序批式反应器中反硝化除磷脱氮的研究

为了提高污水脱氮除磷的效率,研究采用序批式反应器(SBR工艺)厌氧、好氧和缺氧(AOA)的运行方式富集反硝化聚磷菌(DPB),实现同步脱氮除磷。结果表明:在好氧段投加甲醇作为碳源(25—40 mg/L)可有效抑制好氧吸磷,对硝化反应影响较小,能够在缺氧段实现同时反硝化脱氮除磷。SBR反应器稳定运行10个月,当进水NH4+-N、PO43--P分别为30,15 mg/L时,总氮(TN)和PO43--P的平均去除率分别为82.5%和92.1%。聚磷菌能够利用硝酸盐作为电子受体,DPB占总聚磷菌的比例达到44.8%。与A2O运行方式相比,AOA运行方式更有利于实现DPB的富集。     

温度和碳源对短程反硝化除磷效果的影响

以处理生活污水为目标,开展了温度、碳源浓度及碳源种类对A2SBR反应器中短程反硝化除磷脱氮效果影响研究。实验结果表明:反应系统最佳温度为24℃,碳源浓度为200 mg/L反硝化除磷效果最佳,TP和NO_2~--N的去除率分别达到93.22%和91.36%,与丙酸钠和葡萄糖相比,乙酸钠作为碳源系统反应效果更明显,释磷速率和COD降解速率为3.38 mg PO_4~(3-)-P/(g MLSS·h)和29.66 mg COD/(g MLSS·h)。     

A_2SBR工艺反硝化除磷系统的快速启动与稳定运行

为了实现废水同时脱氮除磷的目的,采用A2SBR工艺进行了长期的实验室实验,考察反硝化除磷系统的启动与运行效果。结果表明:在进水COD质量浓度200 mg/L,磷酸盐质量浓度4—11 mg/L,缺氧段硝酸盐质量浓度从25 mg/L提高到55 mg/L的条件下,采用"厌氧(2.5 h)-沉淀排水(1 h)-缺氧(3.5 h)-沉淀排水(1 h)"的周期性运行方式,可在31 d内成功启动A2SBR反硝化除磷系统,厌氧段COD、硝态氮和磷酸盐去除效率分别为77%,90%和84.96%。稳定运行后硝态氮和磷酸盐去除效率分别达到92%和91%,COD去除率高于80%,其出水磷酸盐质量浓度接近于0,表现出良好的反硝化脱氮和除磷性能。     

新建污水厂移动床生物膜工艺的设计与运行

介绍了某污水厂新建工程,设计规模60×10~3m~3/d,采用改良A~2O-移动床生物膜(MBBR)工艺,占地仅为0.31 m~2/(m~3·d)。在水质水量冲击且碳源不足(BOD_5/ρ(TN)=2.21)的情况下,出水COD和NH_4~+-N、TN、TP的质量浓度分别为(11.79±3.71) mg/L、(0.49±0.89)、(10.27±2.30)、(0.25±0.09) mg/L,稳定达到GB 18918-2002一级A标准。反硝化小试表明,延长缺氧HRT可提高原水中慢速碳源利用率,强化脱氮效果。沿程试验表明,好氧区TN去除率为9.56%,缺氧区TP去除率为42.15%,发生了明显的同步硝化反硝化(SND)和反硝化除磷(DPR)现象,为低C/N下的高效脱氮除磷提供了合理解释。高通量测序结果表明,悬浮载体生物膜中硝化细菌相对丰度为6.69%,为活性污泥的6.6倍,生物膜中反硝化菌相对丰度为7.95%,同时在污泥中检测到相对丰度较高的具备反硝化除磷功能的菌种属,为污水厂SND和DPR现象提供了微观证据。     

溶解氧对反硝化除磷的影响

使用人工配水,以A/O/A/O方式运行,考察了溶解氧(DO)对脱氮吸磷的影响,并结合批式试验进一步研究了NO_2~--N,NO_3~--N 对反硝化除磷的影响.试验证明,在SRT=15 d,ρ(MLSS)=3 200 mg·L~(-1)的条件下,ρ(DO)=2.5 mg·L~(-1)时氮和磷的去除效果最佳,TN、TP、COD和TOC的去除率分别为96.26%、99.87%、90.46%和85.57%.     

A~2/O工艺强化反硝化除磷控制策略研究

在传统A2/O工艺的基础上,通过设立预缺氧区(即建立A-A2/O工艺)、外加碳源等手段,强化A2/O工艺处理低C/N生活污水的脱氮除磷能力。试验结果表明,经过强化后的A2/O反应器对COD、TN及TP去除效果良好,COD、TN及TP的去除率分别为92%、98%、85%。系统表现出明显的反硝化除磷现象,缺氧区除磷量占总除磷量的17.18%。反硝化除磷现象的产生降低了碳源缺乏对A2/O工艺脱氮除磷性能的影响,提高碳源的利用效率。为采用A2/O工艺处理低C/N生活污水的污水处理厂提供理论依据。     

酪蛋白水解物碳源SBR生物除磷系统启动

为研究酪蛋白水解物为碳源的强化生物除磷系统的启动及其性能,采用序批式反应器对系统启动过程中污染物的去除效果、聚磷菌的富集以及不同温度和厌氧时间下系统内菌群结构变化进行了考察。结果表明:常温(20℃)下,增加厌氧时间,除磷率无明显变化,PO_4~(3-)去除率均在40%以下;增加厌氧时间后降低温度至15℃,除磷率提高,PO_4~(3-)去除率均在65%以上,且污泥增殖迅速,沉降性能较好。高通量测序结果表明,9种聚磷菌的相对丰度能随运行条件的改变而不断变化。     

氨氮负荷对全程自养脱氮耦合反硝化除磷的影响

采用改进型厌氧折流板(ABR)-膜生物反应器(MBR)反应器,以中高NH_4~+-N含量(≥200 mg·L~(-1))废水为研究对象,构建全程自养脱氮耦合反硝化除磷工艺,以实现高效同步脱氮除磷。结果表明,不同NH_4~+-N负荷下稳定运行后,系统内TN去除率几乎不受影响,均保持在92%左右,而系统除磷率与COD去除率在NH_4~+-N负荷为0.632kg/(m3·d)时效果为佳,分别达到96%与91%,出水COD分别为0.32、18.19 mg/L。当NH_4~+-N负荷由0.316 kg/(m3·d)逐渐提升至0.474、0.632、0.790 kg/(m3·d)时,分别经过56、50、35 d后,系统NH_4~+-N去除率重新达到95%以上,耦合工艺在不同NH_4~+-N负荷下表现出良好的适应性。     

A2/O-BAF反硝化脱氮除磷双污泥系统的二次启动特性

采用A~2/O-BAF双污泥系统,考察池容比(V_(厌氧):V_(缺氧):V_(好氧))分别为3:5:2和1:3:1时对搁置2个月的活性污泥去除污染物性能的恢复情况。结果表明,2种池容比对COD和NH_4~+-N的去除性能恢复影响较小。V_(厌氧):V_(缺氧):V_(好氧)=3:5:2更有利于TN和PO_4~(3-)P的去除性能恢复,其出水TN和PO_4~(3-)-P在第7天和第4天分别达到14.20 mg/L和0.42 mg/L,TN、PO_4~(3-)-P去除率分别为80.47%、92.02%。拟合方程分析厌氧释磷和缺/好氧吸磷的小试结果表明:V_(厌氧):V_(缺氧):V_(好氧)=3:5:2的厌氧释磷量和缺氧吸磷量更高,且吸磷速率更快。即V_(厌氧):V_(缺氧):V_(好氧)=3:5:2更有利于A~2/OBAF系统的二次启动。     

连续流中亚硝化反硝化除磷同步发生的调控因子

为实现连续流内亚硝化与以亚硝酸盐氮为电子受体的反硝化除磷生化过程的同步发生,解决低碳城市污水高效节能脱氮除磷的问题,实验构建了厌氧/限氧(A/OLA)连续流工艺。结果表明,控制DO的质量浓度在0.3~1.0 mg/L时,水力停留时间(HRT)对脱氮效果没有显著影响,但会影响厌氧区反硝化除磷菌(DNPAOs)的积累PHB,导致除磷效果下降。当污泥回流比(R)为1.4和1.2时,会稀释厌氧区内各物质的含量,造成亚硝化与反硝化除磷两生化反应的失衡,从而影响同步脱氮除磷效果;当R为0.8和1.0时,二沉池会发生不同程度的二次释磷,影响除磷效果。由此可知,HTR为14 h、R为1.0时,A/OLA连续流工艺同步脱氮除磷效果为佳,TP、TN的平均去除率分别为97.52%、97.76%。     

反硝化除磷菌富集试验研究

采用A2-SBR反应器对反硝化除磷菌进行富集研究,结果表明反硝化除磷菌存在于污水处理厂活性污泥中,通过厌氧／缺氧的强化交替运行,能使反硝化除磷菌得到富集。厌氧／好氧批实验结果表明,反硝化除磷菌能够利用氧气作为电子受体进行吸磷,其比吸磷速率高于缺氧比吸磷速率。     

A2N2双污泥系统反硝化除磷工艺的启动与稳定

采用低C/N比实际生活污水,以A₂N₂-SBR（厌氧/硝化/缺氧/硝化）双污泥系统为研究对象,重点考察了A₂N₂系统启动过程中的脱氮除磷特性。试验结果表明：采用在A²/O-SBR和N-SBR单元分别接种种泥,分开培养驯化聚磷菌污泥和硝化菌生物膜,并利用A²/O-SBR单元的出水作为N-SBR单元的进水,25 d好氧硝化菌生物膜挂膜成功,氨氮去除率稳定在93%以上;A²/O-SBR单元采用先厌氧/好氧（A/O）后厌氧/缺氧（A/A）的运行方式,43 d成功培养富集了反硝化聚磷菌（DPAOs）,DPAOs占PAOs的67.81%,反硝化除磷率在77.9%以上;启动成功后原水中约73%和13%的COD分别在A²/O-SBR单元的厌氧段和N-SBR单元曝气过程中被去除,系统出水COD、NH⁺₄-N、PO₄^3--P、TN浓度分别为40.6、0、0.4、13.5 mg·L^-1,达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A排放标准。     

反硝化除磷菌的培养及驯化

针对广州地区城市污水碳量严重偏低、碳氮磷比例失调的特点,以模拟的广州污水为处理对象,采用SBR反应器,对以硝酸盐为电子受体的反硝化除磷菌的培养及驯化进行研究。试验结果表明：反硝化除磷菌存在于传统生物除磷体系中。经过两个阶段试验的培养驯化,反硝化除磷菌在聚磷菌中的比例从29．8％上升到852％。稳定运行的反硝化除磷系统具有良好的反硝化脱氮除磷性能,系统出水磷〈1．0mg／L,COD、TN、TP的平均去除率分别为90％,82％,97％。     

A2N反硝化除磷脱氮工艺的影响因素分析

A2N(厌氧/缺氧和硝化)反硝化除磷脱氮工艺是基于反硝化聚磷菌缺氧吸磷理论开发的新工艺。介绍了A2N工艺的原理和特点,对其影响因素诸如水力停留时间、溶解氧、NO3-和NO2-的浓度、原水中COD与TN的质量比、容积交换比及出水SS等进行讨论和分析,并综合国内外的研究结果给出工艺关键影响参数的设定范围。     

强化生物除磷系统除磷性能分析

采用厌氧/好氧和厌氧/缺氧两阶段方法培养反硝化聚磷菌,研究了第一阶段系统的除磷性能。结果表明,稳定运行的强化生物除磷系统,具有良好的除磷性能,出水磷的质量浓度小于0.5 mg/L,除磷率大于93%。通过厌氧/好氧交替方式运行,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例约为21.2%。缺氧段硝酸盐的消耗量与磷的摄取量成线性关系,缺氧吸磷速率约为好氧吸磷速率的49.3%。     

长泥龄改良A2/O工艺的短程硝化反硝化除磷

为解决传统A²/O工艺硝化与除磷泥龄(SRT)之间的矛盾,进一步提高低C/N(P)比生活污水同步脱氮除磷效率,采用一种改良A²/O工艺在长SRT条件下处理生活污水.试验结果表明,该工艺可有效筛选和强化反应器内活性污泥,并大量富集长SRT的反硝化除磷菌(DPAO).通过亚硝酸盐氧化菌(NOB)淘洗阶段后,反应器在SRT=19.6d、A²O段污泥浓度(MLSS)=5.5 g·L^-1、水力停留时间(HRT)=8.2 h、污泥回流比(R)=90%、硝化液回流比(r)=250%、溶解氧(DO)=1.5～0.3 mg·L^-1,间歇曝气段HRT=4 h、曝气周期1 h曝气1 min(DO=0.3～0.5 mg·L^-1)、沉淀59 min条件下长期运行,COD、NH₄⁺-N、TP和TN的平均去除率分别为88.71%、99.2%、93.77%和89.52%,出水亚硝化率(NO₂^--N/NO_x^--N)可达97.2%,DPAO占聚磷菌(PAO)比为95.5%.污水中约72.96%的COD被DPAO合成PHA除磷,15.75%的COD由异养反硝化消耗,约41.96%和31.31%的N分别通过反硝化除磷和异养反硝化去除.剩余污泥主要由DPAO和反硝化菌增殖产生,分别占82.74%和17.24%,较传统脱氮除磷途径减少了58.76%的碳源消耗和44.6%的污泥排放.     

COD浓度对反硝化除磷及N2O释放影响

接种普通活性污泥,在厌氧/缺氧SBR系统驯化51 d,反硝化脱氮除磷效率分别达到(96±2)%和(88±5)%。在此基础上,取厌氧末活性污泥,研究了COD浓度(0,26.25,87.5 mg/L)对亚硝酸型反硝化除磷性能及N₂O释放的影响。结果表明,随着COD浓度的增大,脱氮效率由55.44%升至63.50%和96.44%;同时,COD被合成PHB,并发生释磷的现象,导致除磷效率由33.54%降至26.87%和-0.016%;N₂O转化率(N₂O-N释放量/去除的TN量)由25.08%减少为22.96%和11.85%。高浓度COD有利于提升反硝化效率,并降低N₂O的释放,但会降低除磷效率。     

A/O/ASBR同步脱氮除磷实验研究

采用人工配水,通过控制进水p H值为7.5~8.2、DO为0.4~0.7 mg/L、污泥龄9~13天等实验条件,经过两个阶段共46d的驯化培养,在厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)SBR反应器内实现短程同步硝化反硝化与除磷过程的耦合。系统稳定运行后,对一个典型周期内水质的变化情况进行了测定和分析,系统对COD、NH+4-N、TN、TP的去除率分别为94.8%、97.6%、89.4%、93.1%。在此基础上,探讨了不同进水p H、不同曝气量对系统运行稳定性的影响。结果表明:随着p H的改变,系统对去除氮、磷的稳定性呈现不同的变化趋势;而过高的曝气量,会造成系统内的短程硝化向全程硝化转变。     

A_2N_2双污泥系统反硝化除磷工艺的启动与稳定

采用低C/N比实际生活污水,以A2N2-SBR(厌氧/硝化/缺氧/硝化)双污泥系统为研究对象,重点考察了A2N2系统启动过程中的脱氮除磷特性。试验结果表明:采用在A2/O-SBR和N-SBR单元分别接种种泥,分开培养驯化聚磷菌污泥和硝化菌生物膜,并利用A2/O-SBR单元的出水作为N-SBR单元的进水,25 d好氧硝化菌生物膜挂膜成功,氨氮去除率稳定在93%以上;A2/O-SBR单元采用先厌氧/好氧(A/O)后厌氧/缺氧(A/A)的运行方式,43 d成功培养富集了反硝化聚磷菌(DPAOs),DPAOs占PAOs的67.81%,反硝化除磷率在77.9%以上;启动成功后原水中约73%和13%的COD分别在A2/O-SBR单元的厌氧段和N-SBR单元曝气过程中被去除,系统出水COD、NH+4-N、PO43--P、TN浓度分别为40.6、0、0.4、13.5 mg·L-1,达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A排放标准。     

连续流双污泥系统反硝化除磷实验研究

通过实验室小试,以生活污水为研究对象考察了厌氧/缺氧与淹没式好氧生物膜滤床相结合的连续流双污泥系统的除磷脱氮效果.长期试验结果表明,该工艺解决了传统脱氮除磷工艺中反硝化菌与聚磷菌竞争碳源这一主要矛盾,并可以分别控制硝化污泥与反硝化聚磷污泥的污泥龄,而且该系统适合处理C/N较低的生活污水,与传统除磷脱氮工艺相比,不用额外投加碳源,剩余污泥含磷量高,节省曝气量.系统对COD、总磷、总氮和氨氮的平均去除率分别为81.78%、92.51%、75.75%和84.47%.