供氧速率影响同时硝化反硝化脱氮的研究

通过在实验室内建立同时硝化反硝化(SND)装置,考察了供氧速率对SND脱氮的影响。结果显示,当供氧速率由50 m L/(min·L)提高至100 m L/(min·L)时,COD与NH3-N去除效率变化不大,分别保持在96%与99%以上,而TN去除率由80%降低至70%左右。为研究造成脱氮性能差异的原因,采用批次试验测试了不同供氧速率下的脱氮过程。研究结果表明,供氧速率的增加不影响反硝化速率,但会提高碳氧化速率,从而加快有机物的消耗,缩短了反硝化的时间,从而造成TN去除率下降。     

不同电子受体配比对反硝化除磷特性及内碳源转化利用的影响

以A²/O-生物接触氧化(biological contact oxidation,BCO)系统反硝化除磷活性污泥为研究对象,通过投加不同浓度的NO₂^--N和NO₃^--N(30 mg·L^-1),考察了反硝化聚磷菌(denitrifying polyphosphate accumulating organisms,DPAOs)在不同电子受体配比(NO₂^--N:NO₃^--N0, 0.2:0.8, 0.4:0.6, 0.5:0.5, 0.6:0.4)条件下的脱氮除磷特性。结果表明:乙酸钠为DPAOs用于反硝化除磷的理想碳源,且其浓度为200 mg·L^-1时最佳;仅以NO₃^--N为电子受体进行缺氧吸磷反应时,NO₃^--N的投加量为30 mg·L^-1时较为合适;以NO₂^--N作为电子受体,未经 驯化的DPAOs,短时间内很难利用NO₂^--N,但低浓度的 (6 mg·L^-1)不会影响DPAOs以 作电子受体进行反硝化除磷;同时,NO₂^--N对于DPAOs吸磷作用的抑制程度明显强于 反硝化作用,当NO₂^--N浓度达到18 mg·L^-1时,吸磷反应基本停止;此外,较高浓度的NO₂^--N不仅会抑制聚羟基脂肪酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate,PHA)的分解利用,且会使PHA分解产生的能量较多地用于储存糖原(glycogen,Gly),而所分解利用的PHA中90%以上为聚-β-羟基丁酸酯(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)。     

反硝化除磷+短程反硝化厌氧氨氧化工艺的深度脱氮除磷效能

为经济高效地去除城市生活污水和硝酸盐废水中的氮磷元素,本研究在厌氧折流板反应器（ABR）和连续搅拌反应器（CSTR）一体式反应器中分别建立了反硝化除磷（DPR）和短程反硝化厌氧氨氧化（PDA）工艺。结果表明,反应器运行185天,在缺氧/厌氧和外加COD/NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N比仅为0.7条件下,PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的去除率高达96.91%和97.75%,最终出水PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的浓度低至0.22mg/L和3.30mg/L,意味着该系统极佳的脱氮除磷效果不依赖氧气和有机碳源量。DPR对系统PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的去除均占主体部分（99.07%和60.23%）,而PDA对总氮（TN）的去除占比呈现逐渐上升的趋势（4.53%→37.52%）。批次实验表明：①COD（300mg/L）显著抑制DPR菌活性,PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P主要是在缺氧状态下以NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N为电子受体,有机物为电子供体通过DPR途径去除;②高效短程反硝化过程（亚硝酸转化率92.25%）稳定为厌氧氨氧化供给电子受体（NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N）,DPR系统剩余NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N主要被NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N氧化去除,因此DPR+PDA系统实现了高效同步脱氮除磷效果。高通量测序表明,Accumulibacter（7.41%）是DPR系统功能性除磷菌,Thauera（7.24%）和Candidatus Brocadia（3.12%）为PDA系统关键脱氮菌。     

不同碳源类型对生物除磷过程释放磷的影响

厌氧释放磷是生物除磷的重要部分,释放磷不充分是生物除磷不稳定的主要原因。为了研究碳源种类对厌氧生物除磷的影响,以A2/O氧化沟工艺好氧末端活性污泥为研究对象,投加乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、甲醇和乙醇等碳源,在厌氧和缺氧状态下进行释放磷试验研究。结果表明：（1）在厌氧条件下,聚磷菌（PAOs）以乙酸钠或丙酸钠为碳源释放磷速率很快,120 min平均比释放磷速率分别为290.5和236.7 mg P·（g VSS）-1·d-1;PAOs利用葡萄糖、乙醇和甲醇释放磷速率较低,比释放磷速率分别为49.4、38.8和8.91 mg P·（g VSS）-1·d-1;（2）在缺氧条件下,PAOs以乙酸钠或丙酸钠为碳源释放磷速率与厌氧状态下释放磷速率相差不大,而其他3种碳源作用下,PAOs并不释放磷;（3）初始NO-3过高时,乙酸钠作为碳源,PAOs在释放磷结束后利用NO-3作为电子受体进行反硝化吸收磷。     

高氮豆制品废水的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮工艺

采用序批式活性污泥法,通过控制溶解氧浓度开发出处理高氮豆制品废水的新工艺.实验结果显示,当曝气阶段反应器内溶解氧浓度保持在0.5 mg•L^-1左右时,曝气过程中NO^-₂-N/NO^-_x-N的比率始终维持在93%以上,并且曝气结束时,有大约87.6%的氨氮是通过同步硝化反硝化途径去除的.因此,控制反应器内溶解氧浓度在0.5 mg•L^-1左右时,在一个反应器内同时实现了亚硝酸型硝化反硝化和同步硝化反硝化.经过理论计算和机理分析,在此溶解氧下,亚硝酸菌的比增殖速率近似为硝酸菌的2.22～2.43倍,并且低溶解氧容易在活性污泥颗粒内形成进行反硝化作用的缺氧区.因此,在常温下,只要采用溶解氧传感器控制SBR反应器内溶解氧浓度在0.5 mg•L^-1左右,就可以实现稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮工艺.     

The beneficial role of intermediate clarification in a novel MBR based process for biological nitrogen and phosphorus removal

BACKGROUND: A novel membrane bioreactor (MBR) is described, employing an intermediate clarifier. Unlike the established function of a final clarifier in a conventional biological nutrient removal system, the role of an intermediate clarifier has rarely been studied. Thus, this work focused on explaining the fate of nutrients in the intermediate clarifier, as influenced by the hydraulic retention time (HRT) of the preceding anaerobic bioreactor. RESULTS: The system was tested with two different anaerobic/anoxic/aerobic biomass fractions of 0.25/0.25/0.5 (run 1) and 0.15/0.35/0.45 (run 2) using synthetic wastewater. The major findings of the study were that phosphorus (P) removal was affected by the role of the intermediate clarifier. In run 1, P was removed at a rate 0.16 g d⁻¹ in the intermediate clarifier while in run 2, additional P was released at 0.49 g d⁻¹. The nitrogen (N) removal efficiencies were 74 and 75% for runs 1 and 2 respectively, while P removal was 91 and 96%. P uptake by denitrifying phosphate accumulating organisms (DPAOs) accounted for 41–52% of the total uptake in the MBR. CONCLUSIONS: This study found that the intermediate clarifier assisted chemical oxygen demand (COD), N, and P removal. With respect to the fate of P, the intermediate clarifier functioned as an extended anaerobic zone when the HRT of the preceding anaerobic zone was insufficient for P release, and as a pre‐anoxic zone when the anaerobic HRT was adequate for P release. Copyright © 2008 Society of Chemical Industry     

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%。     

微氧颗粒污泥的快速培养及其同步脱氮效能

采用颗粒污泥膨胀床反应器接种剩余污泥,以生活污水为基质,在1个月内快速培养成功微氧颗粒污泥。污泥平均粒径达0.73 mm,沉降迅速,具有较好的COD去除和同步脱氮能力。在HRT=6 h,回流比为8.0,充氧速率为0.25 g/(L.d)时,反应器COD去除率可达90%左右,出水COD<50 mg/L;氨氮和总氮去除率分别为72%～89%和76%～87%,出水质量浓度分别为3～12、5～14 mg/L。回流稀释和充氧速率对微氧体系同步脱氮产生重要影响。     

单一反应体系曝气量与污泥质量浓度对同步硝化反硝化的影响

利用自培养硝化污泥与实验室筛选的1株反硝化细菌共培养形成共生污泥,构建膜生物反应器(MBR)单一反应体系同步硝化反硝化系统,得到系统良好同步硝化反硝化曝气量和污泥浓度的最优条件。由试验结果可知:在混合污泥质量浓度(MLSS)6.0~10.0 g/L时,调节曝气量,可以使单污泥同步硝化反硝化总氮(TN)去除率达到85%以上。不同MLSS下,达到最高TN去除率的最佳曝气量随着MLSS增高而向高曝气量偏移。随着MLSS增高,响应因子F变小,由曝气量的变化而引起的TN去除率变化明显变缓,表示MLSS对O2传递的缓冲能力越强。在MLSS为8 g/L条件下,低负荷比较容易达到较高的TN去除率,而高负荷下需要更高的曝气量以获得高的TN去除率,系统适合的NH4+-N负荷范围0~0.30 kg/(m3.d)。MLSS≥3.0 g/L,出水化学需氧量(COD)低于50 mg/L,COD大部分贡献于反硝化所需C源。单一反应体系同步硝化反硝化系统能对负荷的改变作出及时的回应,整体上运行比较稳定。     

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。     

碳氮比与氨氮负荷对序批式活性污泥法同步硝化反硝化的影响

为了提高生物脱氮的效率,研究采用序批式活性污泥法(SBR工艺)考察碳氮质量比w(C/N)与氨氮负荷对同步硝化反硝化的影响。结果表明:当w(C/N)为5.6,氨氮负荷为0.024 g/(g.d),碳源快速消耗,SBR工艺较难实现同步硝化反硝化,同步硝化反硝化率只能够达到0.76%。当w(C/N)为10.5,氨氮负荷为0.024 g/(g.d)时,SBR系统能够实现同步硝化反硝化,同步硝化反硝化率达到97.6%,NH4+-N和COD去除率均接近100%;当w(C/N)为16.3,氨氮负荷为0.024 g/(g.d)时,同步硝化反硝化率为94.5%,增加外加碳源的成本。同步硝化反硝化可以取代二段独立的硝化和反硝化过程,节省运行费用。     

A2N反硝化除磷脱氮工艺的影响因素分析

A2N(厌氧/缺氧和硝化)反硝化除磷脱氮工艺是基于反硝化聚磷菌缺氧吸磷理论开发的新工艺。介绍了A2N工艺的原理和特点,对其影响因素诸如水力停留时间、溶解氧、NO3-和NO2-的浓度、原水中COD与TN的质量比、容积交换比及出水SS等进行讨论和分析,并综合国内外的研究结果给出工艺关键影响参数的设定范围。     

复合生物反应器亚硝酸型同步硝化反硝化脱氮

Sequence hybrid biological reactor （SHBR） was proposed, and some key control parameters were investigated for nitrogen removal from wastewater by simultaneous nitrification and denitrification （SND） via nitrite. SND via nitrite was achieved in SHBR by controlling demand oxygen （DO） concentration. There was a programmed decrease of the DO from 2.50 mg·L^-1 to 0.30 mg·L^-1, and the average nitrite accumulation rate （NAR） was increased from 16.5% to 95.5% in 3 weeks. Subsequently, further increase in DO concentration to 1.50 mg·L^-1 did not destroy the partial nitrification to nitrite. The results showed that limited air flow rate to cause oxygen deficiency in the reactor would eventually induce only nitrification to nitrite and not further to nitrate. Nitrogen removal efficiency was increased with the increase in NAR, that is, NAR was increased from 60% to 90%, and total nitrogen removal efficiency was increased from 68% to 85%. The SHBR could tolerate high organic loading rate （OLR）, COD and ammonia-nitrogen removal efficiency were greater than 92% and 93.5%, respectively,, and it even operated under low DO concentration （0.5 mg·L^-1） and maintained high OLR （4.0 kg COD·m^-3·d^-1）. The presence of biofilm positively affected the activated sludge settling capability, and sludge volume index （SVI） of activated sludge in SHBR never hit more than 90 ml·L^-1 throughout the experiments.     

Modelling of simultaneous methanogenesis and denitrification in an upflow packed-bed biofilm reactor

The performance of an upflow packed-bed biofilm reactor was investigated by considering simultaneous methanogenesis and denitrification reactions under step and sinusoidal variations of feed concentration and temperature. For simultaneous step inputs of 20 mg dm⁻³ of NO₃⁻—N and 60 mg dm⁻³ of methanol, the proposed model shows that major conversion of both the substrates takes place in the first half of the reactor. However, when the inlet concentration of methanol is subjected to sinusoidal variation, while that of NO₃⁻—N is maintained stepwise, the exit concentration of both methanol and NO₃⁻—N follow a sinusoidal response. On the other hand, when the inputs are reversed (methanol stepwise and NO₃⁻—N sinusoidal), the response exhibits similar behaviour. For sinusoidal variation of feed temperature the exit concentration profiles of both substrates also follow a sinusoidal pattern. For methanol, the mean steady state conversion under sinusoidal variation is higher than the corresponding steady state concentration when feed temperature is constant at 30°C. The model predictions are in good agreement with the experimental data available in the literature. ©1997 SCI     

膜生物反应器脱氮除磷技术的研究进展

膜生物反应器(MBR)脱氮除磷技术是一种新型的脱氮除磷技术,在单一好氧膜生物反应器基础上,向与A/O、A2/O和SBR等工艺形式相结合的方向发展。介绍了近年来膜生物反应器在脱氮除磷方面的基本特点、研究现状、存在问题,分析了运行方式、技术参数对处理效果的影响,并指出了膜生物反应器脱氮除磷技术的发展方向。     

复合式膜生物反应器强化脱氮除磷的实验研究

在传统好氧膜生物反应器(MBR)的基础上,结合厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺开发了复合式A2/O膜生物反应器,并对其处理小区生活污水中的氮、磷等污染物的特性进行了研究。实验表明:在各自合适的条件下复合式A2/O膜生物反应器可保证化学需氧量(COD)的平均去除率达到90.17%,NH4+-N的去除率可达到92.32%,总氮(TN)平均去除率可达到72%,而总磷(TP)的平均去除率达到71.23%。     

曝气强度对SBBR同步生物脱氮及N2O释放影响

以生活污水为处理对象,采用碳纤维填料制成序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）,采用N₂+O₂联合曝气的方式,通过改变N₂和O₂的比例,稳定系统内DO浓度为1.5 mg/L,考察不同曝气强度（30、20和10 L/h）下系统脱氮性能及N₂O释放特性。异养菌和硝化菌共生于生物膜内,异养菌位于外层,硝化菌位于内层,曝气强度降低有利于外部异养菌大量增殖,生物膜厚度增加。曝气强度为30 L/h和10 L/h条件下,SBBR系统\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除率分别为95%以上和79.2%±1.6%,同步脱氮效率分别为46.2%±2.6%和62.1%±2.3%,N₂O产率分别为6.25%±0.6%和2.93%±0.43%。缺氧阶段,反硝化过程和PHA（聚β–羟基烷酸酯）积累同时发生;好氧阶段,PHA呈先增加后减少的趋势。初始阶段增加的PHA为后续同步发生的反硝化过程提供了电子供体。AOB的好氧反硝化过程和异养菌反硝化过程均可导致N₂O的产生。曝气强度降低导致水力剪切力下降,生物膜内缺氧范围扩大,缺氧区N₂O停留时间延长,利于其反硝化减量。曝气强度由30 L/h降至10 L/h,微生物胞外聚合物（EPS）分泌减少,PS/PN（多糖/蛋白质）由8.59 mg/mg降至6.58 mg/mg,生物膜致密性降低,碳源和N₂O以扩散形式进入缺氧区域能力增强,N₂O释放量降低。     

生物同步脱氮除硫技术的研究现状与展望

从菌种的筛选及性能、活性污泥法及厌氧氨氧化法三方面叙述了利用生物技术同步脱氮除硫的研究现状,提出了今后应着重于生物法同步去除硫酸盐和氨氮的研究与应用。