预氯化对原水长距离输水管道硝化性能的破坏与恢复

采用稳定运行的环状生物膜反应器(bio-films annular reactor,BAR)模拟原水长距离输水管道水质净化过程,以不同投氯方式进行预氯化对原水输水管道硝化性能的破坏与恢复试验研究。结果表明,预氯化对管道生物膜AOB损伤较大,灭活率为4.96log,对NH₄⁺-N、NO₂^--N去除效能影响明显。恢复阶段CT值越高生物膜中AOB恢复生长速率越快。生物膜对NH₄⁺-N去除效能的恢复较NO₂^--N快2 d,NH₄⁺-N、NO₂^--N分别在第8 d和第10 d完成恢复。生膜中AOB数量的恢复与管道对NH₄⁺-N的去除率之间存在明显的相关性,其相关系数可达到92%。     

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⁺     

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NH₄⁺-N转化为NO₂^--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[7.2~12L·(h·L)^-1]和曝气时间(2~3h)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NO₂^--N与NH₄⁺-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。     

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。     

低温条件下MBBR工艺处理农村厕所废水研究

为探究MBBR工艺对寒冷地区农村厕所废水处理的效果，采用快速排泥法启动MBBR装置进行实验。结果表明，24 天后挂膜过程基本完成；在水力停留时间为 12 h、曝气量为 1.5 L/min、填充率为 40%、进水 COD、NH₄⁺-N 浓度约为 1 200 mg/L 和 100 mg/L 的条件下，MBBR 工艺保持生物活性的最低温度为 8～10 ℃；在上述条件下，延长水力停留时间至24 h，增大曝气量至2.4 L/min为MBBR工艺在保持生物活性最低温度下的最佳运行参数，COD、NH₄⁺-N、TN 和 TP 的平均去除率分别为 82.85%、83.43%、47.31% 和 46.12%，出水水质可达到农田灌溉水的标准。研究结果可为寒冷地区乡镇及农村厕所废水处理提供数据参考和技术支撑。     

A2/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷效能

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A²/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水，研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明，在A²/O中控制污泥龄(SRT)为15d，水力停留时间(HRT)为10h，好氧段溶解氧(DO)为2.0mg/L;BAF中控制HRT为3h、好氧/缺氧曝停时间比为50min∶10min以及硝化液回流比R=200%的条件下，进水COD、TN、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的浓度分别为232.61mg/L、53.99mg/L、52.20mg/L和5.54mg/L，系统出水中COD、TN、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的浓度分别为34.11mg/L、12.44mg/L、1.01mg/L和0.34mg/L，亚硝积累率(Ni AR)高达95.20%。出水NO₂^--N回流至A<...     

膜曝气生物膜反应器处理合流制溢流污水的实验研究

以聚丙烯复合材料经熔融拉伸制成的帘式超薄微孔中空纤维膜为载体,构建膜曝气生物膜反应器装置处理合流制溢流污水,研究在不同水力停留时间、曝气压力、水流流速条件下,膜曝气生物膜反应器对水体中污染物COD、NH₄⁺-N、TN的去除率。结果表明：膜曝气生物膜反应器对水体中各项污染物均有较好去除效果。水力停留时间为12 h时,COD、NH₄⁺-N、TN去除效果较好,去除率分别为80.8%、82.4%、65.4%;水力停留时间为8 h时,TP去除效果达到34.2%,后期逐渐趋于平缓。溶解氧浓度随曝气压力增加而增加,曝气压力达到25 kPa之后COD、NH₄⁺-N达到较佳的去除率,平均去除率分别为82.2%、84.1%;而TN去除的最佳曝气压力为15 kPa,去除率为70.0%。水流流速为0.03 m/s和0.05 m/s时,反应器整体运行效果较好,对COD、NH₄⁺-N、TN的平均去除率分别为81.8%、83.5%、67.8%...     

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     

铝基MOF负载纳米零价铁去除硝酸盐的研究

采用液相还原法制得的纳米零价铁(nZVI),负载于铝基金属有机框架上制成复合材料(nZVI@Al-MOF),用于去除水中的NO₃^--N。考察初始pH、nZVI@Al-MOF投加量、温度和共存离子等因素对去除NO₃^--N的影响。结果表明,在pH为3.0～11.0的研究范围内,nZVI@Al-MOF去除NO₃^--N几乎不受pH的影响。NO₃^--N初始质量浓度20 mg/L、温度298 K,nZVI@Al-MOF投加量2.0 g/L时,反应180 min,初始pH为3.0、5.0、7.0、9.0、11.0时,NO₃^--N去除率分别可达96.8%、97.1%、97.8%、99.8%、98.1%,几乎所有的NO₃^--N被还原为NH₄⁺-N,去除效果极佳且表现稳定。伪二级吸附动力学模型极好描述了...     

氨氮对颗粒污泥生物除磷的影响及相关机制探究

为探究进水氨氮(NH₄⁺-N)对颗粒污泥生物除磷的影响,构建了序批式反应器(SBR),在中温条件下考察了进水NH₄⁺-N对生物除磷颗粒污泥的特征及其污染物去除规律的影响。结果表明,进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,颗粒污泥沉降性能最好、生物量最大,稳定运行期污泥体积指数(SVI)为52.9 m L/g,总悬浮固体(TSS)质量浓度达到5.7～5.9 g/L,显著高于其他组别。粒径分析表明,适当提高NH₄⁺-N质量浓度利于颗粒污泥粒径增大,且当进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,0.8～1.2 mm粒径占比升高至34.6%。进水NH₄⁺-N能影响颗粒污泥胞外聚合物的质量分数及组分,当进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,EPS质量分数可高达134 mg/g,而N...     

低氧环境anammox工艺运行性能及功能菌群结构研究

为了研究低溶解氧(DO)条件下厌氧氨氧化(anammox)工艺的运行性能、颗粒污泥特征及功能菌群结构特征,实验以模拟废水为处理对象,构建了实验室规模的上流式厌氧氨氧化污泥反应器。实验结果表明,反应器能够在近两个月的运行过程中保持稳定运行,NH₄⁺-N、NO₂^--N 和 TN 的平均去除率分别为(93.11±4.13)%、(98.88±1.18)%和(95.98±10.6)%。胞外聚合物(EPS)的蛋白/多糖为 1.26,anammox 污泥颗粒化程度较高,粒径大于 1 mm 的颗粒污泥占全部污泥的为 61%。污泥比 anammox 活性为 4.34 mg NH₄⁺-N/(gVSS·h)、6.55 mg NO₂^--N /(gVSS·h)、9.78 mg TN/(gVSS·h)。菌群分析结果表明,颗粒污泥优势门为变形菌门(Proteobacteria)(24.25%),浮霉菌门(Planctomycetes)(19....     

双膜耦合系统（MBR-MBfR）处理低碳氮比污水实验研究

为解决实际低碳氮比废水高效脱氮问题，以MBR-MBfR双膜耦合系统为研究对象，探究不同C/N双膜系统的脱氮效果。结果表明，当C/N=2时，其对NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN及COD的协同去除效果最好，COD、NO₃^--N、NO₂^--N、NH₄⁺-N、TN的去除率分别达到79.16%、78.40%、88.41%、77.04%和77.31%，是适合MBR-MBfR双膜耦合系统的最佳碳氮比。用于处理实际废水经过20 d的运行，结果表明，COD、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN去除率分别达到75.88%、80.02%、76.42%和80.92%。达到较好的双膜耦合效果，为反应器高效脱氮以及去除含有有机碳的低C/N废水提供参考和技术支持。高通量测序结果表明：1)作为氨氧化菌(AOB)的亚硝基...     

高氨氮废水部分亚硝化调控因素及控制策略

以高氨氮、低碳氮比(C/N)的高级厌氧消化沼液为研究对象,采用SBR反应器进行了中试规模的快速实现部分亚硝化及其调控因素研究。结果表明:综合优化温度、pH、DO、FA、HCO₃^-/NH₄⁺是快速实现部分亚硝化的关键。适宜的温度与pH可弥补低DO对亚硝化速率的负面影响,低DO并未对亚硝化速率产生十分显著的限制作用。在温度为30～32℃、pH值为7.5～8.3、DO为0.3～0.6 mg/L时,30 d内进水氨氮负荷(ALR)可提升至0.45 kg/(m³·d),亚硝化率也基本稳定在90%以上,NO₂^--N生成速率可达0.54 kg/(m³·d),具有较高的氨氮负荷和亚硝化活性;调节碱度,使进水HCO₃^-/NH₄⁺控制在1.00～1.13,可实现出水NO₂^-/NH₄...     

改性铁阳极微生物电解池中电极驱动的氨厌氧氧化

在没有 NO₂^-或短程硝化的情况下,厌氧氨氧化菌(AnAOB)可以微生物电解池(MECs)的阳极为电子受体氧化 NH₄⁺-N,这种电极驱动型厌氧氨氧化(E-Anammox)可有效解决传统厌氧氨氧化(Anammox)电子受体 NO₂^-供给不稳定的问题。但 MECs 系统常用的铁阳极易发生腐蚀板结,导致电极导电能力下降、电子利用率降低。针对铁阳极易腐蚀的问题,对普通铁阳极进行包覆改性制备改性铁阳极,将改性铁阳极和普通铁阳极分别与 MECs 系统耦合加载于 Anammox 反应体系中,考察了 2 个反应体系中氨氧化、系统阻抗值、微生物群落结构的变化特征。结果表明,改性铁阳极-MECs 反应器(R2)对氨氧化的促进作用强于普通铁阳极-MECs 反应器(R1),至实验末期(第 70天),R1 和 R2 的 NH₄⁺-N 去除速率分别为 35.57 mg/(L·d)和 76.72 mg/(L·d);R1 的阻抗值由运行前期的...     

外源磷缺乏对厌氧氨氧化脱氮效能影响

通过批次实验和UASB反应的连续实验考察了在不同缺乏外源磷的程度时,厌氧氨氧化颗粒污泥对基质氮的去除情况以及出水磷含量的变化。结果表明,批次实验中,PO₄^3--P的质量浓度在2.3~0 mg/L对厌氧氨氧化颗粒污泥的脱氮效能没有明显的消极影响,而当PO₄^3--P的质量浓度为1.0 mg/L时基质去除率93.160%比进水PO₄^3--P的质量浓度2.3 mg/L的实验组的高3.93百分点。在连续实验中,外源PO₄^3--P的质量浓度在2.3~0 mg/L时,对NH(4)⁺-N和NO₂^--N的去除没有消极影响,NH(4)⁺-N和NO₂^--N去除率始终保持在99.68%和99.69%左右;当进水PO₄^3--P的质量浓度为0时,出水NO₃^--N含量稍有减少,PO₄^3--P的质量浓度约为0.222 mg/L。     

瞬时NH4+-N冲击对SBR系统污染物去除的影响

探究了瞬时NH₄⁺-N冲击对SBR系统污染物去除效果的影响,在反应运行的第19、33、45天,通过提高单周期瞬时NH₄⁺-N质量浓度至41.05、60.02、80.15 mg/L,对SBR系统进行冲击。结果表明,进水NH₄⁺-N质量浓度从41.05 mg/L增加到80.15 mg/L时,COD、TP、NH₄⁺-N去除效果没有明显变化,TN出水质量浓度从10.25 mg/L增加到21.49 mg/L,TN的出水变高主要受碳源不足的影响。三次瞬时NH₄⁺-N冲击负荷下,NH₄⁺-N降解速率基本不变。三次瞬时NH₄⁺-N冲击负荷下,SBR系统中EPS总量对比常负荷运行时,均有所提高,且PN的含量在增加,PS的含量先升高后降低。而PN和PS含量的变化,在一定程度上会对活性污泥的絮凝造成影响,...     

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。     

紫外分光光度法测定NO3--N过程中S2O32-的干扰与消除

利用紫外分光光度法测定水中的NO₃^--N时,S₂O₃^2-的存在会使测定结果出现很大的正偏差,且S₂O₃^2-浓度越高干扰程度越大。为了保证含有S₂O₃^2-水样中NO₃^--N测定结果的准确性并提出消除干扰的方法作为参考,先测定了不同浓度S₂O₃^2-对NO₃^--N测定结果的干扰程度,而后在NO₃^--N初始质量浓度为10 mg/L,S₂O₃^2-质量浓度为100 mg/L的条件下,以加入盐酸、加入Ba²⁺、臭氧吹脱和加入过硫酸钾4种方法对S₂O_3...     

硫型免烧自养反硝化填料制备及其脱氮性能研究

针对目前自养反硝化填料成本高、结构不稳定等缺点，利用硫铁矿和硫磺为主要原料通过免烧法得到硫型免烧填料(SUF)。结果表明，SUF破碎率低(4.73%)、孔隙丰富，SUF反应器启动时间短(12 d)，在提高进水NO₃^--N浓度阶段，进水NO₃^--N质量浓度在15～30 mg/L范围内，SUF反应器对NO₃^--N的平均去除率为88.14%，在进水NO₃^--N质量浓度提升至44 mg/L时，SUF反应器能够适应并迅速恢复高效运行，平均去除率为90.84%，显示出了优异的脱氮性能。相比于市售填料(CF), SUF在保证脱氮效率的同时，成本更低且结构稳定。SUF反应器中主要功能菌属为Ferritrophicum、 Sulfurimonas、 Thiobacillus等，SUF中的硫和硫化物作为电子供体被微生物利用。     

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S⁰)与天然铁硫矿石(FeS、Fe_1-xS、FeS₂)两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO₃^--N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h (B1)、12h (B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO₃^--N完全去除。PO₄^3--P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO₄^3-P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO₄^2-/NO₃^-低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应...