全程自养脱氮颗粒污泥培养及动力学研究

SBR反应器接种厌氧颗粒污泥,经过3个阶段培养,成功培养出全程自养脱氮颗粒污泥,并对颗粒污泥系统进行动力学研究.建立了描述全程自养脱氮的动力学模型.由于溶解氧(DO)在颗粒污泥内呈梯度分布,模型引入DO校正系数.通过模型研究反硝化作用、亚硝酸盐和DO对过程的影响,模拟结果与实测结果相一致.结果说明,异养反硝化菌的存在,在一定程度上影响厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程,但是随着启动的进行,反硝化的影响逐渐降低.初始亚硝酸盐浓度为20~30 mg/L时,厌氧氨氧化开始受到抑制,总氮去除率开始降低.DO浓度的过高或过低都会导致全程自养脱氮效果受限制.根据进水氨氮浓度调整DO浓度,可使总氮去除效率达到较佳水平.进水氨氮浓度为80 mg/L时,最佳DO为0.3~0.6 mg/L.     

回流液反硝化状态转变及脱氮效果提升研究

为探究工艺特性对硝化混合液液相主体及其中污泥分别从有氧、好氧呼吸状态转变为无氧、反硝化状态的影响。该文在A/O系统中研究了不同DO条件下,内回流液从好氧硝化状态转变为缺氧反硝化状态过程中液相主体物质及反硝化速率的变化,以及在不改变HRT及其他条件的情况下,在A/O系统上分别增设前置预反硝化池、后置预沉淀池,且好氧池均改用渐减曝气法,探究对系统脱氮效果的影响及氮的去除途径。结果表明：在保证充分硝化下,相对好氧池溶解氧较低时,无论回流液液相主体还是污泥的状态转变都较快,污泥反硝化速率在短时间内迅速提升;增设前置预反硝化池或后置预沉淀池可以将系统的脱氮效率从79%分别提高至83%和89%,且后置预沉淀池改善了沉淀池的污泥沉降性能。好氧池采用渐减曝气,系统脱氮率也会有所提高,无论是后置预沉淀池还是前置预反硝化池,都使好氧混合液中污泥快速转变为反硝化状态,提高了缺氧池污泥反硝化速率以及系统脱氮效率。     

连续流系统中好氧段及沉淀段对污泥及其缺氧段脱氮能力的影响

在好氧段3种溶解氧(DO)[3. 0～3. 5 mg·L~(-1)(Ⅰ阶段)、2. 0～2. 5 mg·L~(-1)(Ⅱ阶段)和1. 5～2. 0 mg·L~(-1)(Ⅲ阶段)]的A~2/O实验系统,考察了本段及后续沉淀阶段污泥的变化,以及对系统缺氧段反硝化的影响,并与DO为1. 5～2. 0 mg·L~(-1)的缺氧-好氧(A/O)系统进行了对比.结果表明,沉淀阶段污泥开始发生反硝化作用,脱氮碳源由内、外碳源同时提供;沉淀污泥优先利用外碳源进行反硝化;好氧段DO为1. 5～2. 0 mg·L~(-1)时,沉淀阶段污泥的硝酸盐还原酶活力及反硝化活性最强,此时A~2/O系统缺氧段的反硝化效果也最佳;在与A~2/O系统相同污泥负荷下的A/O系统中,好氧段后污泥中细菌胞内残留的PHB含量要高于A~2/O系统; A~2/O系统沉淀段污泥的反硝化活性高于A/O系统,其硝酸盐还原酶活力是A/O系统的1. 08倍;该污泥回流后,尽管硝态氮充分但A/O系统缺氧段反硝化效果却较A~2/O系统差;沉淀阶段污泥的脱氮性能直接关系到缺氧段反硝化效果.因此,本研究认为在保证沉淀污泥反硝化不严重影响泥水分离的前提下,污水生物脱氮工程中应适当控制好氧段运行、维持沉淀池污泥适当反硝化来提升系统的脱氮效能,而不能仅仅是考虑控制缺氧段.     

不同方式实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺的比较

采用序批式活性污泥法(SBR),以实际豆制品废水为处理对象,比较了控制温度(T=310.5℃)、溶解氧(DO=0.5mg/L)和pH值(7.8～8.7)3种途径实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺.结果表明,无论从硝化速率、硝化时间、污泥沉降性能以及生物相上,控制溶解氧实现的短程硝化反硝化脱氮工艺均不如其他2种工艺.就该工艺存在的问题从活性污泥法反应动力学和微生物相上进行了理论探讨,3种途径实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺在实际工程应用中均不同程度地存在一些问题.     

初级缺氧对硝化作用影响研究及分析

对缺氧生物吸附活性污泥法(ABSAS)生物脱氮系统中的硝化作用进行了分析和讨论,研究结果表明,有机物氧化优先于硝化作用,有机物对硝化作用的影响主要表现在异养氧化菌对硝化菌的竞争性抑制。但生物脱氮工艺中的初级缺氧反应对硝化作用有一定的促进作用,而且初级缺氧段中的反硝化作用愈强,则由缺氧段进入好氧段后,硝化作用进行的愈强,此特性可用于生物脱氮工艺的设计中,以提高硝化作用能力。      

固定化细胞单级生物脱氮研究

利用硝化菌和反硝化菌混合固定的方法,研究了好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用的单级生物脱氮技术.结果表明,反硝化菌被固定后,在好氧条件下仍具有反硝化功能.硝化菌和反硝化菌被混合固定后,可以在好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用,并且其氨氧化速率约为硝化菌单独固定时的1.4倍.硝化菌和反硝化菌混合固定构成的单级生物脱氮系统其脱氮速率是分别固定构成的单级生物脱氮系统的2.6倍.     

基于短程反硝化厌氧氨氧化的低碳源城市污水深度脱氮特性

短程反硝化厌氧氨氧化是一种新型生物脱氮技术,应用于城市污水深度脱氮有望大幅降低外碳源投加量.本研究接种厌氧氨氧化污泥,考察了短程反硝化厌氧氨氧化的深度脱氮性能与污泥特性.结果表明,接种厌氧氨氧化污泥可迅速启动短程反硝化厌氧氨氧化系统,在进水COD/TN为2.19±0.08时,出水TN浓度为(4.82±1.84)mg·L~(-1),实现了低碳源污水深度脱氮.系统粒径大于0.20 mm的污泥占86.16%,污泥实现了颗粒化,有助于厌氧氨氧化菌在系统内的有效持留.将短程反硝化厌氧氨氧化深度脱氮应用于城市污水处理厂二沉池出水深度脱氮,可降低外碳源投加量,同时可降低污水处理厂硝化池耗氧量.     

溶解氧对单级颗粒污泥自养脱氮系统影响的模拟

为了研究溶解氧对SBR单级颗粒污泥自养脱氮系统的影响,基于活性污泥ASM3模型和短程硝化-硝化-反硝化模型,将颗粒污泥传质过程与氨氧化菌（AOB）、厌氧氨氧化菌（AAOB）、亚硝酸盐氧化菌（NOB）、反硝化菌（DNF）的生长过程、好氧内源呼吸及缺氧内源呼吸过程等耦合,建立了单级自养脱氮颗粒污泥动力学模型,并对颗粒内部基质浓度分布进行预测.结果显示,当DO为0.4mg/L时,好氧区和缺氧区（厌氧区）的比例为0.4：1;当DO为0.6mg/L时,颗粒污泥好氧区与缺氧区（厌氧区）的比例为3：1.同时,根据基质反应速率方程,建立了颗粒污泥的单级自养脱氮系统动力学模型,对SBR系统运行效果进行预测,结果显示,DO为0.6mg/L时,氨氮反应完全,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮在5mg/L以下,总氮去除率模拟值为89%左右,略低于实际测量脱氮率95%.     

浅析高污泥浓度与生物脱氮除磷的关系

通过污水厂运行实践发现在脱氮处理工艺中高污泥浓度有利于提高脱氮除磷效率,主要介绍了高污泥浓度在硝化、反硝化除磷过程中的有利点.具体从反应速率、回流溶解氧、有机碳源分配、同程反硝化等方面进行脱氮除磷论述.在处理设施允许的条件下应尽量提高污泥浓度,已提高系统的脱氮除磷效率.     

一体式厌氧氨氧化工艺处理高氨氮污泥消化液的启动

利用新型固定生物膜一活性污泥反应器处理实际污泥消化液,通过接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化生物膜填料,逐渐提高进水氨氮浓度并控制溶解氧浓度在0.11~0.42mg/L,系统在65d内实现了短程硝化-厌氧氨氧化反应的启动.反应器系统稳定运行阶段具有良好的污染物去除效果,进水COD和氨氮浓度为921和1120.8mg/L,COD、氨氮和总氮去除率分别为66.8%,99.0%和94.4%,总氮去除负荷为0.27kgN/(m3·d).试验表明采取逐步提高进水中消化液比例的策略,有利于一体式厌氧氨氧化工艺的快速启动.进一步分析发现系统同时存在厌氧氨氧化和反硝化的脱氮途径,对总氮去除的贡献率分别为67.4%~91.1%和8.9%~32.6%.     

初级初氧对硝化作用影响研究及分析

对缺氧生物吸附活性污泥法（ＡＢＳＡＳ）生物脱氮系统中的硝化作用进行了分析和讨论，研究结果表明，有机物氧化优先于硝化作用，有机物对硝化作用的影响主要表现在异养氧化菌对硝化菌的竞争性抑制。但生物脱氮工艺中的初级缺氧反应对硝化作用有一定的促进作用，而且初级缺氧段中的反硝化作用愈强，则由缺氧段进入好氧段后，硝化作用进行的愈强，此特性可用于生物脱氮工艺的设计中，以提高硝化作用能力。     

全耦合活性污泥模型(FCASM3)Ⅲ:AAO工艺最佳运行工况数值模拟

利用新建立的全耦合活性污泥模型(FCASM3),在完成FCASM3对德清县狮山污水处理厂现场模拟校验研究的基础上,分别模拟分析了溶解氧浓度、污泥停留时间和混合液回流比等单因素作用以及多因素共同作用对该厂AAO系统污水处理效果的影响.研究结果表明,溶解氧浓度是一个影响脱氮除磷效果十分重要而敏感的因素,低溶解氧浓度有利于系统内的脱氮反应朝着短程硝化-反硝化的方向进行,利用FCASM3模拟多因素正交试验的结果并进行了方差分析,得到了德清县狮山污水处理厂AAO系统的最佳运行工况:维持好氧池内平均溶解氧浓度为0.3g·m-3,污泥停留时间为20d,混合液回流比为5,在该条件下,该厂既可以实现达标排放,又可使污水处理系统发生短程硝化-反硝化作用,节约了运行成本.最大限度的降低了能耗,提高了资源利用率.     

厌氧氨氧化细菌在生物膜系统中起主要脱氮作用的模拟预测

废水有机物对亚硝化 厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物膜系统的影响借助已建立的自养生物膜模型(CANON)与活性污泥3号模型结合进行了理论模拟.被结合的数学模型可以模拟生物膜中自养菌与异养菌活性以及所涉及的全部内在反应(碳氧化、硝化、反硝化、厌氧氨氧化).模拟显示,废水有机物对亚硝化 厌氧氨氧化生物膜系统影响不大;生长稳定的生物膜系统中异养菌反硝化不是脱氮的主反应(最大脱氮作用20%);厌氧氨氧化左右着脱氮功能.除废水中有机物可被全部去除外,当溶解氧最佳时,系统总氮去除率亦可高达90%.     

多级厌氧缺氧好氧活性污泥法新工艺研究

多级厌氧缺氧好氧活性污泥法是由若干个厌氧缺氧好氧串联的形式组成,利用分段厌氧进水,形成多级厌氧-缺氧和多级缺氧-好氧同时交替运行,具有反硝化除磷和高效脱氮功能,采用无内回流技术,通过调节流量比值实现强化除磷与强化脱氮的控制目标,并具有污泥浓度高、抗冲击能力强、污泥减量、优化利用碳源、节省运行能耗和曝气量等特点,是节能型高效除磷脱氮新工艺,为城市污水高效除磷脱氮提供新的思路及途径。     

污泥龄对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响

为了研究污泥龄(SRT)对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响,采用序批式间歇反应器(SBR)进行试验,分别按照厌氧/好氧和单级好氧的方式运行,考察了不同SRT下丝状菌污泥微膨胀系统的沉降性、脱氮除磷过程以及污泥特性的变化.结果表明,在好氧水力停留时间充分的条件下,低氧环境不但不会影响丝状菌微膨胀污泥的硝化进程,而且还有助于同步硝化反硝化(SND)、单级好氧除磷的发生.厌氧/好氧运行时,SRT与活性污泥的比硝化速率、比释磷速率和比吸磷速率成反比,与SND率和污泥的含磷量成正比.单级好氧运行时,减小SRT对硝化过程影响不大,但是有助于改善除磷效果.活性污泥的比耗氧速率(SOUR)、胞外聚合物(EPS)中多糖与蛋白质含量的比值、以及粘度都与SRT成反比.适当地减小SRT可以改善丝状菌微膨胀污泥的沉降性.厌氧/好氧运行时,厌氧段微氧环境易引发过度丝状菌污泥膨胀;单级好氧运行时,SRT过低会造成污泥黏性骤增而引发黏性污泥膨胀.     

SRT对于污水脱氮过程中N2O产生的影响

试验采用经过长期驯化,控制污泥龄分别为9d和15d的活性污泥,以实际生活污水为研究对象,考察了不同污泥龄(SRT)对污水脱氮过程中N2O的产生量和转化率的影响.结果表明N2O主要产生于污水脱氮的硝化过程中,而反硝化过程的贡献较少.较短的污泥龄有利于脱氮过程中N2O的产生,9d污泥龄的活性污泥系统产生N2O量是15d污泥龄污泥系统的1.2倍,分别为4.62mg·L-1和3.8mg·L-1.不同污泥龄条件下产生N2O的转化率也有所差别,污泥龄较短的活性污泥系统产生N2O的转化率也较高,分别为11.2%和7.8%.系统经长期在较短的污泥龄下运行,并没有影响系统的脱氮效果,两种污泥龄条件下系统的脱氮率都在96%以上.为了减少污水脱氮过程中N20的产生量,应避免污水处理系统过短的污泥龄,造成污水脱氮过程N2O的产量和转化率的大幅升高.     

恒液位SBR工艺脱氮除磷研究

实验对恒液位SBR工艺脱氮除磷进行了研究。结果表明,交替缺氧/好氧段,可以有效的实现硝化反硝化脱氮和好氧摄磷,缺氧时,进水补充的碳源及时满足了反硝化的需求,系统同时还存在同步硝化反硝化作用。厌氧段,溶解氧快速降至0mg/L在进水补充的碳源条件下释磷充分,从而保证后期摄磷完全,整体高效脱氮除磷。     

低DO微孔曝气变速氧化沟脱氮能力恢复效果分析

活性污泥法低温运行中的污泥膨胀主要是由丝状菌引起,微丝菌(M.Parvicella)则是污泥膨胀中的优势丝状菌.针对微孔曝气变速氧化沟中试系统中因低温引起的污泥严重膨胀及其污泥硝化能力降低的问题,采取增大曝气量快速培养污泥硝化菌含量,再逐渐增加A:O比为0,0.1,0.5,1.1,1.8提高反硝化能力,从而恢复污泥脱氮能力.在恢复期间,污泥絮体中的疏水性M.Parvicella附着于反硝化产生气体上,在选择池和氧化沟表面形成浮泥,对其进行去除,以减少絮体中丝状菌含量,提高硝化菌含量及其硝化能力.同时对不同微丝菌含量的污泥絮体(沟内混合液和表面浮泥)的硝化和反硝化速率进行测定,结果表明微丝菌含量高的活性污泥其硝化能力较弱,而快速反硝化能力较强,则对慢速和内源反硝化影响不大.进一步证明M.Parvicella也是除了DO浓度,水温和负荷之外影响活性污泥硝化能力和污泥沉降性能的重要因素之一.     

A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(一)短程硝化反硝化的研究

应用A/O生物脱氮中试试验装置处理实际生活污水,从pH、污泥浓度(MLSS)、自由氨(FA)、温度、污泥龄(SRT)、溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)等方面系统的分析了A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要影响因素.结果表明,DO浓度是A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要因素,由FISH检测发现长期控制低DO浓度(0.3～0.7 mg·L-1)可以导致亚硝酸盐氧化菌(NOB)的淘洗,从而实现稳定的亚硝酸盐积累率,试验获得平均亚硝酸氮积累率为85%,有时甚至超过95%.提高DO浓度,1周内亚硝酸氮积累率从85%降到10%,继续维持低DO浓度,大约需要2个污泥龄时间才可重新恢复到较高的亚硝酸氮积累率(＞75%).低DO浓度下,试验初期污泥沉淀性能随着亚硝酸氮积累率的增加而变差,而在试验后期,无论亚硝酸氮积累率多高,污泥沉淀性能一直很好,SVI值处于80～120 mL·g-1     

温度对生物强化除磷工艺反硝化除磷效果的影响

以处理城市污水的中试规模生物强化除磷A2/O活性污泥工艺系统为研究对象,考察了温度对系统COD去除和脱氮除磷效果的影响,特别是温度对活性污泥反硝化除磷性能的影响.结果表明,当温度从(30.9±0.8)℃降低到(9.1±0.6)℃时,A2/O系统的脱氮除磷效果显著下降,系统对TN和TP的污泥去除负荷明显下降.通过污泥反硝化除磷活性实验发现,随着温度的降低,系统中活性污泥的最大厌氧释磷速率、最大好氧吸磷速率和最大缺氧吸磷速率都降低.活性污泥中反硝化除磷菌(DPB)占聚磷菌(PAOs)总量的比例随温度降低稍有下降,但平均值仍维持在47.5％左右.用阿伦尼乌斯公式对实验结果进行拟合,得到系统中活性污泥聚磷菌厌氧释磷反应活化能Ea1为148.0 kJ· mol-1,聚磷菌好氧吸磷反应活化能Ea2为228.8 kJ·mol-1,发生在缺氧条件下反硝化除磷菌的吸磷反应活化能Ea3为315.8 kJ·mol-1.对不同温度下污泥絮体粒径分析结果表明,随温度降低,粒径分布更加集中,系统中活性污泥絮体颗粒平均粒径减小,不利于污泥絮体内部反硝化除磷缺氧微环境的形成.