UASB-A/O处理城市生活垃圾渗滤液同步除有机物脱氮长期稳定性试验研究

采用升流式厌氧污泥床-缺氧/好氧(UASB-A/O)生化系统处理城市垃圾渗滤液,考察系统除有机物脱氮效能及低温条件下A/O的硝化特性.623 d试验结果表明:通过UASB反应器内厌氧菌的产甲烷作用和异养菌的反硝化作用,耦合A/O系统内的缺氧反硝化和好氧生物降解机制,实现了渗滤液内有机物和氮同步深度去除.在进水渗滤液内化学需氧量质量浓度ρ(COD)为1 237~13 813 mg/L,平均值为(5 640±2 567)mg/L,UASB-A/O系统出水ρ(COD)为280~1 257 mg/L,平均值为(546±285)mg/L.在进水渗滤液内氨氮质量浓度ρ(NH_4~+-N)为148~2414 mg/L,平均值为(1 381±634)mg/L,UASB-A/O系统出水ρ(NH_4~+-N)均低于50 mg/L.整个实验过程中,A/O反应器克服了季节性温度变化的不利影响,始终维持了高效的生物硝化和反硝化.即使在冬季低于15℃温度条件下,A/O系统内的生物脱氮效率仍然维持在90%以上.     

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

采用"连续流短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺"处理低碳氮比高氨氮浓度的晚期垃圾渗滤液.主要考察了在不同外回流比(100%~600%)的条件下,A/O反应器中氨氮转化率以及亚硝酸盐积累率的变化,游离氨(free ammonia,FA)与游离亚硝酸(free nitrite acid,FNA)的平均质量浓度变化;UASB反应器的厌氧氨氧化活性及其在相同高度(10 cm)处的粒径变化情况.试验结果表明,当回流比维持在300%时,A/O反应器中的亚硝酸盐氧化细菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)被FA和FNA联合抑制,进而达到了较好的短程硝化效果,A/O反应器中氨氮转化率、亚硝酸盐积累率分别达到93.5%、95.6%以上,UASB厌氧氨氧化反应器污泥持留性与活性均达到较高的水平,总氮去除负荷达到1.04 kg/(m~3·d)以上.定量PCR结果表明,厌氧氨氧化菌占全菌的比例达到了试验期间的最大值3.78%.     

进水氨氮浓度对两种污泥系统CANON工艺的冲击影响

为考察氨氮质量浓度对不同污泥系统的CANON工艺的冲击影响,在温度(30±1)℃、pH 7~8的条件下,研究了两个稳定运行的高氨氮废水颗粒污泥系统和颗粒絮体混合系统的CANON工艺,在进水氨氮质量浓度突然降低后的脱氮性能.颗粒污泥系统在FA质量浓度为34、20和10 mg/L条件下,CANON工艺短程硝化反应运行稳定,硝态氮生成量与氨氮消耗量的比值小于0.11;颗粒和絮体混合的污泥系统在FA质量浓度为33 mg/L条件下短程硝化运行稳定,FA质量浓度降低至16 mg/L时硝态氮生成量与氨氮消耗量的比值接近0.11,系统内NOB活性得到恢复,在FA质量浓度为7 mg/L条件下系统内NOB活性得到完全恢复,硝态氮生成量与氨氮消耗量的比值升高至0.37.研究结果表明,颗粒污泥系统相比颗粒和絮体混合的污泥系统具有更好的抗冲击能力,较短的沉淀时间是维持颗粒污泥CANON工艺稳定运行的关键;短程硝化被破坏后,再次增加进水氨氮的质量浓度可恢复对NOB活性的抑制.污泥粒径的分布可较为直观地反映系统的稳定性,可参考系统内污泥粒径的分布规律判断CANON工艺的脱氮性能.定量PCR表明,随着进水氨氮质量浓度的突然降低,ANAMMOX丰度有明显的减少,NOB丰度有明显的增长,颗粒出现了解体的现象.     

驯化后的聚糖菌对NO2——N和NO3——N内源反硝化速率的影响

在序批式（sequencing batch reactor,SBR）反应器中,通过分段厌氧-好氧（厌氧后排水）运行方式,在以葡萄糖为碳源、P/C比小于2/100的条件下,成功实现了聚糖菌（glycogen accumulating organisms,GAOs）的驯化富集,厌氧段磷酸盐的释放量（phosphorus release amounts,PRA）稳定在1.0 mg·L^-1以内,胞内糖原（glycogen,gly）含量是初始阶段的1.2倍。驯化后的GAOs分别以NO₂^--N、NO₃^--N为电子受体经厌氧-缺氧运行方式,可进行内源反硝化反应过程。GAOs在内源反硝化过程中依次利用胞内的聚β-羟基戊酸酯（poly-β-hydroxyvalerate,PHV）、聚β-羟基丁酸酯（poly-β-hydroxyvalerate,PHB）和gly作为内碳源。在22℃时,反硝化聚糖菌（denitrifying glycogen accumulating organisms,DGAOs）以NO₂^--N、NO₃^--N为电子受体平均比内源反硝化速率分别为0.067 g N·（g VSS）^-1·d^-1、0.023 g N·（g VSS）^-1·d^-1,常温短程内源反硝化速率约是全程内源反硝化速率的3倍。     

进水COD及投加方式对A2O-BAF工艺反硝化聚磷的影响

为了提高系统的反硝化除磷脱氮效率及碳源可利用性,主要研究了进水COD及投加方式对A2O-BAF工艺反硝化聚磷的影响.试验设计了不同的进水ρ(C)/ρ(P)(25 ～71)及COD投加方式(1次投加、3次投加、连续投加),分别考察各污染物的去除规律.试验结果表明:当ρ(C)/ρ(P)≤34时,A2O中出现磷和硝态氮的累积,去除效果恶化;当45≤ρ(C)/ρ(P)≤59时,磷的去除率稳定在90％左右,出水ρ(P)低于0.5 mg·L-1;当ρ(C)/ρ(P)≥63时,磷的去除率随ρ(C)/ρ(P)的增加而下降.当ρ(C)/ρ(P)≥39时,ρ(C)/ρ(P)的变化对COD和TN去除率影响不大,平均去除率分别高于83％和76％;当ρ(C)/ρ(P) =57时,系统处理效果最佳.相同质量浓度的COD,连续投加的方式可以提高碳源的可利用性,增加厌氧释磷量,提高缺氧反硝化除磷脱氮速率.     

基于厌氧氨氧化的城市污水处理厂能耗分析

基于小试和示范工程的试验研究结果,对基于一体化厌氧氨氧化工艺的城市污水处理厂进行了综合分析和评价.首先针对主要污染物质进行物质平衡分析,结果表明:与传统A2O城市污水处理工艺技术相比,基于厌氧氨氧化工艺的污水处理厂能在保证出水总氮达一级A排放标准的同时,有机物回收量增加1倍.进一步考察了厌氧氨氧化工艺对城市污水处理厂能耗的影响.曝气能耗的降低和厌氧消化工艺中甲烷产量的提高,使得城市污水处理厂的理论能量自给率达到90%.物质平衡分析和能耗分析表明:厌氧氨氧化工艺提高污水厂能量自给率的关键在于实现了污水中有机物和氮污染物去除的分离.     

内源反硝化过程中N2 O的产生特征

为了控制污水处理过程温室气体氧化亚氮(N2O)的排放量和提高污水处理厂产能,提出了强化反硝化过程中N2O积累,而后用N2O氧化甲烷提高燃烧产能同时减少N2O排放的方法.通过研究内源反硝化过程中N2O的产生特征得出,以硝酸盐(NO-3)作为电子受体的内源反硝化过程会出现亚硝酸盐(NO-2)和N2O的积累,且二者同时出现;当以不同质量浓度的NO-2-N(13~90 mg/L)作为电子受体进行内碳源反硝化时得出,高ρ(NO-2-N)会同时抑制NO-2和N2O的还原过程,从而使得内源反硝化过程中出现N2O的积累.基于此结果提出通过调控ρ(NO-2-N)来强化反硝化过程中N2O的积累,从而为N2O氧化甲烷提供基础.     

厌氧氨氧化颗粒污泥上浮机理及控制策略进展

为了解决厌氧氨氧化颗粒污泥容易破坏并发生上浮,造成系统出水不稳定甚至崩溃的问题,主要针对厌氧氨氧化颗粒污泥上浮机理及控制策略进行综述.研究结果发现:厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的主要机理是当氮负荷率(nitrogen loading rates,NLRs)过高时,厌氧氨氧化颗粒污泥产生大量氮气(N_2)无法释放,在颗粒污泥内部形成气囊或附着于颗粒污泥表面,致使颗粒污泥密度降低,导致上浮.相应控制策略包括:控制颗粒污泥粒径(1.5~4.0mm);适当控制NLRs(以N计,下同)(4.0~34.5 kg/(m~3·d));适当提高进水磷和钙的质量浓度(ρ(KH_2PO_4)=10mg/L,ρ(CaCl_2·2H_2O)=0.15~5.65 mg/L);选择带有搅拌功能的反应器;调整排水口位置并控制排水时间等.     

海水冲厕污水生物处理可行性研究

淡水资源短缺是全球性问题。对于沿海城市，海水直接利用是解决淡水供求矛盾的最有效途径，海水冲厕就是其中一项具有重大节水意义的工程。试验采用城市生活污水，从微生物和小试试验两方面研究海水冲厕污水生物处理的可行性。结果表明，无机盐质量浓度≤20g/L的生活污水生物处理是可行的。     

城市生活垃圾晚期渗滤液氨氮的常温短程去除

试验用水为典型的晚期城市生活垃圾渗滤液。第一阶段试验采用“两级UASB+A/O”系统，在一级UASB中进行回流处理水反硝化，二级UASB进行产甲烷反应，A/O反应器进行NH4+-N硝化反应。第一阶段研究表明可生化有机物在一级UASB几乎全部降解，所以第二阶段试验取消第二级UASB形成“一级UASB+A/O”系统。系统的有机物去除率＝50~70％，系统出水COD＝1000~1500 mg•L-1。当运行温度为17~29℃时，实现了稳定的NO2--N累积率为90~99％的短程硝化。试验期间 NH4+-N负荷（ALR）=0.28~0.60 kgNH4+-N•m-3•d-1，NH4+-N硝化率=90~100%。当ALR <0.45 kgNH4+-N•m-3•d-1，硝化率>98％，出水NH4+-N<15mg•L-1。在进水COD/NH4+-N＝2~3时，无机氮TIN去除率＝70~80％。采用荧光原位杂交技术（FISH）对活性污泥进行检测，结果表明，A/O工艺活性污泥中的NH4+-N氧化菌（AOB）为细菌总数的4％左右，NO2--N 氧化菌（NOB）数量不足细菌总量的0.2％。