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。     

城市污水双泥龄复合脱氮工艺的脱氮机理分析

基于部分厌氧氨氧化的双泥龄复合脱氮工艺能实现自养脱氮和异养脱氮的耦合，在城市污水低成本高效脱氮方面表现出良好的应用潜力。为进一步探究该工艺的脱氮机理，对运行2年的中试反应器开展了脱氮途径解析与优化、主要脱氮功能菌活性测定以及微生物群落结构分析。结果表明，间歇曝气可以促进短程硝化和厌氧氨氧化过程的耦合，当曝气量为20 mL/min[DO为（0.18±0.03） mg/L]时，脱氮效率最高；厌氧氨氧化菌（AnAOB）主要分布在生物膜上，活性为44.60mg/（gVSS·d），检测到的AnAOB为Candidatus Brocadia，相对丰度为0.28%；氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）主要分布在悬浮污泥中，活性分别为61.53、86.95 mg/（gVSS·d），检测到的AOB和NOB分别为Nitrosomonas和Nitrospira，相对丰度分别为0.10%、2.10%。     

低碳城市污水脱氮工艺中硝化颗粒污泥的培养

为了实现低碳城市污水高效深度脱氮，构建短程反硝化/厌氧氨氧化+硝化颗粒污泥脱氮工艺，研究硝化颗粒污泥的培养策略。结果表明，采用上向流污泥床（USB）反应器以序批式运行，并逐步缩短沉淀时间，成功培养出了硝化颗粒污泥，其中90.52%的污泥颗粒粒径>0.5 mm；颗粒污泥的沉降速度随着粒径的增大而增大，0.5～0.9 mm粒径的颗粒污泥平均沉降速度为15.66 m/h。颗粒污泥形成后，USB反应器的氨氮容积去除速率达到1.31 g/（L·d）。短程反硝化厌氧氨氧化+硝化颗粒污泥工艺的脱氮性能分析结果表明，该工艺脱氮效率高、有机碳源需求量低，适合处理低碳城市污水并实现深度脱氮。     

土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响

通过批次试验和连续流试验研究了土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响。厌氧氨氧化颗粒污泥反应器(UASB)进水NH_4~+-N浓度为40~50 mg/L,NO_2~--N浓度为55~65mg/L,温度控制为30℃,HRT控制为1.6 h。经过60 d运行,反应器的厌氧氨氧化脱氮性能良好,出水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度分别为3.1和6.3 mg/L,对NH_4~+-N、NO_2~--N和TIN的去除率分别为91.2%、93.4%和75.2%。在土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的长期抑制试验中,颗粒污泥对土霉素具有一定的耐受能力,当进水中的土霉素浓度为10 mg/L时,反应器对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为70.7%和70.8%;当进水中的土霉素为20 mg/L时,反应器对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别降低至16.8%和18.1%。与长期抑制试验相比,批次试验中土霉素对颗粒污泥厌氧氨氧化活性的抑制作用较小,土霉素浓度为50、100、150、200和400 mg/L时,对TIN的去除速率分别为0.498、0.480、0.439、0.326和0.120 kg N/(kg VSS·d)。     

高效厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮特征及EPS分层特性

考察了处理低氨氮废水的厌氧氨氧化颗粒污泥的脱氮特征、分层EPS组分及三维荧光光谱特性。结果表明,厌氧氨氧化颗粒污泥表现出高效的厌氧氨氧化活性,对NH+4-N和NO-2-N的平均降解速率分别为0.14和0.15 g/(g VSS·d),去除率分别为80.1%和97.0%;对TN的去除率为65.8%;该过程伴随N_2O的产生和短时积累,峰值浓度为0.92 mg/L,仅占TN转化率的2.52%;另外,p H值能指示厌氧氨氧化反应的终点。对分层EPS组分的分析可知,蛋白质为所有EPS层的主要成分,达226.9 mg/g VSS,占EPS总量的58.9%;绝大部分EPS为TB-EPS,占EPS总量的77.1%。三维荧光光谱显示蛋白质主要为酪氨酸和色氨酸,两者在TB-EPS中的荧光强度分别为165.5和46.1 AU/(mg C·L)。该研究结果为今后厌氧氨氧化污泥颗粒化的研究提供了理论依据。     

序批式运行Anammox颗粒污泥的有机碳源胁迫效应

以厌氧氨氧化颗粒污泥为研究对象，采用序批式研究方法，考察了不同高浓度COD条件下，厌氧氨氧化颗粒污泥对碳、氮的去除规律，并探究了颗粒污泥物理性状的变化。研究发现，序批式运行可以降低有机碳源对厌氧氨氧化颗粒污泥的胁迫效应，在进水NH₄⁺-N和NO₂^--N平均浓度分别为126.0 mg/L和173.2 mg/L的条件下，COD<900 mg/L时对系统脱氮除碳具有促进作用，而COD>900 mg/L时存在显著抑制作用。在COD为600 mg/L时，NH₄⁺-N和COD的去除率分别达到97.2%和87.7%，脱氮除碳效率最高。随着有机负荷的提高，厌氧氨氧化颗粒污泥从红色向黑褐色转变，粒径在1.2～2.0 mm的颗粒污泥逐渐占据主导，在COD为900 mg/L时占比达到70.0%，而后开始解体，颗粒污泥在COD为600 mg/L时沉降速度最佳，达到17.0 m/h。     

纳米材料对厌氧氨氧化工艺的影响研究进展

厌氧氨氧化（Anammox）作为一种新型的自养脱氮工艺,由于其不需要外加碳源、污泥产量少、运行费用低等一系列优势,被认为是一种高效、经济的污水生物脱氮工艺。而纳米材料（nanomaterials,NMs）作为21世纪最有前途的材料,其广泛应用不可避免地会使纳米颗粒释放到水体中,从而对厌氧氨氧化污水脱氮处理产生影响。选取了污水中含有的若干典型纳米材料,结合现有文献,从长短期影响、毒性机理、微生物的抗毒机制等角度综述纳米材料对厌氧氨氧化过程的影响,旨在全面分析不同类型的纳米材料对厌氧氨氧化过程的作用机制,为提升厌氧氨氧化脱氮效率提供参考依据。     

温度对好氧颗粒污泥脱氮除磷性能的影响

研究了温度对好氧颗粒污泥脱氮除磷性能的影响。结果表明:在10~30℃内,好氧颗粒污泥对COD和氨氮的平均去除率分别为94.97%和97.09%;在18~23℃内,好氧颗粒污泥对氮磷的去除效果较好,TN和磷酸盐的平均去除率分别为94.97%和85.64%;低温和高温都会导致好氧颗粒污泥对氮磷的去除效果急剧下降。温度对COD和氨氮去除效果的影响较小,对TN和磷酸盐去除效果的影响显著;控制反应运行温度在20±2℃内,可以获得较好的脱氮除磷效果并实现好氧颗粒污泥的稳定。     

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。     

厌氧氨氧化颗粒污泥的扩培及菌种鉴定

为开发总氮去除负荷高、生长稳定的厌氧氨氧化颗粒污泥扩培方法,文章以2L厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥,在50 L发酵罐中以SBR的方式,由配水提供主营养成分及微量元素,根据颗粒污泥的脱氮效能,随时调整进水水质,逐渐提高总氮负荷,摸索适宜颗粒污泥扩培的条件;在106 d的时间里,颗粒污泥浓度从800 mg/L增长到11 300 mg/L,总氮去除负荷为3.38 kg/(m~3·d),总氮去除率达到80%以上。通过高通量测序证实颗粒污泥中含有11%的厌氧氨氧化菌。     

SNAD-IFAS工艺对污泥消化液的处理效能

污泥消化液作为污泥厌氧处理过程的副产物,具有低碳高氮的特点,传统生物脱氮技术难以有效处理。为此,利用固定生物膜-活性污泥反应器(IFAS),考察同步硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺对污泥消化液的处理效能。结果表明,在进水NH~+_4-N浓度为400 mg/L、HRT为18 h的最佳运行条件下,SNAD-IFAS系统对NH~+_4-N、TN与COD的最大去除率分别达到92.6%、77.1%和69.4%,TN去除负荷为12.4 mg/(L·h)。菌群特性活性分析结果表明,亚硝化过程主要发生在悬浮污泥中,厌氧氨氧化与反硝化过程主要发生在生物膜上。微生物群落分析表明,HRT的变化会显著影响微生物群落结构。     

常温下UASB/生物膜厌氧氨氧化反应器脱氮试验

以人工配水为进水,接种某污水厂氧化沟工艺冬季的活性污泥,在(32±1)℃下快速启动一套容积为3.2 L的UASB/生物膜厌氧氨氧化反应器后,将加热水浴锅关闭,考察该反应器在常温(20~24℃)下的生物脱氮效果。结果显示,在常温下厌氧氨氧化反应仍然是该反应器内的主导反应,厌氧氨氧化菌活性很高,对NH+4-N、NO-2-N、TN的平均去除率分别为99.7%、98.0%和97.7%。     

低氨氮尾水厌氧氨氧化系统构建及效能研究

针对污水厂尾水深度脱氮存在的碳源瓶颈,研究了基于ASBBR工艺的低氨氮废水厌氧氨氧化系统构建及效能。结果表明,在温度为(30±1)℃、氮负荷为0.025 kg/(m~3·d)的条件下,反应器经过51 d的启动,构建出低氨氮废水厌氧氨氧化系统,出水NH+4-N、TN分别为2.9、5.06 mg/L,平均TN去除率达到84.2%。在构建过程中,出水p H值逐渐提高,最后稳定在7.3左右,较进水值有小幅度提升,符合厌氧氨氧化特征。当氮负荷提高至0.05、0.075 kg/(m~3·d)时,系统对TN的平均去除率分别为85.1%和82.8%,仍可维持较佳的处理效能。     

厌氧氨氧化滤池的深度脱氮性能与菌群结构分析

为了降低城市污水处理厂深度脱氮过程中有机碳源的消耗量,提出了短程反硝化/厌氧氨氧化双滤池系统,并通过试验考察了厌氧氨氧化滤池的脱氮性能及菌群结构。结果表明,厌氧氨氧化滤池在进水NH~+_4-N和NO~-_2-N平均浓度分别为9.9、9.1 mg/L条件下,出水NH~+_4-N和TN平均浓度分别为2.5、9.5 mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,对应的滤池HRT为15 min,容积氮去除速率为1.0 kg/(m~3·d)。滤池中的厌氧氨氧化菌属为CandidatusKuenenia和CandidatusBrocadia,相对丰度分别为4.33%和2.70%。与传统反硝化滤池相比,短程反硝化/厌氧氨氧化双滤池系统可节省有机碳源62%,同时可降低污泥产量,减少滤池反冲洗次数。     

低温下改良SBBR脱氮除磷效能及微生物种群研究

以SBBR高标准脱氮除磷系统为研究对象,考察了温度对该系统脱氮除磷效能及微生物种群的影响,提出了低温下SBBR系统高标准脱氮除磷的运行策略。结果表明,温度对系统的脱氮效能影响显著。当温度为10℃、COD负荷为0.82 kg/（m³·d）时,系统对NH₄⁺-N、TN的平均去除率分别为72.4%、70.1%,与温度为24℃时相比,去除率分别降低26.4%和26.1%;通过调整低温（10℃）下SBBR系统的运行工况及进水方式,可以有效强化SBBR脱氮除磷效能,在COD负荷为0.41 kg/（m³·d）、运行工况为进水6 min—厌氧2 h—好氧9 h—缺氧3 h（二次进水）—好氧9 h—沉淀0.8 h—排水6 min条件下,对COD、NH₄⁺-N、TN和PO₄^3--P的去除率分别提高至95.3%、99.2%、95.9%、95.1%,出水水质达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）类Ⅳ类水标准。16S r ...     

好氧颗粒污泥低温稳定性中试研究

好氧颗粒污泥技术具有占地面积小、能耗低、剩余污泥量少、抗冲击性强等优点,是一种可持续的污水处理技术。以北京某污水处理厂实际生活污水作为基质,在中试规模（有效容积为2.5 m3）反应器中进行好氧颗粒污泥培养,研究了颗粒污泥在低温条件下的稳定性。中试自夏季开始运行到次年春季结束,共计运行260 d。结果表明,采用我国实际低碳源市政污水可以培养出好氧颗粒污泥,污泥颗粒化程度可达94%,SVI5_/SVI₃₀为1.1～1.3。冬季低温会造成颗粒污泥的枝状结构增多、丝状菌生长,进而引起颗粒化比例略有下降,为80%～91%,污泥平均粒径降低,SVI5_/SVI₃₀升高至1.5～1.8。在冬季低温条件下,通过优化调控进水流量、曝气时长、曝气过程DO浓度可提高脱氮效率。中试期间各阶段反应器出水COD、TP、NH4₊^-N以及TN均可以满足GB 18918—2002的一级A排放标准,但是低温条件下TN去除率略有下降（降幅为6%～9%）,存在一定超标风险。     

反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥脱氮效能

采用改进的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,在温度为30℃条件下,逐渐缩短HRT(水力停留时间)由9.6 d到0.9 d,经过160 d运行,成功培养出反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥,采用荧光原位杂交(FISH)分析、16S rRNA分析等方法研究颗粒结构和微生物组成特征。结果表明:耦合颗粒污泥的氨氮和亚硝酸盐的脱除速率分别为588.9和523 mg·L~(-1)·d~(-1),反硝化厌氧甲烷氧化活性达95.2 mg·L~(-1)·d~(-1),出水硝酸盐质量浓度小于40 mg·L~(-1),总氮去除率达92.5%;耦合颗粒污泥平均粒径为0.76 mm,与接种厌氧氨氧化颗粒污泥相比增加了1.46倍;反硝化厌氧甲烷氧化微生物主要位于耦合颗粒污泥外层,厌氧氨氧化菌位于耦合颗粒污泥内部;主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,主要的反硝化厌氧甲烷氧化细菌为Candidatus Methylomirabilis,反硝化厌氧甲烷氧化古菌为Candidatus Methanoperedens。     

短程硝化/厌氧氨氧化联合工艺处理含氨废水的研究

在SBR中接种普通好氧活性污泥,通过控制运行条件来实现短程硝化,同时提高厌氧生物转盘系统中厌氧氨氧化的氮负荷,使之与SBR出水中NO2--N的积累量相匹配,并将二者组合形成短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺.处理含氨废水的试验结果表明:在SBR的进水NH4+-N为150～250 mg/L、温度为(28±2)℃、pH值为7～8、DO<1 mg/L的条件下,可实现稳定的短程硝化,NO2--N积累率达85%以上,NH4+-N负荷达0.129 kgN/(kgVSS·d),AOB和NOB的数量之比为103:1.将短程硝化出水加入NH4+-N后作为厌氧氨氧化反应器的进水,在(40±1)℃下可以达到自养脱氮的目的,对NH4+-N、NO2--N和TN的去除率分别达86%、97%和90%以上,TN容积负荷为0.488 kgN/(m3·d).     

镉离子对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

采用批次试验,研究镉离子对厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应的短期影响。结果表明,镉离子浓度2 mg/L时,对厌氧氨氧化的脱氮性能影响较低;超过2 mg/L时,镉离子浓度的增加对厌氧氨氧化脱氮性能的抑制作用逐渐增大。采用模拟废水,以上流式厌氧污泥床(UASB)反应器实现厌氧氨氧化,研究镉离子对厌氧氨氧化反应器脱氮性能的长期影响。近150 d的连续培养发现,当镉离子浓度5 mg/L时,其厌氧氨氧化脱氮性能不受影响;当镉离子浓度≥10 mg/L时,厌氧氨氧化脱氮性能显著降低;经过约25 d的恢复培养,厌氧氨氧化脱氮性能得到恢复。     

水解酸化池预处理低碳生活污水的效能分析

为了提高低碳氮比生活污水的脱氮效能,在缺氧池前设置水解酸化池,通过水解酸化作用改善进水碳源,同时对回流剩余污泥进行降解,以期达到改善进水碳源可生化性、提高其可利用率、减少外碳源投加量并实现污泥减量的目的。分别考察了水解酸化池对污水单独进行预处理以及对污水和回流污泥同时进行预处理情况下的作用效能及其对系统脱氮的影响。结果表明:两种预处理条件下,理论B/C值都大于0.65,出水SCOD/COD的平均值和出水VFA浓度均高于进水,单独污水水解酸化的出水SCOD减少较多,对TN的去除率仅为47.8%;回流剩余污泥后,温度>20℃且每日分4次共回流20 L剩余污泥的TN去除效果明显优于单独污水水解酸化和温度<20℃且每日分2次共回流10 L的运行效果,两种回流量条件下对TN的去除率分别为71.9%和66.1%,污泥减量率分别为58%和56.3%。