SBR工艺实现长期稳定的部分短程硝化

采用SBR工艺以实际生活污水为研究对象,通过3组预实验得出实现部分短程硝化(部分4NH-N+转化为NO_2~-N-)的最佳曝气量和曝气时间,启动长期运行的部分短程硝化序批式反应器(PNSBR),在好氧阶段以最佳曝气量[7.2~12 L·(h·L)~(-1)]和曝气时间(2~3 h)曝气,持续运行110多天(450多个周期)。结果显示,出水亚硝态氮积累率稳定维持在94%~100%,表明了长期稳定的短程硝化效果;出水2NO-N-与4NH-N+的比值大部分集中在2~4之间。进一步的分析得出,在PNSBR长期运行中,一方面通过控制曝气量和曝气时间使得好氧阶段溶解氧较低,更利于AOB的生长代谢而抑制NOB的活性;另一方面排水后剩余的亚硝态氮通过利用进水中的碳源反硝化去除(本周期的内源反硝化和下周期的外源反硝化),避免了为NOB提供底物的可能,从而实现了稳定的部分短程硝化。同步厌氧氨氧化和反硝化(SAD)工艺广泛存在,PNSBR反应器作为SAD的前置反应器,可提供满足SAD运行的进水,因此部分短程硝化是一项有潜力的工艺。     

曝气量对移动床生物膜反应器中微生物硝化活性的影响

移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR)兼具活性污泥和生物膜两者的优点,硝化和反硝化能同步进行。为研究曝气量对MBBR运行效果的影响,分别设置曝气量为0.3 L/min、0.4 L/min和0.5 L/min,培养5 d后测定反应器中NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N浓度变化,分析不同曝气量下反应器生物膜中微生物的硝化活性差异。结果表明,在COD浓度为350 mg/L、NH₄⁺-N浓度为45 mg/L时,曝气量为0.4 L/min的微生物硝化活性最佳,结果为以后高效运行MBBR提供依据。     

MABR系统处理空间站模拟废水的研究

微生物法处理空间站废水是未来空间站水回收管理系统的发展方向之一，为了探究生化法对空间站废水的处理效果，设计并搭建了一套MABR反应器，以出水COD、NH₄⁺-N和TN等作为主要考察指标，并结合NO₂^--N、NO₃^--N等指标对反应器的处理效果进行评估和分析。试验对比了不同曝气压力、不同断面流速下反应器的处理效能，从而找出各因素对反应器处理效果的影响规律，然后在一定条件对空间站模拟废水进行处理。结果表明：反应器启动后具有同步硝化反硝化功能；当处理市政污水时，设定曝气压力为0.015 MPa，断面流速为2.5 mm/s,HRT为24 h,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到99.9%、97.8%和86.69%；当处理空间站模拟废水(稀释10%)时，补充碳源150 mg/L(葡萄糖)，曝气压力为0.02 MPa，断面流速为2.5 mm/s,HRT为24 h,COD、NH₄⁺     

生物脱氮新工艺研究进展

厌氧氨氧化技术利用NO₂^--N氧化NH₄⁺-N来实现污水中氮素的高效去除,其中NO₂^-N的产生是实现厌氧氨氧化应用的难点,而短程硝化是获取NO₂^-N的重要途径之一。针对目前在实际工程中通过短程硝化难以实现长期稳定的亚硝酸盐累积的问题,介绍了厌氧氨氧化、短程反硝化工艺影响因素及工程应用的研究进展;分析了短程反硝化工艺累积NO₂^-N的过程,从而去除污水中的氮素污染物。对短程反硝化与厌氧氨氧化工艺耦合方式在处理实际废水时的可行性与应用前景进行展望。     

人工快渗系统短程硝化反硝化的协同启动及脱氮性能

为提高人工快渗(CRI)系统的脱氮性能,构建了好氧(O)/缺氧(A)两段式CRI系统处理模拟生活污水,采用NaCl-pH协同调控的方式启动短程硝化反硝化,考察了其对NH₄⁺-N、TN去除的强化效果。结果表明,进水中投加质量浓度为6 000 mg/L的NaCl运行13 d后,O-CRI反应柱的NO₂^--N积累率可达到71.7%,此时提高进水pH至8.8,NO₂^--N积累率可增高至95.5%,NaCl-pH协同调控可成功启动短程硝化。O/A-CRI系统稳定运行期间NH₄⁺-N、TN去除率均值分别达到97.6%、87.5%,比对照组分别提高了2.9、41.3个百分点。O-CRI反应柱内的脱氮功能菌以氨氧化菌(AOB)为主,其中相对丰度较高的菌属为Nitrosomonas、Nitrosospira,而以Nitrospira为代表的亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性由于被选择性抑制而致使其相对丰度大幅减小,从而保障了NO     

电絮凝-半短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理裂化催化剂废水

裂化催化剂生产过程中产生的高盐度、高浊度、高氨氮、低C/N比废水难以处理。构建了电絮凝-半短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺,考察了该组合工艺对实际裂化催化剂废水的处理效果以及处理稳定性。结果表明组合工艺处理裂化催化剂废水具有较好的稳定性,出水水质稳定在以下水平:浊度< 30 NTU,NH₄⁺-N< 10 mg·L^-1,NO₂^--N< 3 mg·L^-1, NO₃^-< 40 mg·L^-1,COD< 100 mg·L^-1;通过进水氨氮浓度确定曝气时间的方式可以保证长期稳定的半短程硝化过程,出水NO₂^-/NH₄⁺-N比值维持在0.9～1.4之间,满足厌氧氨氧化反应器的进水要求;同时在裂化催化剂废水的高盐度胁迫下厌氧氨氧化工艺能够表现出显著的厌氧氨氧化效果。     

部分短程硝化SBR实现低C/N比生活污水碳源的充分利用

为实现低C/N比生活污水中碳源的充分利用,以部分短程硝化SBR为研究对象,通过减少进水输入碳源的量和增加反硝化利用碳源的量两方面来提高碳源利用率（反硝化利用碳源的量与总进水碳源的量的比值）,分别考察了进水量、排水比、曝气时间、沉淀时间、曝气后搅拌时间对碳源利用率的影响。结果表明,排水比由50%变为35%,碳源利用率由15.1%提高到24.8%;曝气时间由2 h增加到2.25 h,碳源利用率由24.8%提高到27.5%;曝气后增加1.5 h的搅拌过程,碳源利用率又提高了3.8%,此时出水的亚硝态氮积累率（NAR）为94.8%,NO₂^--N/NH₄⁺-N为1.7,表明了系统稳定的短程硝化效果,且能为同步厌氧氨氧化-反硝化（SAD）工艺提供更适宜的进水。通过调节以上运行参数,部分短程硝化SBR对于低C/N比生活污水的碳源利用率得以提升,节省了后期曝气去除有机物的能耗,进而削弱好氧异养菌的生长,有效避免好氧异养菌过度增殖对氨氧化菌（AOB）的冲击,维持系统稳定的短程硝化效果。     

基于FNA处理污泥实现城市污水部分短程硝化

为实现城市污水短程硝化厌氧氨氧化生物脱氮,以去除有机物的实际污水为研究对象,考察了游离亚硝酸盐(FNA)处理污泥实现城市污水部分短程硝化的可行性。 结果表明,FNA处理活性污泥后,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的亚硝酸盐氧化速率下降程度大于氨氧化菌(AOB)的氨氧化速率,且在0～0.75 mg HNO₂-N·L^-1范围内随着FNA浓度的增加抑制作用增强。接种实际污水厂活性污泥后,系统亚硝酸盐(NO₂^--N)积累率仅为1%,即为全程硝化。在控制污泥龄约为15 d的条件下,采用FNA处理污泥可使系统亚硝酸盐积累率增加至90%以上。水力停留时间调至2.5 h时,实现了部分短程硝化,且出水NO₂^--N/NH₄⁺-N平均值为1.24,可满足厌氧氨氧化脱氮反应的要求。因此采用FNA处理污泥,结合水力停留时间和污泥龄控制可实现城市污水部分短程硝化。     

长泥龄改良A2/O工艺的短程硝化反硝化除磷

为解决传统A²/O工艺硝化与除磷泥龄(SRT)之间的矛盾,进一步提高低C/N(P)比生活污水同步脱氮除磷效率,采用一种改良A²/O工艺在长SRT条件下处理生活污水.试验结果表明,该工艺可有效筛选和强化反应器内活性污泥,并大量富集长SRT的反硝化除磷菌(DPAO).通过亚硝酸盐氧化菌(NOB)淘洗阶段后,反应器在SRT=19.6d、A²O段污泥浓度(MLSS)=5.5 g·L^-1、水力停留时间(HRT)=8.2 h、污泥回流比(R)=90%、硝化液回流比(r)=250%、溶解氧(DO)=1.5～0.3 mg·L^-1,间歇曝气段HRT=4 h、曝气周期1 h曝气1 min(DO=0.3～0.5 mg·L^-1)、沉淀59 min条件下长期运行,COD、NH₄⁺-N、TP和TN的平均去除率分别为88.71%、99.2%、93.77%和89.52%,出水亚硝化率(NO₂^--N/NO_x^--N)可达97.2%,DPAO占聚磷菌(PAO)比为95.5%.污水中约72.96%的COD被DPAO合成PHA除磷,15.75%的COD由异养反硝化消耗,约41.96%和31.31%的N分别通过反硝化除磷和异养反硝化去除.剩余污泥主要由DPAO和反硝化菌增殖产生,分别占82.74%和17.24%,较传统脱氮除磷途径减少了58.76%的碳源消耗和44.6%的污泥排放.     

溶解氧对长距离输水管道水质影响

为保证长距离输水管道输送水水质,采用管道模拟反应器考察了溶解氧（DO）对输水管道水质影响以及曝气充氧后水质恢复情况。结果表明：DO降低影响氨氮（NH₄⁺-N）的去除,DO浓度越低越不利于NH₄⁺-N的去除,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,NH₄⁺-N去除率分别由90%降到21%和85%,曝气充氧54 h和3 h后恢复;DO浓度降低导致亚硝酸氮（NO₂^--N）积累明显增加,DO浓度越低,NO₂^--N的积累越严重,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,出水NO₂^--N由0.02 mg·L^-1增加到0.354 mg·L^-1,曝气充氧54 h后恢复,DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行32 h后,出水NO₂^--N达到最大值0.112 mg·L^-1,曝气充氧4 h后恢复;DO浓度降低使水中UV₂₅₄升高,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行2 h后,出水UV₂₅₄分别增加了70.8%和20.8%,均在运行32 h后恢复,且曝气充氧后保持稳定。因此,DO对长距离输水管道水质具有重要影响,可采用DO实现对水质的调控。     

高亚硝态氮钝化清洗废水的生物处理及过程控制

钝化清洗废水含有高浓度亚硝态氮,采用普通活性污泥难以进行生物处理。采用亚硝态氮废水富集亚硝态氮氧化菌（NOB）,以富含NOB污泥的SBR装置处理模拟化学清洗钝化废水,并提出了该处理工艺的过程控制策略。结果表明：该工艺可以在300 min内完全氧化亚硝态氮浓度高达2000 mg·L^-1的钝化废水,高浓度亚硝态氮没有对生物降解过程产生明显抑制;反应过程中DO浓度的变化与亚硝态氮氧化过程存在相关性,溶解氧浓度的移动斜率变化（DO-MSC）可作为亚硝态氮氧化过程控制参数;当DO-MSC >0.02时,亚硝态氮氧化过程结束,此时可停止曝气。批次试验结果显示在不同曝气量（0.02～0.125 m³·h^-1）和不同温度条件（15～30℃）下,DO-MSC指数均可有效指示亚硝态氮氧化终点。     

蜂窝填料三相流化床去除城市污水中的总氮特性研究

在好氧条件下,构建了蜂窝填料三相流化床,研究了三相流化床去除城市污水中总氮的效果以及氨态氮、亚硝酸盐和硝态氮转化规律.结果表明,当HRT为3h时,三相流化床对总氮去除率为52.61％.氨氮去除率为45.71％,进、出水中的亚硝酸盐和硝酸盐氮质量浓度均较低(进水低于1.12 mg/L,出水低于4.52 mg/L).对剥落...     

短程硝化过程中NO_2~-对NH_4~+及NH_2OH氧化产生N_2O的影响

N2O是一种强效的温室气体,而污水生物脱氮过程是N2O产生的一个主要人为来源。在本研究中,向生物处理出水中投加NH+4、NH2OH及NO-2,研究了NO-2对NH+4及NH2OH氧化过程中N2O产生的影响。试验结果表明,NH+4及NH2OH氧化过程的最初30 min内(总反应时间180 min)产生的N2O占总N2O产生量的25%以上。在NH4+或NH2OH氧化完成前的30 min内,N2O的净产生量仅有0.2 mg·L-1。NH2OH的氧化是短程硝化开始阶段产生N2O的途径,此后NH+4或NH2OH氧化为AOB提供还原NO-2电子,引起的反硝化作用是产生N2O的主要途径。在实际生活污水短程硝化试验过程中,由于部分COD的存在,在低氧条件下,可能会出现异养菌的反硝化作用。同时,由于氧气及NO-2对氧化亚氮还原酶(NOS)的抑制,使得在生活污水进行短程硝化时,N2O的净产量比上述出水试验时增加了17%以上,总产量最高达到了11.07 mg·L-1。这一途径对N2O产生的贡献也是不容忽视的。     

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。     

Bioaugmentation of two-stage aerobic sequencing batch reactor with mixed strains for high nitrate nitrogen wastewater treatment

Mixed strains Delftia sp.YH01 and Acidovorax sp.YH02, with capability of heterotrophic nitrification-aerobic denitrification, were introduced into a two-stage aerobic sequencing batch reactor to enhance NO₃^--N removal. With optimal C/N of 8, efficient NO₃^--N removal was achieved at initial NO₃^--N concentration of 2000 mg·L^-1. Meanwhile, the massive accumulation of NO₂^--N was avoided during the long operation. Compared to the one-stage aerobic sequencing batch reactor, the removal efficiency of NO₃^--N and TN in the two-stage aerobic sequencing batch reactor was increased by 36.5% and 42.7%, which respectively was 93.8% and 88.4%. Microbial community study showed that the mixed strains have the stronger viability and can synergistically denitrify with the indigenous microorganisms in system, such as Azoarcus, Uncultured Saprospiraceae, Thauera, Paracocccus, which could be major contributors for aerobic denitrification. The proposed technology was shown to achieve high-efficiency treatment of high NO₃^--N wastewater through aerobic denitrification.     

生活污水对成熟厌氧氨氧化颗粒污泥的影响

部分短程硝化和厌氧氨氧化技术的研究主要集中在高氨氮废水方面，对低氨氮浓度生活污水的研究相对较少。使经过除碳和部分短程硝化后的实际生活污水进入厌氧氨氧化UASB反应器，探究生活污水对成熟厌氧氨氧化颗粒污泥的影响。结果表明，当厌氧氨氧化UASB反应器的进水由配水变为生活污水后，反应器出水中氨氮浓度可降到5 mg·L^-1以下，亚硝态氮浓度可降到1 mg·L^-1以下，但是硝态氮的生成量高于理论值，可能是溶解氧被带入UASB反应器使硝化作用增强。UASB反应器内厌氧氨氧化污泥颜色由红色变为红黑色，T-EPS含量减少，PN/PS由1.13增大到3.66，沉降性变好，反应器内污泥中厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia所占比例由17.7%减少为14.4%，系统内AOB和NOB菌的含量增加，如果能够降低进入UASB反应器的溶解氧，有可能会减少出水硝氮，达到较好总氮去除效果。     

反硝化深床滤柱深度脱氮效果及反硝化功能基因分析

采用石英砂、活性炭双层滤料反硝化深床滤柱处理城镇污水处理厂二沉池出水中硝酸盐氮（NO₃^--N）,研究了深床滤柱反硝化脱氮性能以及主要反硝化功能基因对进水碳氮比（化学需氧量/总氮,即COD/TN,简称C/N）的响应。结果表明,NO₃^--N平均转化率随着C/N升高,由46.5%升高至90.0%,化学需氧量（COD）平均去除率由97.2%降至76.5%。低碳氮比（C/N<6）条件下,出水亚硝酸盐氮（NO₂^--N）出现明显的积累,在C/N=4.2时,积累率达41.5%,在高碳氮比（C/N ≥ 6）条件下,NO₂^--N积累量逐渐减少,直至出水无NO₂^--N。研究表明,反硝化深床滤柱对污染物的转化主要发生在前35cm滤料深度,COD去除率和NO₃^--N转化率分别为94.0%、81.2%。采用荧光实时定量PCR技术在C/N分别为4.2、6和7条件下,对深床滤柱中反硝化功能基因napA、narG、nirK、nirS和nosZ数量进行分析,结果表明,随着C/N升高,各反硝化功能基因拷贝数也随之升高,说明增加碳源投加量可以为反硝化细菌提供更好的生长环境,有利于其生长繁殖,促进反硝化过程的进行;当narG基因拷贝数大于（nirS+nirK）基因拷贝数时,NO₂^--N会产生积累。