3种运行模式下CAST工艺脱氮性能

以模拟城市污水为处理对象,采用循环式活性污泥法(CAST)反应器,对3种运行模式(M1:常规模式,M2:缺氧好氧模式、M3:缺氧好氧交替模式)下系统的脱氮性能进行了研究,比较了各模式下CAST反应器的氨氮和总氮的去除效率,并对各模式下典型周期内氮基质浓度变化进行了考察,以确定系统的脱氮模式。结果表明,在氨氮去除不成为限制条件(去除率90%)的条件下,3种运行模式下系统总氮的平均去除率分别为67.3%、70.6%和82.4%,以缺氧好氧交替模式下的最高;M1、M2和M3均可实现亚硝酸型硝化,但随着温度的升高,亚硝酸型硝化逐渐消失。静态实验分析表明,3种模式下系统的氨氧化速率大小次序为:vN:M1vN:M2vN:M3,反硝化速率大小次序为:vDN,M2vDN,M3vDN,M1。     

新型SBBR处理畜禽废水脱氮实验研究

以畜禽废水为处理对象,将序批式运行模式应用到好氧三相内循环生物流化床中,考察在不同模式下的处理效果及氮的转化情况。实验结果表明,在室温条件下,进水COD浓度为2 000 mg/L左右,总氮为140 mg/L左右时,保持溶解氧在2~2.5 mg/L,交替好氧/缺氧运行方式处理效果优于单一的好氧/缺氧方式;模式为3 h(曝气)-1.5 h(停曝)-1.5 h(曝气)-1 h(停曝)时系统对总氮和氨氮处理效果最好,总氮去除率达到90%,系统主要脱氮方式为同步硝化反硝化和短程硝化反硝化。     

CAST工艺常规模式下脱氮性能研究

研究了有效容积为21.6 L的循环式活性污泥法反应器在常规模式下,处理模拟废水时,有机污染物和氮污染物的去除情况,并分析了反应器脱氮过程中的限制性因素。结果表明,在反应器的运行周期为4 h(进水曝气2 h,沉淀和排水各1 h)好氧区DO2 mg/L,污泥浓度MLSS稳定在4 000 mg/L时,污泥回流比为20%,COD和氨氮的去除率可达90%。对一个典型周期进行监测分析,氨氮去除彻底,出水主要是硝态氮,总氮去除率约为69%。静态试验测得氨氮氧化速率为8.0 mg NH4+-N/(g MLSS.h),硝态氮生成速率为3.3 mg NO3--N/(g MLSS.h)。从实验结果可以分析出,在上面运行条件下CAST工艺脱氮限制性因素是回流比和污泥龄。     

不同运行模式对同步脱氮除磷CAST工艺快速启动及其稳定维持的影响

以实际生活污水为处理对象,考察了传统进水/曝气和改良型分段进水的交替缺氧-好氧(A/O)2种运行模式对CAST工艺的快速启动及脱氮除磷性能稳定维持的影响。结果表明,传统进水/曝气运行模式下,系统达到最佳营养物去除性能所需启动时间30 d,稳定运行阶段TN平均去除80.66%,磷的去除率维持在66.30%左右;采用改良型交替运行模式,反应器达到稳定运行状态仅需18 d,系统稳定运行时TN平均去除81.36%,磷去除率稳定维持在90%以上,出水磷浓度在0.3 mg/L以下,出水水质达到国家污水综合排放标准一级A(GB8978-2002)。研究还发现,传统运行模式下,由低温引起的污泥沉降性能变差导致系统污泥严重流失,反应器几乎丧失污染物去除性能;而低温对交替运行模式下的反应器除磷性能几乎没有影响,总氮去除则因氨氮不完全硝化而大大降低。     

电极-生物复合反应器处理城市污水的初步研究

微生物固定在电极表面，电解水产氢与氧所营造的微环境在一定条件下对生物硝化／反硝化及吸／放磷产生了促进作用，使电极-生物复合反应器在脱除有机污染物的同时强化了生物的脱氮及除磷效果。本试验采用了2套结构与尺寸完全相同的单槽内循环反应器，1套通电，1套不通电，在不同电流强度下比较了2套反应器对污染物的去除效果。反应器中以石墨为阳极，活性炭纤维为阴极，电极-生物复合反应器的总氮去除率可比未通电流的反应器高出30％左右，总磷去除率增加11．5％，而氨氮、COD的去除率都维持在100％和95％左右。试验表明，电流的引入在一定条件下能明显强化生物反应器脱氮除磷效果。     

CAST工艺不同运行模式对系统除磷性能的影响研究

采用循环式活性污泥法（CAST）处理人工配水，研究了3种不同运行模式下CAST工艺对磷酸盐的去除情况，分析了不同运行模式下每个周期内磷酸盐的变化规律以及CAST反应器的除磷途径，通过缺氧吸磷速率和好氧吸磷速率得到了3种运行模式下系统内反硝化聚磷菌占总聚磷菌的大概比例。研究表明：系统稳定后，3种运行模式下出水磷酸盐浓度的平均值分别为0．48、0．15和0．04mg／L，平均去除率分别为90．03％、96．91％和99．07％；CAST系统除磷是在传统聚磷菌和反硝化聚磷菌的共同作用下完成的，其中3种不同运行模式下系统内反硝化聚磷菌占总聚磷菌的大概比例分别81．1％、77．1％和79．7％。     

微电解强化微生物菌种对高氨氮低碳氮比黑臭水的脱氮研究

针对高氨氮低碳氮比(C/N)黑臭水进行脱氮研究,通过硝化菌和反硝化菌共同作用,并在后期耦合铁碳微电解(IC-ME)强化脱氮。单因素控制变量实验表明,硝化菌和反硝化菌在30℃硝化/反硝化效果较优,平均氨氮去除率为71.62%,硝态氮去除率可达到67.52%;在溶解氧(DO)为3 mg/L时硝化效果较好,平均氨氮去除率达到了70.08%;在后期投加150 g/L铁碳填料时,反硝化效果最好,2#和3#反应器硝态氮去除率最高分别提高到了81.78%和91.17%。长时间运行反应器后,氨氮去除负荷达到0.193 kg/(m³·d),化学需氧量(COD)去除负荷达到1.786 kg/(m³·d)。单独的微生物菌种针对高氨氮低C/N黑臭水脱氮还有一定的局限性,通过后期耦合IC-ME,脱氮效率明显提升,总氮(TN)去除率可从45.65%提升到58.91%。     

SBR用于焦化废水生物处理的试验研究

采用SBR工艺对焦化废水的有机物降解和生物脱氮进行了研究。试验结果表明，焦化废水的生物脱氮是以短程硝化／反硝化的途径存在的，而且在好氧阶段存在同时硝化／反硝化(SND)过程。好氧阶段的反硝化效率约占整个反应周期脱氮效率的37.0％。SBR反应器对NH3-N的去除效率在95.8％～99．2％，COD的去除率在85．3％～92．6％。由于出水中NO2-N的积累，NO2-N对COD浓度贡献值得关注。     

曝气生物流化床处理高氨氮粪便污水

应用好氧曝气生物流化床反应器处理动车集便器粪便污水,研究反应器同步硝化反硝化脱氮及去除COD效能,以及DO对处理效能的影响,通过镜检观察反应器内微生物特性,探究反应器同步硝化反硝化脱氮机理。结果表明,反应器维持DO在2.5 mg/L左右时,对粪便污水中氨氮、TN和COD的去除率分别达99.8%、84.1%和95.5%,在好氧曝气生物流化床反应器中,实现同步硝化反硝化脱氮并去除有机物。分析认为,反硝化脱氮主要发生在生物膜内的厌氧微环境,反硝化反应主要由厌氧反硝化菌完成,曝气生物流化床反应器同步硝化反硝化脱氮机理主要从微环境理论解释。     

间歇曝气潜流人工湿地的污水脱氮效果

采用间歇曝气运行方式,提升潜流人工湿地生活污水处理系统中的溶解氧浓度,强化脱氮效果。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,曝气时溶解氧浓度可达6~9 mg/L,停止曝气后,溶解氧浓度迅速下降至0.5 mg/L以下,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,分别促进好氧硝化和缺氧反硝化作用。在水力停留时间为3 d的情况下,间歇曝气潜流人工湿地系统对氨氮、总氮和COD的去除率分别可达到98.0%、87.6%和96.3%,较常规潜流人工湿地系统分别提高了74.1%、56.4%和18.1%,实现了氨氮、总氮和COD的同步高效去除。     

高效脱氮除磷耦合技术物料平衡系统的构建

为了明确系统中反硝化脱氮的具体途径，在传统活性污泥工艺物料衡算方法的基础上，构建了基于短程硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷耦合技术的新型物料平衡系统。以AAO工艺为例，计算了系统稳定运行期间，碳、氮和磷的物料流向，量化了反硝化的5种脱氮途径。结果表明，通过物料衡算推导，系统短程硝化（PN）效率为64．36％。同步硝化反硝化（SND）效率为57．37％；反硝化除磷（DPR）效率为7．82％。对反硝化途径的分析发现，通过亚硝酸盐型同步硝化反硝化去除的氮占32．7％，而作为除磷电子受体得到去除的氮占11．4％。     

好氧-缺氧-闲置运行模式处理生活污水

在3个序批式反应器中,利用好氧-缺氧-闲置的运行模式处理实际生活污水,比较了不同曝气时间（2、3和4h）条件下的处理效果,结果表明,在R2（2 h）反应器中成功实现了单级好氧除磷和内聚物驱动的短程硝化反硝化。采用此反应器运行模式,对实际生活污水进行长期处理,反应器的COD、TN和TP的平均去除率分别为85.29%、74.09%和87.97%。本研究表明,在好氧-缺氧-闲置的运行模式下处理生活污水,能成功地实现单级好氧除磷与内聚物驱动的短程硝化反硝化的结合,并且在长期运行的过程中,能稳定地取得较好的脱氮、除磷效率。     

曝气强度对同时硝化反硝化（SND）脱氮过程中N2O排放的影响

为了控制污水脱氮中N2O排放，在不同曝气强度下研究了好氧硝化段同时硝化反硝化（SND）系统的N2O排放特性，并采用PCR—DGGE技术分析微生物群落特征。结果发现，随着曝气强度的增强，系统总氮去除率下降，但脱氮中N2O—N所占比例则上升，实验中从低到高3个曝气强度下，总氮去除率分别为80．01％、65．28％和58．62％，脱氮中N2O—N所占的比例为1．89％、7．84％和9．20％。PCR—DGGE分析显示，和低曝气强度下相比中、高曝气强度下系统微生物群落发生明显变化，但中曝气强度和高曝气强度下系统微生物群落表现出较高相似性。这表明，不同曝气强度下系统N2O排放受到氮素转化和微生物群落变化的影响。适宜曝气强度不仅提高总氮去除率，还可有效控制N2O排放。     

垃圾渗滤液同时硝化反硝化处理中有机污染物去除效果

采用同时硝化反硝化对某垃圾填埋场渗滤液进行处理，并对有机物去除效果进行分析。实验结果表明，反应器对渗滤液中COD、氨氮、总氮和部分有机物具有较好的处理效果，COD、氨氮和总氮的平均去除率为82.34%、99.82%和65.31%。GC-MS分析总共检测出53种主要有机污染物，其中邻苯二甲酸二丁酯等29种有机物的去除率达100%，乙基苯等5种有机物的去除率高于90%，邻苯二甲酸二异辛酯等8种有机物的去除率介于60%和90%之间，此外还有4-苯基戊醇等5种有机物去除率低于60%。反应器内存在亚硝氮途径的脱氮反应形式。     

复合人工湿地对高污染性河流营养物的去除

为了研究复合人工湿地对高污染性河流营养物的去除效果，在西安皂河人渭处建立了一座占地约13334m。包括5组不同复合人工湿地工艺的中试系统。经过1年的实验研究表明，复合型人工湿地对COD、BOD。和ss有很好的去除效果，其去除率最高分别为（82．4±7．2）％、（97．1±1．7）％和（94±2．7）％，对于脱氮除磷而言，以水力停留时间4．1d的复合湿地系列4的处理效果最佳，对TN、NH3-N和TP的年去除率达（79．4±14）％、（79．2±13．7）％和（82．3±12）％。氮的去除效果受温度季节性变化影响较大，夏季平均水温高于19℃有更好的处理效果，磷的去除效果受温度影响不大；NO2-、NO3-去除率呈现负增长，在湿地尾端出现了不同程度的积累。     

同步硝化反硝化工艺中DO浓度对N2O产生量的影响

采用序批式生物膜反应器（SBBR）,在连续曝气全程好氧的运行条件下,考察不同溶解氧浓度对同步硝化反硝化脱氮性能及N2O产量的影响。控制溶解氧浓度恒定在1、2、2.5和3 mg/L。结果表明,DO为2 mg/L和2.5 mg/L时,氨氮去除率分别为97.9%和98.5%,同步硝化反硝化率均为99%。DO为2 mg/L时,系统中N2O产生量最低,为0.423 mg/L,占氨氮去除量的1.4%;DO为3 mg/L时N2O的产生量最高,为2.01 mg/L,是DO为2 mg/L时的4.75倍。系统中亚硝酸盐的存在可能是高溶解氧条件下N2O产量增加的主要原因,同步过程中没有NOx-的积累即稳定的SND系统有利于降低生物脱氮过程中N2O的产生量。     

水力停留时间对反应沉淀一体化反应器中半亚硝化反应的影响

由于反应沉淀一体化反应器的HRT与SRT不同，因此HRT是否会影响反应器中氮的存在状态，亚硝态氮积累是否能实现尚无明确结论。针对以上问题，研究不同水力停留时间对反应沉淀一体化反应器中半亚硝化反应的影响，研究结果表明：反应器运行虽然运行过程中无污泥流失，但仍可实现亚硝酸盐的积累，出水亚硝态氮和氨氮的浓度比例受水力停留时间的影响。HRT为24h时，亚硝酸盐积累率可达到70％，但出水氨氮接近于0，很难满足ANAMMOX的进水要求；HRT为16h和12h时，亚硝酸盐积累率均可超过80％，出水氨氮和亚硝态氮的比例分别达到1．39：1和1．46：1，可为后续ANAMMOX反应提供良好进水条件。水力停留时间对污泥亚硝化潜力的影响为12h〉16h〉24h，对硝化潜力的影响为24h〉16h〉12h。不同水力停留时间下氨氧化速率和亚硝酸盐氧化速率均为24h〉16h〉12h。     

两级SBR与传统SBR工艺的对比研究

用两级SBR工艺（TSSBR）处理COD与氮浓度较高的工业废水，SBR1去除有机物，SBR2主要进行硝化反硝化。TSSBR与传统SBR工艺相比，COD降解速率和硝化反应速率明显提高，COD去除率由84％提高到93％，2种工艺的反硝化速率没有明显差别。在原水COD浓度较高的情况下，TSSBR可有效克服高COD浓度对硝化反应的抑制，硝化反应速率是传统SBR的2倍。对于COD和氮浓度较高的工业废水，TSSBR明显优于传统SBR，是一种理想的处理工艺。