序批式反应器强化豆制品废水脱氮除磷研究

以预处理后的豆制品废水为处理对象,在厌氧-好氧-缺氧序批式反应器中通过优化DO含量和缺氧时间实现短程硝化反硝化偶联生物除磷(SDN-P系统)。结果表明,当DO的质量浓度为0.5 mg/L,缺氧期时间为120 min时,系统具有最佳生物除磷效率且亚硝化率最高。稳定出水COD和NH_4~+-N、NO_2~--N和PO_4~(3-)-P的质量浓度分别为41.2～50.3 mg/L和7.4～10.1、13.5～19.8、0.7～0.9 mg/L,亚硝化率为73.8%～78.6%。低含量DO有助于实现短程硝化与反硝化。当DO的质量浓度为1.0 mg/L时,聚羟基脂肪酸酯(PHA)的最大浓度为6.1 mmol/L;而当DO的质量浓度降低至0.5 mg/L时,PHA的最大浓度升高至6.4 mmol/L,而进一步延长缺氧时间对PHA的含量影响不显著。     

短程硝化的快速启动调控研究

为实现短程硝化的快速启动,采用序批式反应器(SBR),在实时控制条件下,探究短程硝化的启动策略,考察短程硝化的启动过程,并分析稳定短程硝化条件下典型周期内氮素及有机物的转化情况。研究结果表明,在进水COD/ρ(TN)为1,温度为30～35℃,pH为7.5～8.1,DO的质量浓度为0.3～0.5 mg/L的条件下,使反应剩余FA的质量浓度为0.13～0.39 mg/L,可在第8天(16个周期)启动短程硝化(连续7个周期维持85%以上的NAR视为启动成功),并稳定32 d,亚硝积累率(NAR)达90%以上。稳定阶段时,氮素及有机物的去除转化符合线性变化规律,平均比氨氧化速率(SAOR)为10.98 mg/(mg·h),是启动阶段的2倍。     

垃圾渗滤液厌氧出水实现短程硝化影响因素研究

针对垃圾渗滤液厌氧出水水质特点,采用连续流短程硝化反应器,考察溶解氧(DO)含量、pH和进水C/N对短程硝化快速启动的影响,在优化条件下研究化学抑制剂(KClO_3)对实现短程硝化的促进作用。结果表明,DO的质量浓度在0.5～1.0 mg/L时,亚硝化率高达92.4%,DO含量过高或过低均会对系统产生不利影响;适宜的pH为7.5～8.5,进水pH过高会造成游离氨(FA)含量呈指数级上升,对氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)均产生抑制作用;适宜的进水COD/ρ(TN)为3,亚硝化率稳定在89%,C/N过高会促进反硝化进程,但氨氧化过程受阻,此阶段COD去除率保持稳定。在上述优化条件下向系统中投加5 mmol/L的KClO_3,其对NOB进行了选择性抑制,5 d后氨氧化率和亚硝化率分别达94%和97%,短程硝化启动速度更迅速,出水各指标均优于对照组。     

不同DO梯度下生活污水SBR短程硝化试验研究

为探讨溶解氧(DO)对生活污水短程硝化的影响,常温条件(20~25℃)下,采用序批式反应器(SBR),利用高DO(0.8~1.0 mg·L-1)-低DO(0.3~0.5 mg·L-1)梯度限氧及氨氧化率(60%)控制策略经44 d成功启动短程硝化,之后逐步提高DO。结果表明,当DO小于2.5~3.0 mg·L-1时,氨氧化速率随着初始DO的增大而逐渐增大;当DO升至4.5~5.0 mg·L-1时,短程硝化的稳定性遭到破坏。经分析认为,短程硝化系统在较高DO下仍能稳定运行的原因主要为菌胶团絮体外异养菌对硝化菌的保护作用以及游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)的联合抑制作用。     

SBR系统中半短程硝化的调控过程及菌群结构

采用序批式活性污泥法反应器(SBR)处理人工模拟高NH_4~+-N含量废水,研究半短程硝化的调控过程及微生物群落结构变化。结果表明,在NH_4~+-N的质量浓度140 mg/L、低DO含量(质量浓度约1.0 mg/L)和低游离氨(FA)含量(质量浓度约1.6 mg/L)条件下运行28 d后,开始出现NO_2~--N积累现象。提高进水NH_4~+-N的质量浓度至180mg/L后,NO_2~--N积累率上升至85%以上。经144 d的持续调控,出水ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)保持在理论值1.32附近。在反应器运行过程中微生物群落多样性逐渐减少,而微生物群落丰富度仅在适应阶段迅速下降。主要功能菌氨氧化菌(AOB)相对丰度由接种时的0.12%上升至实现半短程硝化后的17.97%,其中,优势菌属为Nitrosomonas。而亚硝酸盐氧化菌(NOB)相对丰度最终保持在1.5%左右,说明调控方式可抑制NOB并促进AOB增殖。     

处理高氨氮废水亚硝化细菌培养实验研究

为培养适应高氨氮废水短程硝化要求的亚硝化细菌,采用选择性传代培养及序批式定向培养对亚硝化细菌富集过程及影响因素进行研究,分析了水温、p H、溶解氧浓度等培养条件对亚硝化效果的影响。结果表明,富集的亚硝化细菌为短杆状亚硝化单胞菌,菌体大小为0.75μm×0.3μm,在水温T=(28±1)℃、p H=(7.6±1)、ρ(DO)=(1.2±0.2)mg/L的培养条件下,随着培养时间的延长和初始氨氮浓度的提高,亚硝化细菌逐渐适应了高氨氮水质环境,亚硝化细菌浓度达到2.4×10~9 CFU/m L,氨氧化速率达到21.8 mg/(L·h),亚硝酸氮累积率≥96.0%。     

不同曝气控制方式对SBR短程硝化特性的影响

分别采用恒定鼓风量[0.4m_(空气)~3/(m_水~3·h)]和恒定DO(0.5mg/L)的连续曝气控制方式,通过控制温度为30±1℃、pH值为7.9~8.2,研究两种曝气控制方式对于低C/N城市污水短程硝化的特性。结果表明:恒定曝气量[0.4m_(空气)~3/(m_水~3·h)]实现稳定短程硝化的时间明显快于恒定DO(0.5 mg/L)的曝气控制方式,而且恒定曝气量实现稳定的亚硝酸盐积累率达95%以上,明显地高于恒定DO(0.5 mg/L)的曝气控制方式的NO_2-N积累率85%,恒定曝气量[0.4 m_(空气)~3/(m_水~3·h)]的控制方式短程硝化的曝气控制时间宜控制为4 h,而恒定DO(0.5 mg/L)的控制方式短程硝化的曝气控制时间宜控制为3 h。     

低碳氮比城市污水短程生物脱氮试验研究

在常温下对低碳氮比城市污水进行了短程生物脱氮中试研究.当进水COD为130～210 mg/L、m(COD):m(TN)为3.2～4.5、水温19～23 ℃时,通过控制低氧曝气区的DO为0.2～0.6 mg/L,在低氧-好氧(LO)和缺氧-低氧-好氧(ALO)两种工艺中均实现了短程硝化反硝化过程.当HRT为8 h、污泥回流比和内回流比分别为1和2、MLVSS为1 900 mg/L时,LO、ALO工艺的TN去除率分别达到64%和74%.     

环丙沙星对好氧颗粒污泥同步脱氮除磷的影响

以合成废水为研究对象,在AGS系统中探究了CIP对同步脱氮除磷的影响并揭示作用机制。实验结果表明,低ρ(CIP)对AGS系统营养盐去除影响不明显,而当ρ(CIP)为3.0 mg/L时,AGS系统COD,TN及TP的去除效率分别为71.3±3.2%,72.3±3.6%和74.6±3.1%,显著低于空白组。CIP在AGS系统中的去除主要依赖吸附。CIP降低了AGS系统硝化,反硝化,厌氧释磷及好氧吸磷过程。当ρ(CIP)为3.0 mg/L时,细胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)最大净增量为0.6±0.05 mg/g,仅为空白组的54.5±1.6%。酶活性分析表明CIP降低与生物脱氮除磷过程相关关键酶的活性。微生物群落结构分析揭示当ρ(CIP)为3.0 mg/L时,生物除磷关键微生物Candidatus_Accumulibacter和Actinobacteria的相对丰度为4.5%和8.4%,生物脱氮微生物Nitrosomonas和Nitrosospira的相对丰度分别为0.21%和0.19%。     

采用序列间歇式活性污泥法反应器实施短程硝化工艺

采用序列间歇式活性污泥法(SBR)反应器进行了短程硝化的氨氮降解工艺研究,探讨了在不同进水氨氮浓度、污泥负荷等因素对氨氮降解的影响。研究结果表明:采用序列间歇式活性污泥法(SBR)处理含氨氮1 000mg/L左右的废水,通过间歇曝气的运行方式,在(25±1)℃,pH值7.5~8.5,溶解氧(DO)0.5mg/L的条件下,可以成功实现短程硝化生物脱氮工艺,亚硝化率可达到98%以上。在生化反应临近结束时,溶解氧浓度跃周期内溶解氧的突跃2.0mg/L,可以作为判断反应结束与否的一个参数。     

改变缺氧池容积强化A^2/O工艺脱氮除磷效率

采用实验室规模连续流厌氧-缺氧-好氧(A/A/O)工艺处理人工模拟生活污水,考察了不同碳氮比(C/N)和溶解氧(DO)工况下改变缺氧池容积对A^2/O工艺脱氮除磷效果的影响。结果表明,在低C/N和好氧阶段DO含量较低时,增大缺氧池容积有利于提高TN的去除率和除磷效率,在COD/ρ(TN)(ρ(TN)≈40 mg/L)约为7,DO的质量浓度在0.9~1.2 mg/L的条件下,缺氧池容积增加1倍,TN去除率可达71.1%,PO4^3--P去除率可达94.0%;在高C/N和好氧阶段DO含量较高时,增大缺氧池容积在提高TN去除率和改善出水水质方面效果不显著。     

低溶解氧对改良A／A／O工艺脱氮除磷的影晌

以采用厌氧／缺氧／好氧（A／A／O）工艺的城镇污水处理厂为研究对象,利用改良A／A／O中试装置开展处理实际污水的研究,通过与实际工艺的运行效果对比,系统探讨了低溶解氧（DO）浓度以及好氧池末端非曝气区的设置对脱氮除磷的影响。结果表明当好氧区的DO平均浓度从2．2mg／L逐渐降至1．0mg／L时,系统COD的去除效率与硝化效果未受到影响,但除磷效果明显下降;随着DO平均浓度的降低以及非曝气区对DO的缓冲,保证了缺氧区的缺氧环境,同时有效降低了内回流液中DO浓度的携带对碳源的消耗,提高了反硝化效率,使得系统对TN的去除率逐渐升高。就总体运行情况来看,A／A／O工艺中好氧区DO的平均浓度可以在1．0—2．0mg／L之间运行,同时在好氧区末端设置非曝气区,可以有效地缓冲内回流液中DO浓度对反硝化的影响,提高脱氮效率。     

AO工艺同步脱氮除磷效能的研究

采用A／O同步脱氮除磷工艺处理模拟污水,调整DO、HRT、内回流、进水污染物的浓度等影响因素,考察了该工艺单位活性污泥处理污水中TN、TP的能力。结果表明,当好氧区DO控制在0．6mg／L左右,HRT控制在10h,内回流比控制在1：1时,单位活性污泥处理污水TN、TP的能力最强,单位活性污泥TN去除速率达到14×10^-3mg／（L·mg MLVSS·h）,单位活性污泥TP去除速率达到0．14×10^-3mg／（L·mg MLVSS·h）,AO系统实现了同步硝化反硝化和反硝化除磷。     

O1/A1/O2/A2工艺处理焦化废水试验研究

通过对短程硝化反硝化工艺的研究,开发了好氧/厌氧/好氧/缺氧(O1/A1/O2/A2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理。考察了NH4+-N、COD、TN对反应器运行效果影响。结果表明,当进水COD平均为3 012.9 mg/L,NH4+-N、TN、挥发酚、总氰平均质量浓度分别为590.5、608.4、361.8、34.5 mg/L;出水COD平均为81.7 mg/L,出水NH4+-N、TN、挥发酚、总氰的平均质量浓度分别为0.1、9.9、0.1、0.1 mg/L,出水指标达到国家污水综合排放一级标准,A/O工艺处理这种焦化废水TN偏高,而用O1/A1/O2/A2工艺可以解决这一问题,实现了TN脱除。考察了温度、DO、pH对短程硝化影响。结果表明,在DO质量浓度为1.0～1.5 mg/L、温度在30～35℃、pH 7.5～8.0,系统能够进行稳定短程硝化反硝化。     

FA与FNA对两级UASB-A/O处理垃圾渗滤液短程硝化的影响

采用两级UASB-A/O组合工艺处理实际高氨氮城市生活垃圾渗滤液,在获得稳定的有机物与氮同步去除的前提下,重点考察游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)对短程硝化稳定性的影响。在UASB1中进行反硝化同时产甲烷以去除部分TN和部分COD,在UASB2通过产甲烷进一步去除COD,在A/O反应器中主要实现高氨氮的短程去除和剩余COD的降解。试验共进行104 d,历经短程硝化稳定、破坏和恢复3个阶段。结果表明,当最小FA浓度控制在3.1 mg.L-1以上时,系统可维持稳定的短程硝化,NH+4-N去除率、NO-2-N积累率、TN去除率分别可达到99%、95%和86%。当FA浓度小于0.6 mg.L-1时,在原水碱度充足且过曝气的条件下,仅依靠FA对NOB的抑制作用,难于维持短程硝化,NO-2-N积累率下降到29%。前两阶段的FNA浓度均低于0.011 mg.L-1,没有对NOB起到抑制作用,而在第3阶段,FA浓度仍维持在较低浓度,但系统FNA浓度通过降低pH值而大幅度提高(最大值为0.414 mg.L-1),从而利用FA和FNA的协同抑制作用迅速恢复并维持短程硝化,NO-2-N积累率升高到92%。可见FA与FNA是实现并维持城市生活垃圾渗滤液短程硝化的重要影响因素。     

高氮豆制品废水的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮工艺

采用序批式活性污泥法,通过控制溶解氧浓度开发出处理高氮豆制品废水的新工艺.实验结果显示,当曝气阶段反应器内溶解氧浓度保持在0.5 mg•L^-1左右时,曝气过程中NO^-₂-N/NO^-_x-N的比率始终维持在93%以上,并且曝气结束时,有大约87.6%的氨氮是通过同步硝化反硝化途径去除的.因此,控制反应器内溶解氧浓度在0.5 mg•L^-1左右时,在一个反应器内同时实现了亚硝酸型硝化反硝化和同步硝化反硝化.经过理论计算和机理分析,在此溶解氧下,亚硝酸菌的比增殖速率近似为硝酸菌的2.22～2.43倍,并且低溶解氧容易在活性污泥颗粒内形成进行反硝化作用的缺氧区.因此,在常温下,只要采用溶解氧传感器控制SBR反应器内溶解氧浓度在0.5 mg•L^-1左右,就可以实现稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮工艺.     

不同DO下SBBR亚硝酸型同步脱氮及N2O释放特性

在(20±2.0)℃ 条件下,以实际生活污水为处理对象,以碳纤维为填料（填充率35%）,利用序批式生物膜（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）反应器,通过限氧曝气,成功实现了亚硝酸型同步生物脱氮（simultaneous nitrification and denitrification,SND）过程。荧光原位杂交技术（fluorescence in-situ hybridization,FISH）半定量表明,氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria, AOB）是硝化系统中的优势菌种。微生物将外碳源以聚β–羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate,PHA)的形式储存在体内,作为后续反硝化过程所需内碳源。DO=0.5 mg/L,SBBR系统NH₄ ⁺-N和TN去除率分别为95%以上和80.4%,SND效率达77.9%。出水NO _x ^--N小于10 mg/L,且以NO₂ ^--N为主。DO=2.0、1.2和0.5 mg/L时,系统N₂O释放量分别为1.38、2.39和1.65 mg/L。AOB的好氧反硝化过程和低氧条件下以PHA作为内碳源的NO _x ^--N反硝化过程,都会导致N₂O释放。低DO水平是实现亚硝酸型同步脱氮过程和降低N₂O释放的关键因素。低DO促进了AOB的竞争优势,形成了良好的缺氧微环境,降低了COD降解速率,为反硝化过程提供外碳源作为电子供体,从而降低了N₂O释放量。     

厌氧氨氧化一反硝化耦合处理合成革废水研究

采用厌氧氨氧化(Anammox)-反硝化偶合反应器处理合成革废水,在人工配水、常温、控制pH在7.5~8.0。结果表明,经过79 d的培养,历经启动初期、活性提高期、负荷提高期等3个启动阶段,系统的TN去除率达70%,成功实现厌氧氨氧化耦合反硝化的启动,系统中厌氧氨氧化和反硝化均发挥一定的TN去除作用,以厌氧氨氧化作用为主。继续运行30 d,反应器状况保持良好,在进水NO2--N与NH4+-N质量浓度的比在1.2~1.5,且COD为60~70 mg/L的条件下,TN去除率可稳定在80%以上,TN容积去除速率约0.29~0.41 kg/(m3·d)。出水水质稳定,处理效果较好。     

硫-硫铁复合床深度脱氮除磷

利用硫铁填料床能同时脱氮除磷,提高城市污水厂出水水质。针对其长期运行填料板结导致填料床堵塞问题,利用硫-硫铁耦合填料床对污水进行脱氮除磷,通过硫填料床脱氧、改变硫铁填充方式以及反冲洗防止填料床堵塞,实现稳定运行。试验结果表明,利用硫自养填料床脱氧,在滤速为0.55~1.37 m/h下,出水溶解氧(DO)浓度均低于0.4 mg/L,最低浓度达0.29 mg/L,溶解氧去除率均在90%以上。硫铁耦合填料床脱氮除磷,在滤速为0.4~1.2 m/h下,出水总磷浓度均低于0.2 mg/L;当滤速低于0.9 m/h时,出水NO₃^--N浓度低于2.5 mg/L,两种硫铁耦合填料床的脱氮负荷为1 000 mg NO₃^--N/(L·d)。完全混合硫铁耦合填料床运行50 d后反应器出现堵塞,后续运行进水压力达53 kPa,填料球分置硫铁耦合填料床运行100 d左右未出现堵塞,适时反冲可以进一步解决填料床堵塞。     

MUCT工艺处理实际生活污水实现亚硝酸型硝化

采用MUCT工艺处理低C/N比实际城市生活污水,研究在连续流工艺中实现亚硝酸型硝化的调控措施。试验在常温下共进行了121 d,结果表明：经过87 d的启动期,最终在水力停留时间（HRT）8h,溶解氧浓度（DO）0.3～0.5 mg·L^-1,污泥回流比80%,缺氧回流比120%,硝化液回流比300%的条件下,成功启动了短程硝化,并稳定维持了35 d。 短程硝化期间,好氧区亚硝酸盐积累率平均62%,最高达到80%;氨氮去除率65%,最高达87%。短程硝化影响因素的分析表明：pH值,游离氨（FA）,游离亚硝酸（FNA）对本试验短程硝化无影响;温度和污泥停留时间（SRT）影响较小;HRT和DO是短程硝化实现的控制因素。荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）试验结果表明：当系统由全程硝化状态转为短程硝化状态后,氨氧化细菌（ammonia oxidizing bacteria, AOB）的比例明显提高,最高达到9.3%;亚硝酸盐氧化细菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)以Nitrospira为主,其所占比例明显下降。