污泥发酵液为碳源的反硝化过程亚硝酸盐积累

以污泥发酵液为碳源,通过批次试验研究了不同溶解性有机物的质量浓度与硝酸盐氮质量浓度之比(ρ(SCOD)/ρ(NO₃^--N))和分次投加碳源时反硝化过程亚硝酸盐的积累特性.试验结果表明:不同ρ(SCOD)/ρ(NO₃^--N)条件下NO₂^--N都得到积累;ρ(SCOD)/ρ(NO₃^--N)<4时,NO₂^--N的最大积累质量浓度和积累速率随着ρ(SCOD)/ρ(NO₃^--N)的增加而增大,分别达12.83 mg/L和0.107 mg/(L·min).分次投加发酵液与1次投加发酵液相比,NO₂^--N的最大积累质量浓度相差很小,但分次投加能保持稳定的NO₂^--N积累.另外,以污泥发酵液为碳源的反硝化过程,反硝化过程NO₂^--N的积累和发酵液的低pH导致N₂O的释放与ρ(SCOD)/ρ(NO₃^--N)成正相关.因此,在构建反硝化耦合厌氧氨氧化系统时,分次投加发酵液具有很大优势,不仅可产生稳定的NO₂^--N积累,弱化有机物对厌氧氨氧化菌的抑制作用,还可减少N₂O的释放.     

限氧曝气实现亚硝酸型同步硝化反硝化的研究

在(19±1)℃条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比实际生活污水,没有外加有机碳源,通过限氧曝气实现了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮(simultaneous nitrification denitrification via nitrite,亚硝酸型SND).试验结果表明,较长污泥龄下(50~66 d),通过控制曝气量使系统溶解氧处于较低水平,好氧末端ρ_DO<2.0 mg/L,平均ρ_DO≈0.65 mg/L,不仅可在常温条件下实现短程硝化,ρ(NO₂^--N)/ρ(NO_x^--N)稳定在95%以上,而且可同时在该好氧硝化系统中获得高效的反硝化效果,稳定运行后,经亚硝酸型SND途径的总氮去除率(E_SND)平均为52%,最高可以达到63.1%.试验分析表明,低ρ_DO水平是实现亚硝酸型SND的关键因素,通过低ρ_DO影响硝化菌群的构成、反硝化菌的缺氧微环境以及有机物和ρ(NH₄⁺-N)的降解特性,促进了亚硝酸型SND的形成.     

多级好氧缺氧生物膜反应器脱氮及污泥减量特性

针对污水处理厂目前普遍存在碳源不足和剩余污泥量过大的问题, 以某小区低ρ(C)/ρ(N) 比生活污水为研究对象, 构建了多级好氧缺氧生物膜反应器, 考察了反应器脱氮、污泥减量效果及运行工况.试验表明反应器最优运行工况:流量分配比为3∶4∶3, HRT为11 h, ρ(DO) 为4.0 mg/L, 温度为25℃, 回流比R=1.0.在上述工况下, 当进水ρ(TN) 、ρ(NH₄⁺-N) 、ρ(COD) 分别为80~130、75~100、260~400 mg/L时, ρ(TN) 出水约20 mg/L, ρ(NH₄⁺-N) 、ρ(COD) 出水分别降至5.0、30 mg/L以下, TN、NH₄⁺-N、COD平均去除率分别达到80%、95%、91%.多级好氧缺氧试验同时表明:反应器中的污泥产率仅为0.10, 优于其他生物膜工艺, 具有良好的污泥减量效果.     

低氨氮条件下厌氧氨氧化生物滤池快速启动

在14.2~23.9℃下,将厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌颗粒污泥接种于火山岩填料生物滤池,以期缩短其启动时间.启动初期,当进水ρ(NH₄⁺-N)=70 mg/L、ρ(NO₂^--N)=90 mg/L时,TN去除负荷为0.12 kg/(m³·d);自启动第105天,TN去除负荷达到2.22 kg/(m³·d),实现了厌氧氨氧化生物滤池的快速启动.结果表明,根据氮气产量、生物膜表观颜色、脱氮速率和pH值的变化,可将启动过程分为ANAMMOX菌的驯化与快速扩增2个阶段.     

复合生物反应器亚硝酸型同步硝化反硝化

以实际生活污水为对象,利用有效容积为12L的间歇式复合生物反应器(填料体积填充比为30%),通过控制ρ(DO)稳定实现了亚硝酸型同步硝化反硝化脱氮.试验结果表明,在同步硝化反硝化条件下,随着ρ(DO)的升高,亚硝化率逐渐降低,总氮去除率也呈下降趋势.曝气结束,ρ(DO)>4 mg/L时,系统的亚硝化率和总氮去除率均小于50%;当ρ(DO)为2 mg/L,温度维持在(28±1)℃,硝化过程中亚硝化率始终维持在85%以上,ρ(NH₄⁺ -N)去除率大于98%,总氮去除率在75%左右.因此,在试验条件下,只要控制曝气量,使得曝气结束时反应器内ρ(DO)为2 mg/L,就可实现稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮.     

低基质质量浓度条件下ANAMMOX生物滤池脱氮效果研究

研究了在低基质质量浓度条件下ANAMMOX生物滤池的脱氮效果.试验结果显示,NH₄⁺-N的质量浓度在10~25 mg/L时,厌氧氨氧化滤池具有很高的基质去除率,NH₄⁺-N的平均去除率为93.07%,NO₂^--N的平均去除率为82.23%,NO₂^--N与NH₄⁺-N适宜的配比值为1.34,生物滤池脱氮高效段的滤池深度为0~60 cm.     

盐度对垃圾渗滤液亚硝酸型反硝化动力学特性的影响

为了考察在盐度影响下亚硝酸型反硝化动力学特性,采用长期处理垃圾渗滤液的SBR反应器内具有良好短程生物脱氮特性的活性污泥进行亚硝酸型反硝化批次试验,通过函数拟合确立动力学方程及动力学参数,研究结果表明:盐度的突升或突降都会使比反硝化速率减慢,并且影响程度随初始ρ(NO₂^--N)的增加而增大,在盐度为10 g/L,初始ρ(NO₂^--N)为100 mg/L时,比反硝化速率(以N计)达最大值16.28 mg/(gVSS·h).活性污泥系统中微生物的比反硝化特性在各盐度下均符合Andrews模型,且盐度的升高和降低会使系统的最大比反硝化速率μ_max和半饱和常数K_s下降,抑制常数K_i上升.在10 g/L盐度下,μ_max(以NO₂^--N计)=22.57 mg/(gVSS·h),K_s=20.71 mg/L,K_i,min=613.32 mg/L.     

SBR工艺强化反硝化除磷及控制参数

采用SBR反应器,通过在厌氧—好氧运行模式(Ⅰ)中介入缺氧段,即厌氧—好氧—缺氧—好氧运行模式(Ⅱ),缺氧与好氧条件下磷的吸收量的百分比值由28.2%升高至68.3%,实现了反硝化同步除磷、脱氮.系统稳定运行了90个周期,ρ(COD)、ρ(PO₄^3--P)、ρ(TN)平均去除率分别为92.0%、98.0%、81.5%.通过间歇实验发现,ρ(NO₂^--N)=30mg/L时,NO₂^--N对反硝化吸磷并无影响,并且能作为电子受体,与NO₃^--N相比,反硝化吸磷速率更快.实验对pH值、E_ORP进行在线检测发现,厌氧阶段E_ORP曲线上的拐点对应磷的释放终点;好氧阶段ⅠE_ORP和pH值曲线上的拐点则对应着硝化终点;缺氧阶段pH值的拐点对应反硝化终点;好氧阶段ⅡE_CRP和pH值的拐点分别对应COD降解和吸磷终点.因此,pH值、E_ORP能作为实时控制参数,来提高脱氮、除磷效率.     

水渣滤料-曝气生物滤池去除生活污水中污染物的效能研究

为解决水渣对环境的污染及综合利用的问题,以水渣为主要原料,添加黏结剂和成孔剂,经混合、成球、养护制成免烧型水渣滤料.在直径为150 mm,滤料层高为1 500 mm的水渣滤料曝气生物滤池(WBAF)中处理生活污水.结果表明,在温度为20~27℃,pH为7.0~8.0,气水比为5∶1,进水ρCOD_cr=167.58 mg/L、浊度=34.60 NTU、ρ(NH₄⁺-N)=36.45 mg/L时,相应的出水指标为ρCOD_cr=37.73 mg/L、浊度=7.57 NTU、ρ(NH₄⁺-N)=5.39 mg/L,符合国家污水综合排放标准(GB8978—1996)一级标准.氨氮去除效果明显是因为水渣滤料能溶出碱性物质,为硝化反应提供了碱度.     

电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺的影响

针对污水处理厂尾水TN去除问题,研究了电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺(3DBER-S)脱氮性能及菌群结构的影响.运行结果表明:在进水pH为7.0 ~ 7.5,ρ(NO₃^--N)为35 mg/L,ρ(C)/ρ(N)为1,HRT为12h条件下,电流由60 mA增大到800 mA,NO₃^--N和TN去除率变化不明显,分别稳定在87%和76%左右;随电流增大,体系氢自养反硝化作用所占比例由22.8%逐渐上升到74.4%.基于nirS基因的克隆文库结果表明:3DBER-S中与异养、硫自养和氢自养反硝化功能菌属相似的细菌均占有一定比例;随电流增大,与氢自养反硝化功能菌属相似的细菌所占比例增大.该体系中存在异养、氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,维持了稳定高效的脱氮效果,且增大电流利于氢自养反硝化作用的增强.     

亚硝酸型硝化在生物陶粒反应器中的实现

为确定低氨氮污水处理过程中的亚硝酸型硝化的特性,采用生物陶粒反应器对其亚硝化效果和稳定性进行研究.试验结果表明,在水温20~25℃,水力负荷0.6 m3/(m2.h),气水比(3~5)∶1,进水COD负荷106~316 mg/L,氨氮负荷42.78~73.62 mg/L的条件下,反应器对氨氮的平均去除率可达到81.32%,且亚硝酸氮积累率基本稳定地保持在91%~99%.结合反应器中氮元素沿程变化分析及反应器内生物膜中微生物的计数结果表明,通过控制低溶解氧,实现了在常温条件下稳定的亚硝酸盐积累.     

抗高盐菌株的驯化及其对高盐含氮废水的处理

针对生物处理法处理高盐废水时普遍存在微生物易失活甚至死亡的问题,在上流式固定床反应器中,通过小幅度提高进水盐度来驯化抗高盐厌氧氨氧化菌株。实验结果表明,盐度从0增加至30g/L,系统对氨氮、亚硝氮、总氮的去除率平均值分别为72.56%、92.54%、73.83%,氨氮、亚硝氮、总氮的容积负荷去除分别为0.81、1.03、1.74kg/(m3·d);盐度高于30g/L时,细菌活性受到抑制,系统脱氮能力显著下降;减小盐度,细菌活性恢复。此外,系统能较快适应负荷的变化,具有较强的抗负荷冲击的能力。     

停留时间对ABR污泥水解酸化系统影响研究

以城市污水处理厂初沉污泥为研究对象,采用折流板反应器研究利用初沉污泥水解酸化产生碳源的可行性及其工艺特性.在温度为30℃,水力停留时间为24 h,污泥停留时间为3 d的条件下,经过30 d的试验运行,系统具备稳定产酸效果.酸化液的ρ(SCOD)和ρ(VFAs)极值分别达到1 182 mg/L和602.8 mg/L.试验表明,停留时间对系统酸化液碳源积累有重要影响,同等条件下增大水力停留时间可增加碳源的积累;而HRT大于32 h后,碳源数量增速减缓.固体停留时间在5 d时效果最佳,ρ(SCOD)、ρ(VFA)分别可达1 498 mg/L和895.3 mg/L;SRT增大到7 d时,产酸效果下降.     

半短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥消化液的脱氮研究

采用实验室规模的半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺,研究了对高氨氮、低ρ(C)/ρ(N)污泥消化液的处理能力.结果表明,在A/O反应器中,短程硝化在温度9~20℃、平均ρ_DO=5.4 mg/L、SRT值为30 d左右时,进水氨氮负荷0.64 kg/(m³·d)的条件下,经过29 d得以实现,通过控制游离氨ρ_FA>4 mg/L时,此后,从30—96 d,出水亚硝氮累积率维持在70%左右;短程硝化实现之后,进而实现了半短程硝化,出水氨氮与亚硝氮浓度比维持在1∶1.32左右;采用UASB反应器,接种由好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟活性污泥及短程硝化活性污泥组成的混合污泥,在避光、厌氧、(30±0.2)℃、pH=7.3~7.9条件下,以污泥消化液经短程硝化处理后的出水为进水,初期进水氨氮、亚硝氮容积负荷分别为0.07、0.10kg/(m³·d),经过24d运行,氨氮和亚硝氮开始出现同步去除现象,195 d时总氮去除负荷达1.03 kg/(m³·d);待半短程硝化运行稳定和厌氧氨氧化反应成功启动后,将二者联立并运行了105 d,最终总氮去除率达到70%.     

利用小空间厌氧移动床还原硫酸盐的试验研究

为了强化硫酸盐还原反应器的还原效能,利用小空间厌氧移动床生物膜反应器,研究了反应温度、进水pH、水力停留时间( hydraulic retention time,HRT)、ρ( COD)/ρ( SO2-4)和回流比对SO2-4还原效果的影响,从而考察反应器还原SO2-4的效能及在高负荷条件下稳定运行状况.研究结果表明：温度35℃、进水pH=7.0、ρ( COD)/ρ( SO2-4)=2.5、HRT=8 h和回流比=4：1为反应器运行的最佳工况条件;进水SO2-4质量浓度在1500~2500 mg/L时,SO2-4的还原率保持在78.77%~88.89%,SO2-4的还原速率最高达5.90 kg/(m3·d),表明反应器具有较强的SO2-4还原能力;在进水SO2-4质量浓度为2250 mg/L左右时,连续运行20 d,SO2-4还原率达87.13%并能稳定运行.     

NaCl盐度对SBR工艺短程硝化反硝化的影响

利用序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor,SBR)研究了NaCl盐度、水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)和进水负荷对短程硝化反硝化的影响.结果表明,在pH、温度和溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度分别为7.5~8.5、30~35℃和0.5~1 mg/L的条件下,当NaCl盐度、进水化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)和氨氮质量浓度分别为5.8~25.0 g/L、450~550 mg/L和35~45 mg/L时,NO₂^--N累积率大于50%.在NaCl盐度14.5 g/L的条件下,当HRT为6.21 h,进水中每天1 kg悬浮物中所含的CDD和氨氮量分别为5.03×10^-2和2.24×10^-3kg时,亚硝酸盐累积率高于99%.高盐环境下控制HRT、有机负荷与氨氮负荷可实现短程硝化反硝化,实现短程硝化的耐盐极限为25 g/L.