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。     

改性聚乙烯填料CANON反应器的启动与运行

以人工配制无机高氨氮废水为进水,通过接种CANON污泥,研究了改性聚乙烯填料CANON反应器的启动过程.为避免初期溶解氧的抑制作用, 启动采用先厌氧后好氧的方式,以加速ANAMMOX细菌的增殖.首先,在室温[(20±5)℃]、厌氧条件下,历经300 d依然不能启动厌氧氨氧化,TN去除负荷仅为0.12 kg·(m³·d)^-1;当提高温度至30℃后,30 d后,TN的去除负荷达到0.23 kg·(m³·d)^-1;改为好氧条件后,经过38 d后,TN的去除负荷达到1.01 kg·(m³·d)^-1,TN去除率达到77.61%, 的平均值为0.122,接近理论值0.127,表明CANON反应器的脱氮效果良好,短程硝化稳定.通过分析认为,采用先厌氧后好氧的方式启动,并没有达到加速培养ANAMMOX细菌的预期目的,改性聚乙烯填料不适用在厌氧条件下培养ANAMMOX细菌.改性聚乙烯填料CANON反应器启动成功后,需要的曝气量少,但运行不易稳定,应对于CANON反应器形式予以改进,建议将改性聚乙烯填料结合UASB反应器采用,使污泥免于流失.     

利用厌氧无纺布生物转盘快速启动Anammox中试实验

对厌氧氨氧化(Anammox)中试实验快速启动进行了研究。结果表明,在18~25℃、DO 3.6 mg/L的条件下,通过接种少量成熟污泥能够在无纺布生物转盘中快速启动Anammox反应。90 d后,TN去除负荷达到1 kg/(m3.d)。Anammox生物膜由黄色逐渐变成红色,生物量增加了20多倍。之后,利用本装置处理污泥消化液,结果表明该工艺处理高氨氮废水具有可行性。     

硝化-厌氧氨氧化组合反应器的运行和评价

利用硝化-ANAMMOX组合反应器处理具有高氨氮、低有机质特点的城市厌氧消化污泥滤液。反应器稳定运行后,进水氨氮和亚硝态氮的质量浓度分别达到约360和400mg/L,水力停留时间为30h,总氮容积负荷达到493.4mg/(L·d)时,出水氨氮和亚硝态氮的质量浓度分别为73.6和69.2mg/L。实验中ANAMMOX反应器的启动和运行基本取得了成功。     

常温条件下厌氧氨氧化污泥储存及激活

在常温(20℃)且不补充营养液的条件下,在填充50%(体积比)蜂窝状填料的广口瓶中储存Anammox污泥30 d。储存后,细菌密度从3.635×10~(11)mL~(-1)减少到3.012×10~(11)mL~(-1),An AOB密度从2.338×10~(11)mL~(-1)减少到1.223×10~(11)mL~(-1),表明储存后的Anammox污泥仍有一定比例的Anammox菌。激活过程HRT保持为1 d,通过逐渐提高底物浓度来提高进水氮负荷。初始进水NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度为50 mg/L,经15 d激活,其去除率分别达到81.36%、99.34%,表明Anammox成功启动。经过55 d,进水NH_4~+-N和NO_2~--N达到200 mg/L,去除率分别为83.52%、99.99%。     

厌氧氨氧化污泥启动EGSB反应器研究

通过厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器接种低温(4℃左右)下存放18个月的厌氧氨氧化污泥,处理模拟废水,研究如何用长时间低温保存后的厌氧氨氧化污泥启动反应器。在温度(34±1)℃、进水pH为7.40～7.64、DO的质量浓度控制在0.10 mg/L以下成功启动反应器。运行110 d后,进水TN负荷最高可达2.3 kg/(m.3d),NH4+-N、NO2--N去除率分别为90.93%、99.76%,出水pH明显高于进水,平均达到7.99;第135天在反应器中发现有红色厌氧颗粒污泥形成;经扫描电子显微镜观察,第165天厌氧颗粒污泥布满球状菌。     

新型IC反应器处理餐厨垃圾废水的实验研究

采用内循环厌氧反应器(IC)处理餐厨垃圾废水。结果表明:采用快速提升负荷至5 kg/(m3·d)并稳定运行19 d这一启动方式有利于提高污泥的活性。负荷提升中后期,出水pH高于进水pH。IC处理餐厨垃圾废水的最大容积负荷为25.2 kg/(m3·d),此时COD去除率下降到86%。稳定运行期,当进水COD达到22.4 mg/L,出水COD稳定在1 650~1 950 mg/L,COD去除率高达91.8%。     

基于侧流富集/主流强化的CANON工艺处理常温低氨氮废水的稳态控制

采用侧流富集/主流强化方式,研究了全程自养脱氮工艺（CANON）用于常温（25℃）、低氨氮（约60 mg NH₄⁺-N·L^-1）主流线生物脱氮的可行性。结果表明,通过7 d更换主流反应器40%污泥混合液方式可实现维持主流反应器总氮去除负荷（TNRR）在80 g N·m^-3·d^-1左右,总氮去除率（TNRE）在70%左右,主流反应器厌氧氨氧化比活性持续升高。16S rDNA高通量测序结果表明,主流和侧流CANON系统中起亚硝化作用的氨氧化细菌（AOB）主要是Nitrosomonas属,进行Anammox反应的厌氧氨氧化菌（AnAOB）主要是Candidatus Jettenia属,60 d的运行过程中主流反应器Nitrospira属的亚硝酸盐氧化菌（NOB）丰度始终小于1%。可见在本实验条件下,采用7 d为频率主流和侧流换泥方式,能够保证主流反应器中Anammox活性,确保主流CANON反应器的脱氮性能。     

基于侧流富集/主流强化的CANON工艺处理常温低氨氮废水的稳态控制

采用侧流富集/主流强化方式,研究了全程自养脱氮工艺(CANON)用于常温(25℃)、低氨氮(约60 mg NH+4-N·L-1)主流线生物脱氮的可行性。结果表明,通过7 d更换主流反应器40%污泥混合液方式可实现维持主流反应器总氮去除负荷(TNRR)在80 g N·m-3·d-1左右,总氮去除率(TNRE)在70%左右,主流反应器厌氧氨氧化比活性持续升高。16S r DNA高通量测序结果表明,主流和侧流CANON系统中起亚硝化作用的氨氧化细菌(AOB)主要是Nitrosomonas属,进行Anammox反应的厌氧氨氧化菌(An AOB)主要是Candidatus Jettenia属,60 d的运行过程中主流反应器Nitrospira属的亚硝酸盐氧化菌(NOB)丰度始终小于1%。可见在本实验条件下,采用7 d为频率主流和侧流换泥方式,能够保证主流反应器中Anammox活性,确保主流CANON反应器的脱氮性能。     

氮负荷和上升流速对单级自养脱氮工艺的效能分析

采用单级自养脱氮EGSB反应器处理质量浓度约为100 mg/L的低氨氮废水,考察了氮负荷和上升流速对反应器脱氮性能的影响。结果表明,逐步缩短HRT至2.0 h,且同步提高污泥区DO至0.32~0.36 mg/L,成功将反应器的氮负荷从100 mg/(L·d)提升至1 200 mg/(L·d),NH_4~+-N、TN平均去除率分别为93.0%和76.6%。反应器适宜的DO随氮负荷的提升而升高,对曝气量和上升流速的调控可实现对污泥区DO的精准控制。此外,EGSB较高的上升流速有利于保有较高生物量,确保反应器在较高氮负荷条件下保持稳定的脱氮性能。     

IC反应器处理乳酸废水的启动特性

研究了IC反应器处理乳酸废水的启动特性以及处理效果.结果表明,在逐渐加大进水量来提高有机负荷的情况下,反应器污泥床区逐渐充满沉降性能良好的颗粒污泥,到启动完成时IC反应器的进料负荷为3100kg/d,容积负荷为2.6kg/m3·d,COD去除率达到了85%以上,并在反应器内部形成具有一定机械强度、沉淀性能良好,粒径为1～3.5 mm的颗粒污泥.VFA也降到200mg/L 左右,有的甚至低于100mg/L.     

复合型UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能及污泥形态变化研究

采用提高进水基质的方式启动复合型UASB厌氧氨氧化反应器,研究启动过程中反应器的脱氮效果和运行状况,并通过污泥形态变化了解厌氧氨氧化菌富集情况。结果表明经过286 d的运行,NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮(TN)去除率维持在90%以上,总氮去除负荷由0.129 kg/(m~3·d)提升至0.520 kg/(m~3·d),反应器启动成功。化学计量关系和pH变化均可作为判断反应器运行状况的指标,反应器启动成功时的ΔNH_4~+-N:ΔNO_2--N:ΔNO_3--N为1:1.24:0.14,出水pH在8.3～8.5之间,ΔpH维持在0.9左右。当反应器中TN质量浓度为186 mg/L时,游离氨对厌氧氨氧化的抑制浓度为3.1～20.4 mg/L。启动过程中,黑色颗粒污泥先解体,第256天污泥颜色转变为红褐色,再运行30天后反应器中出现大量颗粒污泥。复合型UASB厌氧氨氧化反应器能加速污泥颗粒化,同时有效减轻污泥上浮问题。     

进水负荷对升流式厌氧污泥床处理疫病动物废水的影响

采用升流式厌氧污泥床(UASB)处理疫病动物废水,研究不同进水负荷条件下反应器的厌氧降解特性,同时考察厌氧过程氨氮含量、挥发性有机酸(VFA)含量、碱度和pH的变化对反应器运行的影响。结果表明,当进水负荷低于4.5 g/(L.d)时,反应器COD去除率达到90%以上,甲烷产率随进水负荷的增加而上升,至最大达到0.32 L/g,VFA积累量小于70mg/L;当进水负荷过高(>4.5g/(L.d))时,反应器内VFA的积累显著上升,并发生VFA的积累类型由乙酸向丙酸的转变;当进水负荷由4.5 g/(L.d)提高至7.5 g/(L.d)时,VFA积累达451 mg/L,且丙酸积累高于232 mg/L,导致厌氧过程甲烷产率降低。反应器甲烷产率(甲烷体积/去除的COD质量)由0.32 L/g下降至0.26 L/g。疫病动物废水厌氧处理过程所产生的高浓度氨氮与厌氧过程可溶性CO2共同作用所形成的碱度可有效缓冲高负荷条件下VFA累积对厌氧降解过程的影响,使反应器维持pH为7.5～8.0的中性环境,可避免有机负荷过高条件下反应器的酸败。     

常温条件下OLAND工艺启动研究

探讨了常温下在固定床生物膜反应器中接种普通活性污泥、用人工模拟废水启动OLAND工艺的方法。实验温度控制在23~26℃,水力停留时间为2 d,初始进水NH_4~+-N为50 mg/L。结果表明,31 d首次出现总氮去除;第45天进水NH_4~+-N提升至60 mg/L,总氮和NH_4~+-N去除率分别达到89.54%、95.45%。第65天进水NH_4~+-N达到100mg/L,总氮和NH_4~+-N去除率分别为77.64%、87.17%,总氮去除速率达到最大值38.82 g/(m3·d),标志着OLAND工艺成功启动。该技术可满足城市生活污水的除氮需求。     

连续流与序批式组合运行启动高性能CANON反应器

在完全混合流反应器中接种亚硝化颗粒污泥,通过分阶段使用连续流和序批式运行方式,成功启动了全自养生物脱氮（CANON）工艺,并对反应器性能、污泥形态与活性、微生物菌群结构的变化规律进行了深入分析。结果表明,基于初始连续流运行获得的良好基质比,序批式阶段的高氨氮负荷和高溶解氧条件可有效促进污泥浓度与活性的增长,使得反应器在最终连续流状态下的总氮去除负荷达到了1.75 kg·（m³·d）^-1。运行期间,颗粒污泥的密实度和沉降性能均得到改善。由Miseq高通量测序的结果可知,CANON颗粒污泥具有相对较高的微生物多样性。对应于总氮比去除速率0.24 g·（g VSS·d）^-1,Nitrosomonas（好氧氨氧化菌）与Candidatus Kuenenia（厌氧氨氧化菌）丰度比值约为3：1。少量贫营养型亚硝酸盐氧化菌对CANON工艺没有显著影响。     

UASB处理纤维素乙醇废水的启动运行研究

以厌氧UASB反应器处理纤维乙醇废水为研究对象,探讨分析了UASB的启动和稳定运行过程。结果表明,采用城市污水处理厂的厌氧消化污泥作为接种污泥,在COD有效容积负荷为0.33~1.11 kgCOD/(m3·d)的条件下,UASB反应器成功启动,COD的去除率达到70%以上。启动初期,出水pH会明显高于进水,污泥呈先减少后增加的趋势,当增加进水SO42-浓度到7 250 mg/L,COD/SO42-比值2.7∶1时,会导致纤维素乙醇废水UASB处理系统的崩溃。UASB反应器运行稳定后,污泥浓度增至30~40 g/L,MLVSS/MLSS比值也达到90%左右,在HRT为14~41 h,回流比3∶1~13∶1,有效容积负荷3.45~14.67 kg COD/(m3·d)的条件下,对纤维乙醇生产废水均能保持90%以上的COD去除率,出水COD小于1 000 mg/L。     

水力负荷与低温对厌氧氨氧化与反硝化协同反应器的影响

采用一套3.2L具有填料的上流式厌氧污泥床反应器,在固定进水氨氮、亚硝氮和COD浓度的基础上,通过对进水负荷4个阶段的调节,考察其对厌氧氨氧化与反硝化协同反应器运行的影响。经试验发现,在低水力负荷条件下,氨氮、亚硝氮、COD的平均去除率分别达到了94.1%、97.2%和89.4%,出水硝氮的生成量为4.35mg/L;而在高水力负荷条件下,氨氮、亚硝氮和COD的去除率下降较为明显,为54.2%、73.9%和81%,硝氮的生成量为9.97mg/L。通过再次调低水力负荷,协同脱氮效果基本上能够恢复到之前的水平,表明反应器具备了一定的抗负荷冲击能力。同时低温会对反应器产生较大影响,但反应器内的菌群具备抵御低温并较快恢复的能力,保证了反应器二次启动的成功。     

MBR-CANON工艺快速启动实验研究

在常温条件下,接种普通活性污泥至MBR反应器后间歇运行。以改变曝气时间和曝气量作为主要调控方法,对全程自养脱氮(CANON)工艺的快速启动进行室内实验研究。结果表明,在较低溶解氧条件下,第7天出现亚硝酸盐氮的累积,顺利启动部分亚硝化。随后再降低溶解氧浓度,第54天后,总氮去除负荷达到0.102 kg·m~(-3)·d~(-1),成功启动了CANON工艺。反应器对总氮和氨氮去除率分别为58.87%和88.91%,总氮去除负荷达0.21 kg·m~(-3)·d~(-1)。表明CANON工艺在MBR反应器中可顺利完成快速启动并可完成高效自养脱氮。     

混合填料固定床Anammox工艺启动及运行性能研究

采用蜂窝状聚乙烯填料和环型无纺布填料组合成的混合填料填充固定床反应器,考察了其Anammox工艺启动和运行性能。启动阶段进水NH_4~+-N和NO_2~--N分别为70 mg/L,HRT为48 h,温度为35℃,经过53 d培养,反应器成功启动。启动阶段(1~53 d)NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮最大去除率分别为90.24%、100%和88.8%。负荷提升阶段(55~87 d)最大总氮负荷率和总氮去除速率分别为0.31 kgN/(m~3·d)和0.25 kgN/(m~3·d),此时,其相应的NH_4~+-N和NO_2~--N去除率分别为89.66%和99.84%。     

A/SMBBR工艺处理高氨氮戊二胺废水

采用A/SMBBR工艺进行中试实验,探究该工艺处理高氨氮DN5废水的可行性,反应器进水分别为DN5废水与预处理过的D)废水混合(I阶段)和单一DN5废水(Ⅱ阶段)。结果表明,第I阶段进水氨氮质量浓度由50mg/L提升到450 mg/L,尽管进水中COD和氨氮波动幅度大,但A/SMBBR工艺对污水中COD和氨氮的平均去除率可达到96.23%和97.03%,其中氨氮的平均出水质量浓度为3.56 mg/L,此阶段A/SMBBR工艺表现出极强的抗氨氮冲击负荷能力和系统破坏后较快的恢复能力,而氨氮冲击负荷严重影响总磷的去除效果。第II阶段在系统总停留时间5.2 d,DO质量浓度为(3.5±0.5)mg/L,上清液回流比为200%的操作条件下,A/SMBBR工艺可稳定处理氨氮质量浓度550 mg/L左右的DN5废水,出水COD保持在(60±10)mg/L,氨氮质量浓度在(2±1.5)mg/L,出水水质满足GB 5084-2005。