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)。     

金属离子对厌氧氨氧化反应器效能的影响

以序批式生物膜反应器(SBBR)实现厌氧氨氧化,考察了铁、锰离子对厌氧氨氧化效能和细菌混培物生长的影响。经过180 d的培养发现,增加金属离子浓度可以提高反应器的脱氮效率,铁离子浓度为0.08 mmol/L或锰离子浓度达到0.05 mmol/L时,反应器对NH4+-N和NO2--N的去除率均稳定在95%以上;两反应器的VS值分别提高了1.33倍和1.57倍。表明添加金属离子可以促进厌氧氨氧化菌混培物的生长,这对于厌氧氨氧化工艺的运行有着重要的指导意义。     

高浓度Mg~(2+)对厌氧氨氧化菌的影响

采用序批式和连续流反应器,考察Mg~(2+)浓度对厌氧氨氧化菌脱氮性能和微生物形态的影响。结果表明,厌氧氨氧化菌的最适Mg~(2+)投量为0.4 mmol/L,抑制投加量为2.4 mmol/L。在相同的条件下,设置对照试验,控制进水Mg~(2+)浓度分别为0.4和2.4 mmol/L,经过119 d的运行,后者的TN去除负荷降至1.33 g/(gVSS·d),为0.4 mmol/L时的63.6%;NO~-_3-N生成量与氨氮去除量之比从0.2降至0.13,表明高浓度Mg~(2+)对厌氧氨氧化菌活性产生抑制,导致其脱氮效率和生长速率降低。扫描电镜图像表明,Mg~(2+)浓度为2.4 mmol/L环境中的厌氧氨氧化菌更容易发生团聚并形成团簇结构。FISH分析显示,当Mg~(2+)浓度过高时,一部分厌氧氨氧化菌因没有适应环境而死亡,导致DOC升高,厌氧氨氧化菌在总菌中的比例下降。另外,Mg~(2+)浓度从2.4 mmol/L降至0.4 mmol/L后的25 d内,厌氧氨氧化菌活性得到恢复。     

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.     

联氨对HABR全程自养脱氮系统的影响

为考察联氨作为自养脱氮系统菌群调节剂的可行性,以实验室内运行的HABRCANON反应器为试验装置,研究不同浓度联氨对自养脱氮系统脱氮效能和功能微生物的影响。结果表明,低浓度(1~4 mg/L)联氨可以抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性,促进厌氧氨氧化菌(AnAOB)的活性,从而提高脱氮效能;高浓度(10 mg/L)联氨对好氧氨氧化菌(AOB)和NOB的抑制作用明显;停止投加联氨后,CANON系统的脱氮效能可迅速恢复;高浓度(10 mg/L)联氨对HABR全程自养脱氮工艺的影响是可逆的,但对NOB的抑制不可逆。对生物膜样品中的优势菌种进行分析发现,AOB和AnAOB为主要的功能微生物。采用低-高-低的联氨投加方式,可以有效抑制自养脱氮反应器内NOB的生长,保证自养脱氮系统的稳定运行。     

常温低基质下pH值和有机物对厌氧氨氧化的影响

在采用氧化沟回流污泥成功启动上向流厌氧氨氧化生物滤池的基础上,研究了常温、低基质条件下pH值和有机物对厌氧氨氧化反应器的影响.结果表明:pH值和有机物对厌氧氨氧化反应器的影响显著.在(20±1)℃下,厌氧氨氧化反应的最适pH值为6.7～8.5.当pH值＜6.7或＞8.5时,将导致游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)的浓度分别高于8.93 mg/L和2.67×10-2 mg/L,抑制厌氧氨氧化反应.进水COD浓度的短期快速提高对厌氧氨氧化反应影响不大,但当COD长期维持在60 mg/L以上时,厌氧氨氧化反应受到明显抑制.停止投加COD,经过一段时间的运行后,生物滤池的厌氧氨氧化能力可以恢复到初始状态,对TN的去除率达到80％以上.     

缺氧生物膜滤池的自养脱氮性能研究

在成功实现亚硝酸盐自养脱氮(厌氧氨氧化)的基础上,探讨了亚硝酸盐浓度对缺氧生物膜滤池脱氮性能的影响。结果显示,在一定范围内提高亚硝酸盐浓度可加快氨氮去除速率,当NO2--N为118.4 mg/L时氨氮去除速率达到最大;此后,进一步提高进水NO2--N浓度会对氨氮的去除产生明显的抑制作用,导致反应速率下降,但此时的厌氧氨氧化菌仍具有较高的活性;为获得良好的脱氮效果,应控制进水NO2--N/NH4 -N值为1.3。     

无机碳源浓度对厌氧氨氧化的影响研究

通过试验,分析了ASBR反应器中无机碳源浓度对厌氧氨氧化的影响,指出当无机碳源浓度大于2 g/L时,厌氧氨氧化菌代谢受到严重抑制,但是这种抑制是可逆的;当无机碳源浓度恢复到1 g/L时,厌氧氨氧化菌的代谢恢复正常。     

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。     

聚氨酯生物膜反应器的厌氧氨氧化研究

以模拟高氨氮废水为进水,在聚氨酯填料生物膜反应器中实现厌氧氨氧化,考察了其脱氮性能。在运行稳定期,系统对氨氮、亚硝酸盐氮和总氮的去除率分别达到90.1%、89.3%和85.5%;总氮负荷最高达到17.6 kg/(m3·d)。进水亚硝酸盐氮浓度达到271.2~314.0 mg/L时会抑制厌氧氨氧化菌活性,影响厌氧氨氧化反应。进出水pH值的差值可以反映系统的脱氮效果,相对于进水pH值,出水pH值越高,说明系统的脱氮效果越好。应用电子显微镜和扫描电镜观察生物膜的形态,反应器底部生物膜颜色较浅,呈黄褐色,以丝状菌和长杆菌为主,而顶部生物膜颜色较深,呈棕红色,以短杆菌和球菌为主。     

温度对Anammox-HAP脱氮性能及污泥特性的影响

厌氧氨氧化（Anammox）用于城市污水处理存在生物质持留难、温度波动引起厌氧氨氧化菌（AnAOB）活性降低等问题，采用具有高生物质浓度及更强环境抵抗能力的厌氧氨氧化-羟基磷灰石（Anammox-HAP）颗粒污泥脱氮具有可行性。Anammox-HAP反应器运行了176 d，用于考察不同温度对城污水脱氮性能及污泥特性的影响。首先通过降低总氮（TN）浓度模拟城市污水厂的主流污水并保持氮负荷率（NLR）为3.2 g/（L·d）。在18～35℃下出水TN稳定低于15 mg/L，在主流高负荷条件下保持优异的脱氮性能；在13～18℃，TN去除率明显降低，在13℃降至46.4%。温度提升后，TN去除率在30℃下最高恢复至77.8%，表明低温导致的AnAOB活性下降可逆。在降温的过程中磷去除率为20.2%，低温条件下HAP性质稳定，但Anammox-HAP颗粒污泥的VSS/TSS随着温度的下降而降低。     

有机物冲击对颗粒污泥/填料厌氧氨氧化反应器的影响

厌氧氨氧化颗粒污泥与生物膜均有助于污泥的持留,为研究实际废水中存在的有机物冲击对两种状态厌氧氨氧化污泥的影响差异,将颗粒污泥与聚氨酯海绵填料置于同一反应器内,进行厌氧氨氧化污泥的挂膜,以及高氨氮废水的长期培养驯化。经过120 d的运行,颗粒/填料复合反应器表现出良好的适应性和氮去除率,进水NH_4~+-N浓度从30 mg/L提高至420 mg/L,容积去除负荷从0.08 kgN/(m~3·d)提升至3.39 kgN/(m~3·d),系统内厌氧氨氧化活性良好。通过平行批次试验,对颗粒污泥和生物膜在不同浓度有机物冲击下的去除效果进行对比,在初始NO_2~--N为125 mg/L左右、COD≤200 mg/L时,两种体系中厌氧氨氧化反应均没有受到抑制,且一定程度得到了促进;而COD在300 mg/L时产生了明显的抑制作用。相比于生物膜,等质量的颗粒污泥表现出了更好的抵抗有机物冲击的能力。     

硫酸盐型厌氧氨氧化反应器的启动特征分析

研究了硫酸盐型厌氧氨氧化反应器的启动特征及氧化还原电位对SO24-去除性能的影响。首先启动厌氧氨氧化并逐渐提高容积负荷至0.625kg/(m3.d),然后以(NH4)2SO4为唯一基质,启动硫酸盐型厌氧氨氧化。结果表明,历时212d后成功启动了硫酸盐型厌氧氨氧化反应器,对NH4+-N和SO42-的去除量分别为76.2、68mg/L。反应器出水的pH值低于进水的。当将氧化还原电位提高到(-43±10)mV时,硫酸盐型厌氧氨氧化受到抑制。较高的(NH4)2SO4浓度和低氧化还原电位有利于硫酸盐型厌氧氨氧化反应的发生。此外,该反应器还同时存在自养反硝化作用。     

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%。     

高氨氮废水的前置厌氧氨氧化脱氮研究

采用前置厌氧氨氧化生物滤池+亚硝化生物滤池的组合工艺,对高氨氮焦化废水进行脱氮研究,利用亚硝化生物滤池回流液中的亚硝酸盐氮与废水中的氨氮进行反应,以达到脱氮的目的,同时考察了HRT、回流比、DO浓度、p H值等参数对脱氮效果的影响。结果表明:当废水中的氨氮和COD浓度分别为(100~120)、(60~80)mg/L时,控制厌氧氨氧化段混合进水的p H值为8.0、HRT为30 h,亚硝化段出口DO浓度为0.6~1.0 mg/L,回流比为300%,对废水的脱氮率可稳定在80%左右。     

碱度和pH值对CANON工艺脱氮效果的影响

在室温条件下,接种成熟的全程自养脱氮(CANON)污泥于小试SBR反应器中,通过调控不同的进水碱度和p H值,研究其对脱氮效果的影响。以Na HCO3调节碱度(ALK),当碱度(以Ca CO3计)不足(ALK/NH+4-N值1.6)时,氨氧化速率随着碱度的增加而增加;当碱度过量(ALK/NH+4-N值7.5)时,氨氧化速率随着碱度的增加而减小;当ALK/NH+4-N值为4.1时,好氧氨氧化速率为10.07 mg/(L·h),厌氧氨氧化速率为10.43 mg/(L·h),对总氮的去除率高达83.56%。在p H值梯度试验中,p H值为5.0时好氧氨氧化过程受到较强抑制,p H值为10.0时厌氧氨氧化过程受到较强抑制;p H值为5.0~8.0时氨氧化速率随p H值的增加而增加,p H值为8.0~10.0时氨氧化速率随p H值的增加而减小;p H值为8.0时好氧氨氧化速率为6.55 mg/(L·h),厌氧氨氧化速率为6.68 mg/(L·h),对总氮的去除率高达82.94%。     

高氨氮废水稳定亚硝化技术研究

以人工配制的含氮废水为研究对象,通过控制反应器内废水的pH8.48、碱度1 439 mg/L、DO0.1 mg/L、氨氮容积负荷为0.27 kg/(m3.d),在长污泥龄(106 d)活性污泥亚硝化系统中成功实现了反应器出水NH4+-N与NO-2-N的浓度比例接近1∶1的稳定亚硝化积累结果,为早日能够运用亚硝化/厌氧氨氧化生物脱氮工艺实现高效生物脱氮提供了科学依据。     

温度和pH值对CANON工艺脱氮效率的影响研究

采用2组序批式生物膜反应器(SBBR)研究了进水氨氮浓度为140mg/L、DO浓度为2.0~2.5mg/L(曝气)/0.2~0.5mg/L(停曝)且曝停比为0.5h:0.5h、水力停留时间为24h时,温度和pH值对全程自养脱氮工艺(CANON)的影响。结果表明,当温度处于30~35℃时,CANON反应能够正常进行,最适宜的温度为30℃;当pH值为8时,其氨氮与亚硝酸盐的去除率均达到最高,去除效果最好。当pH值下降到6或升高至9时,厌氧氨氧化反应受到抑制,最适宜的pH值为8.0。     

不同水力负荷下的ANAMMOX试验研究

在常温条件下,采用厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物滤池处理低氨氮生活污水,考察了不同水力负荷下ANAMMOX菌的脱氮性能。结果表明:厌氧氨氧化生物滤池对水力负荷具有一定的耐受性;当水力负荷<7.93 m3/(m2·d)时,生物滤池的脱氮效果并没有受到影响;在水力负荷增至8.92 m3/(m2·d)以及短暂水力负荷冲击[最大水力负荷冲击达到14.9 m3/(m2·d)]的联合影响下,脱氮效果出现短暂降低后又得到恢复;而当水力负荷>9.91 m3/(m2·d)时将导致脱氮效果持续恶化。ΔpH值不仅会受到水力负荷的影响,在一定程度上还受到ANAMMOX菌数量和活性的影响。     

氮负荷提升方式强化ANAMMOX反应器的性能研究

采用提高基质浓度和缩短水力停留时间两种氮负荷提升方式运行UASB厌氧氨氧化反应器,比较了两种方式对反应器运行性能的影响。试验结果表明,经过300 d的连续运行,对NH~+_4-N、NO~-_2-N、TN的去除率分别为93.09%、95.26%和88.46%,氮容积去除负荷由0.75kg/(m~3·d)升至2.26 kg/(m~3·d)。稳定阶段的化学计量关系ΔNO~-_2-N/ΔNH~+_4-N和ΔNO~-_3-N/ΔNH~+_4-N分别为1.12和0.14,接近理论值,第Ⅲ阶段出水pH值逐渐升高最后趋于稳定,产气量达到1.51 L/(L·d),污泥粒径增至5.0～7.0 mm,沉速提高至(8.94±0.77)cm/s,颗粒化程度高、颜色鲜红,脱氮性能得到强化。相比提高基质浓度,采用低浓度进水并缩短水力停留时间的方式提升氮负荷,能避免基质自身的抑制作用,稳定且较快地强化厌氧氨氧化反应器性能,有利于颗粒污泥的形成。