A2N双污泥反硝化除磷系统微生物的先间歇后连续培养及快速启动

以实际生活污水为对象,研究了反硝化聚磷菌（DPB）的驯化培养以及A₂N双污泥反硝化除磷系统的快速启动.采用先独立培养反硝化聚磷菌和好氧硝化生物膜再连续运行的方式成功地快速启动了A₂N系统.采用污水处理厂除磷工艺中的活性污泥为种泥,在SBR系统中以先A/O（厌氧/好氧）后A/A（厌氧/缺氧）的方式运行,32 d成功地使反硝化聚磷菌成为优势菌属.在SBR反应器中,采用硝化效果较好的活性污泥为种泥,好氧硝化生物膜30 d挂膜成功,氨氮去除率稳定在99%以上.然后,A₂N系统连续运行,11 d后系统反硝化除磷效果进入稳定状态,出水氨氮和正磷酸盐浓度均为0,硝态氮为10.26 mg/L ,出水COD为19.56 mg/L ,COD、氨氮、总氮和磷去除率分别为91%、100%、77%和100%,说明A₂N系统具有很好的脱氮除磷效果,认为系统启动成功.     

厌氧酸化-缺氧-好氧生物膜法处理焦化废水的研究

用厌氧酸化-缺氧-好氧(A1-A2-O)生物膜法对上海焦化厂废水进行处理.试验结果表明,当进水COD为600～1000mg/L,@氨氮为200～280mg/L时,为同时达到较好的有机物去除和脱氮效果,系统的HRT至少应为34.5h;混合液回流比为4.0～5.0;好氧段pH值应维持在7.8～8.0,出水剩余碱度100～200mg/L;在缺氧段中需加入甲醇作为外加碳源,甲醇与硝酸氮的比为2.581为宜.在上述工艺条件下,系统中无亚硝酸氮的积累.     

膜曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理人工合成废水,在单一反应器内实现了同时去碳脱氮.结果表明,当进水COD和NH^＋₄-N浓度分别为338 mg/L和75 mg/L,HRT为14 h,炭膜腔内压力为13.6 kPa时,COD、NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为82.5%、 95.1%和84.2%.但是在反应器运行的后期TN去除效率明显下降,主要是因为高有机负荷导致无纺布上的微生物过度繁殖,严重影响了硝化过程的进行.通过荧光原位杂交和扫描电镜技术观察生物膜微生物结构,得出厌氧或兼氧菌主要分布在生物膜外层的缺氧区,而氨氧化菌主要分布在生物膜内层的好氧区.硝化细菌和反硝化细菌在生物膜内的共存实现了炭膜曝气生物膜反应器的同步硝化反硝化.     

同步反硝化聚磷的试验研究

采用SBR反应器和人工合成废水研究了同步反硝化聚磷的条件和影响因素.试验结果表明,厌氧/好氧方式下驯养的生物除磷污泥,在厌氧期之后供给硝酸盐,则污泥可以很快实现同步反硝化聚磷.聚磷前厌氧阶段的存在是实现反硝化聚磷必不可少的重要前提.在没有NO₃^-干扰而且乙酸钠为唯一碳源下,最佳厌氧时间为60min.先于缺氧期微生物接触硝酸盐,会使反硝化聚磷减弱甚至丧失.缺氧段NO₃^--浓度是影响反硝化聚磷效果的因素之一.在厌氧(2h)-缺氧(1h)-好氧(2h)的试验条件下,当NO₃^--N浓度由5mg/L上升至20mg/L时,其反硝化聚磷效率由11.9%上升至48.7%.但NO₃^--N浓度提高到了20mg/L以上时,其效率提高得不很明显.好氧段的存在不会使诱导形成的反硝化聚磷消失,但缩短好氧时间有助于提高DNPA在除磷中的比例.     

厌氧水解酸化-好氧氧化A1/A2/O工艺剩余污泥减量

在碱减量印染废水A₁/A₂/O生物处理系统,通过污泥回流、把剩余污泥回流到A₁段,利用A段污泥的水解、酸化和O段微生物的好氧氧化作用可有效实现对回流剩余污泥的减量,同时O段好氧污泥的表观产率系数下降,系统产生的剩余污泥量减少.厌氧水解酸化-好氧氧化A₁/A₂/O工艺实现污泥减量由3段共同完成:A₁段实现回流剩余污泥的“液化”和惰性化;A₂段对系统污泥减量起到了强化作用;而O段微生物的合成作用在逐渐减弱.6个月连续运行的动态试验表明,在A₁段的容积负荷(COD_Cr)为2.54 kg·(m³·d)^-1、水力停留时间为7.56h条件下,A₁段利用水解酸化作用对回流剩余污泥的减量达到67.87%,系统O段好氧污泥的表观产率系数也下降到试验初始时的45.5%.在A₁/A₂/O污泥减量系统中,各段污泥性状发生了变化,A₁段污泥[MLVSS/MLSS]值从试验开始时的0.718 2下降到0.592 2,A₂段污泥[MLVSS/MLSS]值从0.667 3下降到0.526 7,剩余污泥的减量是活性污泥逐渐惰性化过程,污泥的粒度分析也证明了这一点.     

厌氧水解酸化-好氧氧化A1/A2/O工艺剩余污泥减量影响因素

厌氧水解酸化-好氧氧化工艺实现剩余污泥减量,不需要高温、高压、强氧化剂或强碱性等破坏微生物细胞结构的强化措施,可操作性和经济性良好.污泥减量系统的主要目的是实现对污染物的降解,系统污泥减量效果与系统的有机负荷、水力停留时间、温度等因素有关,并受这些因素影响.在碱减量印染废水A₁/A₂/O生物处理系统,把剩余污泥回流到A₁段、利用水解酸化和好氧氧化工艺实现对剩余污泥减量的试验表明:A₁段容积负荷(COD)在2.54kg·(m³.d)^-1、水力停留时间为7.56h、温度在25℃～40℃,系统在长期运行可以实现对系统污泥的有效减量和对废水处理达标排放要求(GB8978-96一级标准).污泥回流到A1段进行减量,细胞中N、P的释放可以有效克服碱减量印染废水中N、P不足的缺点,大大降低向系统添加N、P营养物的费用.     

A2/O污水处理工艺中基质转化机理研究

以实际污水培养驯化污泥的小试规模A²/O工艺为研究对象,对系统中基质的转化机理及硝态氮对基质转化的影响进行了批式试验研究.结果表明,在无硝态氮存在于厌氧环境的系统中,厌氧段消耗的COD有51%可被聚磷菌吸收并合成为聚羟基链烷酸(PHAs);缺氧和好氧条件下的比吸磷速率为3.87和6.54 mg/(g·h),利用单位PHAs的吸磷量(r_P/PHA)分别为0.38和0.78.而在有硝态氮存在于厌氧环境的系统中,厌氧段消耗的COD仅有30.8%可被聚磷菌吸收并合成PHAs,61.5%用于还原硝态氮;缺氧和好氧条件下的比吸磷速率为2.24和4.58 mg/(g·h),r_P/PHA值分别为0.35和0.77.同时,在这2个系统中厌氧阶段释放的磷和消耗的COD成良好的线性关系.硝态氮存在于厌氧环境会降低聚磷菌的厌氧释磷速率和效率,使PHAs的合成量减少,从而降低聚磷菌的缺氧和好氧吸磷速率,但并不会影响其吸磷能力.     

AAO-生物膜工艺处理电镀废水的脱氮除磷性能

为提高电镀废水的污染物去除效率,探讨厌氧-缺氧-好氧(AAO)-生物膜耦合工艺的有机物去除和脱氮除磷效能。结果表明:AAO-生物膜工艺处理电镀难降解有机废水运行效果良好,COD去除率稳定在89%左右;脱氮主要途径是好氧硝化,缺氧反硝化,60 d运行中系统脱氮率达到70%~80%;难降解有机物影响NH₄+-N和COD的去除效率,且存在时间差距,在其影响下,NH₄+-N的变化稍滞后于COD。AAO-生物膜工艺的除磷效果经50 d运行后趋于稳定,出水TP浓度低于1 mg/L,去除率>65%,除磷主要依靠厌氧释磷和好氧吸磷过程。     

缺氧/好氧SBR工艺去除亚铵法造纸废水中的氮

采用反应期缺氧/好氧SBR工艺去除亚铵法造纸废水中氮的研究结果表明:该工艺脱氮的最佳操作条件为:缺氧、好氧时间比1:1.5,运行周期为8h;SRT≥12d,NH3-N负荷率＜0.063g/(g·d);当进水中COD_cr浓度为1200～1800mg/L,NH₃-N浓度为135～200mg/L,NO_x-N浓度为7～10mg/L时,没有外加碳源时,氨氮的去除率为95%,总氮的去除率为66%,投加乙酸钠后,总氮的去除率提高到85%;投加乙酸钠的量为125mg/L(以COD_Cr计)最经济、有效.     

用厌氧酸化预处理焦化废水的研究

在采用色谱-质谱(GC/MS)联用仪分析北京焦化厂废水中有机物组分及浓度的基础上,研究厌氧酸化对焦化废水可生物处理性能的影响,并探讨厌氧酸化作为焦化废水好氧生物处理预处理的可行性。试验结果表明,焦化废水经6h厌氧酸化,12h好氧曝气,COD去除率可达90％以上,比未用厌氧酸化预处理的COD去除率提高近40％。当焦化废水进水COD为1780mg/l时,出水COD可降至158mg/l。     

焦化废水中有机物在A1-A2-O生物膜系统中的降解机理研究

对焦化废水中有机物在A1 A2 O生物膜系统各段的降解进行了研究 .结果表明 ,废水中主要有机组份为苯酚类和含氮杂环类化合物 ,它们所占比例分别为 5 0 %和 4 0 % .经过厌氧酸化处理后 ,苯酚类中简单酚得到了较大程度的降解 ,随着苯酚甲基取代基数目的增加 ,降解率逐渐降低 ,对三甲酚则没有降解 ;简单的含氮杂环化合物如喹啉、异喹啉、吲哚、吡啶在厌氧过程中也得到了较大的降解 ,而有取代基的含氮杂环化合物则有所增加 ;喹啉和甲基喹啉的降解可生成羟基喹啉和甲基 2(1H)喹啉酮中间产物 .经过厌氧酸化段处理后 ,废水的BOD5 COD有较大提高 .厌氧出水的大部分有机物可在缺氧段得到降解 .最终出水中有机物基本上为大分子难降解物质 .     

反硝化悬浮填料适用性及其微生物群落结构解析

为研究温度及处理负荷对缺氧挂膜悬浮填料的活性恢复效果的影响,将填料分别置于低负荷、冲击负荷和低温环境中进行活性恢复适用性实验.结果表明在填料活性恢复过程中起关键作用的是EPS中多糖的增加,冲击负荷和低温条件下多糖含量增加比蛋白质更为明显.而低负荷下多糖和蛋白质含量均高于另外两者.缺氧挂膜悬浮填料的活性恢复对冲击负荷条件的适用性较好,低温条件次之,对低负荷环境适用性较差.另外,低负荷、冲击负荷和低温环境中Proteobacteria菌门的相对丰度分别由15 d时的72.23%、78.66%和76.35%上升至25d时的83.17%、84.30%和80.46%,15 d时低负荷下Proteobacteria菌相对丰度低于其他反应器,缺氧悬浮填料不能作为污水处理厂低负荷下总氮快速达标的备选方案.反硝化功能菌属Dechloromonas相对丰度的增加可能是引起填料生物膜反硝化脱氮能力提高的重要原因.Flavobacterium菌属的存在可能促进了低温下填料生物膜反硝化脱氮能力的恢复.不同恢复环境对缺氧生物膜恢复完成时的生物多样性影响较小.     

Advanced nitrogen and phosphorus removal in A2O-BAF system treating low carbon-to-nitrogen ratio domestic wastewater

A laboratory-scale anaerobic-anoxic-aerobic process (A²O) with a small aerobic zone and a bigger anoxic zone and biologic aerated filter (A²O-BAF) system was operated to treat low carbon-to-nitrogen ratio domestic wastewater. The A²O process was employed mainly for organic matter and phosphorus removal, and for denitrification. The BAF was only used for nitrification which coupled with a settling tank Compared with a conventional A²O process, the suspended activated sludge in this A²O-BAF process contained small quantities of nitrifier, but nitrification overwhelmingly conducted in BAF. So the system successfully avoided the contradiction in sludge retention time (SRT) between nitrifying bacteria and phosphorus accumulating organisms (PAOs). Denitrifying phosphorus accumulating organisms (DPAOs) played an important role in removing up to 91% of phosphorus along with nitrogen, which indicated that the suspended activated sludge process presented a good denitrifying phosphorus removal performance. The average removal efficiency of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and NH₄⁺-N were 85.56%, 92.07%, 81.24% and 98.7% respectively. The effluent quality consistently satisfied the national first level A effluent discharge standard of China. The average sludge volume index (SVI) was 85.4 mL·g⁻¹ additionally, the volume ratio of anaerobic, anoxic and aerobic zone in A²O process was also investigated, and the results demonstrated that the optimum value was 1:6:2.     

焦化废水中有机物在A1-A2-O系统各段的降解与转化

在厌氧酸化－缺氧－好氧（A1－A2－O）生物膜系统小试装置中处理焦化废水，以探讨有机物在各阶段的降解与转化情况。通过UV吸收光谱及GC／MS分析发现，上海焦化厂废水中的有机组分主要为：甲酚、苯酚、二甲酚等酚类化合物，及以喹啉、吲哚为代表的含氮杂环化合物，约占有机物总量的90％。经A1－A2－O生物膜系统处理后，大部分有毒有害难降解有机物得到了降解和转化。厌氧段中原有物质浓度的增加和新物质的生成，是厌氧酸化使部分有机物降解产生中间产物而造成；缺氧段使大部分有机物被完全降解或转化，还产生一些新的简单有机物，如卤代烃、酯类、醛类等；经好氧段反应后，有机物进一步降解和转化，部分被完全去除，在降解转化过程中又产生了一些中间产物和衍生物，如苯酚、羟基喹啉等。     

多点交替进水阶式A2/O工艺氮磷去除途径

为分析CMICAO(多点交替进水阶式A2/O)工艺处理实际生活污水时对氮、磷的去除机理,基于物料衡算方程,计算各反应池内污染物质量浓度,并与实测值进行对比,分析氮、磷的去除途径,提出强化工艺脱氮除磷的方法.结果表明,试验条件下,出水中ρ(TP)、ρ(TN)和ρ(氨氮)分别为(0.41±0.08)、(10.24±0.40)和(2.07±0.30)mg/L.除微生物同化作用外,系统中的氮主要通过好氧硝化、缺氧/厌氧反硝化及SND(同步硝化反硝化)途径去除,阶段一3#反应池、阶段二2#反应池和阶段三1#反应池的SND率分别达到37%、52%和58%左右.磷通过聚磷菌厌氧/缺氧释磷、好氧吸磷和反硝化除磷途径去除,阶段一4#池的反硝化吸磷量达到3 mg/L左右.降低好氧池ρ(DO)和改变缺氧池与厌氧池的进水量比例可强化脱氮除磷效果.     

模拟城市污水在厌氧、缺氧以及好氧反应器中的毒性削减研究

采用发光细菌法测定城市污水毒性,并研究了模拟城市污水分别在厌氧、缺氧、好氧条件下的毒性削减情况.试验采用人工配水,其中添加了甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、吲哚、吡啶、环己酮、苯丙酸7种有毒有机物.并用GC-MS检测上述有机物在不同生物处理过程中的降解情况及出水有机物的变化情况.结果表明,模拟城市污水经厌氧生物处理后毒性增大(HRT≤10h);缺氧生物处理对模拟城市污水的毒性略有削减;而好氧生物处理对模拟城市污水的毒性削减能力较强,效果明显.     

Effect of short-term atrazine addition on the performance of an anaerobic/anoxic/oxic process

In this study, an anaerobic/anoxic/oxic (A²O) wastewater treatment process was implemented to treat domestic wastewater with short-term atrazine addition. The results provided an evaluation on the effects of an accidental pollution on the operation of a wastewater treatment plant (WWTP) in relation to Chemical Oxygen Demand (COD) and biological nutrient removal. Domestic wastewater with atrazine addition in 3 continuous days was treated when steady biological nutrient removal was achieved in the A²O process. The concentrations of atrazine were 15, 10, and 5 mg·L⁻¹ on days 1, 2 and 3, respectively. The results showed that atrazine addition did not affect the removal of COD. The specific NH₄ ⁺ oxidation rate and NO₃ ⁻ reduction rate decreased slightly due to the short-term atrazine addition. However, it did not affect the nitrogen removal due to the high nitrification and denitrification capacity of the system. Total nitrogen (TN) removal was steady, and more than 70% was removed during the period studied. The phosphorus removal rate was not affected by the short-term addition of atrazine under the applied experimental conditions. However, more poly-hydroxy-alkanoate (PHA) was generated and utilized during atrazine addition. The results of the oxygen uptake rate (OUR) showed that the respiration of nitrifiers decreased significantly, while the activity of carbon utilizers had no obvious change with the atrazine addition. Atrazine was not removed with the A²O process, even via absorption by the activated sludge in the process of the short-term addition of atrazine.     

Simultaneous denitrification and denitrifying phosphorus removal in a full-scale anoxic–oxic process without internal recycle treating low strength wastewater

Performance of a full-scale anoxic-oxic activated sludge treatment plant(4.0×10~5 m~3/day for the first-stage project) was followed during a year.The plant performed well for the removal of carbon,nitrogen and phosphorus in the process of treating domestic wastewater within a temperature range of 10.8℃ to 30.5℃.Mass balance calculations indicated that COD utilization mainly occurred in the anoxic phase,accounting for 88.2% of total COD removal.Ammonia nitrogen removal occurred 13.71% in the anoxic zones and 78.77% in the aerobic zones.The contribution of anoxic zones to total nitrogen(TN) removal was 57.41%.Results indicated that nitrogen elimination in the oxic tanks was mainly contributed by simultaneous nitrification and denitrification(SND).The reduction of phosphorus mainly took place in the oxic zones,51.45% of the total removal.Denitrifying phosphorus removal was achieved biologically by 11.29%.Practical experience proved that adaptability to gradually changing temperature of the microbial populations was important to maintain the plant overall stability.Sudden changes in temperature did not cause paralysis of the system just lower removal efficiency,which could be explained by functional redundancy of microorganisms that may compensate the adverse effects of temperature changes to a certain degree.Anoxic-oxic process without internal recycling has great potential to treat low strength wastewater(i.e.,TN 35 mg/L) as well as reducing operation costs.     

厌氧膜生物反应器出水生物脱氮技术研究

为解决AnMBR（厌氧膜生物反应器）出水NH₄+脱除的问题,提出利用AnMBR出水中残余COD_Cr、溶解性CH₄以及低价态硫元素,通过构建缺氧滤池和好氧滤池进行生物异养和硫自养脱氮的方法,进一步削减AnMBR出水COD_Cr、去除溶解性CH₄、同时同步生物脱氮.结果表明:①缺氧滤池与好氧滤池经过120 d单独驯化与33 d串联驯化后,在HRT（hydraulic retention time,水力停留时间）为6 h、进水为实际AnMBR出水的工况条件下,出水ρ（TN）为17.93 mg/L,去除率为52.7%;出水ρ（NH₄+-N）为2.78 mg/L,去除率为92.3%,达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准.在HRT为8 h工况条件下,出水ρ（TN）为14.60 mg/L,去除率为59.0%;出水ρ（NH₄+-N）为2.22 mg/L,去除率为93.7%,达到GB 18918-2002一级A标准.②脱氮滤池中氮脱除路径主要包括残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化,并通过物料衡算评价了三者对于氮脱除的贡献,在HRT为6 h的工况条件下,脱氮滤池脱氮过程中残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化三者占比分别为54.1%、24.3%和21.5%;在HRT为8 h的工况条件下,脱氮滤池脱氮过程中3种途径占比分别为70.4%、13.8%和15.8%.研究显示,脱氮滤池可以实现对AnMBR出水的低耗生物脱氮以及整体水质的达标排放.