夏季高温下污水处理厂生物处理系统的硝化性能及强化方法

本文模拟夏季高温,考察了温度(30～45℃)和氨氮容积负荷对污水处理厂好氧池活性污泥硝化功能及微生物群落的影响,同时探讨中温富集硝化污泥高温驯化前后用于强化受高温冲击的生物处理系统的硝化效果.结果表明,在30～40℃水温下好氧池活性污泥的氨氮去除效果保持在90%以上,硝化菌含量也逐步升高至4. 55%;当水温升至45℃时氨氮去除率和硝化菌含量均分别降至40%和1. 97%.为快速恢复受夏季高温冲击的生物系统,将中温富集硝化污泥在40℃下驯化61 d后,获得硝化活性为(60±5) mg·(L·h)-1的硝化污泥,考察中温富集硝化污泥驯化前后对受高温冲击的生物处理系统的强化效果,发现驯化后的中温富集硝化污泥只需投加5%(体积分数)即可提高10%的氨氮去除率,而未驯化的则需要投加10%(体积分数).上述结果表明,中温富集硝化污泥经驯化后能更好地用于强化受高温冲击的生物处理系统的硝化功能.     

硝化污泥富集及其强化高氨氮冲击的中试研究

采用膜生物反应器（MBR）为富集装置,以预处理后的城市污水外加硫酸铵为培养基质,研究了温度、溶解氧、氨氮容积负荷、游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）等因子对硝化污泥富集的影响并核算富集成本,同时考察了该硝化污泥用于强化废水生物系统抗氨氮冲击能力的效果.结果表明,MBR中富集培养182 d后,污泥的硝化活性达到98.41 mg·（L·h）^-1,比启动时提高约30倍,硝化菌产量为14.96 mg·（L·d）^-1,富集1 kg硝化污泥成本为3.52元.温度是影响硝化污泥活性的主要因素,低于15.0℃时污泥的硝化活性降至最高值的三分之一,降低氨氮容积负荷在一定程度上可以减轻低温的影响.此外,溶解氧不足时,亚硝氮积累减缓了硝化菌富集速度.把上述富集的硝化污泥应用于受高氨氮负荷冲击的生物处理中试系统中,投加2%硝化污泥后,系统对氨氮的去除率由29.4%提高至88.4%;此后该系统在水温降至（13.3±1.6）℃时,氨氮去除率也能高达99.0%.上述中试结果显示了硝化污泥富集后用于生物强化废水生物处理系统、提高其硝化功能启动与恢复速度的可能性.     

硝化污泥强化培养及性能分析研究

硝化污泥强化培养及投加作为一种传统生物脱氮突发事故的应急手段,具有十分重要的实际意义。该试验通过条件控制对硝化污泥强化培养,并且对其性能进行分析。在氨氮浓度为45 mg/L,当C/N为2.2∶1,p H为8.0,水力停留时间(HRT)27 h时,氨氮去除率稳定在90%以上,实现硝化菌富集。分别在30、40、50、60 mg/L 4个氨氮浓度梯度下进行硝化速率和硝化菌个数分析。结果表明,氨氮浓度为40 mg/L时硝化速率最高,达到0.749 4 mg/(g·h),其对应硝化菌的数量最多,其中亚硝化细菌的个数为2.85×106MPN/g MLSS,硝化细菌的个数为1.35×105MPN/g MLSS。     

AHLs群体感应信号分子对硝化污泥附着生长及硝化效果的影响

污水生物脱氮系统中的硝化菌生长慢、易流失,人为添加N-酰基高丝氨酸内酯类(AHLs)群体感应信号分子,可能会强化硝化菌生物膜的形成,从而有助于富集硝化菌,提高硝化效率.本研究以采用低碳氮比(C∶N=8)人工配置废水驯化100 d后的硝化活性污泥为菌源,人为外加2μmol·L-1的AHLs信号分子(C8-HSL或OHHL),分析了两种信号分子对硝化污泥静态附着、氨氮动态降解及微生物生长速率的影响.研究结果表明,信号分子OHHL能快速强化微生物附着生长,且能在一定时间内持续发挥作用,有助于硝化生物膜的形成;而信号分子C8-HSL则能明显提高硝化污泥的氨氮降解速率;两种信号分子都能促进硝化污泥生长,提高微生物生长速率,增强硝化污泥活性,加速硝化污泥生物量累积.人为添加C8-HSL或OHHL信号分子,不仅能保证氨氮降解效率还能降低出水硝氮浓度,减轻氮污染.     

固定化反硝化聚磷菌同步除磷脱氮实验研究

实验采用海藻酸钠和PVA添加膨润土包埋固定经富集驯化的以反硝化聚磷菌(DNPAOs)为主的活性污泥,利用体视显微镜和扫描电子显微镜考察了固定化小球的形态和表面结构,并对厌氧/好氧条件下,包埋小球除磷脱氮性能进行探讨,结果表明:固定化小球具有良好的强化生物除磷和较好的反硝化脱氮性能,体系的COD去除率平均达74.9%,平均除磷效率为95.3%,氨氮平均去除率达到95.2%左右。小球若长时间缺氧,在其内部会出现厌氧区,并产生厌氧放磷现象。     

基因工程菌生物强化MBR工艺处理阿特拉津试验研究

以生活污水为共基质,考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反应器中对阿特拉津的生物强化处理效果,以及生物强化处理对污泥性状的影响.结果表明,基因工程菌在MBR中对阿特拉津具有很好的生物强化处理效果,阿特拉津平均出水浓度为0.84 mg/L,平均去除率为95%,最大去除负荷可以达到70 mg/(L·d).生物强化的MBR对生活污水中COD的平均去除率为71%,COD平均出水浓度65 mg/L,COD容积负荷增加对COD去除效果有一定影响;对生活污水中的氨氮具有很好的去除效果,氨氮平均出水浓度为1.1 mg/L,平均去除率为97%,最大氨氮去除负荷为143 mg/(L·d).与普通MBR污泥相比,生物强化MBR污泥的硝化活性和亚硝化活性略高,碳氧化活性略低,因此表现出氨氮处理效果很好,COD处理效果略差.阿特拉津的存在会对污泥性状产生影响,可能是造成污泥碳氧化活性低的原因.     

低温A/O-MBR工艺启动试验研究

研究了A/O-MBR工艺低温(水温在5~12℃)启动效能,结果表明,低温下A/O-MBR工艺启动迅速,活性污泥的培养驯化时间较短。启动过程中根据出水水质情况,逐渐提高负荷,运行34 d,系统对COD的去除率能达到90%以上,系统对氨氮的去除率能达到96%以上,至稳定运行后氨氮的负荷平均可达到0.419kg/(m3.d),反硝化效果系统去除率基本能稳定在60%左右。     

生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺运行特性及蛋白质源污泥增量研究

为实现污水处理的深度脱氮除磷及蛋白质源污泥增量,进行了生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺处理城镇污水的试验研究.结果表明,生物吸附池可以快速富集进水中的大部分有机物,COD平均去除率为55.1%,剩余污泥采用厌氧发酵方式处理,用于生产优质碳源.通过组合工艺系统中的硝化、硫自养反硝化及铁屑除磷作用,出水氨氮、总氮和总磷分别达到1、5和0.4 mg·L~(-1)以下.优质碳源投加到MBR工艺段,碳源环境的改善使得污泥增长率从0.17 g VSS/g COD提高至0.49 g VSS/g COD,进水中总氮的同化比例从40%提高至59%.此外,污泥中蛋白质及氨基酸含量也显著增长,增长率分别为18.3%和19.7%.组合工艺在获得高排放标准水质的同时,实现了高蛋白质源污泥的增量,可为污泥资源化利用提供优质原料.     

生物强化MBR-AF工艺短程硝化反硝化研究

本试验将短程硝化功能菌和反硝化功能菌分别接种至膜生物反应器(MBR)和上流式厌氧生物滤池(AF)中,构建了生物强化的MBR-AF短程硝化反硝化工艺,并以活性污泥作空白对照,考察该工艺对高氨氮废水的短程脱氮性能.结果表明,强化体系MBR的启动期短,仅需30d,而活性污泥体系MBR的启动期长达100d;强化体系MBR亚硝酸氮积累率始终维持在95%以上;在30℃下,随着运行时间的延长,强化体系MBR-AF工艺总氮去除率不断升高,最高达90%以上,比活性污泥体系高20%;强化体系MBR膜污染程度轻,膜的使用寿命长.说明功能菌强化在高效亚硝酸氮积累和氨氮转化方面起关键作用,可作为实现短程硝化反硝化的有效手段.     

强化硝化工艺在污水处理中的应用

氨氮的强化硝化是污水厂生物脱氮的重要前提,近年来强化硝化工艺不断涌现。介绍了悬浮填料强化硝化工艺、侧流富集/主流强化硝化技术、回流污泥曝气再生强化硝化工艺和闭式双泥龄活性污泥工艺,论述了4种工艺的工艺流程、运行原理、工艺特点及工程应用,为今后污水处理厂的建设和升级改造提供借鉴。     

异养型同步硝化反硝化处理微污染水源水

针对微污染水源水营养贫乏特点,从富集驯化的底泥中筛选出3株异养硝化细菌和3株好氧反硝化细菌,3株异养硝化细菌对铵氮的去除率分别为97.02%、100%和100%,3株好氧反硝化细菌对总氮的去除率为98.52%,98.55%和98.6%,利用固定化微生物技术将异养硝化菌、好氧反硝化菌固定于海绵球型填料上,强化生物接触氧化处理水源水,试验结果表明:在水温25°C、溶解氧4mg/L左右、水力长期停留的条件下,经过17d的运行,铵氮去除效率可以达到100%,总氮去除率达到42%。     

外源全程硝化污泥对城市污水SPNA系统的影响

为强化城市污水短程硝化-厌氧氨氧化(SPNA)系统脱氮性能与稳定性,在间歇曝气条件下研究投加外源全程硝化污泥对城市污水SPNA系统的影响及机理.结果显示,空白组(SBR3)总氮去除率由35.5%升高至66.3%,短周期分批次投加外源全程硝化污泥(SBR2,投加周期为5d,投加比为2.5%)与长周期分批次投加(SBR1,投加周期为20d,投加比为10%)的SPNA系统总氮去除率分别由31.7%和36.5%升高至76.3%和67.2%,这表明,投加全程硝化污泥有利于提高SPNA系统的脱氮性能,且当投加总量相同时,短周期分批次投加的效果优于长周期分批次投加.功能菌活性结果与脱氮效果一致,SBR1~SBR3的厌氧氨氧化菌(AnAOB)最大活性分别由3.43mg-N/(L·h)升高至7.66,8.19和7.31mg-N/(L·h),氨氧化细菌(AOB)与亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性比分别为8.79,9.83和8.78.在间歇曝气条件下投加全程硝化污泥,可选择性抑制NOB、富集AOB,提高AOB与NOB的活性比,利于稳定短程硝化效果,为AnAOB提供稳定的基质,且短周期分批次投加可降低外源硝化污泥中的NOB对系统的冲击,更有利于实现高AOB与NOB活性比,提高系统稳定性.此外,内源短程反硝化菌Candidatus_Competibacter相对丰度明显升高,可为AnAOB提供更多的亚硝酸盐氮,进一步利于AnAOB富集.     

污泥水富集硝化菌和强化城市污水低污泥龄硝化

采用西安市邓家村污水处理厂污泥水富集硝化菌(1号反应器内进行),对低污泥龄(6 d)下的模拟城市污水处理系统(2号反应器内进行)进行生物添加,比较了添加前后城市污水处理系统的硝化效果及其活性污泥特性,考察了利用污泥水富集硝化菌并进行生物添加强化硝化的可行性.结果表明,1号反应器的活性污泥的最大氨氧化速率可达81.4 mg/(L·h);添加进行后,2号反应器的出水氨氮浓度以0.992 mg/(L·d)(R2=0.903)的速度呈线性下降,添加稳定后的2号反应器内活性污泥的最大氨氧化速率为添加前的2.36倍;添加停止后,出水氨氮浓度以1.956 mg/(L·d)(R2=0.999)速率上升,但在添加停止34 d后因添加所引起的硝化能力并未完全消失;虽然在添加初期,2号反应器内的原生动物数量与种类以及SVI值都明显增加,但在添加稳定后,基本恢复至添加前的状态.     

HN-AD菌生物强化接触氧化工艺处理猪场沼液

针对养猪废水采用传统工艺经厌氧发酵处理后,形成高氨氮低碳氮比沼液,导致脱氮效果差、工艺流程复杂、启动周期较长等问题.本研究以异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌为生物强化剂,以PAN活性炭纤维作为填料的生物接触氧化池(BCO)为生物膜反应器,形成生物强化BCO工艺处理猪场沼液.前期污泥驯化阶段发现,NH_4~+-N浓度高于500 mg·L~(-1)时,污染物去除率明显降低,经HN-AD菌剂生物强化后,耐受NH_4~+-N浓度可高于600 mg·L~(-1)且能保持污染物的高效去除.采用HN-AD生物强化的BCO工艺处理真实猪场沼液,对NH4+-N、TN和COD的平均去除率分别为86. 9%、70. 5%和74. 4%,分别高于传统处理工艺的57. 6%、50. 3%和50. 0%,出水浓度均低于相关污染物排放标准.采用高通量测序技术研究了功能菌富集过程中微生物群落结构的变化规律,结果表明,生物膜内属于HN-AD菌的优势菌由Alcaligenes这一种菌属增加为生物强化后的Diaphorobacter、Acinetobacter和Thauera等多种菌属,且Acinetobacter菌属的相对丰度明显高于接种菌剂.扫描电子显微镜结果也进一步证实了生物强化的存在,紧密附着在填料上的生物膜层表面富集了以杆状和球状为主的HN-AD功能菌.     

低碳氮比条件下膜生物反应器处理高氨氮废水时稳定亚硝化过程的建立

以人工配制高氨氮低碳氮比(C/N)废水为进水,采用膜生物工艺,通过控制亚硝化池内温度为28~30℃,溶解氧浓度为0.5 mg/L,水力停留时间为12 h,pH为7.8~8.0,进水氨氮浓度为200 mg/L、CODCr为40 mg/L,在亚硝化池中成功实现了C/N为1∶5条件下废水的亚硝化。经过14 d的运行时间,污泥龄控制在100 d,在膜生物反应器(MBR反应器)中得到了稳定的亚硝酸盐氮积累。将氨氮浓度分别提高至400和800 mg/L的情况下,其亚硝化菌的耐受浓度负荷冲击能力均较强。     

活性污泥法驯化筛选好氧反硝化菌的试验研究

通过活性污泥法SBR反应器驯化富集好氧反硝化菌.对于在驯化期间出现的污泥膨胀、DM培养液的添加时间和污泥驯化效果都进行了相应的讨论.从完成驯化的污泥中筛选出20株具有较高脱氮效率的好氧反硝化细菌,并对其中的3株FW3、FW6和FR4进行了进一步的研究.结果表明,3株菌的硝酸盐去除率均在60%以上;当C/N为5、pH值为7(FW3和FR4)或8(FW6)、温度为30℃时,3株菌的亚硝酸盐积累较小;在此条件下,3株菌代谢产气中N2含量与大气相比,均高出10%左右.     

CEM-UF组合膜-硝化/反硝化系统处理低C/N废水及种群结构分析

本研究采用具有氨氮富集分离特性的阳离子交换膜-超滤(CEM-UF)组合膜与硝化/反硝化结合处理低C/N废水,考察该系统不同流量比下低C/N废水的硝化、反硝化脱氮特性,并通过对硝化、反硝化活性污泥进行16Sr DNA高通量测序,分析功能微生物群落结构特征.结果表明,系统进水TN为60 mg·L-1,COD/TN为2.65下,各流量比下硝化均有较好效果,平均氨氮去除率为98.7%,流量比值由1∶2上升到1∶6过程中,反硝化m(COD)/m(NO-3-N)随之升高,1∶6时平均硝氮去除率达到最高,为86.28%,系统总氮去除率由22.56%上升到46.8%.Illumina高通量测序结果表明,硝化污泥中可以固氮的Proteobacteria菌门占30.9%,重要的亚硝酸盐氧化菌Nitrospirae菌门占3.06%,属水平上检测到氨氧化菌(AOB)Nitrosomonas和Nitrosospira,亚硝酸盐氧化菌(NOB)Nitrospira和Nitrobacter,AOB与NOB菌比例较高,与硝化反应器中较好的硝化效果相一致.反硝化污泥中Proteobacteria菌门占主导地位(53.13%),其次是Bacteroidetes菌门(10.93%),在属的水平上检测到Dechloromonas、Thauera、Castellaniella、Alicycliphilus、Azospira、Comamonas、Caldilinea和Saccharibacteria多种具有反硝化脱氮作用的相关菌属,反硝化菌所占比例为25.91%,反硝化污泥中具有反硝化功能的微生物丰富,反硝化效果良好.     

有机物降解和硝化过程中污泥摄氧速率的变化

通过考察有机物生物降解和氨氮生物硝化过程中活性污泥摄氧速率(OUR)的变化规律,研究了OUR表征污泥生物活性的可行性.结果表明,随有机物和氨氮氧化反应的进行,OUR逐渐降低,当有机物、氨氮和亚硝酸氧化完毕时,OUR均出现下降幅度突然增大的现象,然后趋于稳定;OUR对系统受到的有机物和氨氮冲击负荷及硝化过程中碱度的变化有着灵敏的反映,可以揭示出有机物生物降解和氨氮生物硝化反应的进程,用OUR表征污泥的生物活性是可行的.污泥生物活性的动力学分析结果验证,有机物氧化的异养菌生长速率高于自养型硝化菌,活性动力学常数(U_om)分别为128.21,7.22mg/(g·h).     

SRT对UCT-MBR反硝化除磷性能与膜污染行为的影响

采用脱氮除磷膜生物反应器(UCT-MBR)工艺处理冀南地区城市污水,考察了SRT对UCT-MBR工艺反硝化除磷性能与膜污染行为的影响.结果表明:较短(15d)与较长(40d)SRT均不利于反硝化聚磷菌(DPAOs)的富集;SRT控制在25d时系统的反硝化除磷性能得到最大程度强化,反硝化聚磷菌(DPAOs)占聚磷菌(PAOs)的数量比例及缺氧除磷率达到最大值,分别稳定在50.9%和88%,并且此时系统总磷(TP)、总氮(TN)去除率也达到最大值91.7%、73.6%,出水浓度分别稳定在0.48, 13.3mg/L左右;SRT对系统COD、氨氮(NH₄⁺-N)的去除效能影响不大,COD、NH₄⁺-N平均去除率分别为89.8%、99.7%,出水浓度分别稳定在30.8, 0.15mg/L;随着SRT的延长,膜池混合液固体(MLSS)浓度升高,分子量大于100kDa、小于1kDa的溶解性微生物代谢产物(SMP)浓度和胞外聚合物(EPS)比污泥浓度升高及污泥粒径(PSD)减小,是导致膜池污泥可滤性变差的主要原因,从而致使系统膜渗透性加速降低、持续运行周期缩短,而红外光谱(FT-IR)分析表明SRT对膜污染物质的组成无显著影响,光谱折射率与SMP、EPS含量呈现一致性.     

A/O-MBBR工艺处理低浓度城镇污水研究研析讨论

采用A/O-MBBR工艺进行城镇低浓度污水的处理,包括城镇污水低浓度设置,形成DC-N值具有推动作用。本文着重对载体投加位置和温度,对反硝化以及消化的影响进行乱乎,发现在生物污水处理载体上进行好氧池总池容量的调整,包括生化系统内水力停留时间回流比、好氧池DOT等,经过在正常水温下进行前端、后端装置的运行,对于氨和氮的平均去除率可以予以提升,尤其是低温状态下系统保持了良好的氨氮去除率,载体经过填料投加,对于氨氮的平均去除率达到了82.3%,比在后端进行头加高出8%左右。