污水生物生态处理工艺中的脱氮机理研究

通过水解池-美人蕉湿地、水解/接触氧化池-菖蒲湿地现场实验装置考察了生物-生态工艺深度净化分散生活污水的效果。结果表明,水解池-美人蕉湿地尽管湿地停留时间达到7 d，出水NH⁺₄-N仍难以达到一级A（GB18918-2002）标准；而增加接触氧化池后，湿地停留时间仅2 d，组合工艺出水水质远优于一级A出水要求。美人蕉湿地脱氮的主要途径是湿地微生物的硝化/反硝化，植物吸收约占28%。对经接触氧化处理，NH⁺₄-N、NO^-₃-N浓度均较高的进水，菖蒲湿地可在C/N小于2时高效脱氮。菖蒲湿地对TN的去除占组合工艺TN去除量的79%，其中植物吸收仅占湿地除氮总量的8%。湿地介质的厌氧氨氧化活性试验表明，菖蒲湿地介质表面的微生物在无有机碳源存在的条件下，可使培养液中的NH⁺₄-N与NO^-₃-N、NO^-₂-N短期内发生同步脱氮，厌氧氨氧化可能是菖蒲湿地在进水低碳源条件下脱氮的主要原因。     

一体化A/O移动床生物膜反应器中DO、TN分布及脱氮效果研究

采用一体化A/O移动床生物膜法工艺，以模拟生活污水研究了该工艺的除碳脱氮效果，并对一体化移动床生物膜反应器的好氧区和缺氧区各纵向断面的COD、DO、NH₃-N、TN、NO^-₃-N和NO^-₂-N进行了检测，通过对缺氧区各断面的DO和TN浓度分布情况，分析了脱氮的产生过程。试验结果表明: 在水力停留时间HRT＝12 h，好氧区DO保持5 mg/L左右，COD进水浓度处于250～400 mg/L时，COD的去除率均在90%以上，且出水COD均在40 mg/L以下；TN进水浓度为20～50 mg/L时，NH₃-N去除率高于90%，其出水浓度可达到5 mg/L以下，脱氮效率也较高，TN去除率可达到65%～85%。COD和NH₃-N的浓度分布状况表明该一体化A/O移动床生物膜反应器的流态趋于全混式。     

低温条件下BAF+SPD组合工艺对滇池入湖河水的脱氮效果

为缓解湖泊富营养化问题，需进一步降低入湖河流氮的含量。针对滇池流域新运粮河的低C/N水质特征，研究了冬季低温条件下的微曝气生物滤池（BAF）及固相反硝化（SPD）组合异位脱氮工艺。结果表明，BAF+SPD组合工艺启动挂膜阶段，约3周后，NH₄⁺-N的去除率达80%以上，而反硝化细菌增殖相对缓慢，约5周后，NO₃^--N的去除率达80%以上；稳定运行的低温阶段，除降雨时间外，NH₄⁺-N平均去除率达80%，出水NH₄⁺-N浓度<1 mg/L；NO₃^--N平均去除率达到85%以上，出水NO₃^--N浓度<1 mg/L；TN平均去除率达80%以上，出水TN浓度<2 mg/L，主要水质指标达到国家地表水Ⅴ类标准。     

一体化A/O工艺碳氮比对脱氮除碳的影响

依据好氧硝化和缺氧反硝化生物脱氮除碳工艺原理，设计了一体化生物膜法A/O反应器，并将其应用于生活污水处理，取得了理想的处理效果。实验结果表明，水力停留时间HRT＝12 h，COD进水浓度处于150～500 mg/L范围内，COD的去除率均在90%以上，且出水均在40 mg/L以下；当C/N比为8.5以下时，NH₃-N去除率高于90%，其出水浓度小于5 mg/L；当C/N比为7.5左右时，具有较高的总氮脱除效果，TN去除率可达到70%。     

SBR-BAF工艺处理效能的试验研究

根据生物除磷和脱氮的机理,污水的脱氮除磷存在基质竞争和泥龄等方面的矛盾。为了分析和解决这个问题，设计开发了一种新的污水生物处理工艺——SBR-BAF复合工艺,并以模拟城市生活污水为处理对象对该工艺的处理效能进行了考察。试验结果表明，系统对COD（不计BAF加入的外碳源）、TP、NH⁺₄-N和TN的平均去除率分别为96%、98%、93%和84%，出水中COD、TP、NH⁺₄-N和TN的平均浓度分别为20、0.23、3.24和7.68 mg/L，各项水质指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002 ) 规定的一级标准中的A标准。     

容积负荷对ANAMMOX生物滤池脱氮效能的影响及其基质动力学

采用2套启动成功的上向流厌氧氨氧化（ANAMMOX）生物滤柱，通过调节进水NaNO₂和（NH₄）₂SO₄ 的浓度负荷及水力负荷，改变进水容积负荷，探讨容积负荷对ANAMMOX生物滤柱脱氮效能的影响及其动力学模型。结果表明，滤速恒定条件下，通过提高进水基质浓度来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合Monod-Haldane基质抑制模型。进水NH₄⁺-N与NO₂^--N浓度分别低于100 mg/L和133 mg/L时，反应器脱氮效果不受明显影响，TN容积去除负荷可达4.21 kg/（m³·d），TN去除率可达80%以上。进水基质浓度恒定条件下，通过提高滤速来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合零级动力学方程。不受基质浓度抑制的条件下，滤速为3.0 m/h、进水容积负荷为8.82 kg/（m³·d）时，反应器总氮容积负荷去除量可达7.15 kg/（m³·d），总氮去除率可达81.1%。     

双泥膜法SBR脱氮除磷效果研究

通过实验室小试，以人工模拟生活污水为研究对象，考察了基于反硝化除磷理论开发的双泥膜法SBR工艺的脱氮除磷效果。长期试验结果表明：双泥膜法SBR工艺能使硝化菌和除磷菌各自在最佳的环境中生长，解决了传统工艺中脱氮和除磷的矛盾，节省了碳源和能源，并取得了稳定高效的脱氮除磷效果。在进水C∶N∶P为25∶5∶1，换液比为75%的情况下，系统对COD，TP和NH⁺₄-N的平均去除率分别为89.13%、96.12%和86.78%。     

C/N比和曝气量影响MBR同步硝化反硝化的研究

通过连续运行MBR研究了C/N比和曝气量对同步硝化反硝化的影响，结果表明，在环境温度13～23℃，MLSS为6.0～6.8 g/L，进水NH⁺₄-N浓度50 mg/L，曝气量0.5 m³/h，HRT为6 h实验条件下，总氮去除率随着进水C/N比的增加而增加，在C/N比为6∶1～8∶1时，TN去除率达到79%～89%，低的C/N比抑制反硝化，过高的C/N比增加了碳源补加的成本。改变反应曝气量，当C/N比为6∶1，曝气量为0.4 m³/h时，TN的去除率达到了最大值85%。曝气量过高或过低，TN去除率均下降。并对在不同曝气量下MBR 内的DO 值分布进行了初步研究。     

改良型A2/O-MBR工艺的反硝化除磷性能研究简

重点考察了一种改良型膜生物反应器（A²/O-MBR）的脱氮除磷性能。该工艺主要特点在于对膜池硝化回流液进行了固液分离，并将上清液和浓缩污泥分别回流至缺氧池和厌氧池，这种改进提高了系统对氮、磷的同步去除效率。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）为12 h，污泥龄（SRT）为30 d，混合液回流比为200%的运行条件下，进水COD、NH₄⁺-N、TN和TP平均浓度分别为（225±38）、（24.8±3.9）、（26.7±2.9）和（2.90±0.53）mg/L时，增加膜池硝化回流液固液分离装置前后，系统对COD和NH₄⁺-N的去除都维持在较高水平，而系统对TN和TP的去除效果显著提高，出水TN和TP平均浓度分别由（14.9±3.3）mg/L和（1.95±0.72）mg/L下降到（9.4± 1.9）mg/L和（0.91±0.38）mg/L，表明增加膜池硝化回流液固液分离装置显著改善了A²/O-MBR系统的脱氮除磷效果。反硝化除磷活性实验结果进一步表明，改进后系统中反硝化除磷活性占总除磷活性的比例由51.5%上升至61.7%，说明增加膜池硝化回流液固液分离装置强化了系统的反硝化除磷性能。     

滤布滤池强化处理城市二级出水中试研究

采用滤布滤池对南方某城市污水处理厂二级出水进行强化处理中试研究，以达到中水回用的目的。实验选用氯化铁(FeCl₃)、聚合氯化铝铁（PAFC）和聚合氯化铝（PAC）作为强化滤布滤池除磷效果的混凝剂。当不投加混凝剂时，滤布滤池对TP和COD的平均去除率为28.76%和8%，其中TP的去除效果受进水水质影响较大；当投加氯化铁、聚合氯化铝铁与聚合氯化铝强化滤布滤池时，滤布滤池对TP的平均去除率分别为63.58%、60.13%和66.94%，TP去除效果受进水水质影响较小；对SS的平均去除率分别为70.7%、64.3%和49.1%；对COD平均去除率分别为17.7%、26.3%和27.7%。滤布滤池对TN和NH₃-N去除效果不稳定。     

A cascade of anoxic and oxic fluidized bed biofilm reactors for treatment of synthetic municipal wastewater

In this study, a cascade of anoxic and oxic fluidized bed biofilm reactors system was carried out to treat synthetic municipal wastewater. The parameters of the influent flow rates and C/N ratios were discussed. System performance was acceptable for chemical oxygen demand (COD), ammonia, and total nitrogen removal. A decrease of ammonia and total nitrogen removal efficiencies, however, was observed when the influent flow rates increased to 5.04 and 6.12 1 h(-1). Total nitrogen removal decreased at the influent C/N ratio of 3:1. The measured ratios of COD reduction in the anoxic column to nitrogen removal through nitrification-denitrification were 3.7, 3.5, 3.3, and 3.1 g COD/g(-1) N on average when the influent C/N ratios changed from 6:1 to 3:1. The observed sludge yield (Yobs) was 0.169 g VSS g COD(-1) because of perfect denitrification in the anoxic column and the relatively long solids retention time.     

不同工况条件对Carrousel氧化沟脱氮除磷影响研究

采用Carrousel氧化沟处理实际生活污水，考察了DO、TCOD/TN和污泥回流比对氧化沟单沟内同步脱氮除磷效果的影响。结果表明，在相同HRT、污泥回流比、TCOD/TN比的工况下，氧化沟系统对TN、TP的去除率随着DO浓度的增加而降低；在相同HRT、污泥回流比、DO的工况下，氧化沟系统对TN、TP的去除率随着TCOD/TN比的增加而提高；在相同HRT、DO和TCOD/TN比的工况下，氧化沟系统对TN的去除率随着回流比的增加而提高，而对TP的去除率随着回流比的增加而降低。     

改良型一体化氧化沟工艺在低碳源条件下脱氮除磷

针对在低碳源条件下脱氮除磷效果不佳,将倒置A2/O工艺的思想运用于一体化氧化沟工艺中,构建一种新型污水处理系统,即改良型一体化氧化沟工艺。实验考查了系统在低碳源条件下的脱氮除磷能力;结果表明:当缺氧区进水分配比r=0.8,泥龄SRT=10 d,好氧区水力停留时间HRT=12 h时,该系统对COD、NH4+-N和TP的去除率分别达70.8%、89.3%和72.1%,出水NOx--N为1.65 mg/L,同时处理效果稳定,出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准的要求。     

碳氮比对人工湿地污水处理效果的影响

采用表面流人工湿地系统静态小试装置,考察了低、中、高3组不同进水COD/N(2,5,10)对系统中氮、磷及COD去除效果的影响。结果表明:进水C/N的变化对COD的去除率影响不大,平均去除率达到94.6%。TN的去除率随着COD/N的增大而逐渐升高,在C/N=5时达到63.8%,继续提高COD/N,TN的去除率变化不大。NH4+-N去除率随着COD/N的增加而降低。随着碳源的增加,释磷菌能够从进水中获得充足的碳源,从而可以比较充分地释磷,因此,磷的去除率随COD/N的增加而提高。     

高浓度氨氮废水同步硝化反硝化性能研究

利用序批式反应器研究了溶解氧浓度和进水碳氮比对高浓度氨氮废水脱氮性能的影响.结果表明,溶解氧浓度降低实现了短程同步硝化反硝化,并提高了反应器脱氮效率.反应器运行经历了外部碳源的摄取、PHB储存、PHB有氧氧化和同步硝化反硝化作用,PHB作为同步硝化反硝化过程中反硝化的电子供体.     

生物活性炭填料反应器处理含盐水体的硝化性能

以颗粒活性炭为填料,采用盐度梯度两步驯化法构建含盐水体生物滤器硝化功能,研究了生物滤器稳定后水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)、进水氨氮负荷和CODMn/N等对反应器硝化性能的影响。结果表明,25～27℃,盐度30的含盐水体生物滤器硝化功能构建需73 d,其中淡水生物滤器硝化功能构建需28 d,淡水驯化为盐度15的生物滤器需19 d,盐度15驯化为盐度30的生物滤器需26 d;实验条件下生物活性炭填料反应器中生物量达到146～742.1 nmolP/g-BAC;调节进水氨氮浓度2 mg/L左右时,最佳HRT为1 h,氨氮去除率达到84.98%,相应的氨氧化菌和硝酸菌氧吸收速率(oxygen uptake rate,OUR)分别为2.091和1.948 mg O2/(g-BAC.h);HRT为1 h时,随着进水氨氮负荷的加大,氨氮去除率逐渐降低,当进水氨氮负荷由0.12增加到0.48 g-N/(kg-BAC.d)时,氨氮去除率由84.98%降低到41.68%,同时氨氧化菌OUR由2.091降低到0.625 mg O2/(g-BAC.h);随着CODMn/N的升高,氨氮去除率下降,CODMn/N从1～8时,氨氮去除率由84.98%降低到53.64%,CODMn去除率却逐渐增加,由40.86%增加到93.59%,异养菌OUR随着CODMn/N升高呈上升趋势,最大达到0.914 mg O2/(g-BAC.h)。     

以pH和ORP作为脉冲SBR工艺的实时控制参数

为了实现脉冲SBR深度脱氮的实时控制,以某污水处理厂市政污水为处理对象,考察了脉冲SBR在深度脱氮过程中pH及ORP的变化规律.试验结果表明,pH及ORP的变化规律与脉冲SBR有机物去除、硝化与反硝化过程存在较好的相关关系.可以根据pH和ORP变化曲线上的特征点对脉冲SBR进行实时控制.并考察了污水C/N(COD/NH4 -N)对pH及ORP的变化规律的影响.在硝化过程中,C/N对pH及ORP曲线变化点的出现没有影响;在反硝化过程中,应结合pH值"硝酸盐峰"和ORP"硝酸盐膝"来判断低C/N污水反硝化的终点.在该试验中,出水TN低于2 mg/L,TN去除率可达到96%以上.     

不同碳源添加量对垂直流人工湿地污水处理效果的影响

以垂直流人工湿地小试系统为研究对象,采用碱处理过的千屈菜(Lythrum salicaria)作为反硝化碳源补充材料,探讨了不同碳源添加量对系统COD及氮、磷去除效果的影响。结果表明,一定剂量经过碱处理的千屈菜材料可以为人工湿地系统脱氮提供反硝化所需要的碳源,而且具有缓效持续释放的特点。添加此碳源材料可明显提高系统的脱氮效率,最高可提升30.85%,但随着C/N比的增加,硝态氮去除率逐渐降低,C/N比为3、5、8时分别为91.20%、87.72%和84.19%。添加碳源量达到C/N比为3时系统能够发生最大程度反硝化,此时不仅人工湿地系统脱氮效果得到提高,同时人工湿地除磷能力也有所增强。碱处理过的千屈菜材料在本系统中的最适宜添加量为5 g,即100 g/m2(C/N=3),远低于在进水中为满足反硝化所需调控的C/N比(5～8),可以节约外加碳源成本。     

分点进水A/O工艺处理低碳源生活污水的脱氮性能研究

针对低C/N比污水脱氮的难点问题,在缺氧段不同点设置进水口,采用分点进水A/O工艺处理校园生活污水.考察了在污泥回流比为100%,硝化液回流比为200%,分流比为1∶1,缺氧池水力停留时间(HRT)分别为2、2.4和3 h情况下,分点进水A/O工艺的反硝化性能,并与传统的A/O工艺进行比较.结果表明,当缺氧池的水力停留...     

不同C／N下人工湿地的脱氮效果及其强化措施

以人工湿地为研究对象，分析了不同C／N下人工湿地的脱氮效果。结果表明，C／N为10时，TN、NO2-N和COD平均去除率分别为（75．36±10．55）％、（86．34±9．23）％和（67．60±4．10）％，都显著高于其他2组系统（P=0．006、0．001、0〈0．01）；随着C／N的增加，NO3-N去除率呈现出上升的趋势；NH4-N刚好相反，C／N为1时，明显要高于其他2种情况（P=0〈0．05），平均去除率为（65．42-1-14．31）％。针对C／N为1时人工湿地脱氮效率较低（51．294-14．48）％的情况，对系统进水采取了添加一定量好氧反硝化细菌固定化小球并曝气12h的强化实验措施。结果发现，强化实验条件下TN、NOr-N和N03-N去除率均提高了10％以上，且都要明显高于非强化实验条件（P：0．003、0、0〈0．01），同时NH4-N和COD去除率没有明显差异，研究结果表明，从微生物角度对系统进水进行前处理有助于提高人工湿地脱氮效率。