硝化型曝气生物滤池的挂膜与启动

近年来,曝气生物滤池广泛应用于污水硝化过程中,硝化型曝气生物滤池应运而生。采用快速排泥挂膜法和自然挂膜法相结合的复合挂膜法,考察了进水是否含有机物对硝化型曝气生物滤池挂膜的影响。在19℃、HRT=55 min、出水DO=8 mg/L、进水NH4+-N约为50 mg/L的条件下,两滤池挂膜启动时间差异较大,进水不含有机物的1#滤池挂膜成功仅需18 d,当其运行稳定时NH4+-N的去除率达到100%;而进水含有机物的2#滤池挂膜成功需24 d,当其运行稳定时,COD和NH4+-N去除率分别为84.6%和91.2%。此结果表明,与含有机物的实际生活污水相比,采用不含有机物的模拟生活污水启动硝化型曝气生物滤池挂膜启动时间可缩短6 d,这主要是由于异氧菌产率系数比硝化菌大。     

悬浮填料缺氧成膜过程及其强化TN去除效能

温度和碳源是影响污水处理厂反硝化脱氮效果的2个重要因素,通过对SPR-1型悬浮填料缺氧挂膜,并分别对活性污泥系统、悬浮填料系统和悬浮填料+活性污泥复合系统的反硝化效果及温度和碳源对脱氮的影响进行了实验研究。结果表明:利用好氧预挂膜结合快速排泥法,能在30 d内完成缺氧挂膜,填料附着生物量达40.4 mg VSS/g载体;投加悬浮填料可增强复合系统在低温和低碳源条件下的反硝化能力。在填充率为20%的复合系统中,当温度为7、15、20和25℃时,反硝化速率分别提高42.9%、31.1%、21.4%和10.5%,硝酸盐去除率在7、15、20℃条件下分别提高了58.1%、9.8%和3.8%;当温度在(20±1)℃,C/N为1、2、3和6时,复合系统反硝化速率均高于活性污泥系统,硝酸盐去除率分别提高145.8%、81.5%、16.3%和6.1%。在低温和低碳源条件下利用悬浮填料强化活性污泥系统反硝化效果更为显著。     

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。     

固定化生物活性炭快速启动处理微污染水

通过固定化手段,将筛选出来的优势菌种应用于生物活性炭挂膜过程,形成固定化生物活性炭(IBAC),加速挂膜过程,并用于微污染水的处理。研究结果表明,自然挂膜需要24 d,而采用固定化微生物9 d挂膜完成,对氨氮去除率达到90%,微生物挂膜时间缩短了60%。IBAC表面的微生物数量高于自然挂膜BAC微生物量,并且沿着水流方向微生物量逐渐减少。微生物镜检发现,运行3个月的IBAC表面出现大量菌胶团、轮虫和钟虫等原生和后生动物。IBAC具有较快的启动挂膜性能和较好的微污染水处理效果。     

碳源对反硝化生物滤池运行及微生物种群的影响

以某城市污水厂二级出水为原水,以甲醇、乙酸钠为碳源,研究了不同碳源对反硝化生物滤池运行的影响,并借助16S rDNA测序技术对滤池生物膜的微生物群落组成和结构进行了解析。结果表明,采用逐渐增加滤速的方式进行挂膜,乙酸钠滤池在启动7 d后出水水质稳定,NO_3~--N去除率在96%以上,NO_2~--N积累消失;甲醇滤池则需要9 d。稳定运行期,甲醇和乙酸钠滤池达到最大反硝化效率所需碳氮比均为4.5~5.5,出水TN1.0 mg·L~(-1)。乙酸钠滤池沿过滤方向硝酸盐氮降解较快。与甲醇相比,乙酸钠微生物产量高、运行周期短、反冲洗时间长,且药剂投加量高。从滤池脱氮效率、运行稳定性和成本等方面综合考虑,甲醇可作为最佳碳源。微生物在属水平进行聚类分析结果表明,以甲醇、乙酸钠为碳源的反硝化生物滤池中的微生物种群存在差异。甲醇滤池中与反硝化有关的属占36.68%,其中优势菌属Methylophilus,属于嗜甲基型菌属。乙酸钠滤池中与反硝化有关的菌属占58.38%。其优势菌属为Arobacter,可利用有机酸还原硝酸盐。     

反硝化聚磷一体化设备中的聚磷菌

研究了新型生物脱氮除磷新工艺反硝化聚磷一体化设备中反硝化厌氧池活性污泥的兼性厌氧微生物组成，数量及其在该除磷系统中功能，结果表明，稳定运行期反硝化厌氧池内活性污泥混合液的兼性厌氧微生物总数大大多于启动期，稳定期和启动期分离的兼性厌氧微生物有假单胞菌属，副球菌属和肠杆菌科，通过对三种纯菌株进行吸放磷研究，三种菌都有不同程度的聚磷功能，说明反硝化菌也具有聚磷作用。     

冬季溅水充氧滴滤池处理农村生活污水的启动研究

研究与开发了一种适合于农村生活污水处理的溅水充氧滴滤池污水处理装置,在冬季低温条件下,通过自然挂膜,人工挂膜和强制挂膜3种不同的方式启动了以陶粒和球形塑料为滤料的溅水充氧滴滤池.自然挂膜的COD去除率为18.5%,人工挂膜的COD去除率为43%.2种方法的NH4 -N去除率在10%左右,TN和TP都低于10%.而在利用污泥强制回流的强制挂膜期间,COD去除率高于其他2种方法,平均达到65%,且出水比较稳定.硝化效果明显较好,NH4 -N平均去除率达到60%.TN和TP去除率达到20%以上.试验结果证明了3种挂膜方式中强制挂膜在溅水充氧滴滤池挂膜成功,能够完成系统的启动.分析了冬季溅水滴滤池工艺不易挂膜的原因,提出了一种以陶粒为滤料的滤池启动成功的方法,通过强制污泥回流实现了低温条件下难以挂膜填料滤池的快速启动.     

蛭石人工湿地中吸附-生物转化系统脱氮能力及其机理研究

以蛭石为吸附介质构建了3个人工湿地处理单元：跌流曝气系统(I)、挂膜蛭石床系统(Ⅱ)和无挂膜对照系统（Ⅲ）。在氨氮浓度为20 mg/L水平上,研究比较了蛭石与挂膜蛭石系统的纯基质吸附与基质吸附加生物转化脱氮能力的差异。结果表明：蛭石能有效去除废水中的氨氮。与系统Ⅲ相比,系统Ⅰ和Ⅱ的氨氮平均去除率提高了20%,且具有处理效果稳定的特点。通过跌流曝气供氧进一步提高氨氮去除率,在试验末期,系统I氨氮去除率高于系统Ⅱ24%左右。无植物处理系统中氨氮的降解主要由基质吸附和生物转化共同完成,生物转化在脱氮中的贡献率最大可达87.4%。生物转化除了硝化反硝化作用外,可能还存在厌氧氨氧化过程。相关性分析结果表明,影响人工湿地硝化反硝化强度的主要因素有溶解氧、硝化反硝化菌数量及生物膜生物量。     

厌氧反硝化生物反应器恢复启动过程中微生物群落特征分析

针对厌氧反硝化工艺在处置高浓度硝酸盐废液过程中难以连续运行的实际情况,系统研究了升流式污泥床(USB)反应器恢复启动过程中微生物群落变化过程。结果表明:采用原水NO-3-N负荷的30%(710.7 mg·L~(-1))恢复启动23 d,NO-3-N平均去除率为99%,比反硝化速率(RNO-3)从49.4 mg·(g·h)-1提升到170.7 mg·(g·h)-1(以VSS计),提高了3~4倍。高通量测序分析发现,Halomonas(盐单胞菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)、Alcaligenes(产碱杆菌属)为脱氮的优势菌种,与启动初期相比,启动末期的相对丰度分别增长了35%、31%和14%。优势菌种的相对丰度与RNO-3之间存在一定的正相关性,RNO-3每增加1倍,优势菌种的相对丰度平均扩增6.7%。USB厌氧反硝化反应器可以快速恢复启动,具有较好的工程应用可行性和运行灵活性。     

不同电极材料对阴极硝化耦合阳极反硝化微生物燃料电池性能的影响

为解决传统MFC反硝化菌在好氧阴极难以富集且脱氮效果差的问题,通过构建石墨MFC和碳刷MFC以阴极硝化耦合阳极反硝化的方式脱氮除碳,并对比分析2种不同电极MFC的性能。结果表明:在相同条件下石墨MFC的最大功率密度为6.71 W·m~(-3)NC,开路电压为902.13 mV;碳刷MFC的最大功率密度为5.11 W·m~(-3)NC,开路电压819.04 m V。启动阶段前15 d碳刷MFC的总氮去除率更高,之后石墨MFC的总氮去除率接近100%,碳刷MFC的总氮去除率在95%左右。石墨MFC的COD去除率高达93%,碳刷MFC的COD去除率在83%左右。相比于传统MFC,阴极硝化耦合阳极反硝化MFC不需要调节pH。相比于碳刷电极,石墨电极MFC可以启动和挂膜同时进行,缩短挂膜时间,且产电性能和脱氮除碳效果更好。     

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。     

三级人工快渗系统脱氮效果及菌种分布分析

为了更有效地去除污水中的氮类污染物,采用三级串联人工快渗系统对高氨氮生活污水进行脱氮性研究,同时进行系统内菌种分布的特征分析,从微观角度对比传统人工快渗和新式三级串联人工快渗系统中微生物分布的区别。结果表明三级串联人工快渗系统对氨氮和总氮(TN)的去除率较常规人工快渗系统分别提高5%和21%。三级串联人工快渗系统内硝化细菌和反硝化细菌总数均大于传统人工快渗系统。反硝化细菌数量的显著提高是总氮(TN)去除提高的主要原因。同时发现三级串联人工快渗系统可以有效地缓解堵塞现象的发生。     

复合生物膜-活性污泥反应器同步脱氮除磷

通过实验研究比较了复合生物膜-活性污泥反应器(HY)和传统活性污泥反应器(AS)的脱氮除磷效果。结果表明,在水力停留时间(HRT)16 h、污泥龄12～15 d、水温19～21℃、pH 6.3～7.8的条件下,复合生物反应器比活性污泥反应器运行更稳定,未发生污泥膨胀。在相同运行条件下,复合生物反应器对COD、TN和TP的去除率分别为95%、91%和98%,而活性污泥反应器对COD、TN和TP的去除率分别为85%、84%和90%。稳定工况下复合生物反应器的比硝化、比反硝化速率,比吸磷、比释磷速率均高于活性污泥反应器,且微生物相更加丰富。通过建立16S rDNA克隆文库发现生物膜和活性污泥的微生物群落结构均具有高度多样性,但生物膜微生物的微生物相比活性污泥更复杂。     

餐厨垃圾发酵液强化潮汐流人工湿地对污水厂尾水脱氮效能

采用餐厨垃圾发酵液(food waste fermentation liquid, FWFL)作为潮汐流人工湿地(tidal flow constructed wetland, TFCW)外加碳源,考察其对污水处理厂尾水湿地脱氮效果的影响,并通过湿地氮转化速率、酶活性测定及微生物群落结构分析探究其机理。结果表明：投加FWFL后人工湿地中TN、NO₃^--N、TP的去除率分别提高了15.7%～36.2%、 3.3%～42.3%、 11.2%～45.8%,且FWFL的添加不会对出水NH₄⁺-N和COD产生显著影响;FWFL可改善TFCW低温时的脱氮效果;投加FWFL后TFCW的反硝化速率、反硝化酶活性以及电子传递系统活性均有所提高,TFCW微生物的丰富度和多样性明显提高,微生物群落结构也趋于稳定,反硝化菌群大量增加。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)与念珠菌门(Candidatus Saccharribacteria)为优势菌门,水杆菌属(Aquabacter...     

微电解强化微生物菌种对高氨氮低碳氮比黑臭水的脱氮研究

针对高氨氮低碳氮比(C/N)黑臭水进行脱氮研究,通过硝化菌和反硝化菌共同作用,并在后期耦合铁碳微电解(IC-ME)强化脱氮。单因素控制变量实验表明,硝化菌和反硝化菌在30℃硝化/反硝化效果较优,平均氨氮去除率为71.62%,硝态氮去除率可达到67.52%;在溶解氧(DO)为3 mg/L时硝化效果较好,平均氨氮去除率达到了70.08%;在后期投加150 g/L铁碳填料时,反硝化效果最好,2#和3#反应器硝态氮去除率最高分别提高到了81.78%和91.17%。长时间运行反应器后,氨氮去除负荷达到0.193 kg/(m³·d),化学需氧量(COD)去除负荷达到1.786 kg/(m³·d)。单独的微生物菌种针对高氨氮低C/N黑臭水脱氮还有一定的局限性,通过后期耦合IC-ME,脱氮效率明显提升,总氮(TN)去除率可从45.65%提升到58.91%。     

东深源水生物预处理工程挂膜启动过程水质净化效果变化的分析

东深源水生物预处理工程挂膜启动约需 2 5d ,比优化试验增加 10d左右 ,本文介绍了挂膜启动过程氨氮、CODMn去除效果和填料上生物膜变化的特点。由氨氮去除率 (≥ 5 0 .0 % )、生物膜形状、生物膜上动物种类和数量可判断挂膜启动过程是否完成 ,气温低是该工程挂膜启动过程时间较长的主要原因     

人工快速渗滤系统微生物生长与分布情况调查研究

以深圳白芒的人工快速渗滤(CRI)系统为研究对象,分析了不同温度下CRI系统中各微生物类群以及脱氮功能菌的生长和分布情况.结果表明,CRI系统对污水处理效果较好,出水SS、BOD5和氨氮的去除率在90％以上,COD的去除率在60％以上.CRI系统以硝化作用为主,有机氮基本转换成硝态氮;而反硝化作用去除总氮的效果不明显.CRI系统的微生物发育良好,有着比较高的生物活性.CRI系统中细菌占有绝对优势,各深度填料中的细菌数量均超过108个/mL,比放线菌、真菌高2～4个数量级;脱氮功能菌中,氨化功能菌的数量最多,其次是亚硝化功能菌、反硝化功能菌,硝化功能菌数量最少.在空间分布上,各微生物类群以及大部分脱氮功能菌(除反硝化功能菌外)都呈现出从填料上层到下层数量逐渐减少的规律.     

不同滤料及挂膜方式对养殖污水处理效果的研究

实验研究了填装不同滤料的4种生物滤池在3种挂膜方式下生物功能启动的情况。结果表明,相同挂膜方式下不同生物滤池中,氨氮浓度都随着系统运行时间的延长而逐渐下降,亚硝态氮浓度先上升达到峰值后下降,但悬浮球形滤料处理污水的效果明显优于其他滤料。悬浮球形滤料下不同挂膜方式,系统稳定时间不同,自然挂膜、活性污泥挂膜、优势菌挂膜三者依次约为39、30和21 d,但采用优势菌挂膜由于生物膜容易脱落,氨氮的处理效果较差。采用活性污泥法加入悬浮球形生物滤料是处理养殖污水行之有效的方法。系统运行27 d可使氨氮的浓度降低到0.033 mg/L,系统运行33 d,亚硝态氮浓度可下降到0.045 mg/L左右。     

东溶源水生物预处理工程挂膜启动过程水质净化效果变化的分析

东深源水生物预处理工程挂膜启动约需25d，比优化试验增加10d左右，本文介绍了挂膜启动过程氨氮，CODMn去除效果和填料上生物膜变化的特点，由氨氮去除率（≥50.0%)，生物膜形状，生物膜上动物种类和数量可判断挂膜启动过程是否完成，气温低是该工程挂膜启动过程时间较长的主要原因。     

MFC强化同步短程硝化反硝化工艺的启动

微生物燃料电池(MFC)可在阴极实现反硝化、短程反硝化和同步硝化反硝化并产生电能,但在MFC阴极实现同步短程硝化反硝化的研究尚未见到报道。为了探讨MFC阴极同步短程硝化反硝化工艺的性能,将双室曝气阴极MFC与A/O脱氮工艺结合处理人工模拟低碳氮比废水。通过静置运行15 d使得MFC阴极室亚硝态氮得以积累,氨氧化菌得以富集。随即改为连续运行后第21天成功启动同步短程硝化反硝化MFC;阴极出水氨氮浓度为0.3 mg/L,亚硝态氮浓度为15.9 mg/L,硝态氮浓度为0.6 mg/L,亚硝化率达到95%以上,阴极电极自养反硝化去除率达到50%以上,COD去除率达到85%以上。结果表明,将MFC与同步短程硝化反硝化工艺结合,通过阴极室中氧气得电子获得高p H,可以强化同步短程硝化反硝化工艺,完成生物脱氮的同时回收电能,并具有减少外加碱度的优势。