短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化工艺处理焦化废水

通过对短程硝化和厌氧氨氧化工艺的研究,开发了短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化(O1/A/O2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理.控制温度为(35±1)℃、DO为2.0～3.0mg/L,第一级好氧连续流生物膜反应器在去除大部分有机污染物的同时还实现了短程硝化.考察了HRT、DO和容积负荷对反应器运行效果的影响.结果表明,当氨氮容积负荷为0.13～0.22gNH4+-N/(L·d)时,连续流反应器能实现短程硝化并有效去除氨氮.通过控制一级好氧反应器的工艺参数,为厌氧反应器实现厌氧氨氧化(ANAMMOX)创造条件.结果表明,在温度为34℃、pH值为7.5～8.5、HRT为33 h的条件下,经过115 d成功启动了厌氧氨氧化反应器.在进水氨氮、亚硝态氮浓度分别为80和90 mg/L左右、总氮负荷为160 mg/(L·d)时,对氨氮和亚硝态氮的去除率最高分别达86%和98%,对总氮的去除率为75%.最后在二级好氧反应器实现氨氮的全程硝化,进一步去除焦化废水中残留的氨氯、亚硝态氮和有机物.O1/A/O2工艺能有效去除焦化废水中的氨氮和有机物等污染物,正常运行条件下的出水氨氮＜15 mg/L、亚硝态氮＜1.0 mg/L,COD降至124～186 mg/L,出水水质优于A/O生物脱氮工艺的出水水质.     

厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的研究

厌氧氨氧化的发现很大程度上提高了人们对氮循环的理解,厌氧氨氧化为高氨氮废水的去除带来很大希望。然而,有机碳源的存在会对该过程产生不利影响。在实际废水中,会不可避免地存在有机碳及氮。厌氧氨氧化与反硝化耦合反应可实现在单一系统中同时脱氮除碳。由于该工艺为生物脱氮过程,温度是影响微生物的主要因素,所以温度及有机物都会对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应产生重要影响。本文综述了有机物及温度对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的影响,提出了当前研究存在的问题,展望了未来研究的重点。     

部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果研究

以低C/N比高氨氮废水作为SBR反应器进水,出水再进入UASB反应器,进行部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果研究。结果表明:UASB反应器进水脱氧时,在稳定运行阶段,NH_4~+-N、TN和CODCr平均去除率分别为87. 04%、80. 70%和86. 97%,最高去除率分别达到91. 32%、82. 88%和88. 89%; UASB反应器进水不脱氧时,在稳定运行阶段,NH_4~+-N、TN和CODCr平均去除率分别为91%、84%和86%,最高去除率分别达到了95. 78%、87. 67%和92. 22%。部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺经过调试后可以稳定运行,对处理低C/N比高氨氮废水具有较好效果;厌氧氨氧化反应器进水不脱氧,仍可以达到较好的处理效果,反应器内是一个好氧氨氧化、异养反硝化、ANAMMOX协同脱氮过程,具体的耦合脱氮机理还有待进一步探讨。     

羟基氧化铁强化低C/N废水生物反硝化脱氮研究

针对处理低C/N废水过程中传统生物反硝化效率低的技术难题，在活性污泥反硝化系统中投加羟基氧化铁，研究羟基氧化铁对C/N逐渐降低废水反硝化效率的影响。结果表明，在C/N为10、7.5时，羟基氧化铁对硝态氮去除率的影响不明显；当C/N为5、2.5时，投加羟基氧化铁可使硝态氮去除率分别提高16.38%和15.76%，同时加快了系统对反硝化中间产物亚硝态氮的去除。另外，投加羟基氧化铁还促进了胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）和多糖（PS）的分泌，降低了传统反硝化亚硝酸还原酶（NIR）的活性。羟基氧化铁可以改变微生物的群落结构，使系统能够富集Uncultured＿bacterium＿f＿Gemmatimonadaceae和Neochlamydia等脱氮菌，诱导发生硝酸盐型厌氧亚铁氧化，实现传统反硝化和硝酸盐型厌氧亚铁氧化协同去除硝态氮。     

厌氧氨氧化与反硝化耦合的研究

厌氧氨氧化反应在氮循环中起着非常重要的作用,对处理含高氨氮废水具有重大的潜在实际应用价值。高浓度有机碳源对厌氧氨氧化反应具有明显的抑制作用。如何在有机碳源存在的条件下实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合,是实现厌氧氨氧化工程应用面临的巨大挑战。本文综述了有关厌氧氨氧化与反硝化耦合机理及环境影响因素研究进展,并对研究前景进行展望。     

可降解硝态氮的歧化厌氧氨氧化颗粒污泥的驯化

向SBR反应器中接种成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,在氨氮、亚硝态氮浓度均为100mg/L的条件下,按C/N值=0.1添加乙酸钠,研究乙酸钠对厌氧氨氧化菌去除氮素的影响。结果表明,在存在乙酸钠的条件下,出水硝态氮生成量为没有乙酸钠情况下的45%,对总氮的去除率提高到90%以上,有利于出水总氮浓度达到一级A标准。验证了在C/N值=0.1条件下,厌氧氨氧化反应是反应器中的主体反应,没有被反硝化反应取代。厌氧氨氧化菌可利用乙酸钠和硝态氮的代谢机制也为降低短程硝化控制难度提供了一种思路。     

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。     

玉米芯与海绵铁复合填料的反硝化脱氮特性

在实验室条件下分别运行以玉米芯/海绵铁复合填料和单纯玉米芯填料的反硝化滤池,分析两类填料的反硝化脱氮效果,考察复合填料对硝态氮的去除率及出水水质。结果表明,复合填料反硝化滤池以生物异养反硝化作用为主,较单纯玉米芯填料反应器表现出更加稳定的反硝化脱氮效果。当进水硝态氮浓度为20 mg/L、停留时间3 h时,复合填料反应器对硝态氮的去除率可以维持在90%以上,出水硝态氮浓度2 mg/L,没有出现亚硝态氮、氨氮的积累和pH值升高现象;3个月的运行期间单位质量玉米芯的脱氮量为0.42 kg/kg,比单纯玉米芯高0.05 kg/kg。因此,玉米芯/海绵铁复合填料作为反硝化滤池的碳源和生物载体具有脱氮效果好、无需连续添加碳源、出水pH值稳定的特点。     

铁氨氧化污水生物脱氮技术的研究进展

近年来新发现的铁氨氧化过程(Feammox)能够在厌氧条件下以三价铁离子[Fe(Ⅲ)]为电子受体将铵根离子(NH4+)直接氧化为氮气(N2)、硝酸根(NO3-)或亚硝酸根(NO2-),能够耦合厌氧氨氧化过程、反硝化过程或铁盐反硝化(NDFO)过程完成污水生物脱氮。铁氨氧化相比传统硝化反硝化过程具有诸多优点,如不需要有机碳源、无需曝气、对重金属有更高的耐受力等。对铁氨氧化的发现过程、反应机制、菌种分布及其在污水生物脱氮领域的应用进行了综述,并在对铁氨氧化脱氮研究现状进行深入分析的基础上,指出了铁氨氧化工艺面临的挑战和可能的研究方向。     

SBR法短程硝化反硝化处理生活垃圾机械脱除水

生活垃圾机械脱除水是通过高压挤压等方式从新鲜生活垃圾中快速分离出的混合液,其经厌氧处理后的出水具有高氨氮、低C/N值等特征,为此,利用序批式反应器(SBR)通过短程硝化反硝化途径对其氨氮进行去除,利用高氨氮浓度下的高游离氨(FA)条件对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性进行抑制,实现SBR中短程硝化与亚硝态氮的稳定积累。研究结果表明,在室温条件下,控制p H值为7.5~8.0、DO1 mg/L,逐步提高氨氮浓度至700 mg/L,可实现系统中亚硝态氮的有效积累,氨氮去除率和亚硝态氮积累率分别为92.2%、90.9%左右。将短程硝化出水进一步进行反硝化处理,TN去除率高达98.8%。     

厌氧氨氧化协同反硝化处理污泥消化液试验研究

研究厌氧氨氧化与反硝化协同控制处理污泥消化液,分析微生物不同生长阶段的特性特点,并对其脱氮除碳性能进行试验研究,进行氮素平衡理论计算,证实厌氧氨氧化技术与反硝化技术协同处理低碳氮比高氨氮污泥消化液的可行性。通过添加葡萄糖等试剂,试验结果证实,在C/N比为1.5,pH值为8的条件下,厌氧氨氧化协同反硝化反应具有最佳的脱氮效果。     

短程硝化/厌氧氨氧化一步法自养脱氮中试研究

一步法自养脱氮工艺在高氨氮废水处理中具有运行能耗低、不需外加碳源等优点。利用总容积为50 m3的SBR反应器处理高氨氮废水,成功实现了短程硝化/厌氧氨氧化一步法自养脱氮。反应器对不同氨氮浓度(350~4 300 mg/L)的废水均表现出良好的处理效果,对氨氮与总氮的平均去除率分别达到95%和90%以上。同时,还研究了反应器运行的主要影响因素、污泥粒径分布及微生物群落结构。结果表明,系统内形成了红色的厌氧氨氧化颗粒,且颗粒的比例随运行逐渐增加;而维持合理的溶解氧和氨氮浓度是实现高负荷脱氮的关键因素。     

接种污泥对厌氧氨氧化反应器启动特性的影响

采用两套相同的ASBR系统,分别接种好氧硝化污泥和自养反硝化污泥,在模拟废水的pH值为7.6～7.9、温度为32 ℃的条件下,分别运行176 d和170 d后,均成功启动了厌氧氨氧化反应器.在稳定运行阶段,其总氮容积负荷分别为0.147和0.11 kgN/(m3·d),对总氮的平均去除率分别为84.81%和81.57%.两组反应器内氨氮和亚硝态氮的减少量与硝态氮的生成量之比分别为1:1.08:0.31和1:1.18:0.33.接种了好氧硝化污泥的反应器启动更快,且对氨氮的去除效果更好.     

无外加碳源SBBR脱氮工艺及其控制方法研究

为提高脱氮效果并实现利用内碳源进行反硝化,开展了SBBR（以好氧-缺氧方式运行）处理生活污水的脱氮研究.在好氧阶段,SBBR中的生物膜能创造缺氧微环境并吸收、储存碳,实现了同步硝化反硝化,降低了硝态氮的浓度;在缺氧阶段,可利用内碳源实现剩余硝态氮的反硝化.溶解氧浓度的大小对好氧时间、好氧剩余硝态氮浓度和缺氧反应时间有较大影响,因而可以利用在线检测的DO作为曝气量控制参数.DO、pH和ORP值的变化具有规律性,反映了生物脱氮过程中耗氧和供氧、产酸和产碱、氧化和还原过程的变化.为准确判断好氧和缺氧反应过程的终点,并减少控制的滞后时间,建议以pH值的＂氨谷＂和ORP的＂硝酸盐膝＂作为主控制特征点分别指示硝化和反硝化的终点,而以ORP的＂氨肘＂和pH值的＂硝酸盐峰＂作为参考或辅助控制特征点.     

短程硝化/厌氧氨氧化工艺处理氧化铁红废水

采用短程硝化/厌氧氨氧化工艺对氧化铁红废水进行脱氮处理,分析沸石曝气生物滤池(Z-BAF)亚硝化的可行性,以及碱度和氨氮的比值对亚硝化作用的影响,并对比了Na_2CO_3和NaHCO_3作为碱度供体的经济成本。结果表明,废水经Z-BAF生化处理后,可实现氨氮的部分亚硝化,通过调节进水碱度能够控制氨氮的亚硝化率,使出水NO_2~--N/氨氮值稳定在1. 0～1. 4之间。以Na_2CO_3作为碱度的来源,采用两级Z-BAF分步投加碱度法,可以避免一次投加导致pH值过高问题,从而降低对生化反应的影响,并且使用Na_2CO_3代替常用的NaHCO_3作为碱度供体可节省约一半的成本。反应器稳定运行阶段,一级Z-BAF的亚硝态氮产率为0. 36 kg/(m~3·d),二级Z-BAF的亚硝态氮产率为0. 67 kg/(m~3·d),厌氧氨氧化反应器经过100 d运行后,总氮去除率可稳定在70%以上。     

亚硝化/厌氧氨氧化一体化反应器的启动特性分析

以经常规处理后的养猪场废水成功启动自行设计的亚硝化/厌氧氨氧化一体化反应器,着重分析了一体化反应器供氧段和非供氧段的启动特性及处理效果.在启动期间,供氧段对COD、NH4+-N的最大去除率分别达72.24%、71.62%,通过调节曝气量控制系统内的DO浓度实现了稳定的亚硝态氮积累,且出水pH和NO2--N/NH4+-N值满足非供氧段进行厌氧氨氧化的要求;非供氧段可能同时存在反硝化和厌氧氨氧化过程,对NH4+-N、N2--N的最大去除率分别达55.10%、63.74%,脱氮效果明显;第115天,养猪场废水经一体化反应器处理后,对COD、NH4+-N、TN的去除率分别为73.07%、85.00%、67.23%,达到了深度处理的目的.     

ANAMMOX与反硝化耦合脱氮反应研究进展

厌氧氨氧化具有无需添加碳源无需曝气等低运行费用优点,是最简捷、经济的生物脱氮途径。研究表明,反应器中可能同时存在厌氧氨氧化与反硝化两种主要脱氮过程。本文主要对ANAMMOX与反硝化耦合脱氮反应的理论研究进行了阐述,并指出了今后研究建议。     

反硝化深床滤池深度脱氮效果研究

合肥市某污水处理厂采用A~2/O(厌氧/缺氧/好氧)氧化沟—混凝沉淀—反硝化深床滤池组合工艺处理城市生活污水,要求出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准,其中总磷、总氮、氨氮、COD浓度分别不高于0.3、10、2.0和40 mg/L。重点研究了反硝化深床滤池的深度脱氮效果,并分析了进水溶解氧对反硝化效果及外加碳源消耗量的影响。结果表明,该组合工艺脱氮效果良好,TN去除率达到89.2%,其中前置反硝化去除了68.3%的TN,后置反硝化去除了20.9%的TN。通过适量投加外碳源,反硝化深床滤池可以作为TN达标的保障措施。溶解氧浓度与碳源投加量呈正向关系,和硝态氮去除量呈反向关系。每去除1 kg硝态氮需投加甲醇3.60 kg,其中溶解氧消耗碳源占碳源总投加量的26.2%,建议采取措施消除反硝化深床滤池前段的跌水充氧,预计年节省甲醇费用约36.5万元。     

低温胁迫下包埋厌氧氨氧化污泥颗粒的脱氮性能

为解决在厌氧氨氧化反应进程中,厌氧氨氧化菌抗低温能力较差的问题,以聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋剂包埋厌氧氨氧化污泥颗粒,采用UASB反应器研究了HRT对驯化过程中氨氮和亚硝态氮去除效果的影响,考察了温度变化对低温下包埋厌氧氨氧化菌颗粒脱氮效果的影响。结果表明,当进水氨氮浓度为50 mg/L,HRT为7 h时,投加15%包埋污泥后的UASB反应器具有较强的脱氮能力,对NH4+-N、NO2--N的去除率分别为95%和89%。相同条件下,水温从30℃阶梯式降低到14℃时,包埋厌氧氨氧化菌颗粒对NH4+-N的去除率从95%下降为70%,对NO2--N的去除率从89%下降为63%。在14℃下运行期间,调节水力停留时间为11 h可以提高脱氮效果,NH4+-N、NO2--N去除率分别在85%和79%左右。采用聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋剂包埋厌氧氨氧化细菌,能大幅度提高低温胁迫下的脱氮性能。     

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.