响应曲面法分析pH和温度对厌氧氨氧化脱氮效能的影响

在单因素试验的基础上,利用响应曲面法研究温度和pH交互作用对厌氧氨氧化脱氮效能的影响。结果表明,在温度单因素试验中,在30℃下,总氮去除负荷(NRR)为32.1 mg/(L·h),厌氧氨氧化的脱氮效果最好。在pH单因素试验中,NRR随pH升高总体呈现先上升后下降的趋势,且不同温度下的最适pH存在变化。采用响应曲面法建立预测温度和pH对厌氧氨氧化脱氮效能交互作用的影响模型,在温度大于25℃、pH值为7.6～8.2时,NRR最高,厌氧氨氧化污泥的活性最佳;低温条件(15℃)下,较高的pH对厌氧氨氧化污泥活性有强化作用。对低温条件下NRR的模型预测值和实际试验值进行比较,发现两者偏差较小,说明该模型的合理性和有效性较为理想。     

盐度条件下氮负荷对ANAMMOX-EGSB的脱氮影响

考察了盐度条件下氮负荷(NLR)对ANAMMOX-EGSB的脱氮影响。结果表明,18 g/L盐度条件下,当进水NLR低于2.26 kg/(m3·d)时,NLR提升对反应器的脱氮性能影响不大;当NLR提升至2.74 kg/(m3·d)时,反应器出水水质恶化,氨氮、亚硝氮及总氮去除率均降至30%以下。盐度条件下,反应器对NLR的承载能力减弱,且盐度会致使反应器的性能恢复时间延长。微生物群落结构分析表明,反应器中的细菌在门水平上主要为Planctomycetes门,在属水平上主要为Candidatus Jettenia属。     

盐度对厌氧氨氧化脱氮效能的影响

以实验室培养的Candidatus Jettenia属厌氧氨氧化颗粒污泥为种泥,通过批次与连续试验,考察了盐度对Anammox脱氮效能的影响。结果表明以Candidatus Jettenia为优势菌属的Anammox污泥对盐度的增加表现敏感。在连续试验中,UAFB反应器经55 d无盐环境的启动,总氮去除速率达到1.15 kg/(m~3·d),当盐度为5、7.5 g/L时,反应器脱氮效率分别下降了20%、60%,但仍能表现出显著的厌氧氨氧化效能。批次试验中,5、7.5、10 g/L盐度下,Anammox污泥活性分别下降了25%、55%、67%;盐度15 g/L时,Anammox菌失去活性。     

常温条件下接种OLAND污泥启动Anammox反应器的研究

采用固定床生物膜反应器(FBR)常温条件下接种OLAND污泥启动厌氧氨氧化(Anammox)反应器。温度15~25℃,水力停留时间(HRT)从2.0 d缩短至1.5 d,进水NH+4-N和NO-2-N的质量浓度分别从60 mg/L和30 mg/L逐步增加到320mg/L和260 mg/L。启动第1天,NH+4-N和NO-2-N即实现同步去除,首次表现出Anammox活性。反应器历经101 d,Anammox工艺成功启动。在启动过程的稳定期(第103~111天),进水NH+4-N和NO-2-N达到320 mg/L和260 mg/L,NH+4-N和NO-2-N的平均去除率均大于90%,其平均去除速率分别为167.61 g/(m3·d)和198.78 g/(m3·d);总氮负荷达387 g/(m3·d),总氮平均去除率为84.61%,总氮去除速率(NRR)高达336.44 g/(m3·d)。反应器效果良好,Anammox工艺稳定运行。     

温度对推流式微氧污泥床脱氮效能的影响

研究了温度变化对推流式微氧污泥床(PMSB)运行过程中同步脱氮除碳处理低碳氮比污水效能的影响。结果表明,反应器在33℃运行,NH4+-N和TN去除率分别稳定在90%和80%以上,COD去除率达到91.5%。温度的阶段性下降(33~15℃)导致功能菌群活性受到抑制,污泥氮负荷(NRR)由75.5 mg/(g·d)降至15℃时51.3 mg/(g·d)。15~33℃污泥活化能为14.8 k J/mol,胞外聚合物(EPS)含量随着温度的降低显著升高。温度回升至30℃时脱氮效能迅速恢复,表明反应器对温度变化的适应性较强。     

生物膜法强化低温反硝化

针对冬季温度低导致的脱氮效率下降问题,建立上流式固定床生物膜反应器(UFBR),并与传统活性污泥反应器(SASR)低温时的反硝化效果、微生物特性及群落结构进行比较,分析低温下生物膜的形成。经过160 d先逐步降温再提升硝酸盐进水负荷(NLR)的连续运行,UFBR表现出耐受低温能力强、脱氮效果优于SASR的特点;8℃下,UFBR的硝酸盐去除负荷(NRR)达到0.32 kg/(m~3·d),比SASR高2倍多。低温下活性污泥产生大量胞外聚合物,发生污泥膨胀。而UFBR生物膜可分泌更多蛋白质,保护微生物免受低温影响,生物膜生长良好,菌种丰富。高通量测序结果表明,低温下UFBR中反硝化功能菌Simplicispira等丰度稳定,而SASR中的Comamonas引起高黏性污泥膨胀。     

硫铁耦合中试反应器脱氮除磷效果研究

为实现城市污水处理厂二级出水的深度脱氮除磷,建立了硫铁耦合中试反应器,以污水厂生化出水为处理对象,通过改变进水NO_3~--N含量和水力停留时间(HRT),研究反应器脱氮除磷效果。结果表明,当进水体积流量为150～500 m~3/d(HRT=0.20～0.06 d),NO_3~--N、TP的质量浓度分别20、0.8 mg/L时,反应器出水的NH_4~+-N、NO_3~--N、TP的质量浓度可分别控制在1～5、1、0.3 mg/L,平均TN去除负荷(NRR)为0.08～0.11 kg/(m~3·d),最高可达0.19 kg/(m~3·d);当进水体积流量为150 m~3/d、进水NO_3~--N的质量浓度为30～45 mg/L时,反应器出水的NH_4~+-N、NO_3~--N的质量浓度均维持在1 mg/L以下,平均NRR约为0.17 kg/(m~3·d)。该硫铁耦合中试反应器具有良好、稳定的脱氮除磷能力,受进水负荷冲击影响较小,可为污水厂提标应用提供一定参考。     

UASB厌氧反硝化耦合产甲烷的研究

利用UASB反应器同时脱氮脱碳处理生活污水。主要讨论反应器的启动和运行规律,并针对硝氮的添加对产甲烷菌毒性作用的耐受能力的影响,反硝化菌利用碳源的情况进行研究。为生活污水同时脱氮脱碳处理提供理论和经验上的支持。结果表明,在保持恒温20~25℃,进水COD和NO-3-N质量浓度分别为300、50 mg/L的条件下,5 h为最佳水力停留时间(HRT),此时,反应器容积负荷为1.92 kg/(m3·d),NLR达0.42 kg/(m3·d),COD去除率达到87%,硝氮去除率为99%。在厌氧消化产甲烷的同时,进行反硝化脱氮,达到对氨氮和COD同时降解的目的。     

高氮负荷冲击后海洋厌氧氨氧化生物反应器的重启

以3个经过高氨氮负荷冲击后的海洋厌氧氨氧化生物反应器为研究对象,其脱氮性能差、细菌生物活性低,通过对比实验探究其快速重启措施。结果显示,反应器3运行13 d后恢复脱氮性能,NH4+-N和NO2--N的去除率分别为92.5%、85.7%;运行46 d,容积负荷及去除速率分别为0.34 kg/(m3·d)和0.25 kg/(m3·d),NH4+-N、NO2--N、NO3--N的反应速率化学计量比为1.0:1.29:0.19。反应器1在第51天恢复脱氮性能,运行83d,获得容积去除速率0.36kg/(m3·d);反应器2在第20天恢复脱氮性能,运行57 d,获得容积去除速率0.23 kg/(m3·d)。研究表明,相比高基质含量短HRT和低基质含量短HRT,低基质含量长HRT是快速重启反应器的优选措施。     

稻壳填料生物滤池脱氮工艺的试验研究

以稻壳作为生物滤池填料处理模拟生活污水,对不同条件下生物滤池的脱氮效果进行了试验研究.研究结果表明,以稻壳为填料的生物滤池在滤速为2 m/h、气水比为5:1、曝气方式为每间隔2 h曝气1 h、水温为20.5～26.5 ℃、进水COD负荷为0.24～0.72 kg/( m3·d)、NH3-N负荷为0.03～0.09 kg/( m3·d)的条件下其COD、NH3-N的去除能力分别为60 %～90 %、60 %～82 %,有较强的同步除碳和脱氮能力,同时反应器中表现出了显著的短程硝化反硝化特征.     

氨氮负荷对全程自养脱氮耦合反硝化除磷的影响

采用改进型厌氧折流板(ABR)-膜生物反应器(MBR)反应器,以中高NH_4~+-N含量(≥200 mg·L~(-1))废水为研究对象,构建全程自养脱氮耦合反硝化除磷工艺,以实现高效同步脱氮除磷。结果表明,不同NH_4~+-N负荷下稳定运行后,系统内TN去除率几乎不受影响,均保持在92%左右,而系统除磷率与COD去除率在NH_4~+-N负荷为0.632kg/(m3·d)时效果为佳,分别达到96%与91%,出水COD分别为0.32、18.19 mg/L。当NH_4~+-N负荷由0.316 kg/(m3·d)逐渐提升至0.474、0.632、0.790 kg/(m3·d)时,分别经过56、50、35 d后,系统NH_4~+-N去除率重新达到95%以上,耦合工艺在不同NH_4~+-N负荷下表现出良好的适应性。     

温度对A~2O工艺脱氮速率及胞外聚合物影响

为了提高脱氮效率,采用连续流A2O工艺对模拟生活污水进行了长期连续实验,考察了不同温度下进水有机负荷对A2O工艺脱氮速率与胞外聚合物EPS的影响。结果表明:当温度为(10±2)℃,进水有机负荷COD(以MLSS计)为0.15 g/(g·d)时,TN去除速率(以MLVSS计)为1.58 mg/(g·h),COD去除速率为19.3 mg/(g·h),EPS质量浓度为492 mg/L;当温度为(17±2)℃,进水有机负荷为0.15 g/(g·d)时,TN去除速率为1.82 mg/(g·h),COD去除速率为22.5 mg/(g·h),EPS为456.6 mg/L;当温度为(22±2)℃,进水有机负荷为0.15 g/(g·d)时,TN去除速率为2.02 mg/(g·h),COD去除速率为23.5 mg/(g·h),EPS为397.2 mg/L;当温度为(30±2)℃,进水有机负荷为0.15 g/(g·d)时,TN去除速率为2.22 mg/(g·h),COD去除速率为25.5 mg/(g·h),EPS为413.5 mg/L。随着温度的升高,TN与COD去除速率逐渐上升,EPS质量浓度先降低后升高。     

一段式厌氧氨氧化技术处理养猪废水

研究采用一段式厌氧氨氧化处理养猪废水的可行性,分析DO、pH、温度对脱氮效率的影响,以及在最佳DO、pH、温度时的容积负荷,并与硝化反硝化技术进行了比较.结果 表明,厌氧氨氧化可用作养猪废水的脱氮工艺,最佳的控制参数:DO为0.8 mg/L、pH值为7.9～8.0、温度为35℃、容积负荷为1.49 kg N/(m3·d).与硝化反硝化脱氮相比,一段式厌氧氨氧化节省占地和运行费用.     

新型单质硫自养生物膜反应器脱氮性能研究

在上流式反应器中添加尼龙填料,并以小颗粒单质硫和NaHCO_3作为底物构建自养高效脱氮系统。在(35±1)℃下,经过70 d运行,在HRT为2.4 h、进水NO_3~--N浓度为150 mg/L时,达到1.3 kg/(m~3·d)的最大稳定脱氮能力。启动初期,应该缓慢提高进水NO_3~--N负荷来驯化反应器。S/N(摩尔)批次试验发现,在最佳摩尔比为10时,NO_3~--N的转化率为90%;而摩尔比低于10时,NO_3~--N转化速率随着单质硫粉浓度增大而增大,且摩尔比为1.1时,会出现NO_2~--N积累。由于传质效率低和单质硫流失问题,连续流反应器中S/N(摩尔)比宜在5.5以上,防止出现NO_2~--N积累。当进水NO_3~--N浓度为150 mg/L、HRT为2.4 h时,控制温度从(35±1)℃缓慢降至(20±0.5)℃,反应器脱氮能力稳定在1.4~1.5 kg/(m~3·d),说明本反应器对温度下降适应性较强,具备常温下高效运行的能力。     

低温对于脱氮效果影响的试验研究

研究了低水温条件下实现高效脱氮的可行性以及系统稳定运行的控制方式.采用了序批式(SBR)工艺研究了不同温度和运行周期对脱氮效果的影响.试验结果表明在15℃时,周期为8h和周期为12h的反应器在脱氮效果上没有明显区别.在低于7℃时,与周期为8h的对比发现周期为12h的反应器表现出较高的硝化速率和较低的反硝化速率.脱氮效果与温度降低之间的关系不是连续的.在硝化反应中温度系数θN=1.03(7～15℃),θN=1.41(3～7℃);反硝化反应中温度系数θDN=1.05(7～15℃),θDN=1.4(3～7℃).在3℃时,控制较低负荷0.07 kgBOD/(kgMLSS·d)可达到良好的脱氮效果.     

容积负荷及回流比对ABR-CSTR脱氮除磷效果的影响

在厌氧折流板反应器(ABR)-完全混合式反应器(CSTR)组合工艺处理黄酒生产废水成功启动的基础上,进一步研究了容积负荷及回流比对该工艺脱氮除磷效果的影响。运行控制温度(30±2)℃、污泥停留时间为15 d、DO的质量浓度2 mg/L,通过3个阶段逐渐提高容积负荷,分别为4、6、8 kg/(m~3·d),且各阶段设置混合液回流比分别为1.0、1.5、2.0和2.5。结果表明,系统稳定运行期,COD去除率均保持在95%以上。当容积负荷为6 kg/(m~3·d)、HRT为32 h、回流体积比为1.5时,出水NH_4~+-N、TN、TP的质量浓度平均分别为1.4、12.8、0.97 mg/L,该工况下系统脱氮除磷效果最佳。该组合工艺对黄酒废水具有较好的处理效果,可为实际工程提供参考依据。     

引进厌氧氨氧化脱氮系统失效原因分析及解决途径

作为低碳节能的生物脱氮工艺，厌氧氨氧化引进国内已有十余年的历史，已有多家食品加工龙头企业从国外引进了十多套厌氧氨氧化脱氮系统。这些系统大部分运行良好，但也有少数脱氮效果不稳定，未能达到预期效果。以典型食品加工废水厌氧氨氧化处理系统为例，分析确定了该脱氮系统失效原因在于进水氨氮低于系统设计要求，难以形成稳定的亚硝氮积累，破坏了一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-A)系统的稳定高效脱氮，导致系统出水总氮去除率下降，同时出水硝氮明显升高。为解决此难题，采用高效亚硝化反应器促进食品加工废水快速稳定亚硝化，一周后平均亚硝化率可达92.92%，平均出水亚硝氮为84.09 mg/L，平均亚硝化产率约为0.41 kg/(m³·d)，保障了厌氧氨氧化系统亚硝氮基质供应，并在小试Anammox脱氮系统实现总氮去除率达84.52%，出水总氮低于15 mg/L，平均总氮去除负荷0.56 kg/(m³·d)。研究结果可为解决当前国内食品加工厌氧氨氧化脱氮系统失效问题提供新的思路。     

氨基酸废水的两种处理工艺比较

以氨基酸生产废水为研究对象,考察了活性污泥和生物膜两种常用生物脱氮工艺的处理效果.结果表明,在相同的系统负荷下,COD为0.39～1.00 kg/(m3·d)、TN为0.05～0.16 kg/(m3·d)时,生物膜法与活性污泥法脱氮工艺对氨基酸废水中的COD和TN都有良好的去除效果,出水COD<100 mg/L、NH4+-N 1～3 mg/L.生物膜法在有机物去除率及稳定性方面略优于活性污泥法,在污泥的产生量、出水SS、抗冲击负荷等方面明显优于活性污泥法.     

磷酸盐对厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响

考察了在不同基质含量、pH及温度条件下,磷酸盐对厌氧氨氧化(Anammox)反应器脱氮性能的影响。结果表明,在温度30℃、pH为7.8~8.2,高基质含量下,TP的抑制质量浓度为70 mg/L,而在低基质含量下TP的质量浓度达到30 mg/L就开始抑制脱氮性能;在低基质含量、pH为7.8、温度25℃条件下,反应器更容易受到磷酸盐的影响。本实验中,当反应器的脱氮性能受到磷酸盐抑制后,只要逐渐降低进水中磷酸盐含量和pH可恢复其脱氮性能,表明磷酸盐对Anammox菌活性的抑制是可逆的。     

短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理低C/N比生活污水

为快速实现低C/N比生活污水高效低耗稳定脱氮,在常温条件下,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动及脱氮性能进行研究,在常温,高DO(2.5 mg·L-1)条件下,采用实时控制结合神经网络模型预测控制可快速启动短程硝化,亚硝积累率达到95%以上。由于生物膜的独特结构可为厌氧氨氧化(Anammox)菌提供良好的厌氧环境,因此选用生物滤池来实现厌氧氨氧化,启动期间克服了温度变化的影响,第173天后,NH4+-N和NO2--N去除率达到90%以上,TN去除率达到80%,Anammox滤池成功启动。后续将短程硝化与厌氧氨氧化耦合,通过逐步提高滤速启动耦合系统,Anammox滤池滤速可提高到0.5 m·h-1,总氮容积负荷达到0.75 kg·m-3·d-1。系统出水TN平均浓度为8 mg·L-1,实现了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺稳定高效地处理生活污水。