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.     

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.     

常温低氨氮污水生物滤池部分亚硝化的实现

采用火山岩活性生物陶粒滤料反应器,在常温(8~25℃)、低ρ(NH₄⁺-N)(60~90 mg/L)条件下,通过控制曝气,实现了NO₂^--N的积累,系统启动后NO₂^--N的累积率大于80%.结果表明:DO控制是实现亚硝化的主要途径,而游离氨(FA)抑制可作为优选氨氧化细菌(AOB)的辅助途径,水力停留时间(HRT)的调整是控制亚硝化比例的主要手段;间歇运行条件下,ρ(NH₄⁺-N)、ρ(NO₂^--N)和ρ(NO₃^--N)的变化均具有零级反应动力学特征,且NH₄⁺-N的转化速率为4.32 mg/(L·h),NO₂^--N与NO₃^--N的积累速率分别为3.05、0.40 mg/(L·h),根据此规律,将实现部分亚硝化的HRT确定为9~14 h.     

以ORP作为SBR反硝化过程亚硝态氮积累过程控制参数

为避免序批式活性污泥法(SBR)工艺生物脱氮反硝化过程毒性更大的亚硝态氮(NO₂^--N)排入受纳水体,以缺氧/厌氧上流式厌氧污泥流化床(UASB)预处理的实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,考察了以氧化还原电位(ORP)作为SBR反硝化过程NO₂^--N积累控制参数的可行性.结果表明:对于4种不同N初始的ρ(NO₃^--N),NO₂^--N均实现明显积累,积累速率分别为0.117、0.136、0.235、0.068/d.反应过程中,ORP曲线先后出现NO₃^--N和NO₂^--N拐点,表明硝态氮和亚硝态氮还原反应结束.对于有明显亚硝态氮积累的反硝化过程,仅以NO₃^--N作为反硝化速率(r_DN)的单值函数是不准确的,应以总氧化态氮计,如以NO₃^--N作为底物,将其定义为“名义”r_DN.温度分别为14.2、13.9℃低温,5种不同n(C)/n(N)条件下,亚硝态氮均积累,亚硝态氮峰值点为速率平衡点.当n(C)/n(N)低于理论值时,相对NO_x^--N→N₂的全程反硝化碳源不充足,但相对于NO₃^--N→NO₂^--N的转化碳源充足.     

常温短程内源反硝化生物脱氮

为了确定短程内源反硝化的特性及其影响因素,采用SBR反应器,在20℃下,对以NO₃^-和NO₂^-为电子受体的内源反硝化脱氮状况进行了对比,并对不同污泥浓度下的短程内源反硝化速率进行了研究.结果表明,短程内源反硝化速率约为全程内源反硝化速率的1.6倍;污泥浓度从4g/L变化到12g/L时,短程内源反硝化速率平均值从0.026/d增加到0.038/d;短程内源反硝化间歇运行9个周期后,活性污泥的ρ(VSS)降低约16%,反硝化速率则降低了49%.     

异养耦合硫自养反硝化脱氮性能及动力学研究

在COD浓度为0,30,60,90 mg/L下,考察了异养耦合硫磺和黄铁矿为填料的自养反硝化工艺脱氮性能,同时探讨了异养及自养反硝化过程对氮去除的贡献率及其降解动力学.结果表明,当COD浓度为30 mg/L时,R1(硫磺/黄铁矿分层填装)和R2(硫磺/黄铁矿混合填装)的NO₃^--N去除率分别为90.51%和97.13%.随着COD浓度升高至90 mg/L,R1和R2进水中的NO₃^--N几乎被完全去除,且R2在不同高度下的脱氮性能均优于R1.由于COD为30 mg/L时可促进硫自养反硝化过程的脱氮效果,因此R1和R2出水SO₄^2-浓度分别由158 mg/L和178 mg/L升至188 mg/L和192 mg/L;随着COD投加浓度提升至90 mg/L,实现了异养与硫自养反硝化的耦合,此时出水SO₄^2-浓度分别降至114 mg/L和125 mg/L.物料平衡计算表明,当COD浓度大于60 mg/L时,异养反硝化对脱氮...     

氯、亚氯酸盐控制氯胺消毒管网硝化作用效果

采用2台串联环状生物膜培养反应器(biofilm annular reactor,BAR)模拟氯胺消毒给水管网系统,通过对余氯、NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N、DO、异养菌(heterotropic,HPC)及亚硝化菌(amnoniu-oxidizing bacteria,AOB)等指标进行检测,共同评价氯和亚氯酸盐2种消毒剂对氯胺消毒管网中硝化作用的控制效果.试验结果表明,出厂水再投氯消毒可造成NH₄⁺-N降解,使得NO₂^--N和NO₃^--N产生积累;再投亚氯酸盐更易提高管网中余氯和DO的质量浓度,使得NO₂^--N和NO₃^--N质量浓度降低,可有效地控制硝化作用;与投加氯消毒时相比,投加0.6mg/L亚氯酸盐时,第1台BAR中悬浮和生物膜中HPC分别平均降低了2.58log和2.86log,悬浮及生物膜中AOB降低约1log,亚氯酸盐能对AOB起到控制灭活效果而等量氯对其几乎没有灭活效果.因此,在控制管网硝化作用方面,亚氯酸盐与氯胺联用的消毒效果优于氯与氯胺.     

电气石对厌氧氨氧化菌驯化与反应器启动的影响

为了研究电气石对厌氧氨氧化菌驯化过程的影响,采用2个平行的连续搅拌式生物反应器,其中一个添加电气石(记为R1),另一个未添加电气石作为空白对照(记为R2).2个反应器均在第23天观察到显著的NH₄⁺-N和NO₂^--N同时去除,即表现出厌氧氨氧化活性.添加电气石反应器R2的污泥适应期比对照反应器R1缩短42 d(R2为12 d,R1为54 d),且最高氮负荷达到205.0mg/(L·d),比对照表现出更好的耐负荷冲击能力.此外,电气石可以调控pH和氧化还原电位使其保持在厌氧氨氧化菌适合范围内,为驯化提供稳定环境.厌氧氨氧化活性批式实验显示,添加电气石驯化得到的菌体的SAA最高比对照增加48.8%,微生物胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)检测结果显示,添加电气石反应器R2的多糖、蛋白质和总EPS分别比对照反应器R1增加7.6%、86.7%和43.8%,说明电气石可以促进微生物生长代谢,提高厌氧氨氧化反应活性.粒径与扫描电子显微镜检测说明:电气石并不利于污泥颗粒化,而是大部分污泥与电气石分散生长.谱系分析说明:驯化过程中,微生物组成由接种活性污泥中大量杆菌与丝状菌逐渐演变,筛选出如反硝化菌、亚硝化菌等功能菌种.     

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.     

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.     

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.     

二价铁对厌氧氨氧化的正向调控机理研究

通过探讨不同浓度Fe²⁺的电子穿梭作用对厌氧氨氧化体系氮转化速率的影响规律,解析了该过程厌氧氨氧化代谢产物的分泌特性,并利用电化学特征分析和电子传递活性实验,揭示了Fe²⁺电子穿梭效应强化厌氧氨氧化脱氮的作用机制.结果表明：2 mg/L的Fe²⁺使NH₄⁺-N和NO₂^--N的转化量分别增加51.07%和34.13%,并促进胞外聚合物(EPS)的分泌,使蛋白(PN)和多糖(PS)分泌量从9.76、10.16 mg/gVSS提升至11.55、13.57 mg/g VSS,而PN/PS从0.96降至0.85,表明Fe²⁺有助于增强颗粒污泥的疏水性和稳定性.塔菲尔(Tafel)、循环伏安(CV)、脉冲循环伏安(DPV)曲线分析表明,Fe²⁺可增强反应体系的交换电流密度和电容,促进核黄素、细胞色素c结合物等电活性物质的分泌,以加速电子转移.此外,厌氧氨氧化体系电子传递活性(ETSA)提升了1.25倍,...     

硝酸盐氮对反硝化除磷的影响及过程控制

针对南方地区低碳城市污水的特点,探讨了ρ(NO₃^- -N)及其投加方式对DPB反硝化除磷的影响,并利用在线监测技术提出相应的优化控制策略.结果表明,ρ(NO₃^- -N)过高或过低,均会降低DPB的反硝化除磷效率,为保证DPB的高效除磷效果,应投加适宜的ρ(NO₃^- -N);通过对V(ORP)与pH的在线监测发现,在反硝化除磷过程中,硝酸盐不足量时,pH在硝酸盐消耗完毕、缺氧吸磷结束时出现折点;NO₃^- -N足量时,pH在缺氧吸磷结束时出现平台区,pH可以指示反硝化吸磷情况,对工艺的运行工况进行优化控制.而V(ORP)未出现指示反硝化和缺氧吸磷结束的特征点,无法作为反硝化吸磷过程的控制参数;NO₃^- -N的投加方式不影响反硝化除磷效率,但随投加次数增加,尤其是连续低浓度投加的方式,更有利于提高脱氮效果,降低系统内NO₂^- -N的积累量.     

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.     

序批式MBBR中反硝化聚磷菌的选择与富集

采用序批式移动床生物膜反应器(MBBR),研究了以硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌(DPB)的选择和富集.结果表明,采用3个阶段进行选择和富集,DPB占全部聚磷菌(PAOs)比例约从11.77%提高到66.07%;第3阶段培养末期,COD和TP去除率平均值分别为68.78%和69.02%,缺氧所耗ρ(NO₃^--N)达到23.91 mg/L;对反应器中生物膜进行直接染色发现,在厌氧放磷阶段能观察到聚磷菌体内有大量聚-β-羟丁酸(PHB)出现,而在缺氧吸磷阶段则有大量聚磷颗粒(Poly-p)出现,故可尝试采用聚磷生物膜的直接染色方法观察聚磷微生物细胞内PHB和Poly-p颗粒的变化,来判断生物除磷过程及效果.     

氯、二氧化氯对氯胺消毒管网硝化作用控制效果对比

采用2台串联BAR模拟给水管网系统, 通过对余氯、NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N、DO、HPC及AOB等指标检测, 评价氯和二氧化氯2种消毒剂对氯胺消毒管网中硝化作用的控制效果.研究结果表明:二氧化氯比等量氯更易提高管网中余氯质量浓度和DO质量浓度;氯消毒阶段NH₄⁺-N降解, NO₂^--N和NO₃^--N积累, 而投加二氧化氯后可有效控制硝化作用;与投加氯消毒相比, 投加等质量浓度 (0.6 mg/L) 二氧化氯时, 第1台BAR中悬浮和生物膜中HPC分别降低了2.54 log和1.63 log, 悬浮及生物膜中AOB降低约1 log;二氧化氯能对AOB起到控制灭活效果而等量氯对其几乎没有灭活效果, 在控制供水管网硝化作用方面, 二氧化氯与氯胺联用的消毒效果优于氯与氯胺.     

回流比对短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理晚期垃圾渗滤液自养脱氮的影响

厌氧氨氧化技术因其节省曝气能耗和有机碳源等突出优势,被认为是迄今为止最经济高效的污水脱氮工艺.然而该技术尚未实现主流城市污水处理的工程化应用,其瓶颈在于厌氧氨氧化所需基质亚硝酸盐（NO₂^-）难以稳定获取.目前普遍采用的短程硝化方法在主流条件下难以维持稳定的NO₂^-积累.短程反硝化是指将废水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐（NO₃^-→NO₂^-）的过程.短程反硝化技术具有长期稳定的NO₂^-积累特性,反应速率快,节省有机碳源,是为厌氧氨氧化菌提供底物NO₂^-的新途径.基于此,本研究通过中试规模试验研究验证短程反硝化为厌氧氨氧化提供底物NO₂^-的可行性.结果表明,接种的城市污水处理厂剩余污泥具有一定的短程反硝化潜势,以城市污水及其硝化液为进水,通过对进水比例和水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）等参数进行调控,成功启动了短程反硝化系统.长期试验结果表明,短程反硝化产生NO₂^-的性能逐渐提高,NO₃^-还原为NO₂^-的转化率（nitrate translation rate,NTR）高于75%,且在低温（13.7~16.2℃）条件下仍具有较高的产亚硝酸盐性能,低温阶段平均NTR可达62.3%.本研究为解决城市污水厌氧氨氧化脱氮过程底物NO₂^-难以稳定获取的问题提供了思路和方法,对短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术在城市污水处理领域的推广应用具有重要意义和研究价值.

     

游离亚硝酸等电点预处理促进初沉污泥固液分离的特性

城镇污水厂每天产生大量初沉污泥,初沉污泥成分复杂,无机质含量高,沉降性能不佳。等电点预处理能有效破坏初沉污泥的絮凝状态,游离亚硝酸通过有效破坏细菌结构促进有机物水解,经预处理后的污泥更有利于发酵回收利用和最终的处理处置。研究游离亚硝酸对初沉污泥作等电点预处理的效果,结果表明,在等电点条件下,初沉污泥沉降性能得到改善,CST从203.10 s降低至101.65 s,有机质在固相中得到最大程度保留,上清液中COD从1 246.59 mg/L降低至1 048.80 mg/L,同时,有效促进污泥中金属污染物溶出,减少了污泥外运处置可能导致的二次污染,但也促进了氮磷类污染物的溶出。投加300 mg/L NO₂^--N后进行预处理,初沉污泥SCOD溶出增大,但明显减少了氮磷类污染物的释放,预处理后NH₄⁺-N仅为118.88 mg/L,PO₄^3--P为6.91mg/L。结果表明,NO₂^--N投加量为300 mg/L、预处理时长...     

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.     

含氮化合物对兼养脱硫反硝化的影响

为处理含有硫化物和有机物的废水,应用兼养脱硫反硝化缺氧附着生长反应器,并引入硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体.进水硫化物和有机物质量浓度分别为200 mg/L和20 mg/L,去除率分别达到99.9%和89.2%.在化学氧化和微生物氧化的共同作用下,硫化物转化为硫酸盐的比例为40%.反应器内自养反硝化与异养反硝化同时发生,异养反硝化的比例为21.76%.同时,针对亚硝酸盐负荷、亚硝酸盐与硝酸盐比例、氨氮负荷等含氮化合物参数对兼养脱硫反硝化的影响进行研究.结果表明:当NO2-负荷为50 mg/(L.d)、亚硝酸盐与硝酸盐的比为2、NH4+负荷为50 mg/(L.d)时,脱氮除硫的效果较好.