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.     

常温条件下短程硝化反硝化生物脱氮研究

对常温条件下生活废水短程硝化反硝化生物脱氮进行了研究.结果表明,在常温(25℃),pH＞8.5时,通过提高进水氨氮质量浓度可以使亚硝化率达到80%以上.还对反应过程中pH的变化规律进行了研究,探讨了短程脱氮与全程脱氮相互转化的界面条件,得出游离氨对硝酸菌产生抑制的质量浓度为0.724mg/L,大于该值时会抑制硝酸菌的生长,而对亚硝酸菌不产生抑制作用.      

好氧膜生物反应器的硝化性能研究

以含有高浓度氨氮的垃圾渗滤液为对象,针对好氧膜生物反应器的硝化性能进行了研究。结果表明:当进水氨氮<1000mg/L和负荷<1.5kgNH4+-N/m3d时,氨氮去除率保持在80%～99.7%之间,表明好氧MBR具有良好的硝化性能;硝酸菌在进水氨氮浓度>600mg/L时受到了抑制,而亚硝酸菌在进水氨氮浓度>1200mg/L时才受到抑制;在试验过程中,MBR污泥经历了由以异养细菌为主到自养细菌为主的转型过程。以硝化菌为主的污泥具有良好的沉淀性能,污泥的SV和SVI分别稳定在20%～30%之间和40～70mL/g之间。     

基于MBR不同种泥短程硝化启动的微生物群落结构分析

为明确膜生物反应器(MBR)接种不同污泥启动短程硝化前后微生物群落结构变化特征,采用MBR反应器分别接种硝化污泥(R1)、厌氧亚硝化污泥(R2)和1∶1混合接种厌氧亚硝化污泥和反硝化污泥(R3),获取有利于实现快速短程硝化的污泥源.结果表明,结合间歇曝气和缩短水力停留时间(HRT),R1、R2与R3反应器分别耗时46 d、8 d和30 d成功启动短程硝化,R2反应器启动周期最短.稳定运行期内,R1、R2和R3反应器亚硝累积率平均为92%、93%和94%,R3反应器表现出更稳定的短程硝化性能.ACE、Chao、Shannon和Simpson指数结果表明,稳定运行后,R1和R2反应器微生物丰度和多样性水平均大幅低于接种污泥,R3反应器物种丰度略有减少而多样性水平变化不大.短程硝化成功启动后,3个反应器内的主要菌群为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),且主要脱氮功能菌变形菌门丰度相较于接种污泥均有提高.β-变形菌纲为3个反应器短程硝化系统的优势菌群,分别占比59.6%、63.6%和69.3%.R1、R2和R3反应器内的优势菌属均为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),所占比例分别达12.8%、20.2%和19.7%.相比R1反应器,R2和R3反应器接种污泥内存在一定比例的亚硝化细菌,更有利于系统短程硝化的实现.     

CSTR和MBR反应器的短程硝化快速启动

为实现短程硝化的快速启动,采用完全混合反应器(CSTR)和膜生物反应器(MBR)进行短程硝化启动性能对比研究,考察两个反应器在启动时间、氮素转化和污泥性能3个方面的差异.结果表明在进水C/N=1,温度为30℃±1℃,pH为7.5~8.0,DO为0.6~1.0 mg·L~(-1),结合缺氧/好氧比为1∶3(15 min∶45 min)和缩短HRT,CSTR和MBR分别运行56 d和44 d成功启动短程硝化,MBR启动周期较短.运行至第14 d、第28 d和第56 d时,CSTR和MBR亚硝累积率平均为51%、66%、89%和50%、71%、93%,硝酸盐氮生成速率(以NO_3~--N/MLVSS计)依次为7.4、4.0、1.7和7.6、3.5、1.0 mg·(g·h)~(-1),MBR在第28 d和第56 d表现出较高的亚硝累积率和较低的NO_3~--N产率,有利于短程硝化的快速启动.整个运行过程中,两个反应器内的亚硝化污泥均呈黄色,SVI在55~110 mL·g~(-1),MLVSS/MLSS稳定在0.6~0.8左右,良好的污泥性能为CSTR和MBR短程硝化的快速启动创造了有利条件.MBR在短程硝化快速启动中展现出更明显的优势.     

移动床膜生物反应器同步硝化反硝化特性

采用挂膜填料代替传统膜生物反应器(MBR)的活性污泥,构建一种新型的移动床膜生物反应器 (MBMBR),考察其处理模拟生活污水的效果及同步硝化反硝化(SND)特性.结果表明,移动床膜生物反应器运行67 d,对模拟生活污水表现出良好的去除有机物及同步硝化反硝化能力.进水COD浓度为573.5～997.7 mg/L时,膜出水COD去除率为88.3%～99.2%.进水氨氮浓度为45.5～99.2 mg/L时,膜出水氨氮去除率为72.1%～99.8%,总氮去除率为62.0%～96.3%.批式实验结果表明,生物膜去除总氮的最佳溶解氧浓度为1 mg/L,其中氨氮和总氮去除率分别为100%和60%.生物膜系统内可能存在好氧反硝化现象.DO为3 mg/L且有机碳源充足时,生物膜总氮去除率为99.0%,SND率达到99.8%.扫描电镜对生物膜的观察发现生物膜内部存在着明显的孔隙,有利于溶解氧和有机基质从外界向生物膜内部传递.     

序批式膜生物反应器中反硝化聚磷菌的富集

采用序批式膜生物反应器（SBMBR）对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的富集进行了研究.结果表明,经过厌氧-好氧和厌氧-缺氧-好氧2个阶段的富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从19.4%上升到69.6%,每周期缺氧段投加硝酸盐氮120 mg时,SBMBR系统运行最为稳定.稳定运行的SBMBR反硝化强化除磷体系具有良好的强化除磷和反硝化脱氮性能,缺氧段脱氮和除磷效率分别达到100%和84%,膜出水总磷浓度平均低于0.5mg/L,系统除磷率达到96.1%.此外,氨氮去除率保持在92.2%,氨氮被去除的同时并没有发现亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的明显积累.     

短程硝化生物脱氮工艺的稳定性

采用序批式活性污泥法 (SBR)处理实际豆制品废水 ,系统研究了温度和曝气时间对短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定性的影响 .结果表明 ,反应器内温度只有超过 28℃时 ,利用温度实现的短程硝化反硝化生物脱氮工艺才能稳定地运行 ;另外 ,首次发现过度曝气对短程硝化影响较大 ,在过度曝气条件下运行12d ,硝化类型就由NO₂^--N累积率为 96 %的短程硝化转变为NO₂^--N累积率为39.3%的全程硝化 .因此 ,为使短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定、持久地运行必须实现该工艺的实时控制 .     

硝化液回流比对ABR-MBR工艺反硝化除磷效能的影响

基于ABR工艺与MBR工艺的耦合联动,以低C/N比生活污水为研究对象,构建生物相分离、液相循环和功能联动的ABR-MBR新型组合工艺,以实现稳定、高效、节能的多功能生物除污(去碳-脱氮-除磷)为目标,通过优化水力停留时间(HRT)以获得ABR优质碳源提供与MBR短程硝化实现的最佳组合,并进行了硝化液回流比为100%、200%、300%和400%时对反硝化除磷的影响研究.ABR-MBR耦合工艺在不同条件下的运行研究结果表明,将溶解氧(DO)维持在低浓度(0.3~1.0 mg·L-1)下及HRT维持在较短(HRTMBR=3 h)情况下在MBR中实现了短程硝化,亚硝酸盐积累率达到60%以上;随着硝化液回流比的增大,ABR中反硝化除磷效能先升高后下降,以300%时反硝化除磷效果为最佳,此时亦处于MBR短程硝化阶段,实现了短程反硝化除磷(主要以NO-2作为电子受体的反硝化除磷),且短程反硝化除磷在系统除磷中占据了主导作用.     

亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺研究

开发出了针对低C/N比高氨氮废水处理的亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮新工艺,并对新工艺进行了系统的研究.试验结果表明,新工艺能取得较好的脱氮效果,在溶解氧为0.5～1.2mg·L-1,pH值为7.5～8.2,温度为17～30℃,进水氨氮浓度不高于1000 mg·L-1,C/N比不高于0.5,HRT不高于32h条件下,亚硝化/电化学反硝化工艺装置运行稳定,亚硝化段膜生物反应器(MBR)出水的氨氮去除率和亚硝氮生成率均能稳定在50%左右,MBR出水中的剩余氨氮和生成的亚硝氮经电化学生物反硝化段(硫碳混合反应器)处理后,最终出水总氮去除率超过95%;出水中的SO2-4浓度不高于1280 mg·L-1.新工艺最高氨氮负荷为1.11kg·m-3·d-1.     

Enhanced atrazine removal using membrane bioreactor bioaugmented with genetically engineered microorganism

Bioaugmentation with genetically engineered microorganisms (GEMs) in a membrane bioreactor (MBR) for enhanced removal of recalcitrant pollutants was explored. An atrazine-degrading genetically engineered microorganism (GEM) with green fluorescent protein was inoculated into an MBR and the effects of such a bioaugmentation strategy on atrazine removal were investigated. The results show that atrazine removal was improved greatly in the bioaugmented MBR compared with a control system. After a start-up period of 6 days, average 94.7% of atrazine was removed in bioaugmented MBR when atrazine concentration of influent was 14.5 mg/L. The volumetric removal rates increased linearly followed by atrazine loading increase and the maximum was 65.5 mg/(L·d). No negative effects were found on COD removal although carbon oxidation activity of bioaugmented sludge was lower than that of common sludge. After inoculation, adsorption to sludge flocs was favorable for GEM survival. The GEM population size initially decreased shortly and then was kept constant at about 10⁴–10⁵ CFU/mL. Predation of micro-organisms played an important role in the decay of the GEM population. GEM leakage from MBR was less than 10² CFU/mL initially and was then undetectable. In contrast, in a conventionally activated sludge bioreactor (CAS), sludge bulking occurred possibly due to atrazine exposure, resulting in bioaugmentation failure and serious GEM leakage. So MBR was superior to CAS in atrazine bioaugmentation treatment using GEM.     

膜生物反应器处理晚期垃圾渗滤液亚硝化性能及其抑制动力学分析

采用连续流MBR反应器处理晚期垃圾渗滤液,考察其亚硝化性能;并探讨底物、产物和毒性物质对亚硝化性能的抑制及其动力学特性.结果表明,在进水NH₄⁺-N浓度为(280±20) mg/L时,通过控制DO为0.5~1 mg/L,pH值为7.8~8.2和温度为(30±1)℃,成功启动MBR的亚硝化工艺,在第32d时, NO₂^--N积累率为84.27%;后逐步升高进水负荷,并提高DO至2~3 mg/L,逐渐实现MBR系统中以晚期垃圾渗滤液原液为进水的亚硝化,在第112d时,系统出水NO₂^--N浓度为889 mg/L, NO₂^--N积累率为97.23%.底物、产物和毒性物质的抑制实验表明,毒性物质对微生物的抑制作用强于底物和产物;当毒性物质浓度(以COD计)为1600.2 mg/L时,氨氧化速率下降了22.15%,而相应条件下若以FA为单因子抑制时,氨氧化速率下降了4.74%~6.49%,若以FNA为单因子抑制时,氨氧化速率相比下降了14.46%~15.86%.分别采用Haldane底物抑制模型、Aiba产物抑制模型以及修正后的毒性物质抑制模型对实验数据进行非线性拟合,相关系数R²分别为0.9821、0.9961和0.9924,并得到底物、产物和毒性物质的抑制动力学模型.     

颗粒活性炭对膜生物反应器脱氮性能的影响

为了考察投加颗粒活性炭(GAC)对膜生物反应器(MBR)运行过程和处理效果的影响,研究了MBR和GAC-MBR透膜压差、膜通量的变化情况和脱氮性能,并采用ASM1模型对2个反应器进行数学模拟.结果表明,MBR和GAC-MBR的运行周期分别为75,150h,说明GAC的加入能够显著减缓MBR膜污染的速度,延长MBR的运行周期.MBR和GAC-MBR氨氮浓度分别为0.5,6mg/L;硝氮浓度分别为4.5,2mg/L;总氮浓度分别为5,10mg/L,出水COD均低于20mg/L,出水能符合《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》中的一级A标准.采用ASM1进行工艺数学模拟,模拟出水与实际测量值基本吻合,2个反应器中主要微生物为异养菌和氨氧化菌,异养菌在MBR和GAC-MBR中的质量分数分别为95.5%和97.7%;好氧氨氧化菌分别为4.4%和2.3%,说明投加颗粒活性炭能有效的缓解膜污染,并对污染物具有良好的处理效果.     

混合污泥接种的厌氧氨氧化处理污泥脱水液的启动

采用UASB反应器,接种由好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟活性污泥及短程硝化活性污泥组成的混合污泥,以污泥脱水液经短程硝化处理后水质为进水,在温度(30±0.2)℃, pH值7.3~7.9,初期进水氨氮、亚硝氮容积负荷分别为0.07, 0.10kg/(m3×d)条件下,经过24d运行,氨氮和亚硝氮得到稳定同步去除,186d时TN去除负荷达0.99 kg/(m3×d).启动初期,氨氮、亚硝氮进水浓度分别为20,30mg/L,二者浓度随去除量增加而逐级增加,最高分别达到157,216mg/L;启动过程中,系统受到O2抑制以及O2和亚硝氮基质的连续抑制,分别经过了约10d和30d才得以恢复. 厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应与反硝化反应可以共存于系统中,产气量与总氮去除呈正比关系,可及时地指示系统运行状态,对气体成分检测,氮气含量在99.8%.在稳定期ANAMMOX反应呈pH值升高而碱度略有降低.接种混合污泥、低基质负荷启动ANAMMOX,可30d内实现稳定的氨氮和亚硝氮同步去除,180d左右启动成功.     

MBR工艺处理磷霉素制药废水启动实验

采用膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)土艺处理磷霉素制药废水,考察了MBR反应器的启动过程及MBR工艺对磷霉素废水的处理效果和稳定性.结果表明,COD值为1 498.9 mg/L,总磷浓度为105.4 mg/L,有机磷浓度为98.0 mg/L的磷霉素废水,反应器在启动30d后MBR内的污泥驯...     

生物铁强化膜生物反应器处理印染废水的研究

通过向普通膜生物反应器(MBR)中添加氢氧化铁,驯化成生物铁污泥,形成生物铁膜生物反应器,分析各自对印染废水的处理效果,结果表明,生物铁MBR对COD的去除效果更好,去除率提高10%左右,但水力停留时间的长短对COD的去除效率影响不是很明显;通过改变泥龄观察处理效果,结果表明,生物铁MBR可以在较长泥龄的条件下运行而处理效果不会受到影响,比普通MBR排放更少的污泥,能达到污泥减量化;同时生物铁污泥絮体的形成为硝化细菌提供了良好的生存环境,使得对氨氮的去除效率比较稳定。试验说明:生物铁污泥的强化生化与物化作用可以加强系统整体的稳定性。     

基因工程菌生物强化处理系统微生物群落分析

在膜-生物反应器(MBR)和传统活性污泥反应器(CAS)中,考察了基因程菌生物强化对阿特拉津的去除效果,并通过PCRDGGE分析了反应器不同运行阶段污泥微生物群落的变化.结果表明,基因工程菌生物强化实现了阿特拉津的高效生物去除,MBR和CAS阿特拉津平均去除率分别达到88.6％和85.3％.阿特拉津生物强化去除有助于反...     

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.     

部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液

在缺氧滤床+好氧悬浮填料生物膜工艺中实现部分亚硝化,然后进行厌氧氨氧化(ANAMMOX),考察其对高含氮、低C/N污泥脱水液的处理能力.结果表明,亚硝化反应器在15~29℃、DO 6~9mg/L条件下,通过综合调控进水氨氮负荷(ALR)、进水碱度/氨氮、水力停留时间(HRT)等运行参数,可以调节出水(NO2--N)/(NH4+-N)的比率,能够较好地实现部分亚硝化反应以完成厌氧氨氧化.当进水ALR为1.16kg/(m3·d),进水碱度/氨氮为5.1时,出水(NO2--N)/(NH4+-N)在1.2左右,(NO2--N)/(NOx--N)大于90%,进入ANAMMOX反应器的氮物质去除率达到83.8%.     

选择性排泥改善颗粒污泥亚硝化性能的研究

通过好氧颗粒污泥反应器160d的运行,考察了选择性分离颗粒污泥对改善短程硝化工艺长期稳定运行的有效性.反应器整个运行过程分3个阶段,在第一阶段污泥停留时间(SRT)仅通过出水中携带的污泥自行调控,SRT极高,造成颗粒污泥的解体以及短程硝化性能的恶化.阶段2和阶段3中通过排出颗粒污泥床顶部污泥,控制SRT分别为(45±5),(30±5)d,氨氧化细菌(AOB)活性有明显提升.NO2--N比累积速率由阶段1运行时的7.44mg/(g·h)上升至阶段2时的8.08mg/(g·h)和阶段3时的9.14mg/(g·h);相反,NO3--N比产生速率从3.01mg/(g·h)下降至SRT为(30±5)d时的1.54mg/(g·h);阶段3出水中亚硝化率达80%以上.以上结果表明,通过选择性分离颗粒污泥控制SRT是实现短程硝化颗粒污泥工艺长期稳定运行的一种有效调控策略.另外,分析认为反应器高径比越大以及引入与NOB竞争亚硝酸盐基质的微生物均有利于该策略的实施.