亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理煤气化废水的研究

为了实现煤气化废水的经济有效脱氮，分别研究了单独亚硝化及其与厌氧氨氧化组合工艺对实验室模拟废水和实际煤气化废水的脱氮性能，分析了废水中苯酚对亚硝化反应器运行的影响及其自身转化。结果表明：质量浓度为7～50 mg/L的苯酚对亚硝化系统首先产生抑制，但随着运行时间延长，系统性能逐渐恢复。在处理实际煤气化废水时，逐渐增加进水中煤气化废水的比例，废水中毒性物质对亚硝化过程的影响能够被克服，亚硝化反应器可以实现稳定运行。在亚硝化反应器中，亚硝态氮积累率达90%左右，COD去除率达98%，反硝化脱氮对总氮的去除率达到60%左右；组合工艺中亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器均能够稳定运行，厌氧氨氧化脱氮率维持在70%左右；实际煤气化废水亚硝化-厌氧氨氧化全程氮去除率平均达到86%。     

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理含氮废水的研究

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺是一种新型的废水脱氮工艺。实验采用模拟废水,进水氨氮浓度为600 mg/L。亚硝化SBR反应器在温度为30℃、HRT为24 h、DO≈0.2 mg/L的运行条件下,将废水中的一部分氨氮氧化成亚硝氮,并使得亚硝化SBR反应器出水中NH4+-N和NO2--N比值接近1∶1.32后,再作为厌氧氨氧化SBR反应器进水;厌氧氨氧化SBR反应器在温度为37℃、HTR为24 h的运行条件下,将氨氮和亚硝氮转化为N2。实验结果表明,部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺脱氮效果较好,废水中氮的去除率可达94.44%。     

有机物对SNAD脱氮性能及微生物群落的影响

以葡萄糖作为有机碳源的模拟废水为处理对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),考察不同COD对同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺脱氮性能的影响。结果表明,SNAD工艺的脱氮除性能随着COD/ρ(NH4+-N)的增加呈逐渐增强趋势,COD/ρ(NH_4~+-N)为0.80时,TN平均去除率从85.00%增至96.86%,COD平均去除率为82.81%。运行120 d后,生物膜中与脱氮相关的浮霉菌门和变形菌门相对丰度分别从56.44%和13.67%增至62.71%和16.00%。系统中仅检出一种厌氧氨氧化菌(AnAOB)为Candidatus_Jettenia,葡萄糖对Candidatus_Jettenia有显著促进作用,相对丰度从44.88%大幅增至62.33%,但却对SM1A02有极强的抑制作用,相对丰度从14.45%降至0.19%。反硝化菌(DNB)为Denitratisoma,相对丰度从4.08%增至10.17%。     

部分硝化-厌氧氨氧化反应器处理养猪场废水的模拟试验研究

采用部分硝化-厌氧氨氧化工艺处理高污染负荷的养猪场废水,经过39 d的静态培养以及141 d的动态培养,成功启动厌氧氨氧化工艺,其COD去除率为平均76.30%、最高为90.42%;TN去除率平均为63.43%、最高达到71.03%;平均TN去除负荷为0.11 kg/(m3·d)、最高为0.43 kg/(m3·d)。试验结果表明,在高污染负荷条件下,部分硝化阶段,DO和pH对亚硝化作用有较大影响,当为亚硝化反应器出水DO的质量浓度在0.4~0.6 mg/L、pH在7.2~7.5时效果最佳;厌氧氨氧化阶段,当进水中COD低于350 mg/L、进氨氮的质量浓度低于376.2 mg/L时,厌氧氨氧化反应才不会受到抑制。     

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。     

改进MBBR系统对高COD餐厨废水的脱氮研究

采用3级移动床生物膜反应器(MBBR)串联处理高COD餐厨废水,为提高MBBR系统的脱氮和同步硝化反硝化能力,将1.5 kg颗粒状新型生物载体装入滤袋内,制成MBBR生物填料,以悬挂的方式置于反应器中。运行结果表明,水力负荷为0.416 7 m~3/(m~2·h)、水力停留时间为3 d时效果为佳,出水NH_3-N的质量浓度可以降低到17 mg/L,达到GB8978-1996一级A类排放标准;出水TN的质量浓度为520 mg/L,去除率85.6%;出水COD降至680 mg/L,去除率96.9%。     

气升式生物反应器用于废水脱氮的组合工艺研究

在内循环气升式反应器中,研究开发了一套半硝化(PN)和厌氧氨氧化(ANAMMOX)单级一体化同步处理高浓度含氮废水工艺。反应器的内筒为限氧区,借助于富集的好氧氨氧化菌(AOB)活性污泥实现废水的半硝化反应,内筒底部进行间歇式曝气,提供半硝化反应所需氧气和水力环流所需动力;反应器的外环筒为厌氧区,借助于富集的厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)活性污泥实现厌氧氨氧化反应。反应温度为(35±2)℃,p H维持在7.5~8.0。反应器成功启动并稳定运行120 d,考察反应器内、外筒溶解氧浓度(DO)的变化和系统的脱氮性能。结果表明,反应器内、外筒有效地分隔了限氧区和厌氧区,内筒平均DO值为2.5 mg/L,外筒平均DO值为1.5 mg/L,可满足半硝化和厌氧氨氧化的反应条件。合成废水的氨氮浓度最高达200 mg/L,氮负荷为280 g/(d·m3),反应器运行120 d后,总氮去除率达到75%,表明反应器内AOB菌和ANAMMOX菌能够协同作用,从而实现了组合脱氮的工艺。     

微气泡曝气生物流化床反应器SNAD过程脱氮性能研究

运行微气泡曝气生物流化床反应器(MAFBR),研究了不同运行策略下同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程实现及生物脱氮性能。结果表明,MAFBR反应器采用高碳氮比(C/N)启动并逐渐降低C/N的运行策略时,生物脱氮过程为同步硝化-反硝化,硝化过程效率较低且为生物脱氮的限制因素,生物脱氮性能不理想。MAFBR反应器采用低C/N启动并控制适宜溶解氧(DO)浓度的运行策略时,生物脱氮过程由同步硝化-反硝化逐渐转变为SNAD过程,从而实现高效生物脱氮性能。MAFBR反应器可在C/N为1、DO平均质量浓度为1.29 mg/L条件下实现SNAD过程,其氨氮平均去除率和平均去除负荷可达到69.87%和0.31 kg/(m~3·d),总氮(TN)平均去除率和平均去除负荷可达到63.93%和0.29 kg/(m~3·d),厌氧氨氧化对TN去除的平均贡献率可达到52.89%以上。     

进水配比对煤气化废水厌氧段处理效能影响

在温度35℃pH值7.0左右,HRT为30 h的厌氧反应器中,研究了厌氧氨氧化与反硝化的耦合作用.进水氨氮为70～120 mg/L左右,COD为800～1200 mg/L左右条件下,将含亚硝酸盐和硝酸盐浓度人工配水按厌氧进水配比引入反应器中,氨氮、亚硝态氮进水浓度分别为75.43 mg/L、99.87 mg/L时,总氮负荷为233.82 mg/(L·d),考察不同进水配比R(0～100％)对厌氧反应器的脱氮除碳效能影响.实验结果表明,在进水配比为75％条件下,系统氨氮、亚硝态氮去除率达55.71％、63.65％,TN去除率最高达64.56％,COD去除率达80％左右.结果表明,适当的进水配比,不仅可以达到稀释厌氧进水的作用,还可以促使厌氧氨氧化与反硝化的协同脱氮除碳效果.     

ANAMMOX反应器快速启动及对反硝化聚磷的影响研究

硝化菌的生长快于厌氧氨氧化菌,通过培育硝化生物膜,利用硝化菌的基质多样性和代谢多样性,可使生物膜由催化硝化反应过渡到催化厌氧氨氧化反应,加速ANAMMOX反应器的启动。经过2个月的运行,成功地启动了ANAMMOX反应器,而且反应器运行性能稳定。将厌氧氨氧化引入反硝化聚磷系统中,试验结果表明,在COD和TP的去除率保持基本不变的情况下,NH4+-N的去除率从23%上升到87%,TN的去除率从88%提高到93%,出水NH4+-N和NO2--N的质量浓度均低于2mg/L。     

表观厌氧环境下短程硝化同步反硝化的实现与特征分析

近年来,水体富营养化引起的水环境安全事件频发。总氮(TN)是引起水体富营养化的其中一个关键因素,废水脱氮处理能够有效减少TN的排放。研究采用序批式反应器(SBR),通过控制曝气量,建立溶解氧(DO)低于0.01 mg/L的表观厌氧环境,成功启动并维持了短程硝化及同步反硝化。低氨氮进水(80 mg/L)下,氨氮氧化率和亚硝酸盐氮(NO₂^--N)转化率分别为99%和94%;高氨氮进水(160 mg/L)下,氨氮氧化率和NO₂^--N转化率分别为98%和88%。比较分析发现,进水碳氮比(C/N)为2∶1时,短程硝化同步反硝化具有最高的成本效益,TN去除率和出水氨氮平均质量浓度分别约为50%和4.8 mg/L,去除1 g TN实际消耗4.94 g碱度(以CaCO₃计)。     

引进厌氧氨氧化脱氮系统失效原因分析及解决途径

作为低碳节能的生物脱氮工艺，厌氧氨氧化引进国内已有十余年的历史，已有多家食品加工龙头企业从国外引进了十多套厌氧氨氧化脱氮系统。这些系统大部分运行良好，但也有少数脱氮效果不稳定，未能达到预期效果。以典型食品加工废水厌氧氨氧化处理系统为例，分析确定了该脱氮系统失效原因在于进水氨氮低于系统设计要求，难以形成稳定的亚硝氮积累，破坏了一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-A)系统的稳定高效脱氮，导致系统出水总氮去除率下降，同时出水硝氮明显升高。为解决此难题，采用高效亚硝化反应器促进食品加工废水快速稳定亚硝化，一周后平均亚硝化率可达92.92%，平均出水亚硝氮为84.09 mg/L，平均亚硝化产率约为0.41 kg/(m³·d)，保障了厌氧氨氧化系统亚硝氮基质供应，并在小试Anammox脱氮系统实现总氮去除率达84.52%，出水总氮低于15 mg/L，平均总氮去除负荷0.56 kg/(m³·d)。研究结果可为解决当前国内食品加工厌氧氨氧化脱氮系统失效问题提供新的思路。     

少量有机碳对单级自养脱氮工艺性能的影响

采用序批式生物膜反应器(SBBR),经过4个阶段的培养,快速富集好氧氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化细菌(AnAOB),并考察不同低碳氮比对工艺脱氮性能的影响。结果表明,NH4^+-N去除率可达到99%以上,TN去除率可达到90%以上。对应C/N=0、1和2时,反应器出水NH4^+-N和TN去除率分别为99.59%、99.5%、98.47%和93.75%、97.22%、98.11%。说明少量COD的存在,可实现同步硝化-厌氧氨氧化-反硝化,且在一定程度上提高脱氮效率。     

同步甲烷化-反硝化+好氧MBR处理电泳废水

采用絮凝-同步甲烷化-反硝化+好氧MBR的组合工艺,对COD为214.8 mg/L、TN质量浓度1 712 mg/L的高氮高COD电泳废水进行处理研究。首先单独运行厌氧UASB和好氧MBR,探究其最佳运行条件,在最佳条件下,将UASB和MBR串联并控制污泥回流完成整体运行,出水水质达标。实验发现,UASB单独运行时,最佳HRT为20 h,此时B/C在0.6～0.7之间,且在厌氧反应器中可实现甲烷化和反硝化的同步进行。COD降解率为59.7%,TN去除率为77.35%。好氧MBR单独运行时的最佳pH为7,最佳COD容积负荷为0.6 kg/(m~3·d)。运行过程中TN的去除率为38.8%,COD去除率为87.02%。将反应器串联并控制污泥回流比为0.6,最终出水的COD为86.6 mg/L,去除率为95.02%,TN质量浓度为20.33 mg/L,去除率为90.53%,均可达《工业污水二级排放标准》。     

低温低C/N比污水微氧生物脱氮性能研究

为探究低温条件下溶解氧（DO）质量浓度对微氧生物脱氮反应器启动和运行的影响,采用外曝气回流上升流式微氧污泥处理系统,将低C/N比模拟城市污水泵入反应器进行处理,实验各阶段微调DO浓度并测定主要出水水质指标。结果表明,反应器对TOC、IC、NH⁺₄-N和TN去除率分别为62.32%、60.02%、91.56%、64.09%,在低温、低DO、低C/N比的条件下处理效果良好。菌群结构分析表明,驯化污泥存在促进颗粒化菌,好氧氨氧化、厌氧氨氧化、自养反硝化、异养反硝化和好氧反硝化可协同脱氮,在低温、低C/N比下富集节能高效脱氮菌群。     

尿素生产过程产生废水的脱总氮处理研究

采用富集优化的短程反硝化菌对氮肥厂产生废水进行脱氮处理,在进水TN为200 mg/L、MLSS为1 800 mg/L、DO为0.5~2.0 mg/L条件下,研究了反硝化菌的脱氮规律。结果表明:当C/N为3:1、初始p H在8.0~9.0之间时,4 h后出水总氮低于2 mg/L,总氮去除率99%以上,COD去除率80%以上;当p H为8.0、C/N在3:1~6:1之间时,6 h后总氮去除率达99%,COD去除率随碳氮比的增加而降低。     

NO2-/NH4+比对煤气化废水厌氧段处理效能影响

进水稀释配比R为75％的条件下,研究了厌氧氨氧化与反硝化的耦合作用.进水氨氮为(140±5) mg/L,COD为(900 +5) mg/L,通过改变厌氧反应器中亚硝酸盐氮与氨氮的质量浓度比(化学计量比),以考察不同亚硝态氮浓度对厌氧段总氮与有机物的去除效果.实验结果表明,在化学计量比为1.6的条件下,TN去除率高达73.58％,COD去除率为81.61％.结果表明,合适的化学计量比,可以强化厌氧氨氧化与反硝化的协同作用,提高系统的脱氮除碳效能.     

SBBR在味精废水深度脱氮中的应用研究

实验研究了投加填料、DO浓度、碳氮比、设置厌氧段、pH等因素对SBR系统处理味精废水的脱氮效果的影响,通过测定COD、氨氮及TN的去除率,确定了最佳的脱氮环境。结果表明,挂膜成功后TN的去除率可达75.82%;通过控制DO浓度以满足好氧菌需求又不破坏生物膜厌氧微环境;设置前置厌氧段,可丰富反硝化碳源的种类和数量,有助于提高生物脱氮效果。     

同时硝化反硝化脱氮反应器的强化

培养大量厌氧污泥污泥中含以氨为电子供体的反硝化细菌。将厌氧污泥包裹于布中,制成无数小球,悬挂在含好氧污泥的好氧反应器中。因小球粒度较大,溶解氧不易穿透,造成良好的缺氧、厌氧环境,好氧反硝化脱氮效果良好。脱氮速率达到8.8～12.4mg/L·h。当COD/N=2.3、DO=1.8～2.4mg/L、好氧污泥与厌氧污泥体积比为2∶1时脱氮效果较好。     

移动床生物膜反应器中同步硝化反硝化的实现及动力学分析

以低COD/N人工模拟废水为基质,研究移动床生物膜反应器(MBBR)内同步硝化反硝化(SND)过程。进水COD和NH4+-N的质量浓度分别为200 mg/L和40 mg/L,以K1型填料为载体(填充率为40%),DO控制在3~4mg/L,20 d后有稳定的生物膜形成。生物膜完全成熟后,每个填料上平均生物膜量为33.5 mg,出水COD和NH4+-N去除率平均分别达86.68%和97.25%,NO2--N基本无累积,NO3--N的质量浓度均保持在5 mg/L以下,TN去除率在后期最高达90.6%,计算得到SND率达91.66%,结果证实在单一反应器内实现了良好的同步硝化反硝化过程。动力学模拟得出同步硝化反硝化过程中的NO3--N饱和常数为5.83 mg/L,大于单级反硝化过程中的硝酸盐氮饱和常数。