DO和曝停比对单级自养脱氮工艺影响试验研究

为提高SBBR单级自养脱氮系统脱氮性能并考察DO和曝/停比对SBBR单级自养脱氮系统的影响,采用4组对比试验进行研究.结果表明,连续和间歇2种曝气方式均可实现单级自养脱氮,在进水氨氮浓度为160 mg/L左右,温度30℃±2℃,pH值7.8～8.2,HRT为2 d,DO为0.8～1.0 mg/L的条件下,连续曝气系统的氨氮转化率和总氮去除率分别达到80%和70%.DO为(曝气)2.0～2.5　mg·L^-1/(停曝)0.2～0.4 mg·L^-1,曝/停比为2 h∶2 h的系统则达到90%和80%以上.SBBR单级自养脱氮系统的DO应随其曝/停比进行调节,同时还可能与反应器内生物量及微生物在活性污泥和生物膜中的分布情况有关.本研究还探讨了SBBR单级自养脱氮的机理.     

溶解氧对序批式全程自养脱氮工艺运行的影响

在常温22~26℃下,接种成熟的全程自养脱氮(CANON)污泥至2个相同的SBR反应器,通过设置不同的初期DO及不同的DO梯度,考察了DO控制策略及DO值对CANON工艺脱氮性能,稳定性及污泥形态的影响.结果表明,初期DO为0.05~0.10mg/L的反应器可以稳定运行,氨氮和总氮的平均去除率分别为99%和85.4%,而初期DO为(0.40±0.5)mg/L的反应器的氨氮和总氮平均去除率分别为99%和0;在反应器运行稳定之后,逐渐增加DO浓度, DO为0,0.2,0.4,0.5mg/L时的厌氧氨氧化反应速率分别为35.95,23.89,31.50,19.25mgN/(L·h),延时曝气2h后反应器仍可正常运行.在一定DO范围内,CANON反应器的活性随着DO的升高而升高,较高DO对接种初期的CANON反应器冲击较大且不可逆,对稳定运行的CANON反应器的影响较小;但是当CANON工艺稳定运行之后,短时高DO对CANON工艺的影响是可逆的.显微镜照片显示稳定运行的CANON反应器内出现了颗粒化的趋势.     

低温对CANON型序批式生物膜反应器脱氮的影响

探究了4种低温水平下基于亚硝化的全程自养脱氮（CANON）型序批式生物膜反应器（SBBR）的运行效果及其氮素转化机制.结果表明,当CANON型SBBR在不同的低温水平下稳定运行后,其脱氮微生物优势菌群发生了不同程度的变化,随之改变了系统的氮素转化途径及其脱氮性能.当温度>15℃时,SBBR中AOB和anammox菌的丰度与活性未受到明显抑制,CANON作用始终是系统脱氮的主要途径,SBBR对TN的平均去除率亦较为理想;而当温度<15℃时,anammox菌的丰度与活性在10,5℃下分别出现不同程度的降低,进而改变了SBBR的氮素转化途径,使其脱氮性能出现不同程度的恶化.在10℃时,NOB的增殖及其活性的提高使硝化/反硝化作用取代CANON作用成为SBBR脱氮的主要途径,此时系统对TN的去除率骤降至（16.87±4.79）%;在5℃时,反硝化过程中第1步还原反应的停滞与反硝化菌对NO₂^--N利用率的提高使SBBR中氮素的去除依赖于CANON作用和短程硝化/反硝化作用的协同,系统对TN的去除率为（54.83±3.68）%.     

序批式生物膜CANON工艺的运行与温度的影响

通过序批式生物膜反应器,研究了CANON工艺的运行规律,并研究了温度对CANON工艺的影响.研究发现,通过序批式生物膜反应器反应器可以成功实现CANON工艺,TN去除率可达到88.3%,TN去除负荷达到0.52kg/(m3·d).系统中的NO2--N变化规律可以分为浓度上升期,浓度稳定期与浓度下降期.pH值先降低后升高的拐点与DO突跃的拐点均可作为反应结束的指示参数,DO拐点比pH值拐点出现要提前.在26~35℃之间,可以获得较好的硝化效果与TN去除效果,温度降低到20℃时,厌氧氨氧化性能开始受到显著影响,造成反应器中大量NO2--N积累,而硝化效果在15℃才受到显著影响.反应器中厌氧氨氧化细菌的最适温度约为30℃.     

DO对SBBR工艺同步硝化反硝化的影响研究

实验研究了序批式生物膜反应器(SBBR)同步硝化反硝化生物脱氮城市污水处理工艺。试验结果表明:DO是影响SBBR工艺实现同步硝化反硝化的一个重要因素,将DO控制在2.8～4.0mg/L的范围内,可以取得较好同步硝化反硝化效果,总氮去除率可达67%以上。通过好氧反应过程中溶解氧在生物膜内反应扩散模型以及扫描电镜对生物膜的形态结构观察,分析了SBBR工艺同步硝化反硝化机理。SBBR工艺同步硝化反硝化主要是由微环境引起的,生物膜在好氧条件下能创造缺氧微环境,DO浓度直接影响生物膜内部好氧区与缺氧区比例的大小,进而影响硝化和反硝化的效果。DO浓度升高,使氧传递能力增强,使生物膜内部原来的微环境由缺氧性转为好氧性;反之DO浓度降低,生物膜内部微环境倾向于向缺氧或厌氧发展。     

基于MBBR的CANON工艺处理消化液中试启动

基于移动床生物膜反应器（MBBR）成功启动了自养脱氮工艺（CANON）处理污泥消化上清液.采用8.55m³中试系统,反应器内部填充SPR-Ⅲ填料,填充率44%,通过动态流接CANON污泥（接种比例<1%）,经过70d成功启动CANON工艺.运行至200d,TN去除负荷稳定在0.9kgN/（m³·d）,出水氨氮浓度均值63.9mg/L,氨氮和总氮去除率均值分别为91%和85%.进水中存在的少量有机物使系统同时存在反硝化和厌氧氨氧化两种脱氮途径,促进了总氮的去除,对总氮去除的贡献分别占5%~7%和93%~95%.通过对pH值和曝气强度的控制,防止了悬浮载体结垢,平衡了DO、曝气强度以及生物膜厚度三者之间的关系,使生物膜始终处于适宜的厚度,稳定了系统的处理效果.高通量测序表明悬浮载体上的优势菌种为氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（AnAOB）,其丰度整体呈增长趋势,至稳定运行期可达到17%和14%.系统无NOB存在,短程硝化效果良好,反硝化菌群丰度在2%~3%并相对稳定,进水中存在的少量有机物不会影响厌氧氨氧化菌的增殖.     

曝气策略调控CANON工艺降温降基质稳定运行

通过调整曝气策略,研究了降温降基质（氨氮）运行过程中实现全程自养脱氮（CANON）序批式生物膜反应器（SBBR）稳定运行的可行性.结果表明,在中温（35℃）高基质[（446.47±43.77）mg NH₄⁺-N/L]曝气/停曝=60min/60min条件下,反应器稳定运行223d,总氮去除负荷（TNRR）和总氮去除率（TNRE）分别为（0.49±0.07）kg N/（m³·d）和（84.3±4.6）%.温度降至20~23℃,根据一个运行周期内NO₂^--N积累速率和去除速率之比调整曝气工况为曝气/停曝=40min/80min,运行69d后TNRR和TNRE分别降至（0.43±0.04）kg N/（m³·d）和（69.5±5.7）%.而后逐步梯度降低基质至（105.6±16.1）mg NH₄⁺-N/L,采用相同策略分别调整曝气/停曝时间为40min/80min、30min/90min和8min/32min,运行93d后TNRR降至（0.16±0.02）kg N/（m³·d）,TNRE升至（71.5±7.5）%.高通量测序结果从群落组成角度证实了降温和降基质过程中实施的曝气调控策略维持了CANON系统脱氮功能菌的主导地位,亚硝酸盐氧化菌NOB相对丰度一直被控制在0.1%以下.     

智能化控制SBBR处理不同C/N城市污水脱氮除磷性能研究

采用自主研发的智能化控制系统,以智能化控制的运行方式使序批式生物膜反应器(SBBR)形成交替运行的好氧-缺氧环境,对不同C/N人工模拟城市污水进行了脱氮磷实验研究.该实验中控制反应器内水温为25℃±1℃,曝气量为150 L/h,进水COD浓度为300 mg/L、TP浓度为5 mg/L,以TN浓度为30、60、90 mg...     

Mechanism studies on nitrogen removal when treating ammonium-rich leachate by sequencing batch biofilm reactor

The nitrogen removal mechanism was studied and analyzed when treating the ammonium-rich landfill leachate by a set of sequencing batch biofilm reactors (SBBRs), which was designed independently. At the liquid temperature of (32 ± 0.4)°C, and after a 58-days domestication period and a 33-days stabilization period, the efficiency of ammonium removal in the SBBR went up to 95%. Highly frequent intermittent aeration suppressed the activity of nitratebacteria, and also eliminated the influence on the activity of anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX) bacteria and nitritebacteria. This influence was caused by the accumulation of nitrous acid and the undulation of pH. During the aeration stage, the concentration of dissolved oxygen was controlled at 1.2–1.4 mg/L. The nitritebacteria became dominant and nitrite accumulated gradually. During the anoxic stage, along with the concentration debasement of the dissolved oxygen, ANAMMOX bacteria became dominant; then, the nitrite that was accumulated in the aeration stage was wiped off with ammonium simultaneously. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2006, 26(1): 55–60 [译自: 环境科学学报]     

Enhancing nitrogen removal from low carbon to nitrogen ratio wastewater by using a novel sequencing batch biofilm reactor

Removing nitrogen from wastewater with low chemical oxygen demand/total nitrogen (COD/TN) ratio is a difficult task due to the insufficient carbon source available for denitrification. Therefore, in the present work, a novel sequencing batch biofilm reactor (NSBBR) was developed to enhance the nitrogen removal from wastewater with low COD/TN ratio. The NSBBR was divided into two units separated by a vertical clapboard. Alternate feeding and aeration was performed in the two units, which created an anoxic unit with rich substrate content and an aeration unit deficient in substrate simultaneously. Therefore, the utilization of the influent carbon source for denitrification was increased, leading to higher TN removal compared to conventional SBBR (CSBBR) operation. The results show that the CSBBR removed up to 76.8%, 44.5% and 10.4% of TN, respectively, at three tested COD/TN ratios (9.0, 4.8 and 2.5). In contrast, the TN removal of the NSBBR could reach 81.9%, 60.5% and 26.6%, respectively, at the corresponding COD/TN ratios. Therefore, better TN removal performance could be achieved in the NSBBR, especially at low COD/TN ratios (4.8 and 2.5). Furthermore, it is easy to upgrade a CSBBR into an NSBBR in practice.     

C/N、DO和温度对SBBR高标准除磷脱氮效能的综合影响

以研发基于非工程措施的城镇污水高标准处理技术为目标,采用响应面分析方法,探究C/N、DO、温度等工艺参数对SBBR系统高标准除磷脱氮效能的综合影响。研究以C/N（A）、DO（B）和温度（C）为自变量,TN和PO₄3--P去除率为因变量,应用Box-Benhnken（BBD）试验设计方法,以及二次多项式模型,得出响应面方程:η（TN）=-70.76+7.58A+52.81B-0.36C+0.22AB-0.12AC+0.58BC-0.35A2-7.94B2+0.01C2,η（PO₄3--P）=-119.59+10.93A+72.91B+2.26C-1.50AB+0.05AC-0.13BC-0.33A2-6.86B2-0.07C2;ANOVA分析结果表明,DO和温度对系统除磷脱氮效能影响极显著,C/N对系统脱氮效能影响显著,其影响程度顺序为DO > 温度 > C/N,DO、温度对TN去除率的交互影响显著,C/N、DO对PO₄3--P去除率的交互影响显著;通过响应方程的构建,实现了系统参数与效能之间的量化,并通过试验验证了模型预测的最佳工况及其效能,研究结果可用于指导序批式生物膜高标准除磷脱氮系统参数的选择。在温度为23℃,C/N为9.5,DO为4 mg/L的条件下,SBBR系统的出水NH₄+-N、TN、PO₄3--P、COD浓度分别为3.9,5.0,0.4,40 mg/L,优于GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准。     

生活污水SNAD颗粒污泥快速启动及脱氮性能研究

采用SBR装置,接种CANON絮状污泥,通过控制沉淀时间、HRT、DO及进水基质组成（配水与实际生活污水的比例）,实现具有SNAD性能颗粒污泥的快速培养,并进一步通过降基质的方式,考察SNAD颗粒污泥在处理实际生活污水时的脱氮性能.结果表明：在反应器运行至第34d时,成功培养出具有SNAD性能的颗粒污泥;颗粒粒径最大可达1103μm,最大总氮去除负荷可达1.03kg/（m³·d）;同时在降基质运行过程中,CANON脱氮始终在反应器总氮去除中占优势地位,并最终实现生活污水中氮素、有机物的同步有效去除,出水TN平均为10mg/L,出水COD平均为40mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准.     

序批式膜反应器同步硝化和反硝化的特性

为提高污水生物脱氮处理的效率和减少外加碳源,研究了序批式膜反应器(SBBR)在有氧情况下处理生活污水中同步硝化和反硝化的特性.试验表明,原水TN为80～110mg/L和溶解氧浓度为0.8～4.0mg/L情况下,出水TN小于15mg/L,NH₃^-N去除率达100%,TN去除率54%～77%,NH₃^-N容积负荷率为47～94mg/(L·d),TN容积负荷率为56～113mg/(L·d).TN的变化规律为在NH₃^-N降到零或最小之前,TN持续降低之后,TN有短时的上升后再缓慢降低.在较大的溶解氧浓度范围内,SBBR具有同步硝化和反硝化的能力,建议将NH₃^-N降解到零或最小值的时刻,作为同步硝化和反硝化的结束点.     

Factors affecting simultaneous nitrification and denitrification in an SBBR treating domestic wastewater

An aerobic sequencing batch biofilm reactor (SBBR) packed with Bauer rings was used to treat real domestic wastewater for simultaneous nitrification and denitrification. The SBBR is advantageous for creating an anoxic condition, and the biofilm can absorb and store carbon for good nitrification and denitrification. An average concentration of oxygen ranging from 0.8 to 4.0 mg/L was proved very efficient for nitrification and denitrification. Volumetric loads of TN dropped dramatically and effluent TN concentration increased quickly when the concentration of average dissolved oxygen was more than 4.0 mg/L. The efficiency of simultaneous nitrification and denitrification (SND) increased with increasing thickness of the biofilm. The influent concentration hardly affected the TN removal efficiency, but the effluent TN increased with increasing influent concentration. It is suggested that a subsequence for denitrification be added or influent amount be decreased to meet effluent quality requirements. At optimum operating parameters, the TN removal efficiency of 74%–82% could be achieved. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2006, 26(5): 728–733 [译自: 环境科学学报]     

MBR系统CANON工艺的快速启动及微生物种群特征

为了考察CANON工艺的快速启动策略及功能微生物的种群特征,在常温MBR反应器内接种普通活性污泥后间歇运行.启动策略为以调控曝气时间和曝气量作为主要方法,首先在限氧条件下启动亚硝化,之后进一步降低DO启动CANON工艺.在CANON工艺启动成功后,通过调整曝气时间和无机碳源浓度提高了总氮去除负荷,并采用PCR-DGGE技术分析了稳定运行的CANON工艺内功能微生物的种群特征.结果表明,CANON工艺经36d成功启动,NH4+-N去除率和总氮去除率最终稳定在99%和84%左右,氮去除负荷达到0.41kg/(m3·d).DGGE测序结果表明,Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis是反应器内的优势菌种,两种微生物协同作用,共同在MBR内完成了高效的自养脱氮.     

溶解氧及曝停比对单级自养脱氮系统微生物群落结构的影响

为研究溶解氧及曝停比对单级自养脱氮系统微生物群落结构的影响,从不同溶解氧水平及曝停比条件下的SBBR单级自养脱氮反应器中采集活性污泥及生物膜样品,进行PCR-DGGE及条带统计分析.结果表明,经过1.5 a稳定运行,该系统内微生物群落结构与接种污泥相比已变得简单且较稳定.曝停比为2 h∶2 h的条件下,中高低3种溶解氧水平中,生物膜微生物群落丰富度值均高于活性污泥.DO在(曝气)2.0 mg/L(停曝) 0.4　mg/L时系统运行效能最佳,微生物群落丰富度值最高,生物膜和活性污泥样品中条带数分别约为14条和10条,微生物的多样性及相互协同代谢过程是维持单级自养脱氮系统具有较高运行效能的一个关键因素.此外,曝停比对单级自养脱氮系统微生物群落结构有较大影响.3　h∶5　h的较长曝停周期下,活性污泥与生物膜微生物组成接近,相似性为100%,各类细菌虽在活性污泥与生物膜中均能生存但活性较低,系统运行效能差.     

微气泡曝气生物膜反应器处理低C/N比废水脱氮过程

微气泡曝气生物膜反应器是微气泡曝气技术与好氧生物处理相结合的新型处理工艺.本研究采用微气泡曝气生物膜反应器在低气水比下处理低C/N比废水,考察了生物脱氮过程和性能,并分析了脱氮功能菌群变化.结果表明,通过低气水比(小于1∶2)控制DO浓度并降低进水C/N比,可以实现生物脱氮过程从同步硝化-反硝化向同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程转变,并可获得较高的低C/N比废水生物脱氮性能. DO浓度低于1. 0 mg·L-1、进水C/N比为1∶2. 8时,SNAD过程成为生物脱氮的主要途径,TN平均去除率可达到76. 3%,TN平均去除负荷为1. 42 kg·(m3·d)-1,厌氧氨氧化过程对TN去除的贡献率为86. 0%.随着进水C/N比降低,生物膜中亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群的相对丰度逐渐增加,而硝化菌群和反硝化菌群的相对丰度逐渐降低.生物脱氮功能菌群变化与脱氮过程转变为SNAD过程相一致.     

微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

同步硝化反硝化(SND)是废水处理中的新型生物脱氮工艺,和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势.本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器,研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况.结果表明,在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化,通过提高进水COD负荷和C∶N比,降低溶解氧(DO)浓度,同时增加填料床层孔隙率,可以改善SND效果.当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86 kg·(m3·d)-1和0.10 kg·(m3·d)-1,且填料床层孔隙率为81%时,COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%,实现了COD和TN的同步高效去除;同时,微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%.此外,生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化,与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致.     

SBBR技术处理有机农药废水的试验研究

选用盾形填料,利用序批式生物膜反应器(SBBR)对有机农药废水进行试验研究,最终将工艺参数确定为:厌氧2.0h,好氧曝气4.0h,曝气量为0.12～0.15m3/h,DO为4.9～7.5mg/L,pH值为7.0～8.0。处理效果为:COD、BOD5、TP的平均去除率分别达到85%、90%、93%,出水水质达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准。     

常温下SBBR反应器中亚硝酸型同步硝化反硝化的实现

采用自主设计的序批式生物膜反应器(SBBR)处理南方地区城市污水,在常温(25～27℃)条件下,pH值7.2～7.6,通过恒定低曝气量实现了稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化(SND)。试验还考察了ρ(C)/ρ(N)对SBBR系统SND的影响。结果表明:在SBBR反应器中处理城市污水实现SND的较为适合的ρ(C)/ρ(N)在5～8,亚硝酸氮积累率在85%以上,TN去除率可以达到80%以上。