碳氮比及HRT_S对交替缺氧/好氧CAST去除营养物的影响

以实际生活污水为处理对象,分别研究了碳氮比(COD/TN)为2.6、3.5及4.4时,HRTS(选择器水力停留时间)对交替缺氧/好氧(A/O)CAST工艺去除营养物性能的影响.结果表明,采用交替A/O运行方式,进水COD/TN比及HRTS的变化对COD去除性能影响不明显;而对脱氮性能影响较大.当进水COD/TN比分别为2.6和3.5时,系统氨氮去除率均维持在98%以上,TN去除率则随HRTS的增大而升高;HRTS由1.8h增至5h时,2种碳氮比下的TN去除率分别由62.9%、72.1%升至76.2%、84.6%.当进水COD/TN比为4.4时,HRTS由1.8h增至5h导致系统硝化不完全,TN去除率由86.3%降至58.2%.研究还发现,提高COD/TN比和增大HRTS均能改善系统的除磷性能.本研究中交替A/O运行方式下,进水COD/TN比为4.4(远低于一般城市生活污水的8～10),HRTS为1.8h时,CAST工艺获得较好的脱氮除磷效果,TN及磷的去除率分别为86.3%和93.8%,出水达到我国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A要求.     

强化膜生物反应器脱氮除磷性能对比试验研究

对序批式运行方式强化膜生物反应器脱氮除磷效果进行了研究.在试验过程中逐渐降低进水COD TN值,提高总氮负荷,比较序批式膜生物反应器和传统膜生物反应器的脱氮除磷性能与膜污染状况.试验结果表明,进水COD TN降至3 8～8 3,总氮负荷提高至0 22kg·m-3·d-1时,传统膜生物反应器无法脱氮,而序批式膜生物反应器通过改变周期、提高交换比等方式,TN和氨氮去除率分别保持在67 6%和93 1%.序批式的运行方式还可以减轻膜污染.     

厌氧氨氧化耦合反硝化工艺的启动及微生物群落变化特征

为了解厌氧氨氧化耦合反硝化启动过程中脱氮除碳性能与微生物群落的关系,通过逐步提高进水COD浓度研究了SAD启动过程中脱氮除碳性能和微生物群落变化.结果表明,随着进水COD浓度增加,出水NH_4~+-N和NO_2--N的浓度保持稳定,平均去除率均在98%以上; TN去除率逐渐升高,第3阶段TN平均去除率为95. 6%,比厌氧氨氧化理论TN去除率高6. 8%;ΔNO_3~--N/ΔNH_4~+-N明显下降,从0. 15～0. 17逐步降至0. 03～0. 07;厌氧氨氧化脱氮贡献率逐渐下降,反硝化脱氮贡献率逐渐上升,COD去除率逐步增加.污泥活性分析表明SAD启动后污泥反硝化活性明显增加,厌氧氨氧化活性略微降低.高通量测序结果表明,反应器内微生物的优势菌门为绿弯菌门、浮霉菌门、厚壁菌门、装甲菌门和变形菌门,微生物群落特征与SAD脱氮除碳性能密切相关,与脱氮除碳有关的功能微生物主要有厌氧氨氧化菌、厌氧消化菌和反硝化菌,SAD启动后反应器内厌氧氨氧化菌丰度减少,厌氧消化菌和反硝化菌丰度明显增加.     

复合生物反应器低溶解氧同步脱氮除磷

利用复合生物反应器(HBR)中同时存在的活性污泥和悬浮生物膜混合生物体系,进行了同步脱氮除磷的试验研究.结果表明,溶解氧浓度和进水COD/TN对系统脱氮除磷效果有重要影响.当曝气量(Qair)控制在0.07m3/h时,系统的同步脱氮除磷效果较好,最大释磷率(释磷结束时溶液中PO3-4-P浓度与初始PO3-4-P浓度百分比)为249%,TN平均去除率为80.0%,PO3-4-P去除率为92.2%.曝气量升高或降低,TN、PO3-4-P去除率均降低.随着COD/TN的升高,系统TN、PO3-4-P去除率也逐渐升高,COD/TN从3.2升高至10.5,系统TN平均去除率从70.3%升高至84.9%,PO3-4-P平均去除率从82.2%高至96.0%.整个试验过程中污泥体积指数(SVI)均小于90 mL/g,污泥的沉降性能良好.实验采用复合反应器进水后未经过传统脱氮、除磷理论认为所必须的缺氧、厌氧段而直接曝气,仍然取得较高的TN、PO3-4-P去除率.     

混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响

以乙酸钠和丙酸钠1:2混合作为碳源,进水COD浓度分别为200,400,600,800mg/L,研究混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响,并通过比较微生物体内储能物质的变化,探讨混合碳源浓度对生物脱氮除磷性能影响的机理.结果表明,当进水磷和氨氮浓度分别为12,30mg/L时,随着进水COD由200增加至800mg/L,磷去除率由39.9%提升至86.4%(氮去除率从13.5%提升至96.4%).进水COD为400mg/L时单位挥发性悬浮固体(VSS)的磷和氮去除量达到最高[分别为(4.31±0.08)和(6.15±0.22)mg/g].当进水COD由200增加至400mg/L时生物除磷活性增强,而COD继续增加会使污泥沉降性能变差,脱氮除磷生物活性降低.好氧吸磷和同步硝化反硝化主要由微生物体内储能物质多β羟基烷酸盐(PHA)驱动,当进水COD为400mg/L时单位VSS消耗的PHA最多.混合碳源浓度通过影响碳源的好氧代谢,使微生物体内储能物质的积累/转化量不同,进而影响系统的脱氮除磷性能.     

Ca2+、Mg2+共存对SBR工艺生物脱氮和微生物群落结构的影响

为了研究共存的硬度金属离子在废水生物处理中的作用,在进水Ca~(2+)为1.1 mmol·L~(-1)的条件下,通过改变Mg~(2+)的浓度,考察Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比对SBR工艺污染物去除和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析微生物优势种群的变化,以期从微生物角度明确Ca~(2+)、Mg~(2+)共存对生物脱氮的影响机制.结果表明:当Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比分别为2、1和0.5时,COD去除率由88%分别升高至90%、91%和93%;NH~+_4-N去除率由74%分别升高至91%、93%和96%;TN去除率由44%分别升高至58%、62%和69%.随着进水Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比的降低,微生物群落的丰富度升高,Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比为2的微生物群落结构与Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比为1和0.5的微生物群落结构差异显著.变形菌门、拟杆菌门和放线菌门一直为SBR工艺的优势菌门,有利于有机污染物的去除.参与脱氮过程的Niabella和Dechloromonas在反应器内富集,保证了良好的脱氮效果.Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比的降低促进了有机物和总氮的去除及微生物多样性的提高.     

好氧池DO分级对改良A~2O工艺的影响研究

分级设置改良A2O工艺中两级好氧池的溶解氧(DO),并对工艺脱氮、除磷能力进行了研究。当两级好氧池DO浓度均保持在约2.0 mg/L时,TN去除率为51.7%、TP去除率为75.6%,COD去除率为77.3%。适当降低好氧池1的DO浓度至约1.0 mg/L、好氧池2的DO浓度约2.0 mg/L时,脱氮除磷能力均增强,分别达到56.3%和77.5%,COD去除率77.5%。既提高了工艺对氮磷及有机污染物的去除效率,同时也降低了工艺运行时的曝气强度。保持好氧池1的DO浓度约1.0 mg/L、进一步升高好氧池2的DO浓度至约3.0 mg/L时,TN去除率降至42.2%、TP去除率进一步升高至82.1%,COD去除率也有所升高,达到80.4%。因此,两级好氧池DO梯度设置还可作为应对不同进水水质时,调节改良A2O工艺脱氮或除磷侧重能力的一种手段。     

进水方式及回流点位置对多段式生物接触氧化法脱氮除磷的影响

以实际生活污水(C/N(碳氮比)约为3)为处理对象,研究了进水方式和回流点位置对多段式生物接触氧化法脱氮除磷性能的影响,同时研究了微生物群落结构的变化特征。结果表明:在连续进水和间歇进水条件下,系统对COD去除率分别为87.61%和78.94%,但出水COD平均浓度达GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,系统耐冲击负荷能力较强。当混合液从第6格回流到第1格时,COD和TN去除率分别为88.78%和83.10%,满足GB 18918—2002一级A排放标准,TN处理效果与回流点位置相关。系统污泥量较少,无剩余污泥排放,TP去除效果稍差,采用化学除磷,TP去除效果与回流点位置无关。通过对系统生物多样性和生物膜干质量的分析,表明增加回流改变了系统的微生物种群结构,提高了系统脱氮效率。     

MBR与SMBR脱氮除磷特性及膜污染控制

为提高污水深度处理效能和工艺运行的稳定性,研究以序批式膜生物反应器(SMBR)与传统膜生物反应器(MBR)为对象,对比研究其脱氮除磷特性、缺氧时间对工艺效率的影响及膜污染控制策略,同时应用分子生物学技术对两种工艺中微生物群落结构和组成进行分析.结果表明,间歇曝气能强化系统脱氮,使SMBR工艺去除总氮效果优于MBR,而在氨氮、总磷、COD、浊度去除方面两者无明显差异,去除率分别为94%、78%、80%、97%.延长SMBR工艺缺氧时间对COD、氨氮去除无显著影响,降低了总氮、总磷的去除率,总氮去除率由61%下降到46%,总磷由74%下降到52%.采用间歇曝气和投加一定浓度的粉末活性炭(PAC)均有利于减缓膜污染.微生物群落分析发现,两种工艺中微生物群落结构和组成无显著差异,硝化螺菌属(Nitrospira)和脱氯单胞菌属(Dechloromonas)为系统中的高丰度功能菌群,为工艺高效运行提供了生物学基础.     

多段进水A/O生物膜工艺运行性能的研究

为提高多段进水A/O生物膜工艺的脱氮效率,按照进入各缺氧池的COD量与硝态氮量的比值相同,且等于一最优比值的原则进行流量分配,按照容积负荷相等的原则设计各反应单元,对多段进水A/O生物膜工艺的流量分配和反应单元容积分配同时进行优化,并采用三段进水A/O生物膜反应器试验了等流量分配模式下运行和优化模式下运行的出水水质的差异.试验结果表明,当多段进水A/O生物膜工艺在两种模式下采用相同参数运行时,优化模式下总氮(TN)去除率明显高于等流量模式,其分别为88.8%和80.3%.优化模式与等流量分配模式对COD和总凯氏氮的去除率差别不大(均可达到97%和98%以上).采用该优化设计方法可以显著提高该工艺的TN去除效率.     

进水C/N对A~2/O-BCO工艺反硝化除磷特性的影响

采用厌氧/缺氧/好氧与生物接触氧化工艺组成的双污泥系统(A~2/O-BCO)处理实际生活污水.通过投加乙酸钠调节进水碳氮比(C/N=2.44~8.85),考察了系统的反硝化除磷特性.试验结果表明:进水有机物主要是通过改变硝化性能(即缺氧段反硝化负荷)以及聚-β-羟基链烷酸脂(PHA)的贮存和利用,进而影响系统的脱氮除磷效果.当进水C/N为4~5时,COD、TN和PO_4~(3-)-P去除率分别达到88%,80%和96%,实现了有机物、氮和磷的同步高效去除.碳平衡分析表明,A~2/O反应器去除的COD占去除总量的71.86%~77.28%,BCO反应器去除的COD仅占2%~12%,碳源的高效利用是A~2/O-BCO工艺在低C/N条件下实现深度脱氮除磷的重要原因.此外,通过进水C/N与曝气量、硝化液回流比、厌/缺氧反应时间等相关性的分析,提出了系统的优化运行策略.     

A2N系统中低碳污水的反硝化除磷优化及运行稳定性

采用序批式生物移动床（SBMBBR）,通过优化反应条件可以取得较高的聚-β-羟基丁酸盐（PHB）富集效率,通过双泥系统的操作,可以实现低碳下的高效反硝化除磷.在进水COD 200 mg/L、pH为中性的生活污水中,并在搅拌速度为80 r/min下,磷的去除率达到83.7%,NO^-₃-N的去除率达到81.4%,NO^-₂-N的去除率接近100%,取得较好的反硝化除磷作用.较大的生物量是保证较高效率的反硝化除磷的关键之一.采用双泥系统运行SBMBBR,可以获得稳定的、较高效率的脱氮除磷.在COD为140～170 mg/L, TN为34～42 mg/L低碳氮比的实际废水处理中,磷的去除率达到89.2%,TN的去除率达到84.5%.在处理过程中,排泥中的磷量基本与进水中磷的量一致,未发现磷的其它去除路径.     

基于ABR-MBR组合工艺不同进水C/N比对反硝化除磷性能的影响机制

基于厌氧折流板反应器(ABR)微生物相分离及膜生物反应器(MBR)高效截留的特性,通过加设硝化液回流与污泥回流实现了ABR-MBR一体化反应器的循环联动,对连续流条件下调控进水COD浓度及COD/TN比条件下的反硝化除磷影响机制展开了研究.结果表明在5个不同进水C/N比下,ABR-MBR组合工艺最终出水溶解性PO_3-4-P平均浓度分别为0.22、0.34、0.39、0.42和2.45 mg·L~(-1),低C/N比可获得更好的除磷效果,而C/N为4.8~6.0时,工艺对COD、TN和溶解性PO_3-4-P去除率分别在87%、76%和93%以上.此外,在C/N为3.6~6.0时,ABR缺氧吸磷量与工艺对TN去除量呈良好的线性关系,提高进水C/N比有助于系统对TN的去除.最终获得进水C/N比为6时最有利于氮和磷的同步去除.     

一体化A/O工艺中溶解氧对脱氮除碳的影响

根据好氧-缺氧生物脱氮的工艺原理,设计了一体化A/O反应器,并就DO对其脱碳、脱氮处理效果的影响进行研究。结果表明,在水力停留时间HRT=12h,进水COD为300mg/L左右时,COD的平均去除率为93%。当好氧区DO在5mg/L左右时,脱氮效率最高,TN去除率达到70%。当好氧区DO为3￣4mg/L时,氨氮和总氮的去除可达到动态一致,它们的去除率均在50%～60%之间。     

上流双层填料单级自养脱氮反应器启动与运行

通过接种亚硝化与厌氧氨氧化污泥,以无机高氨氮（110~130mg/L）废水为对象,研究上流式双层填料反应器的启动与运行.反应器上层与下层分别以沸石和聚氨酯海绵作为填料,启动两种填料高度比分别为2：3和3：2的1号和2号反应器,历时139d成功建立自养脱氮系统.结果表明,1号反应器最高总氮去除率达84.4%,2号最高总氮去除率达81.8%,总氮去除负荷分别达0.15,0.14kgN/（m³·d）.进水未添加有机碳源时,2号△NO₃^--N/△NH₄⁺-N一直稳定在特征值0.11附近,自养脱氮系统更为稳定.在添加有机碳源情况下,2个反应器总氮去除率都得到提升,△NO₃^--N/△NH₄⁺-N也更为稳定.说明一定浓度的有机物能强化系统稳定运行,提高系统脱氮性能.反冲洗稳定后,1号反应器出水NO₃^--N由未反冲洗前的17.61mg/L降低到10mg/L以下,说明适当的反冲洗可以有效恢复反应器运行,反冲洗与NOB抑制手段相结合能更好地维持反应器的长期稳定运行.     

生活垃圾焚烧厂渗沥液厌氧氨氧化脱氮效能及微生物机理分析

生活垃圾焚烧厂渗沥液是一种含高氨氮高有机物浓度的难处理废水,目前渗沥液生物脱氮多采用多级硝化反硝化处理工艺,存在能耗大、效率低等不足。以厌氧氨氧化技术为核心,构建连续流厌氧消化-短程硝化-厌氧氨氧化三段式工艺,分析垃圾焚烧厂渗沥液的生物脱氮效果、有机物迁移转化规律、功能微生物活性及组成变化。结果表明:在进水ρ（NH₄+-N）为900~1800 mg/L,ρ（COD）为3000~20000 mg/L时,系统处理效果良好,稳定运行期间总无机氮和COD去除率分别为85%和77%。其中厌氧消化段可去除约45%的COD,短程硝化段NO₂--N积累率保持在97%以上,厌氧氨氧化段稳定运行期间总无机氮去除率约为85%,系统内也存在一定程度反硝化反应。接入渗沥液后,自养脱氮体系中功能微生物氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（Anammox）的活性均有不同程度的下降,采用宏基因组学结合16S rDNA高通量测序技术对比分析微生物的群落和功能组成变化,发现渗沥液中高浓度的有机物使短程硝化段和厌氧氨氧化段内异养反硝化菌相对丰度上升,Anammox受到难降解有机物抑制,其中Candidatus_Kuenenia菌属适应性较强,在驯化后仍然可以维持厌氧氨氧化系统较高的脱氮效果。     

不同曝气强度下SBMBBR和SBR脱氮除磷性能对比研究

对比考察了不同曝气强度下序批式活性污泥反应器(SBR)和序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)的脱氮除磷效果,并分析了反应器单个周期内有机物、氮和磷的转化过程.实验结果表明,SBMBBR和SBR脱氮主要是基于好氧段发生的同步硝化反硝化(SND)及进水、搅拌阶段发生的缺氧反硝化途径实现的,而除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程而完成.曝气强度会影响SBR和SBMBBR好氧阶段SND发生的程度,最佳曝气强度下两者通过SND作用去除的TN量分别达到去除总量的47.7%和79.0%.在采用先行厌氧的运行方式,保持系统内高浓度微生物,使反应器在进水C/N比只有2.2～3.5的条件下均取得了良好的脱氮除磷效果.两者相比,SBMBBR和SBR在COD和NH4-N去+除方面没有差异,而SBMBBR的反硝化、除磷效果更优,TN、TP去除率分别达到95.4%和93.5%,较SBR分别高出10.9%和4.1%.     

Characteristics of high-sulfate wastewater treatment by two-phase anaerobic digestion process with Jet-loop anaerobic fluidized bed

A new anaerobic reactor, Jet-loop anaerobic fluidized bed （JLAFB）, was designed for treating high-sulfate wastewater. The treatment characteristics, including the effect of influent COD/SO42 ratio and alkalinity and sulfide inhibition in reactors, were discussed for a JLAFB and a general anaerobic fiuidized bed （AFB） reactor used as sulfate-reducing phase and methane-producing phase, respectively, in two-phase anaerobic digestion process. The formation of granules in the two reactors was also examined. The results indicated that COD and sulfate removal had different demand of influent COD/SO4^2- ratios. When total COD removal was up to 85%, the ratio was only required up to 1.2, whereas, total sulfate removal up to 95% required it exceeding 3.0. The alkalinity in the two reactors increased linearly with the growth of influent alkalinity. Moreover, the change of influent alkalinity had no significant effect on pH and volatile fatty acids （VFA） in the two reactors. Influent alkalinity kept at 400-500 mg/L could meet the requirement of the treating process. The JLAFB reactor had great advantage in avoiding sulfide and free-H2S accumulation and toxicity inhibition on microorganisms. When sulfate loading rate was up to 8. 1 kg/（m^3.d）, the sulfide and free-H2S concentrations in JLAFB reactor were 58.6 and 49.7 mg/L, respectively. Furthermore, the granules, with offwhite color, ellipse shape and diameters of 1.0-3.0 mm, could be developed in JLAFB reactor. In granules, different groups of bacteria were distributed in different layers, and some inorganic metal compounds such as Fe, Ca, Mg etc. were found.     

两级生物选择同步除磷脱氮新工艺

针对现有市政污水处理工艺难以兼顾同时生物脱氮除磷的矛盾,结合生活污水低碳氮比的特点,通过在传统的A/O工艺的基础上增设了1个厌氧选择器以提供生物释磷最适宜环境,1个缺氧选择器以避免回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷影响以及防止污泥膨胀,开发了一种新型的2级生物选择同步除磷脱氮新工艺.研究表明,应用2级生物选择反硝化除磷脱氮工艺处理生活污水,当进水COD/TN=4.4, COD/TP=33的情况下,稳定期的COD、氨氮、总磷的去除效率分别可达到88%、90%和97%,出水水质达到了国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准,反硝化除磷量占总除磷量的35%,并且缺氧段硝酸盐量和缺氧吸磷量成明显的线性关系,平均每消耗1mgNO3--N约吸收1.8mgTP,此线性关系可作为本工艺反硝化除磷的一个重要控制参数.