基于PHB碳源驱动的同时硝化/反硝化除磷过程

构建厌氧/限氧曝气的序批式生物系统(A/OLASBR),以碳源偏低模拟城市污水为对象,在连续(CA)和间歇曝气(IA)模式下,研究以PHB为碳源驱动的同时硝化/反硝化除磷(SNDPR)过程,并考察了PHB、氧化还原电位(ORP)和pH值的变化规律与SNDPR持续稳定性之间的关系.结果表明,在恒定气量为40 L·h-1的CA模式下TN和TP去除率分别为79.9%和92.8%;而IA模式下曝气百分数(AF)和曝气频率(fIA)值为0.5和24时,TN与TP去除率分别为87.9%和93.5%,PHB降解速率平稳,ORP均值均化程度最好,ORP和pH值的稳定性最强.因此,低AF和高fIA的IA模式可缓冲PHB降解速率,均衡硝化与反硝化除磷速率,有利于SNDPR过程的持续稳定,且ORP均值的均化程度与ORP和pH值的稳定性可控制SNDPR过程的持续稳定.     

强化生物除磷体系中的反硝化除磷

 采用SBR反应器,研究了以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程.结果表明,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系中.厌氧段磷的释放和COD的消耗成线性关系.通过厌氧/好氧交替运行方式,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从13.3%上升到69.4%.稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能,缺氧结束时体系中磷浓度小于1mg/L,除磷效率大于89%.     

A~2/N-SBR工艺短程反硝化除磷脱氮研究

以生活污水作为处理对象,研究了双污泥短程硝化-反硝化除磷工艺A2/N-SBR长期反硝化除磷脱氮的性能,考察了典型周期系统运行效果,并探讨短程反硝化聚磷菌代谢机制。结果表明:A2/N-SBR工艺长期稳定运行有机物去除及脱氮除磷性能良好;典型周期内NO-2-N和TP出水浓度分别为0.53 mg/L和1.14 mg/L,TP去除率达88.8%;厌氧释磷阶段COD和胞内糖原浓度分别减少107.21 mg/L和76.81 mg/L,内碳源PHB含量增加150.88 mg/L,厌氧末期TP浓度是初始TP浓度的2.6倍,缺氧吸磷阶段TP和NO-2-N去除率分别为94%和96%。A2/N-SBR工艺脱氮除磷效果显著且稳定性强,短程反硝化聚磷菌吸磷反应的电子供体PHB的合成来自外碳源和糖原。     

SBR后置缺氧反硝化除磷的启动及去除性能

为实现对氮磷的高效同步去除,采用将缺氧后置的SBR工艺,以生活污水为处理对象,考察反硝化除磷工艺的启动与运行效果.结果表明,先通过短污泥龄(SRT)驯化富集聚磷菌(PAOs),再延长污泥龄并引入缺氧段,39d即可实现反硝化除磷工艺的启动,COD、TP、NH₄⁺-N、TN去除率分别为92.9%、98.4%、100%和87.6%.进水COD与TN比(C/N)对系统氮磷去除有一定影响:C/N短暂的降低幅度不超过17.65%时,氮磷去除效率并没有明显变化;当超过33.3%时,脱氮除磷性能下降,但伴随着运行时间的延长,出水COD浓度减少,反硝化除磷菌(DPAOs)在PAOs比例也会提升,这在一定程度上弥补了DPAOs反硝化脱氮效率的下降.周期实验表明,pH值与DO可以作为厌氧释磷结束与周期结束的实时控制参数,大大缩短反应时间,降低曝气能耗.     

甘油作为反硝化除磷碳源的运行效能与菌群结构研究

以甘油为SBR反硝化除磷的碳源,研究了甘油作为反硝化除磷碳源的可行性,以及不同初始pH与进水COD/P对反硝化除磷效果的影响。并采用高通量测序技术对反应器中驯化期与稳定期的菌群结构变化进行分析。结果表明,甘油作为反硝化除磷的碳源具有可行性,除磷效率达到79.2%,平均出水TP为0.98 mg/L。pH为7.6、COD/P=20左右时处理效果较好。以甘油为碳源驯化的除磷污泥中,在"目"级别上的主导菌群以红环菌目(Rhodocyclales)为主,从驯化到稳定,其比例由24.8%增加至42.4%。通过与已知除磷菌序列比对(BLAST),在序列相似度为97%条件下,种泥中除磷菌序列比例为0.71%,随着污泥驯化,除磷菌序列比例由驯化期的1.6%提高至稳定期的8.0%。     

碳源浓度对同步硝化反硝化协同除磷影响研究

在厌氧/好氧SBR反应装置中,以模拟城市污水为处理对象,研究不同碳源浓度对同步硝化反硝化协同除磷效果的影响,同时对该过程中ORP的变化规律及影响作了探讨。结果表明,碳源浓度的变化对该系统中有机物和总磷的去除影响不显著,COD和TP的去除率分别>95%和90%,出水TP在0.5mg/L以下,当C/N比为6.7时,总氮去除率高达98.4%。本试验条件下,当COD:TN:TP约为200:30:7时,系统同步脱氮除磷运行效果最佳。     

固定化反硝化聚磷菌同步除磷脱氮实验研究

实验采用海藻酸钠和PVA添加膨润土包埋固定经富集驯化的以反硝化聚磷菌(DNPAOs)为主的活性污泥,利用体视显微镜和扫描电子显微镜考察了固定化小球的形态和表面结构,并对厌氧/好氧条件下,包埋小球除磷脱氮性能进行探讨,结果表明:固定化小球具有良好的强化生物除磷和较好的反硝化脱氮性能,体系的COD去除率平均达74.9%,平均除磷效率为95.3%,氨氮平均去除率达到95.2%左右。小球若长时间缺氧,在其内部会出现厌氧区,并产生厌氧放磷现象。     

SBR中短程反硝化除磷菌的培养驯化研究

以周期运行培养方式在间隙反应器中驯化以亚硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷菌,并比较了硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体时反硝化除磷的效果.结果表明,经厌氧/好氧+厌氧/缺氧(连续投加硝酸盐)+厌氧/缺氧/好氧(连续投加亚硝酸盐)方式成功筛选出能以亚硝酸盐作电子受体的反硝化除磷菌,该系统磷的去除率可达88.62％;在外加硝酸盐,...     

反硝化除磷工艺实现亚硝酸盐积累的参数优化

为促进反硝化除磷与厌氧氨氧化工艺的耦合,实现污水氮、磷的同步高效去除,构建序批式反应器(Sequencing batch reactor,SBR),优化了反硝化除磷工艺实现亚硝酸盐积累的工艺参数.SBR在厌氧-缺氧-微好氧运行条件下,缺氧段投加模拟硝酸盐工业废水逐步实现了反硝化除磷过程的亚硝酸盐积累.结果表明,经过142d的培养驯化,在进水C/P比为55时,缺氧段引入NO₃^--N浓度为23mg/L时,亚硝酸盐积累率为51.01%,NO₃^--N→NO₂^--N转化率为40.22%,硝酸盐去除率为72.14%,PO₄^3--P去除率最高达88.17%.出水COD浓度低于25mg/L,COD去除率维持在90%以上.微生物群落结构分析表明,拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)为系统内优势菌门.通过参数优化实现了聚磷菌的驯化,Candidatus Accumulibacter为代表的反硝化聚磷菌丰度增加(累积丰度由1.49%增加到5.08%),以Candidatus Competibacter为代表的反硝化聚糖菌丰度增加更为明显(累积丰度由1.02%增加到15.49%),聚磷菌与聚糖菌的共同作用有利于实现除磷过程的亚硝酸盐累积.     

A~3/O-MBR工艺反硝化除磷性能研究

为探究自行设计的A~3/O-MBR工艺脱氮除磷性能,以模拟生活污水为处理对象,重点研究了在内循环回流比(γ)为100%,硝化液回流比(α)分别为100%、200%、300%条件下系统反硝化除磷特性。结果表明:缺氧II区是工艺反硝化除磷的关键,系统具有优良的同步脱氮除磷效果,ρ(COD)出水均低于50 mg/L。当回流比为200%时,系统对TN、TP去除效果最好,平均去除率分别为75.46%和88.94%,出水平均ρ(TN)、ρ(TP)分别为14.97 mg/L和0.48 mg/L。通过静态释/吸磷试验测定不同硝化液回流比条件下反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例及污泥含磷量,当回流比为200%时,反硝化聚磷菌所占比例最高达95.47%,该回流比条件下缺氧II区污泥含磷量最高为23.07 mg/L,最大吸磷量为0.2136 g/d。     

厌氧/微好氧与A/(O/A)n运行时间配比对SNDPR的影响

在SBR反应器中采用厌氧/微好氧与A/（O/A）_n交替运行模式,考察运行过程中污染物的去除效果、颗粒污泥特性及EPS分泌情况等,探讨厌氧/微好氧与A/（O/A）_n的运行时间配比对短程硝化反硝化除磷（SNDPR）系统的影响.结果表明,在厌氧/微好氧与A/（O/A）_n交替运行方式下,整个运行期间对COD的平均去除率始终保持在90%以上.当厌氧/微好氧与A/（O/A）_n运行时间配比为1：1时,系统内的脱氮除磷性能均有所提高,TP和TN的平均去除率分别达到了95.87%和92.00%,颗粒污泥的结构更为密实,EPS含量达到了92.60mg/gVSS,PN/PS维持在较高水平,而运行时间配比为1：3和3：1时颗粒的稳定性均略有降低.系统内以亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌占比达到了57.76%,比氨氧化速率（以N/VSS计）达到了4.57mg/（g·h）,表明厌氧/微好氧与A/（O/A） n运行时间配比为1：1时提高了功能菌的活性,有利于维持良好的短程硝化反硝化除磷性能.     

碳源浓度和污泥龄对反硝化聚磷脱氮影响研究

利用间歇试验研究了反硝化除磷过程中有机碳源和污泥龄对脱氮除磷的影响。试验结果表明:(1)厌氧段碳源COD浓度越高(150～250mg/L),放磷越充分,则缺氧段反硝化和吸磷速率越大;但当碳源COD浓度超过200mg/L时,未反应完全的有机物残留于后续缺氧段对缺氧吸磷产生抑制作用。(2)在水温为15℃～25℃,污泥负荷为0.12kgCOD(/kgMLSS·d),SRT为15d,HRT为7h时,利用人工配水作为碳源,在保持较高的COD去除率的同时,总氮和总磷的去除率最高,分别在80%和88%以上。     

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%.     

SBR工艺运行条件对好氧污泥颗粒化和除磷效果的影响

采用模拟配制生活污水,研究循序间歇反应器(SBR)工艺在不同运行条件下对好氧污泥颗粒化和生物除磷效果的影响.试验分别对进水中不同COD/TN比(11.79,18.85,20.72,24.66)、COD/TP比(27.85,44.53,48.93、58.25)、TN/TP比(4.00,2.36,1.54)、温度(22℃,15℃,8℃)和污泥龄(16d,10d,5d)作比较,发现进水中较高的COD/TN比(24.66)、COD/TP比(58.25)、温度(22℃)和较低的污泥龄(10d)对生物除磷和颗粒的形成有利;适当的TN/TP比(2.36)、接种污泥的选择是好氧颗粒污泥形成的关键.     

A2O-BAF工艺反硝化聚磷效果的影响因素

为了提高系统的反硝化除磷脱氮效率,采用静态试验考察了厌氧反应时间和厌氧段COD对A2O-BAF工艺反硝化聚磷效果的影响,同时对缺氧阶段反硝化聚磷量与脱氮量之间的关系进行了探讨.试验结果发现,在试验范围内,随着厌氧反应时间和厌氧段COD的增加,厌氧释磷量均增加,反硝化聚磷量,净聚磷量和硝氮去除量亦都随之增加,但是反硝化聚磷量与释磷量的比值基本维持不变.在2组8个不同的试验条件下,缺氧段反硝化聚磷量和脱氮量之间均呈现出良好的线性关系,系数为1.007~1.053,R2为0.992~0.997,反映了A2O-BAF系统中污泥的固有特性.     

连续流好氧颗粒污泥系统的稳定运行——通过调控回流比及有机负荷

室温下接种成熟的好氧颗粒污泥于由独立的厌氧池和好氧池组成的交替厌氧/好氧连续流系统中,成功通过控制混合液回流比和有机负荷实现了连续流好氧颗粒污泥工艺的稳定运行.结果表明,通过调控较低进水有机负荷（300mg/L）及较低回流比（200%）使连续流系统有较好的脱氮除磷性能,出水COD,TN和TP平均浓度分别为18.78,5.79和0.49mg/L,平均去除率分别为93.76%,84.3%和83.12%.在COD浓度为500mg/L时,长期运行的连续流系统缺乏饱食饥饿的环境胁迫,导致丝状菌的生长,系统性能的恶化.用平行因子模型对不同阶段的颗粒污泥和系统出水进行表征,结果表明,有机负荷对外源底物利用相关中间产物的产生有较大影响,进水COD为300mg/L时既能有较好的脱氮除磷性能,亦能有效降低出水中基质代谢中间产物的生成量,避免了为后续消毒工艺产生消毒副产物.因此在实际的城镇污水处理厂应用中,交替厌氧/好氧连续流长期在排放限额的有机浓度（500mg/L）下运行需要增加预处理设施降低进水有机负荷,以实现连续流好氧颗粒污泥的稳定运行.     

低C/N条件下MUCT工艺的反硝化除磷特性

以C/N较低的污水为处理对象,重点研究和分析了MUCT工艺缺氧区的反硝化除磷特性.结果表明,①缺氧区1因为COD浓度相对较高,回流污泥中的硝酸盐氮优先被传统反硝化菌利用,不能作为DPB的电子受体,所以主要发生释磷反应;②缺氧区2内DPB利用厌氧段贮存大量PHB为碳源,以硝酸盐氮为电子受体进行吸磷,且吸磷量逐日提高,从最初的0 .93 mg/Ｌ增加至18 mg/Ｌ,缺氧吸磷率最终稳定在40%左右;③缺氧区3内,由于硝酸盐氮和COD浓度过低,进行无效释磷反应过程,释磷量在0 .27～3 mg/Ｌ之间;④系统对COD、TN、TP的去除率较高,出水TN和TP浓度分别在10 mg/Ｌ和0 .9 mg/Ｌ以下.     

Advanced nitrogen and phosphorus removal in A2O-BAF system treating low carbon-to-nitrogen ratio domestic wastewater

A laboratory-scale anaerobic-anoxic-aerobic process (A²O) with a small aerobic zone and a bigger anoxic zone and biologic aerated filter (A²O-BAF) system was operated to treat low carbon-to-nitrogen ratio domestic wastewater. The A²O process was employed mainly for organic matter and phosphorus removal, and for denitrification. The BAF was only used for nitrification which coupled with a settling tank Compared with a conventional A²O process, the suspended activated sludge in this A²O-BAF process contained small quantities of nitrifier, but nitrification overwhelmingly conducted in BAF. So the system successfully avoided the contradiction in sludge retention time (SRT) between nitrifying bacteria and phosphorus accumulating organisms (PAOs). Denitrifying phosphorus accumulating organisms (DPAOs) played an important role in removing up to 91% of phosphorus along with nitrogen, which indicated that the suspended activated sludge process presented a good denitrifying phosphorus removal performance. The average removal efficiency of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and NH₄⁺-N were 85.56%, 92.07%, 81.24% and 98.7% respectively. The effluent quality consistently satisfied the national first level A effluent discharge standard of China. The average sludge volume index (SVI) was 85.4 mL·g⁻¹ additionally, the volume ratio of anaerobic, anoxic and aerobic zone in A²O process was also investigated, and the results demonstrated that the optimum value was 1:6:2.     

新式A/O/A/O型SBR用于同步除磷脱氮的工艺研究

以沈阳建筑大学生活区的生活污水为研究对象,采用A/O/A/O型SBR系统富集反硝化聚磷菌实现同步除磷脱氮,研究温度、pH、不同碳源对同步除磷脱氮效果的影响。试验结果表明:A/O/A/O型SBR系统在厌氧2 h、好氧1.5 h、缺氧1.5 h、好氧0.5 h的方式下运行,成功富集了反硝化聚磷菌。温度为25℃,pH=7.5,以乙酸钠为碳源时,A/O/A/O型SBR系统对COD、TN、TP的去除率分别达到90%、88%和92%,出水效果达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。好氧时间由3 h缩短为2 h,可以节省约33%的能耗。     

联合厌氧/微好氧的A/(O/A)n强化好氧颗粒污泥脱氮除磷

设置3组规格相同的SBR反应器R1、R2和R3,分别采用A/O/A-A/O/A、A/O/A-A/O、A/（O/A）_n-A/O方式运行,以模拟废水为进水基质,接种实验室4℃长期饥饿储存的好氧颗粒污泥及絮状污泥（70%颗粒污泥+30%絮状污泥）,在相同初始条件下,探讨了不同运行方式下颗粒污泥的活性恢复情况及短程硝化反硝化除磷性能.实验结果表明,联合厌氧/微好氧的A/（O/A）_n交替运行模式在实现颗粒污泥的活性恢复及污染物处理性能上表现出较大的优势,R3形成了平均粒径为802.98μm的密实颗粒,分泌的胞外聚合物（EPS）含量达到了94.52mg/gVSS,表明联合厌氧/微好氧的交替运行模式刺激了微生物分泌更多的EPS,颗粒结构更稳定.在稳定运行期间,R3的COD、TP、TN去除率分别达到了92.45%、93.72%和97.24%.系统内以亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌所占比例达到了51.46%,实现了氨氧化菌（AOB）与反硝化聚磷菌（DPAOs）的同步富集,具有良好的污染物去除效果.