混凝土生态膜法同步硝化反硝化脱氮研究

采用自制的低成本混凝土生态膜及其膜反应器,研究反应器中同步硝化反硝化过程中各种影响因素及其发生的机理。试验表明,在自然复氧条件下,常温常压下,进水COD浓度为200mg·L^-1,碳氮比为8,HRT为3h,pH为7．5左右时,反应器中SND脱氮保持良好的效果,溶解氧在反应器和生物膜体中分布不均匀是SND脱氮机理的主要原因。     

固体碳源生物膜处理低碳城市污水脱氮性能

以丝瓜络作为序批式生物膜反应器(SBBR)的生物膜载体和固体碳源,应用同步硝化反硝化(SND)技术处理南方城市低碳污水,进行强化生物脱氮。试验在常温条件下研究了不同填充率、溶解氧(DO)含量、进水p H条件下的脱氮效果,并探讨了丝瓜络固体碳源SND技术的脱氮机理。结果表明,在填充率在40%左右、DO的质量浓度为(4.0±0.2)mg/L、进水p H在7.5±0.2时,脱氮效果最佳,TN平均去除率可达84.99%。丝瓜络作为固体生物膜填料可以很好的实现SND过程,而且丝瓜络可以补充碳源,提高SND的脱氮效率,是一种解决城市低碳污水脱氮过程中碳源不足的方式。     

在SBBR中接种硝化菌时SND特性及机理

通过加硝化菌与未加硝化菌的对比试验,对序批式生物膜法(SBBR)中户斤表现出来的脱氮特性进行了试验分析,研究探讨生物膜法SND脱氮的机理：好氧情况下生物膜的吸附作用为反硝化菌提供碳源和能源;SND反应主要发生在好氧生物膜层和兼性生物膜分界内;在深层的反硝化菌利用生物膜中储存的有机物作为有机碳源,将好氧生物膜中产生的N03^ 3-N转化为N2。同时加入一定量的硝化菌能较好地提高硝化,脱氮率。     

亚硝化反硝化生物脱氮

对影响亚硝化及反硝化生物脱氮的研究结果进行了总结和评述。内容包括游离氨、温度、pH、溶解氧、酚、氯酸钠等因素对亚硝化型硝化的影响,以及HNO2对反硝化速率的影响和酚、氨在反硝化过程中充当电子供体的研究。     

电极生物膜反应器中同步硝化反硝化的研究

为研究分隔式电极生物膜反应器(C-BER)在限氧条件下的硝化/反硝化,溶氧质量浓度约1mg/L时考察了低碳氮比时微电解对脱氮效果的影响。发现脱氮作用主要为同步硝化反硝化(SND)。碳氮的量比为1,电流为5mA和15mA时的平均TN去除率分别为33%和45%;碳氮的量比为0.5,电流为25mA并将30%出水回流,TN去除率可达60%,其中自养反硝化脱氮占51%。碳氮的量比为1,电流为15mA时,NH3-N去除率约为50%。碳氮的量比为0.5,电流25mA,NH3-N去除率增加到70%。两极之间SND脱氮量占总氮去除的64%。试验表明,提高电流和出水回流都有利于限氧条件下发生SND;微电解能促进硝化和反硝化作用。     

污泥龄及pH对同步硝化反硝化影响的试验研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)内,以模拟的广州城市污水为处理对象,研究污泥龄和pH对同步硝化反硝化(SND)的影响。试验结果表明:适宜的污泥龄是产生SND脱氮的关键,最佳污泥龄为17~25天,平均总氮去除率可达80%以上;污泥龄低于12天,硝化反应难以有效进行;污泥龄高于50天,反应器内由于溶解氧浓度不足导致处理效果恶化。进水pH的大小影响反应结束后系统内的DO浓度,进而影响SND的脱氮效果。在试验范围内,随着进水pH的升高,出水总氮去除率亦相应提高,当进水pH控制在7.5~8.0之间,总氮去除率可达92%。     

异养硝化-好氧反硝化菌的研究进展

近年来发现了一类具有异养硝化-好氧反硝化功能的细菌,其能够实现同步硝化反硝化(SND)的特性引起了人们广泛的关注。研究表明,异养硝化-好氧反硝化菌具有良好的脱氮性能,并且与传统脱氮过程相比,其N2O释放量占总脱氮量的比例可低至0.04%,COD的去除率有所提高。综述了影响异养硝化-好氧反硝化菌脱氮性能的因素,以及该菌在N2O生物控逸方面的应用,并提出了未来对异养硝化-好氧反硝化应用研究的方向。     

生物陶粒MBBR同步硝化反硝化脱氮试验研究

利用生物陶粒作为移动床生物膜反应器(MBBR)的填料,通过试验考察了MBBR发生同步硝化反硝化(SND)的可能性。分析了溶解氧和碳氮质量比对SND的影响。试验结果表明:MBBR具有良好的有机物去除及同步硝化反硝化能力。溶解氧的质量浓度在3 mg/L左右时,不仅能够满足硝化作用的需要而且又不严重抑制反硝化作用,NH3-N去除率达到81.45%的同时TN去除率为60.35%;进水碳氮质量比在10左右时,NH3-N、TN去除率分别为81.65%、63.60%。     

低温下碳源对同步硝化反硝化的影响

为了提高生物脱氮效率,采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟废水。在pH=7.0—8.5、温度10—15℃、溶解氧(DO)为3—5 mg/L、污泥浓度(MLSS)为(3 500±200)mg/L、ρ(NH4+-N)为50—70 mg/L条件下,分别考察蔗糖、醋酸钠和乙醇作为碳源对SBR工艺同步硝化反硝化(SND)脱氮效果和胞外聚合物(EPS)的影响。结果表明,蔗糖作为碳源时,当进水COD为370 mg/L时,COD去除率达到86%,SND率为88.3%,ρ(EPS)为659 mg/L;当醋酸钠作为碳源时,COD去除率达83.9%,SND率为68.8%,ρ(EPS)为742 mg/L;当乙醇作为碳源时,COD去除率仅为72.8%,SND率为58%,ρ(EPS)为736 mg/L。与醋酸钠和乙醇相比,蔗糖更适合作为低温下SBR工艺同步硝化反硝化的碳源。     

硝化菌与反硝化菌混合培养生物脱氮的研究

从污泥中筛选得到了脱氮效率较高的硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌,测定了其在含氮溶液中的生长曲线,计算得到其反硝化或硝化强度。将所得菌种在好氧条件下于模拟污水中进行混合培养,研究了脱氮效率及影响因素,并与用传统生物序列法进行硝化与反硝化培养脱氮的效果进行了比较。结果表明:混合培养硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌过程中不会累积中间产物,生物脱氮率可达76.7%,较传统序列式脱氮法有显著提高,混合培养过程受pH值和温度的影响较小,是一种简易可行、高效和无污染的生物脱氮方法。     

好氧氨氧化生物膜内氧传质特性及影响因素

采用理论计算和实验测试相结合的方法,对流化床反应器中好氧氨氧化生物膜内溶解氧传质特性及影响因素进行了分析。建立了综合考虑反应-扩散-对流作用的一维模型,计算结果表明:溶解氧所能到达的生物膜厚度受渗流速度等因素的影响;增大渗流速度、扩散系数和进水底物浓度均可以提高膜内溶解氧浓度的最大值。建立了序批式流化床生物膜反应器,获得了高于80%的氨氮转化率,实现了好氧氨氧化生物膜的成功挂膜,获得生物膜厚度为0.1～0.3 mm,采用微电极测试了膜内溶解氧浓度。实验测试和模型计算结果表明,溶氧浓度沿生物膜厚度方向均呈现出抛物线形的不均匀下降趋势,且当扩散系数为2.2×10–4 m2/s和渗流速度为6.0 mm/s时,测试结果和计算数值具有较好的吻合度。     

同步硝化反硝化SBBR处理低C/N比生活污水的启动与稳定运行

以低C/N比实际生活污水为处理对象,聚氨酯海绵填料为生物载体（填料填充率25%）,采用逐步提高氮负荷的方式,在较短的时间内（98 d）成功启动了同步硝化反硝化（simultaneous nitrification and denitrification,SND）的序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）。实时定量PCR（real-time qualitative polymerase chain reaction,real-time qPCR）结果表明系统内硝化菌得到富集。在稳定运行期间,系统对有机物及氮的去除效果良好,平均出水COD、NH₄⁺-N、TN分别为38.28 mg·L^-1、1.23 mg·L^-1、8.23 mg·L^-1。微生物将大部分碳源以聚羟基脂肪酸酯（poly-β-hydroxyalkanoate,PHA）的形式储存至体内,系统内NO₃^--N的去除主要通过内源反硝化作用,且反硝化过程基本无NO₂^--N积累,平均SND率为70.57%,TN去除率高达82.95%。由于硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同时进行,反硝化过程产生的碱度可补充硝化过程消耗的碱度,维持系统内pH的相对稳定。此外,可以通过DO和pH的变化判断SND的进行状态,有效地控制反应时间,节省动力消耗。     

自养亚硝化生物膜启动研究

采用纤维载体接种2种不同污泥研究亚硝化生物膜的启动及其关键性影响因子,在32℃和水力停留时间为10h和12h的条件下,分别经过130d和70d的运行,均成功实现了50%的亚硝化,其中进水负荷分别为248mg[NH3-N]/(L.d)和430mg[NH3-N]/(L.d)。研究表明:限氧(DO的质量浓度为0.5～1.0mg/L)和pH值为7.4～7.7是实现50%亚硝化的最佳条件;高温和较短的水力停留时间对生物膜中亚硝酸氧化菌没有明显的选择作用。     

强化A／O工艺在合成氨工业废水处理中的应用

以某合成氨化工厂废水为研究对象,进行高氨氮化工废水强化缺氧／好氧（A／O）工艺高效生物脱氮中试研究。经过150d的运行,获得了良好的COD和TN去除效果。研究结果显示：载体上生物膜DO基质通量的大小决定了生物膜内活性茵体的分布状况以及生物膜的厚度,挂膜量与DO浓度线性相关。持续稳定运行的强化A／O工艺,在碱度和水力停留时间（HBT）冲击下,具有很好的抗冲击能力和恢复能力。     

复合SBR系统中同步硝化反硝化现象及其脱氮效果

研究了复合SBR系统对有机物和氮的去除过程及其效果。结果表明:在有氧条件下,存在着反硝化现象,即同步硝化反硝化作用。在试验条件下,当溶解氧为3～5mg/L时,总氮去除率可达80%,同时CODCr的去除率达95%。     

轻质生物膜陶瓷载体的研制及在废水处理中的应用

选用轻质粘土、硅藻土和蛭石等陶瓷原料,按一定比例进行配方和制作,研制成一种轻质生物膜陶瓷载体,比重仅有1.47g/cm^3,将其用于流化床生物反应器来处理有机废水,在较小的曝气量条件下即可呈现出良好的流态化.本研究重点考察了该载体挂膜特性,并和橡胶材料作对比研究,发现陶瓷载体上的生物膜仅经过一个批次的试验后对COD的去除率就达到80%以上,而橡胶载体上的生物膜却需要5个批次后才达到同样的去除率,同时发现两种载体的表面生成的生物膜群落有差异.经过连续试验发现,陶瓷载体表面的生物膜具有比较好的生物活性.     

Biofilm Structure and Extracellular Polymeric Substances in Low and High Dissolved Oxygen Membrane Bioreactors

Abstract

This paper discusses the effect of dissolved oxygen (DO) on the biofilm structure in membrane bioreactor (MBR) and their consequence on membrane permeability and EPS. Two MBRs under high DO (6.0 mg/L, HDO) and low DO (<0.1 mg/L, LDO) were operated in parallel under same hydrodynamic conditions. The microbiological aspects in MBR systems were explored through a series of analysis techniques including PCR‐DGGE, gel filtration chromatography (GFC), confocal laser scanning microscope (CLSM), and image analysis.

The rate of membrane fouling for the LDO MBR was 5 times faster than that for the HDO MBR. The microbial communities between HDO and LDO MBR were quite different, which is likely to be the reason for different structures and permeabilities of the biofilms. The specific biofilm resistance in HDO MBR was lower to that in LDO MBR. This is attributed to relatively lower porosity and higher amount of EPS for the biofilm in LDO MBR. The distributions of cell and EPS were not uniform in the biofilms in both HDO and LDO MBR. The biofilm in LDO MBR contained larger amount of EPS than that in HDO MBR. The ratio of protein to polysaccharide was also higher for biofilm in HDO MBR than in LDO MBR.     

低氧状态下生物膜法废水处理中丝状菌膨胀特性研究

以生物接触氧化反应器处理模拟污水,考察了低氧状态下(DO的质量浓度为1.0～1.5 mg/L)丝状菌膨胀对生物接触氧化反应器的运行效果、生物膜活性及胞外多聚物的影响。结果表明:发生丝状菌膨胀后,系统COD去除率由正常运行时的88.2%下降到79.3%;生物膜活性普遍比正常运行期的要高,在第24天,两段氧化池生物膜活性都达到最大值,分别为165.48和163.04 mg[O2]/(g[MLVSS].h);生物膜EPS含量低于正常运行期,主要是由于EPS中多糖含量下降引起的。一段氧化池EPS由60.05 mg/g[MLVSS]降低到第26天的30.77 mg/g[MLVSS],二段氧化池EPS由34.84 mg/g[MLVSS]降低到第26天的26.88 mg/g[MLVSS];优势丝状菌种为021N型丝状菌和丝硫细菌。     

不同填料的厌氧氨氧化污泥挂膜性能比较

向厌氧氨氧化反应器内投加填料形成生物膜有利于污泥的持留,然而有关填料本身的不同特点对厌氧氨氧化生物膜生长影响的报道较少。将两种不同密度的悬浮塑料填料和两种不同密度的海绵填料置于同一反应器内,进行厌氧氨氧化污泥的挂膜,结果发现海绵填料的单个填料氨氮平均去除速率和亚硝态氮平均去除速率整体高于悬浮塑料填料,所挂污泥的EPS含量整体也高于悬浮塑料填料,并且挂膜速度也相对较快。在挂膜30 d后,单个小密度海绵填料便可检测出氨氮和亚硝态氮去除速率,且Δ（NO₂^--N）/（NH₄⁺-N）值接近1.32。在挂膜105 d后,单个小密度海绵填料的氨氮平均去除速率为0.123 mg·L^-1·h^-1,亚硝态氮平均去除速率为0.160 mg·L^-1·h^-1,值为1.30,最为接近理论值1.32,厌氧氨氧化活性为最佳,并且其所挂污泥的厌氧氨氧化菌丰度值在4种填料中最大,为1.73×10¹⁰ copies·（g dry sludge）^-1,总体来看小密度海绵填料的挂膜效果更好。