初始氨氮浓度、pH值、反应电流、吹脱气液比、反应/吹脱时间均对废水的NH₃-N去除率产生影响。苯基胍废水去除氨氮的最佳处理条件为：氨氮初始浓度3 500 mg/L、初始pH值为10,反应电流3 A,吹脱气液体积比3 000∶1,反应时间40 min。氨氮去除率最高达91%。     

木质框架土壤渗滤系统处理养猪废水厌氧消化液的效能

为处理高氨氮、低C/N比的养猪废水厌氧消化液, 构建了具有缓释碳源特性的木质框架土壤渗滤系统(WFSI), 并通过运行测试了进水浓度和表面水力负荷(SHL)对系统处理效能的影响。在SHL为0.2 m³·m^-2·d^-1条件下, 当进水COD和NH₄⁺-N平均浓度分别从152和175.5 mg·L^-1提高到421和788.7 mg·L^-1时, 系统对COD的去除率从52.3%提高到61.2%, NH₄⁺-N去除率从84.2%下降到61.5%, TN去除率从28.6%提高到了33.5%, NH₄⁺-N和TN去除负荷分别达到了75.5和41.7 g·m^-3·d^-1。当SHL提高为0.32 m³·m^-2·d^-1时, 系统仍能维持运行, 但处理效能受到显著影响。在进水COD 和NH₄⁺-N分别为265和465 mg·L^-1左右时, COD、NH₄⁺-N及TN的去除率分别平均为56.5%、53.3%和20.9%。木质填料及其附着层形成的NH₄⁺-N浓度梯度, 可使系统承受较高的SHL的同时获得缓释碳源, 并保护氨氧化细菌免受自由氨毒性。     

单级SBR厌氧/好氧/缺氧处理中期垃圾渗滤液深度脱氮

为了考察单级SBR处理实际中期垃圾渗滤液深度脱氮的可行性,采用单级SBR在“厌氧/好氧/缺氧”(AOA)运行方式下处理实际中期垃圾渗滤液。试验发现,厌氧/好氧/缺氧交替运行下驯化的微生物能在厌氧段消耗胞内糖原,并将水中部分溶解性有机物以聚羟基脂肪酸酯(PHAs)形式储存;在好氧段微生物消耗胞内PHAs,转化为胞内糖原,氨氧化的同时也伴随着同步硝化反硝化脱氮;好氧段氨氧化结束后贮存的碳源(PHAs和糖原)能为后置缺氧反硝化提供碳源。经长期试验研究,进水COD、NH₄⁺-N、TN浓度分别为6430～9372 mg·L^-1、1025.6～1327 mg·L^-1、1345.7～1853.9 mg·L^-1,出水COD、NH₄⁺-N、TN浓度能达到525～943 mg·L^-1、1.2～4.2 mg·L^-1、18.9～38.9 mg·L^-1。在未投加外碳源的情况下,SBR法AOA运行方式下能够实现中期垃圾渗滤液的深度脱氮,出水TN<40 mg·L^-1。其中,好氧段(DO<1 mg·L^-1)通过同步硝化反硝化去除TN占总去除量的1/3左右;缺氧后置反硝化去除的TN占总去除量的2/3左右。     

氟化物对火山石基质人工湿地处理废水性能及菌群的影响

构建了以火山石为基质的垂直流人工湿地（VFCW）系统,探究该系统在优化的水力负荷率（HLR）和碳氮比（C/N）条件下对含氟废水的处理性能以及菌群变化。结果显示,HRL 80mL/min、C/N 4.5条件下系统对有机物和氮的去除率较高。10mg/L氟化物处理导致硝酸盐氮（NO₃-N）开始出现累积（去除率为-23.1%）。20mg/L氟化物处理中总氮（TN）的去除率与0mg/L处理相比下降14.5%,NO₃-N累积加重（去除率为-52.2%）。50mg/L氟化物处理中化学需氧量（COD）、氨氮（NH₄-N）和TN的去除率与0mg/L处理相比分别下降10.0%、17.1%和28.4%,NO₃-N累积更加严重（去除率为-96.1%）。氟离子（F^-）主要与系统中钙盐、磷酸盐反应生成氟化钙（CaF₂）和氟磷酸钙[Ca₅F(PO₄)₃]沉淀而去除。50mg/L氟化物处理的菌群组成明显受到了影响,菌群多样性降低,有机物降解菌（Zoogloea）、硝化菌（Nitrospira和Nitrosomonas）和反硝化菌（Thauera、Simplicispira和Dechloromonas）等的相对丰度显著降低（p＜0.05）。比耗氧速率（SOUR）、氨摄取速率（AUR）和硝酸盐还原酶（NaR）活性均随着氟化物浓度增大而下降,在F^-浓度为50mg/L时,分别降低13.7%、18.8%和55.6%。氟化物改变了VFCW系统的菌群结构和活性,导致污染物去除率降低。氟化物对反硝化过程和反硝化菌的影响最大,其次是硝化过程和硝化菌。     

升流式微氧生物膜反应器处理高氨氮低C/N比养猪废水的效能

针对高氨氮低C/N比干清粪养猪废水处理面临的脱氮问题,制作并运行了一种升流式微氧生物膜反应器（UMBR）,考察了废水水质和由出水回流比调控的溶解氧（DO）对系统处理效能的影响。结果表明,将系统内DO控制在0.23～0.70 mg·L^-1范围,不会对UMBR的COD去除率造成不良影响,而且能够保证NH₄^--N的氧化效能。但DO为0.70 mg·L^-1的微氧环境,会抑制厌氧氨氧化作用,降低系统的TN去除效能。在HRT 8 h、27℃和DO 0.40 mg·L^-1的条件下,UMBR对NH₄^--N和TN的去除负荷平均可达0.94和0.91 kg·m^-3·d^-1,COD去除负荷也能达到0.60 kg·m^-3·d^-1左右。分析认为,填料的布设及生物膜的着生,不仅保证了UMBR的微生物持有量,而且可为化能自养菌群、氨氮氧化菌群、自养反硝化菌群和异养反硝化菌群等微生物类群创造各自适宜的微环境,是系统保持污染物高效去除的生物学基础。     

AAO-IMABR耦合工艺在市政污水处理中的应用

针对市政污水COD浓度低,NH₃-N与TN浓度相对较高,碳氮比严重失衡的水质特点,采用AAO耦合重离子微孔膜曝气生物膜反应器(IMABR)工艺进行处理。工程运行结果表明：COD平均质量浓度从126 mg/L下降到12.2 mg/L,NH₃-N平均质量浓度从32.3 mg/L下降到0.05 mg/L,TN平均质量浓度从38.8 mg/L下降到7.75 mg/L,NH₃-N与TN去除率分别高达99.8%和80%。AAO-IMABR耦合工艺不仅能实现同步硝化反硝化功能,脱氮效率高,而且运行成本较低,处理出水稳定达标。     

一种表面活性剂对活性污泥的影响及其可生物降解性的测试方法

以月桂醇聚醚硫酸酯钠(AES)、月桂醇聚醚硫酸酯铵(AESA)为例：通过污泥耗氧速率的变化了解表面活性剂对活性污泥的抑制情况；用磁力搅拌表面曝气法代替震荡培养法测试了城镇污水处理厂的活性污泥对表面活性剂的生物降解能力；用污泥负荷表征表面活性剂的初级生物降解速率，便于计算用活性污泥法处理表面活性剂至其起泡性能消失所需的时间。实验结果表明，AES、AESA浓度≥200 mg·L^-1时对活性污泥中部分微生物有抑制作用。当AES、AESA浓度≤100 mg·L^-1时，用城镇污水处理厂的活性污泥好氧处理的初级生物降解速率分别为0.06 kg AES.(kg MLSS·d)^-1、0.06 kg AESA.(kg MLSS·d)^-1；用活性污泥法好氧处理20小时后的COD_Cr去除率分别为75.7%、79.9%;AESA的可生物降解性优于AES。     

好氧颗粒污泥吸附氨氮性能

在水温（25±1）℃、0.1 mol·L^-1 Trise-HCl缓冲液为反应体系并不断通入高纯氮气的厌氧条件下,以小试SBR反应器培养的好氧颗粒污泥为吸附剂,考察了好氧颗粒污泥对氨氮的吸附作用及其影响因素。好氧颗粒污泥表现出比絮体活性污泥更大的对氨氮的吸附容量。当初始氨氮浓度为30 mg·L^-1时,颗粒污泥与絮体污泥的吸附容量分别为1.83 mg NH₄⁺-N·（g VSS）^-1和1.18 mg NH₄⁺-N·（g VSS）^-1。由于细胞之间的遮蔽效应,污泥对氨氮的吸附容量随污泥浓度的升高而降低。盐度（NaCl）显著影响颗粒污泥对氨氮的吸附效果：盐度越高,污泥吸附容量越小。试验结果表明,污泥对氨氮的吸附作用不可忽略且需要进一步深入研究。     

溶解氧对长距离输水管道水质影响

为保证长距离输水管道输送水水质,采用管道模拟反应器考察了溶解氧（DO）对输水管道水质影响以及曝气充氧后水质恢复情况。结果表明：DO降低影响氨氮（NH₄⁺-N）的去除,DO浓度越低越不利于NH₄⁺-N的去除,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,NH₄⁺-N去除率分别由90%降到21%和85%,曝气充氧54 h和3 h后恢复;DO浓度降低导致亚硝酸氮（NO₂^--N）积累明显增加,DO浓度越低,NO₂^--N的积累越严重,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,出水NO₂^--N由0.02 mg·L^-1增加到0.354 mg·L^-1,曝气充氧54 h后恢复,DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行32 h后,出水NO₂^--N达到最大值0.112 mg·L^-1,曝气充氧4 h后恢复;DO浓度降低使水中UV₂₅₄升高,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行2 h后,出水UV₂₅₄分别增加了70.8%和20.8%,均在运行32 h后恢复,且曝气充氧后保持稳定。因此,DO对长距离输水管道水质具有重要影响,可采用DO实现对水质的调控。