固体碳源生物膜反应器的脱氮性能及机理研究

为研究固相反硝化的脱氮性能及其机理,利用板块状热塑性淀粉/PCL共混固体碳源构建了上流式固体碳源生物膜反硝化反应器,重点研究了固体碳源填充方式、反应器HRT以及进水硝态氮浓度对反硝化效果的影响。结果表明,折流倾斜填充方式比竖直悬挂填充方式具有更好的脱氮效果。当生化池尾水中的TN平均浓度为20 mg/L时,在HRT为3 h条件下,折流式反应器的平均反硝化速率为4.9 mg/(L·h),出水TN和COD平均浓度分别为5.5和12 mg/L;竖直悬挂式反应器的平均反硝化速率为2.5 mg/(L·h),出水TN平均为12.6 mg/L、COD平均为18 mg/L。另外,在折流式反应器中,TN去除率与反硝化速率分别与HRT和进水硝态氮浓度之间存在显著线性相关性,且TN的去除率和反硝化速率随HRT的延长及进水硝态氮浓度的增加而上升。扫描电镜观察结果证明了生物膜的附着及其对固体碳源的降解。PCR-DGGE分析结果进一步证实了Myxobacterium AT3-03和Comamonas granuli是生物膜中主要的反硝化微生物。     

活性污泥内碳源含量的估测与表征方式研究

基于内源反硝化动力学,评估不同培养条件下活性污泥的内源反硝化能力,研究间接表征污泥中内碳源含量的方法,以利于实现活性污泥内碳源的充分利用.研究结果表明,当COD由100 mg/L增至400 mg/L时,培养污泥的内源反硝化速率基本从零增至15.68 mgNO3- - N/(L·h),内源反硝化能力明显增强；在试验条件下,不同污泥、不同浓度下的内源反硝化动力学均具有良好的线性度(R2＞ 0.94),在此基础上推导得到污泥内碳源含量为2.86Kt(K为污泥的比内源反硝化速率系数,t为反应时间)；根据推导公式计算的NO3- -N去除率与实测值接近.利用内源反硝化动力学间接表征内碳源含量的方法具有一定的有效性和稳定性,且可操作性强,适用于指导污水处理厂的日常运行.     

反硝化生物滤池的自然挂膜启动研究

研究了反硝化生物滤池的挂膜启动过程,寻求判断启动完成的快速、简便、合理的方法,为反硝化生物滤池的挂膜提供理论依据。控制水力负荷在0.022 m3/(m2·h)即HRT为14 h,水温为25~27℃,反硝化生物滤池运行14 d后对硝态氮的去除率达到99%,第15天平均进水硝态氮浓度由21.86 mg/L减小到8.05 mg/L,出水浓度基本保持不变,仍稳定在0~1 mg/L,反硝化系统生态结构稳定,表明挂膜成功。当有机碳源充足、NO-3-N浓度0.1 mg/L时,反硝化速率与NO-3-N浓度遵循零级反应动力学规律。反硝化生物滤池中的氨氮主要由微生物同化作用去除,去除率约为28.9%。     

固体缓释碳源强化污水土地处理系统的反硝化效能

针对传统的污水土地处理系统脱氮效果较差的问题,利用丝瓜络作为固体缓释碳源构建反硝化反应器,与土地处理系统联用,强化其反硝化效能。结果表明,在土地处理系统之后串联反硝化反应器,可使总氮的平均去除率从26.83%提高到80.77%,出水硝酸盐氮的平均浓度也从34.2 mg/L降到了7.32 mg/L;出水COD浓度有小幅度升高,但整个系统对COD的平均去除率仍可保持在91.22%的较高水平。由此证明,利用丝瓜络作为固体缓释碳源来提高污水土地处理系统的反硝化脱氮效能是可行的。     

前置反硝化生物滤池的启动研究

以污水处理厂的二级出水为进水,对回流比为50%的前置反硝化生物滤池采用自然挂膜法以设计流速进行挂膜启动,考察了启动期间各指标的变化规律及成功挂膜所需的时间。研究发现,当回流比为50%、采用自然挂膜法以设计流速运行时,曝气生物滤池(BAF)需35 d能成功挂膜,反硝化生物滤池在投加甲醇后经过7 d可挂膜成功。两级生物滤池启动的关键是曝气生物滤池能否成功挂膜。启动成功后,污水厂的二级出水经反硝化生物滤池/BAF工艺处理后出水总氮能够稳定在5 mg/L以下,TOC在12 mg/L以下,COD在35 mg/L左右。     

餐厨垃圾水解液与传统碳源的脱氮效果比较

采用自配餐厨垃圾在pH值为6、温度为35℃、TS为100 g/L的条件下进行厌氧消化,并利用其水解产生的酸化液作为外加碳源进行反硝化脱氮试验,考察了水解酸化液、甲醇、乙酸钠等三种碳源在相同COD/NO-3-N值下的脱氮效果。在COD/NO-3-N值约为5、NO-3-N初始浓度约为35 mg/L及常温条件下,甲醇、乙酸钠和水解酸化液的反硝化速率分别为7.4、13.8及16.3 mgNO-3-N/(gVSS·h)。水解酸化液作外加碳源的反硝化过程经历了两个不同NO-3-N去除速率的反应阶段,且反应过程中存在NO-2-N积累。利用基于Monod方程的动态模型对反硝化过程进行模拟,并与零级反应的反硝化速率进行比较。结果表明,以甲醇、乙酸钠、水解酸化液作碳源的反硝化速率分别为8.50、14.14、18.67 mgNO-3-N/(gVSS·h),其对甲醇和乙酸钠的模拟效果较好,而水解酸化液中由于存在多种物质同时进行反应,故模拟结果与试验结果的拟合度不高。     

乙酸钠为碳源时的污水反硝化规律研究

利用序批式反应器,以CH3 COONa为唯一碳源,对反硝化污泥进行了50 d的长期驯化.之后,利用缓冲溶液将反硝化过程中pH值的上升幅度控制在0.5范围内,研究了不同碳氮比下的反硝化规律.结果表明,无论碳源是否充足,反硝化过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的变化趋势基本相同,即反硝化过程中均会出现亚硝酸盐氮积累且随后逐渐消失的现象.硝酸盐氮还原完毕时,亚硝酸盐氮会出现最大积累量,同时反硝化速率出现拐点,速率开始明显加快.当碳氮比从1.0增加到3.7时,反硝化速率明显增加.反硝化菌可过量吸附CH3COONa,因此在以CH3COONa为外加碳源进行反硝化时,即使CH3COONa投加过量,出水COD值也能维持在较低水平.     

醋酸酯淀粉和SPAN80在反硝化缓释碳源中的应用

为了提高淀粉/聚乙烯醇(PVA)缓释碳源的脱氮效率,并有效控制碳源的释放速率,对缓释碳源基材组分进行了改进,采用醋酸酯淀粉替代普通淀粉,并添加疏水性乳化剂(SPAN80),通过静态脱氮和释碳试验,考察了缓释碳源脱氮性能和释碳速率的变化。结果表明,醋酸酯淀粉替代普通淀粉可以显著改善缓释碳源的品质,醋酸酯淀粉/PVA体系比普通淀粉/PVA体系的反硝化速率提高4倍之多,分别为0.085、0.016 mg/(g·h)。在醋酸酯淀粉/PVA体系中添加其质量5%的SPAN80,在保持较高脱氮效率的同时,能够有效降低出水COD浓度的幅度在15 mg/L以上,并减弱碳源表面的水解腐蚀程度。因此,醋酸酯淀粉和乳化剂的使用,能够提高缓释碳源的脱氮效率,并降低碳源的释放速率。     

剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源的回用量实验研究

考察剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源的反应速率,并据此初步确定上清液的回用量。对剩余污泥进行碱解发酵,选取SRT=9 d的上清液,采用不同的VFA/N比值进行批式试验,考察其反硝化速率,选择出试验条件下的较优比值,并应用于实际生活污水中,与单纯生活污水脱氮对照,考察回用的可行性以及回用量的确定,提出利用阶段反硝化率粗略估计污泥碱解上清液回用量的思路。结果显示,所有比值的反硝化速率曲线均可分为4段,且随着VFA/N比值的增加,反硝化速率明显增加,pH值的变化趋势也与之对应;以VFA/N=2.47为分界点,比值继续增加,反硝化速率的增长并不大;将上清液以一定比例投入生活污水,反硝化速率明显提高,平行组6 h反硝化量分别达到47.0 mg/L和33.9 mg/L。     

外加碳源对改良A~2/O工艺反硝化除磷的影响

在缺氧条件下向改良A2/O工艺活性污泥混合液中投加乙酸钠,考察外加碳源对改良A2/O工艺反硝化除磷的影响。结果表明,随着反应时间的延长,反硝化速率逐渐降低,由此反硝化过程可大致分为3个阶段,其中第1阶段的反硝化速率最大;释磷和反硝化同时发生,且释磷和第1阶段的反硝化利用同一类碳源;初始NO3--N浓度和外加碳源投量对释磷速率无明显影响,试验条件下释磷速率为4.0mgPO34--P/(gVSS.h)左右;释磷结束后,若仍然存在NO3--N,则会发生反硝化吸磷过程。投加碳源可提高反硝化脱氮效果,但同时会对反硝化吸磷带来不利影响,因此在实际运行时要合理控制碳源投量,以恰好满足脱氮要求为最佳。     

酸化液对反硝化速率的影响研究

采用序批式试验研究了酸化液对反硝化的影响。在温度为21～23℃的条件下,进行了4个不同工况的试验,分别为不投加酸化液及酸化液投加量为10、20和30 mg/L(以TOC计)。研究表明,酸化液能显著提高反硝化菌的反硝化速率,酸化液投加量越大,第一阶段的平均反硝化速率和平均耗碳速率也越大。酸化液投加量为30 mg/L时,其第一阶段的平均反硝化速率为0.367mgNO 3--N/(mgVSS.d),是不投加酸化液工况的1.83倍;平均耗碳速率为0.713 mgTOC/(mgVSS.d),是不投加酸化液工况的2倍。酸化液中的有机碳可以分为易被反硝化菌利用和难被反硝化菌利用两部分,酸化液的投加量越大,易被反硝化菌利用的有机碳含量越多,以酸化液投加量为30 mg/L的工况为例,可被反硝化菌利用的有机碳含量为75.7%。     

反硝化最小碳氮比值的推求和应用

利用反硝化最小碳氮比值[C/N]min可快速简便地判别反硝化碳源是否足够,根据理论推导和参照国外经验参数推出不同情况下的[C/N]min,具有实际应用价值,可供有关设计人员参考。     

云南某废弃菜叶处理厂废水处理工程实例

废弃菜叶处理(破碎+厌氧产沼气)过程中产生的废水是一种污染物浓度较高、C/N偏低的废水。云南某废弃菜叶处理厂废水处理工程采用A²O²(二级O池为MBR膜池)工艺,以强化氮的脱除,保证出水TN的达标。对A²O²工艺的启动特性、运行效果及运行费用组成进行了分析。在工艺启动过程中,COD的去除效率可以稳定在70%以上;当硝化反应发生后,对NH₄⁺-N的去除率>99.5%;投加一定量的碳源后,对TN可以达到较高的去除率。稳定运行后,出水的COD、NH₄⁺-N、TN和TP分别稳定在300、10、45、5 mg/L以下,满足《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962—2015)的C级标准。经测算,处理成本为27.564元/m³。     

碳源对厌氧活性污泥产生磷化氢的影响

以污水处理厂浓缩池污泥为种泥,通过厌氧驯化培养后,研究了不同碳源和碳磷比对磷化氢的产生和TP去除量的影响.结果表明,还原性碳与磷化氢的产生密切相关,以甲醇为碳源时,磷化氢的产量最大,为133.64 μg/m3,TP的去除量也达到最大,为14.29 mg/L.当碳磷比为16∶1(COD初始浓度为800 mg/L、TP初始浓度为50 mg/L)时,磷化氢产量最大,为141.84.μg/m3,TP的去除量为14.85 mg/L,过高和过低的COD浓度都不利于磷化氢的产生.     

深床滤池在无锡市芦村污水处理厂的运行效果

DeniteFilter(反硝化滤池)是将生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元,一池多用,兼具除磷脱氮功能。针对TN达标难点,无锡市芦村污水处理厂四期工程深度处理中采用了该工艺,运行中发现,投加理论碳源量时,出水TN不能达标,经分析,是二沉池出水DO及滤池进水DO上升消耗了碳源所致,因此,重新核定了碳源投加量。运行结果表明,增加碳源投加量后出水TN达标。建议通过改进滤池出水堰形状和增加碳源投加精确控制系统来削减碳源投量。     

补充生物质强化水平潜流湿地去除硝酸盐氮研究

针对垂直流-水平流组合人工湿地的水平流段反硝化碳源不足的问题,研究了投加香蒲枯叶对去除硝酸盐氮及出水水质的影响.结果表明,投加经过碱处理和未处理的香蒲枯叶均可以提高水平潜流人工湿地系统对硝酸盐氮的去除速率.在进水硝酸盐氮为50 mg/L时,投加经碱处理的香蒲枯叶后,运行初期的出水硝酸盐氮<7 mg/L,去除速率可达12.18 S/(m~3·d);投加未处理的香蒲枯叶后,运行初期的出水硝酸盐氮<15 mg/L,去除速率为9.21 g/(m~3·d).投加香蒲枯叶后,系统出水总氮的变化趋势与硝酸盐氮的一致.     

不同外加碳源生物滤池的深度处理特性与经济分析

考察了外加萄萄糖、甲醇、乙醇、乙酸和乙酸钠这5种碳源时,作为二级处理后续深度处理的反硝化生物滤池(DNBF)对N03--N、COD和SS的去除特性,并进行了技术经济分析.结果表明,分别投加上述5种碳源时,DNBF对NO3--N的去除率分别为70.2%、68.0%、73.5%、80.6%和82.3%,各碳源的适宜碳氮比分别为7.51、4.10、4.89、5.14和4.63gCOD/gNO3--N,反硝化速率大小排序为乙酸钠＞乙酸＞乙醇＞葡萄糖＞甲醇.投加适量碳源后,滤池出水COD和SS值仍可达到一级A排放标准.技术经济分析结果显示,乙酸钠可作为DNBF的优先选择碳源.     

应对高藻水源水的粉末活性炭吸附预处理研究

针对高藻期水源水存在的水质问题,结合其水质特点,利用小试和中试结合的方法研究应对高藻水源水的粉末活性炭吸附预处理技术,具体包括优选最佳的活性炭种类、确定相应的应用方案、分析其处理效能。研究结果表明,用于高藻期水源水处理的最佳粉末活性炭应该具有相对较发达的中孔和微孔,同时具有一定含量的含氧官能团;活性炭的投加量应在15 mg/L以上,并保证有30 min以上的接触时间,同时适当增加混凝剂的使用量,此时对微囊藻毒素、土臭素、2-MIB的去除率分别为90%、86%、93%,还可在一定程度上改善混凝沉淀单元对藻类的去除率,维持滤池的正常运行;使用粉末活性炭预处理时,应尽量避免与预氧化工艺组合使用,如果的确需要组合使用,两工艺应间隔适当的距离。     

工业园区污水水质对污水厂运行的影响及评价

通过对天津滨海新区某工业园区污水处理厂的实地研究和调查,发现该厂进水水质存在"两高一低("难降解COD和TP浓度高、BOD5浓度低)等问题,出水COD、TN、TP和TSS浓度均不能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(》GB 18918—2002)的一级排放标准。为提高工业园区污水厂出水水质,在该厂生物处理的基础上,通过增设辅助工艺和投加药剂等措施使出水水质能稳定达到一级排放标准。     

反硝化脱氮碳源研究现状

针对目前我国污水处理厂存在的脱氮碳源不足的问题,提出了以纤维素为主的固体碳源、污泥水解产生的挥发性脂肪酸以及有机工业废水等新型碳源,并探讨了这几种新型碳源的研究现状,为提高脱氮效率提供了依据。