低C/N比城市污水短程硝化特性及微生物种群分布

以城市污水厂二沉池回流液为接种污泥,研究了低C/N城市污水短程硝化特性及其微生物种群密度分布规律,并对比研究了SBR和SBBR 2种反应器短程硝化特性的差异。结果表明:在温度(30±1)℃、pH=7.9~8.2、DO=1.0 mg·L~(-1)的条件下,通过分段曝气的运行方式、经过29 d的运行,2个反应器均实现了短程硝化的高效启动,NH_4~+-N转化率稳定在99%,短程硝化率稳定在90%以上;相比于SBR,SBBR更有利于AOB菌种的富集,且SBBR达到亚硝酸盐积累率最大效果的时间快于SBR。利用聚合酶链反应(PCR)和克隆测序等分子生物学技术分析得出,在短程硝化稳定运行的SBR系统中,AOB菌种与NOB菌种的占比为2.3∶1。     

悬浮填料生物膜反应器处理黑水的启动挂膜

采用自然挂膜法在低碳氮比的黑水中启动悬浮填料生物膜反应器,探讨了进水有机物和氨氮负荷率对挂膜启动的影响,分析了挂膜过程中溶解性化学需氧量(SCOD)、氨氮(NH+4-N)和总氮(TN)的去除转化规律及填料上附着生物量和填料生物相的变化规律。研究结果表明,在DO为1.5~2.5 mg/L、温度为(21±2)℃等条件下可快速(43 d)启动生物硝化挂膜,SCOD、NH+4-N和TN去除率分别可达到84%、62%和46%,单个填料上的生物膜量达到0.49 g/个。进水SCOD、NH+4-N负荷率明显影响硝化细菌在填料上的成膜和生物硝化效率。研究认为,进水SCOD、NH+4-N负荷率分别保持5.34g/(m2·d)、1.44 g/(m2·d)左右,能够促快速挂膜并获得良好的短程硝化和同步硝化反硝化效果。     

不同温度对SBBR同步短程硝化反硝化处理炼油催化剂废水的影响

采用SBBR在溶解氧1.0 mg/L条件下考察了不同温度对实际炼油催化剂废水脱氮系统效能的影响.结果表明,SBBR容积负荷及同步硝化反硝化(SND)三氮去除率与进水氨氮浓度正相关.不同进水浓度下,反应器SND三氮去除率最高可达40％左右.33、30及28℃条件下,反应器亚硝积累率均可稳定保持在90％以上.不同温度下短程硝化反硝化pH值及ORP变化趋势基本一致,结合在线监控pH值及ORP变化规律调控反应时间,最大限度保证短程硝化的稳定性.     

序批式生物膜反应器挂膜启动实现短程硝化

常温条件下(20～25℃),以模拟的人工配水为研究对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),在初期挂膜的基础上,笔者运用两种不同的挂膜方式即重新加入新泥和不加新泥而加大进水COD浓度来实现生物膜的快速启动。实验表明,2种挂膜启动通过14 d的培养与富集,NH4+-N与COD的处理效果都能分别达到85%和75%以上。将剩余污泥排尽后,采用第1种挂膜方式的反应器通过连续间歇曝气,达到了比较好的短程硝化效果。调整溶解氧,并且通过先下降后上升曝气量的方式,能进一步提高亚氮的出水。最终在DO为3.6 mg/L时,亚氮的积累率能达到平均74%左右,达到了比较好的亚硝化效果。而第2种挂膜方式培养的生物膜则以好氧反硝化菌为主,去除的氨氮由同化作用和培养的好氧反硝化菌去除,以后者为主。通过比较可以看出,为了实现短程硝化,第1种挂膜方式比第2种更具有优越性,有利于硝化菌种的生长和亚氮的积累,而第2种方式则有利于培养好氧反硝化菌。     

序批式生物膜反应器处理农村生活污水的填料对比研究

选用4种填料进行序批式生物膜反应器(SBBR)处理农村生活污水的研究,通过出水COD、NH4+-N等指标的测定以及生物膜的扫描电镜观察,考察了运用不同填料时SBBR的污染物去除情况和生物膜的长势,以期筛选出适用于农村生活污水处理的填料。结果表明,3#、4#SBBR(分别选用组合填料和碳素纤维填料)的DO、pH波动幅度均相对较小,比1#、2#SBBR(分别选用立体网状填料及海绵填料)更加稳定;4#SBBR的COD去除效果最好,水力停留时间仅需5h,3#SBBR的COD去除效果其次,所需水力停留时间为6h,而1#、2#SBBR在运行8h时也无法将COD完全消化;3#、4#SBBR出水的NH4+-N、TN去除效果均高于1#、2#SBBR;采用4种填料的SBBR的生物膜长势优劣情况为碳素纤维填料>组合填料>海绵填料>立体网状填料;碳素纤维填料及组合填料在受到进水负荷冲击后,能相对较快适应环境,且填料上的微生物活性较高,较适合运用于中国农村生活污水的处理。     

固定化包埋填料高氨氮负荷下短程硝化稳定运行特征

为了探讨固定化包埋填料高氨氮负荷下短程硝化的稳定运行研究,以固定化技术包埋一定量硝化菌填料为载体,并利用序批次反应器进行处理人工配置的氨氮废水实验,该实验研究了实现短程硝化影响因素DO、有机物的控制范围,驯化期间,分别将温度、pH值、DO控制在(31±1)℃、7.8~8.2、1.8~2.0 mg·L~(-1)范围内,进水有机物浓度始终保持在50 mg·L~(-1)以下,体积填充率为15%,采用高游离氨(3.03~14.18 mg·L~(-1))对NOB产生抑制作用,使活性填料中的AOB成为优势菌群,通过历时55 d的培养实现了该填料短程硝化的启动及稳定运行,结果表明,进水氨氮浓度保持200 mg·L~(-1)左右,氨氮去除速率高达28.29 mg NH+4-N·(L·h)~(-1)的同时,氨氮的去除率97%,亚硝酸盐积累NO_2~--N/NO_x~--N85%,实验同时还考察了活性填料的抗冲击负荷能力与单个周期内短程硝化运行特征。     

序批式生物膜反应器同步硝化反硝化的曝气时问控制及其机制分析

装有鲍尔环填料的序批式生物膜反应器(SBBR)具有很好的同步硝化反硝化(SND)效果.从试验结果可以看出,SBBR具备了生成和保存内碳源以及产生缺氧区的良好条件;当硝化结束后,应立即停止曝气,可以降低出水TN并实现节能.分析了生物膜内各种基质、DO、聚β-羟基丁酸(PHB)的变化曲线.描述了生物膜内发生SND的过程和机制,并提出了SBBR中达到良好SND效果的曝气时间控制方式.     

曝气生物滤池多孔释碳填料的研制及其对氨氮废水的处理研究

以核桃壳、水泥、沸石为原料制备新型多孔释碳填料(WZ填料),并用其装填搭建曝气生物滤池(BAF)处理氨氮废水。结果表明:WZ填料中沸石∶核桃壳∶水泥的最佳配比(质量比)为1.00∶0.02∶0.30,制得的WZ填料比表面积大,适合微生物生长,可长时间稳定释碳,20d内的释碳量稳定保持在80mg/L左右,WZ填料有助于缩短BAF挂膜启动时间,延长水力停留时间(HRT)可提升BAF对污染物的去除效果,BAF对进水氨氮浓度适应范围较广,在进水氨氮为30～50mg/L时,BAF稳定运行期对氨氮的平均去除率达95%以上,COD平均去除率达76%左右。可见,WZ填料释碳量高且持久性强,有助于解决城市污水处理中反硝化碳源不足问题,提高脱氮效率。     

不同挂膜方式对人工快渗系统处理性能的影响

针对人工快渗系统运行启动时间普遍较长的问题,研究了自然挂膜、活性污泥挂膜和优势菌挂膜3种方式对系统处理性能及微生物数量和酶活性的影响。结果表明,采用优势菌挂膜的启动时间比自然挂膜和活性污泥挂膜分别缩短了35 d、17 d,从第38天起,COD去除率稳定在90%以上,系统的抗水力负荷冲击能力也较强;TN去除率较自然挂膜和活性污泥挂膜分别提高了48.1%、37.9%,亚硝化菌和反硝化菌数量的增加为短程硝化反硝化脱氮提供了基础;细菌、真菌、放线菌的总量比自然挂膜和活性污泥挂膜分别高出1.66倍、1.02倍,纤维素酶、脲酶活性也相应提升,微生物的空间分布、酶的活性与各人工快渗系统对污染物的去除效果表现出一致性。     

光合细菌(PSB)处理明胶废水中填料挂膜性能研究

分别以纤维填料和毛刷填料为载体,采用优势菌种挂膜法,利用光合细菌处理明胶生产过程中产生的磷钙废水。两种填料表现出不同的挂膜效果,综合比较二者的挂膜时间、最终COD去除率和TP含量后得出毛刷填料挂膜性能优于纤维填料,其挂膜时间为23 d,最终COD去除率和TP含量分别达到93%,2.8 mg/L,在磷钙水处理中有适应性。通过对2种填料的电镜分析,发现纤维填料表面挂膜前后没有变化且十分光滑,而毛刷填料挂膜前表面粗糙,挂膜后表面有鳞片状突起,粗糙的表面状况有利于光合细菌的附着,最终促进生物膜功效的发挥。废水中Ca2+和pH是影响填料挂膜的主要因素。     

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。     

Development of pseudo-amphoteric sponge media using polyalkylene oxide-modified polydimethylsiloxane (PDMS) for rapid start-up of wastewater treatment plant

Hydrophobic sponge media require a relatively long start-up period, as they just float on the surface of aeration tanks due to their little tendency to adsorb water, which causes a delay in the initiation of bacterial attachment. In order to overcome this difficulty, a new pseudo-amphoteric BioCube media (a standard BioCube is hydrophobic) using polyalkylene oxide-modified polydimethylsiloxane (PDMS) as a surfactant was developed. Of the many evaluated hydrophilizing agents, polyalkylene oxide-modified PDMS was found suitable. Among the diverse types of modified PDMS, the non-reactive polyethylene oxide-modified PDMS was found to be optimum agent. Pseudo-amphoteric BioCube media are readily immersible, but after complete immersion, they gradually become hydrophobic, as the polyethylene oxide-modified PDMS is designed to alienate from polyurethane backbone of BioCube to provide hydrophobic surfaces exhibiting more affinity for bacterial attachment. Clearly, the pseudo-amphoteric BioCube showed faster bacterial attachment during the early stage due to chances of enhanced contact between the bacteria and media surfaces, but the extent of attachment between the hydrophobic and pseudo-amphoteric BioCube was similar at the steady state because the former (pseudo-amphoteric BioCube) had already changed to hydrophobic. Fluorescent in situ hybridization result showed 14% occupation by ammonia oxidizing bacteria, 13% by nitrite oxidizing bacteria and 73% by others in pseudo-amphoteric BioCube, respectively.     

高氨氮污泥脱水液短程硝化反硝化的启动及稳定

采用A/O-CSTR工艺处理高氨氮污泥脱水液。进水氨氮浓度浓度约为375 mg/L，C/N比小于1.0，反硝化碳源明显不足。A/O反应器完成短程硝化反应，CSTR定期投加初沉污泥作为碳源进行反硝化。两者联合达到总氮去除的目的。实验研究短程硝化反应的启动过程，以及CSTR出水回流对短程硝化和系统脱氮效果的影响。实验结果表明系统具有良好的硝化反硝化效果。A/O反应器亚硝酸盐积累率迅速提高并稳定在90%以上。CSTR有效利用初沉污泥实现了稳定的反硝化。出水回流有利于提高总氮去除率，在回流比为200%时，系统平均总氮去除率达到85%以上。     

低温条件下硝化污泥的驯化

为了在低温13～14％下取得较好的硝化效果，分3个温度阶段25℃，16～17℃，13—14℃对活性污泥进行了驯化培养，研究了进水氨氮浓度和混合液COD对硝化污泥的影响。实验结果表明，硝化污泥经过驯化培养后，氨氮去除率可达80％以上，且在DO浓度为2ing／L，pH为6．7～7．5，进水氨氮为300mg／L，混合液COD为80mg／L条件下，硝化污泥能取得较快的增长，氨氮平均去除率可达89％。     

Feasibility of a membrane-aerated biofilm reactor to achieve single-stage autotrophic nitrogen removal based on Anammox

A laboratory-scale membrane-aerated biofilm bioreactor (MABR) equipped with non-woven fabrics support around the gas-permeable carbon tube was developed for single-stage autotrophic nitrogen removal based on partial nitrification and anaerobic ammonium oxidization. This reactor allowed air to be supplied through the microporous carbon tube wall to the biofilm that was supported by non-woven fabrics. The partial nitrification and consumption of dissolved oxygen occurred in the inner layer and Anammox in the anoxic outer layer of the non-woven fabrics, thus realizing autotrophic nitrogen removal in a single reactor. After 116d of operation, the maximal nitrogen removal of 0.77kgNm(-3)d(-1) at a volumetric ammonium loading rate of 0.87kgNm(-3)d(-1) was achieved. The spatial profiles of the ammonia-oxidizing bacteria and Anammox bacteria were evaluated by fluorescence in situ hybridization. This study demonstrated that MABR was a very suitable experimental set-up for the operation of the single-stage autotrophic nitrogen removal process.     

Simultaneous carbon, nitrogen and phosphorous removal from municipal wastewater in a circulating fluidized bed bioreactor

In this study, the performance of the circulating fluidized bed bioreactor (CFBB) with anoxic and aerobic beds and employing lava rock as a carrier media for the simultaneous removal of carbon, nitrogen and phosphorus from municipal wastewater at an empty bed contact time (EBCT) of 0.82 h was discussed. The CFBB was operated without and with bioparticles' recirculation between the anoxic and aerobic bed for 260 and 110 d respectively. Without particles' recirculation, the CFBB was able to achieve carbon (C), total nitrogen (N) and phosphorous (P) removal efficiencies of 94%, 80% and 65% respectively, whereas with bioparticles' recirculation, 91%, 78% and 85% removals of C, N and P were achieved. The CFBB was operated at long sludge retention time (SRT) of 45-50 d, and achieved a sludge yield of 0.12-0.135 g VSS g COD(-1). A dynamic stress study of the CFBB was carried out at varying feed flow rates and influent ammonia concentrations to determine response to shock loadings. The CFBB responded favourably in terms of TSS and COD removal to quadrupling of the feed flow rate. However, nitrification was more sensitive to hydraulic shock loadings than to doubling of influent nitrogen loading.     

污水低氧脱氮机制及其应用研究进展

阐述了污水低氧脱氮的基本原理,即抑制或去除亚硝酸盐氧化菌(NOB),同时保留氨氧化菌(AOB),并保持其活性;探讨了污水低氧脱氮实现途径;详细介绍了几种典型的污水低氧脱氮工艺(短程硝化(SHARON)工艺、厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺、好氧反氨化(DEMON)工艺、低氧自养硝化反硝化(OLAND)工艺、甲烷营养型硝化反硝化工艺和亚硝酸盐型完全自养脱氮(CANNON)工艺)的应用研究进展;最后对污水低氧脱氮处理工艺的工程运用进行了展望.     

污泥热干化和燃烧特性试验研究

分别在桨叶式干化机和热重仪上进行污泥干化和燃烧试验,研究了污泥干化特性和污染物排放特性,并对污泥的燃烧特性进行分析。结果表明,污泥干化过程分为黏稠区、粘滞区和颗粒区3个阶段。干化过程排放的污染气体有氨气、氯化氢、氟化氢、氰化氢、甲烷和挥发性有机酸等,其中氨气为主要污染气体。经冷凝吸收和活性炭吸附处理后,各种污染气体浓度均显著降低,其中氨气去除率最高,达97.04%。污泥干化冷凝液的BOD5和COD质量浓度分别为4 040、8 510mg/L,氨氮的质量浓度为1 025mg/L,pH为9.84,属于高浓度有机废水。污泥的燃烧过程可以分为3个失重阶段:水分析出阶段(50～150℃),挥发分燃烧阶段(150～450℃),固定碳燃烧阶段(450～650℃)。分别用Kissinger法和Ozawa法计算挥发分燃烧阶段和固定碳燃烧阶段的活化能和动力学方程,挥发分燃烧阶段的活化能低于固定碳燃烧阶段,表明挥发分燃烧阶段污泥更易燃烧。污泥的燃烧过程在650℃时基本完成,因此实际工程应用中,设计干化污泥的焚烧温度在750℃比较合理。     

微生物固定化技术对微污染水源水脱氮的试验研究

针对微污染水源水贫营养和低碳源的特点,利用固定化微生物技术将异养硝化菌(WGX8、WGX18)、好氧反硝化菌(HF3、HF7)固定于自制悬浮纤维海绵球型填料上,研究了贫营养及好氧条件下水源水的生物脱氮过程.试验结果表明,在原水总氮2.7 mg/L、氨氮1.3 mg/L以及控制水温25 ℃、溶解氧3～4 mg/L条件下,经过19 d的连续运行,构建的生物膜系统对水中氨氮的去除率达到了100%,总氮去除率最高达到52%,处理效果稳定.     

温度对哑硝化及氧化哑氮释放的影响

采用批次实验的方法探讨了3种不同温度（15℃，25℃，35℃）对亚硝化及其过程中温室气体氧化亚氮释放情况。结果表明，温度对亚硝化过程及氧化亚氮的释放有显著影响。在15～35℃范围内，随着温度的升高，氨氧化率和亚硝化积累率逐渐升高，N2O释放量也逐渐增大，35℃可以作为适宜的亚硝化温度，平均氨氧化率为50．9％，亚硝化积累率为55．6％，NO-2-N与Nrl4-N出水浓度比为1．1，氨氧化率，亚硝化积累率和出水中亚硝氮与氨氮浓度比较合适，从而可以为厌氧氨氧化工艺提供合适的进水，但在此温度下平均N2O释放量相对较高，为1．494la,g／gMLSS。