贫营养生物膜系统脱氮效果及影响因素实验研究

为了有效解决饮用水源氮源污染问题,采用贫营养生物菌剂对新型悬浮填料进行人工强化挂膜,在无需外加碳源及模拟原位条件下考察贫营养生物膜系统对微污染原水的脱氮效果及其影响因素。研究表明:在水温为25℃左右,溶解氧浓度为4 mg/L左右,水源水质为NH4+-N0.140 mg/L,NO2--N0.005 mg/L,NO3--N1.096 mg/L,TN1.450 mg/L,CODMn4.810 mg/L的条件下,该系统运行22 d后对原水硝氮及总氮具有较明显的去除效果,去除率范围分别为43%～75%和49%～76%,运行期间氨氮浓度基本保持在0.1 mg/L以下,系统稳定运行时的脱氮效果可满足地表水环境Ⅲ类水体的质量标准要求。另外,通过考察水温、填料填充率、C/N比等因素对贫营养生物膜系统脱氮效果的影响作用,说明在不同时期和不同环境条件下该系统对微污染水体的脱氮效果具有一定差异。     

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.     

耐低温贫营养好氧反硝化菌群脱氮特性及安全性

针对微污染水体强化原位生物脱氮技术同时面临低温、贫营养及好氧问题,对实验室已分离筛选的贫营养好氧反硝化菌和耐低温好氧反硝化菌进行菌源重组,构建出高效耐低温贫营养好氧脱氮功能菌群T1(Y3+F3+H8)和T2(Y3+F4)。研究不同投菌量条件下菌群的脱氮特性,结果表明,投菌量对T1脱氮效果有一定影响,0.1、0.2和1.0 mg/L投量对NO3--N去除率为71%、91%和100%,总氮去除率为56%、34%和52%;T2菌群,当投量为0.2 mg/L时,对NO3--N、总氮去除率最大可达66%和59.48%。对菌群T1、T2进行生物安全性分析,采用次氯酸钠进行消毒,其生物灭活率均达到99.9%以上。     

一株贫营养异养硝化-好氧反硝化细菌的分离鉴定及脱氮特性

从水源水库沉积物中筛选出一株具有较高脱氮效率的异养硝化-好氧反硝化菌SF9。扫描电镜观察其形态特征为(0.2~0.4)μm×(0.4~0.8)μm椭球状,16S r DNA序列分析表明菌株与Delftia lacustris DSM 21246(T)相似性为100%,并分析其系统发育分类地位,对该菌进行贫营养反硝化特性研究。结果表明,该菌在分别以硝氮、亚硝氮及氨氮为唯一氮源时去除率分别达81%、64%和40%。同步硝化反硝化研究表明,该菌在氨氮存在的情况下会优先利用氨氮,在以氨氮与硝氮为氮源时和以氨氮与亚硝氮为氮源时氨氮的去除率分别达81%和74%。将菌株接种到微污染源水(总氮2.34mg/L、C/N为1.2)水体中,总氮72 h去除率达到35%,TOC消耗30%。结果表明,菌株SF9与其他已报道的好氧反硝化菌相比,能耐受更低的C/N比,可作为微污染水源水微生物修复的高效菌剂。     

贫营养好氧反硝化菌群的筛选及源水脱氮特性

为了对低浓度氮污染的水体进行净化,通过对微污染水库沉积物进行富集驯化培养,得到好氧反硝化脱氮混合菌。对混合菌进行传代培养得到10~#为效果最好的混合菌。将10#混合菌投加到微污染水库源水中进行投菌实验。实验结果表明:投菌系统的硝氮从初始的(0.38±0.03)mg/L降到(0.07±0.03)mg/L,硝氮的去除率达到(82.30±2.63)%,而空白对照系统的硝氮从初始的(0.34±0.00)mg/L到30 d实验结束变为(0.69±0.01)mg/L;复合菌投菌系统并没有出现亚硝氮的积累;投菌系统总氮从初始的(1.00±0.04)mg/L,到30 d实验结束时总氮下降到(0.52±0.03)mg/L,去除率达到(48.24±2.82)%,但是空白对照系统的总氮从初始的(1.13±0.06)mg/L到30 d结束时为(1.17±0.03)mg/L,基本保持稳定;复合菌系统的好氧反硝化菌菌落数高于空白系统1~2两个数量级。脱氮效果表明,应用复合好氧反硝化菌对于源水脱氮有很好的应用潜力。     

硅藻土强化混凝去除微污染原水中的有机物

研究了联用硅藻土与聚合氯化铝（PAC）强化混凝对有机微污染原水中不同性质溶解性有机物的去除效果。采用超滤膜和XAD系列树脂对微污染原水中溶解性有机物进行分级表征,物理分级表明分子量〈4 kD的溶解性有机物占50%以上,化学分级表明原水中以憎水酸（HoA）和亲水物质（HiM）为主。硅藻土助凝去除溶解性有机物,实验结果表明,当PAC投加量30 mg/L,硅藻土投加量0.5 g/L时,溶解性有机碳去除率由22.5%提高到26.3%。     

响应曲面法优化强化混凝工艺处理微污染水

为进一步提高微污染水中氨氮、有机物去除效果,采用响应曲面法对强化混凝工艺处理微污染水的影响因素和去除效果进行研究,实验以混凝剂投加量、助凝剂投加量和助凝剂投加点为影响因素,浊度、氨氮和COD去除效果为响应值,利用Design-Expert软件对实验数据进行处理,得到二次响应曲面模型,各因素间的交互作用对响应值的影响以及优化水平值。模型优化结果显示,强化混凝处理微污染水的最佳工艺条件为:PAFC投加量17.80 mg·L~(-1),PAM投加量0.39 mg·L~(-1),PAM于快速搅拌结束投加,此时浊度、氨氮、COD的去除率分别为68.03%、10.92%和30.2%,最终通过模型的验证证明了响应曲面法用于优化强化混凝工艺处理微污染水的可行性和有效性。     

强化混凝法处理微污染窖水的试验研究

研究了使用单混凝剂聚合氯化铝(PAC)混凝、助凝剂阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)-PAC复配混凝和粉末活性炭联合APAM-PAC强化混凝对窖水的处理效果。结果表明,在PAC质量浓度为15.0mg/L,APAM质量浓度为0.15mg/L,粉末活性炭投加量为20mg/L的强化混凝条件下,微污染窖水中的UV_(254)、COD和浊度的去除率可分别达到66%、54%、97%。APAM对有机物的去除效果提升没有分子量选择性,而粉末活性炭对小分子有机物的去除效果更为明显。     

改性膨润土颗粒对微污染水中有机物和氨氮的吸附

采用粘结剂聚乙烯醇(PVA)、造孔剂碳酸氢钠(NaHCO3)和微波强化Al改性膨润土(以下简称M-Al-Bt)制备改性膨润土颗粒(以下简称MBG),研究MBG对微污染水中有机物和氨氮(NH4-N)的吸附效果,考察了不同投加量、反应时间、pH值对腐殖酸(HA)和NH4-N的去除效果影响.结果表明,投加量3 g/L,反应时间20 min,pH =7时,MBG对微污染水中20 mg/L HA和5mg/L NH4-N的去除率分别可达98％和20％以上.HA和NH4-N共存时,存在竞争吸附,HA影响了MBG对NH4-N的去除.     

联合硅藻土与PAC强化混凝处理含藻微污染原水

研究了联合硅藻土与聚合氯化铝（PAC）强化混凝对原水中藻类、溶解性有机物以及重金属离子的去除效果。结果表明,硅藻土的投加可以有效地改善絮体的沉降性能,增强藻类的混凝沉淀去除效率,PAC投加量为30 mg/L时,投加0.1 g/L硅藻土,叶绿素a去除率由82.5%提高到95.9%。该强化混凝过程使原水中溶解性有机物特别是大分子有机物和重金属离子的去除率有所上升。PAC投加量为30 mg/L,硅藻土投加量为1.5 g/L时,重金属Cu、Pb和Cd的去除率分别达到57.5%、83.7%和22.2%。     

气水比对曝气生物活性炭处理原水的影响

针对从臭氧-活性炭工艺中开发出来的预臭氧-曝气生物活性炭,在不同气水比工况下进行实验,分析了不同气水比对曝气生物活性炭处理微污染原水的影响与作用。结果表明:在滤速为8～12 m/h,空床接触时间为11.5～15.4 min,装填密度为510 g/L条件下,不同气水比对去除氨氮的影响大于对CODMn的影响。气水比为0.3∶1时,对氨氮浓度为1.65～2.10 mg/L范围的进水平均去除率为81.9%,亚硝酸盐氮平均积累率为1.4%,CODMn去除率为70.6%。当气水比逐渐增加时,氨氮平均去除率有所提高,亚硝酸盐氮积累率则有所下降,对较低浓度的CODMn影响不大。     

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。     

为置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺脱氮除磷性能研究

针对传统Pasveer氧化沟内缺氧段碳源难以被反硝化菌充分利用的问题，采用内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺，并进行中试规模实验研究，考察了不同内回流比条件下系统的脱氮除磷效果。研究结果表明，在内回流比为200％的情况下，系统的脱氮除磷效果最好，出水TN和TP的浓度分别降至12．7mg／L和0．34mg／L，去除率分别达到61．9％和89．2％。内置缺氧区的设置一方面能使有限的碳源充分用于反硝化，另一方面，促使了反硝化吸磷现象的发生，这使得系统在进水碳源较低的情况下仍能够获得上佳的脱氮除磷效果。但是，过高的内回流比会导致好氧区亚硝酸盐的积累，这对生物除磷是不利的。     

内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺脱氮除磷性能研究

针对传统Pasveer氧化沟内缺氧段碳源难以被反硝化菌充分利用的问题,采用内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺,并进行中试规模实验研究,考察了不同内回流比条件下系统的脱氮除磷效果。研究结果表明,在内回流比为200%的情况下,系统的脱氮除磷效果最好,出水TN和TP的浓度分别降至12.7 mg/L和0.34 mg/L,去除率分别达到61.9%和89.2%。内置缺氧区的设置一方面能使有限的碳源充分用于反硝化,另一方面,促使了反硝化吸磷现象的发生,这使得系统在进水碳源较低的情况下仍能够获得上佳的脱氮除磷效果。但是,过高的内回流比会导致好氧区亚硝酸盐的积累,这对生物除磷是不利的。     

沸石曝气生物滤池预处理微污染水源水中氨氮的研究

利用沸石曝气生物滤池预处理微污染水源水中的氨氮,研究了沸石的静态吸附性能以及不同运行参数对处理效果的影响.结果表明:(1)沸石具有快速吸附,缓慢平衡的特点.采用氨氮质量浓度为5.00 mg/L的使用溶液进行静态吸附实验,当吸附时间为30 min时,氨氮质量浓度为0.66 mg/L,去除率为86.8%,之后氨氮浓度和去除率基本保持不变.(2)水力负荷对氨氮的去除率影响不大,随着水力负荷的升高,氨氮去除率总体呈小幅度下降趋势.当水力负荷由0.4 m~3/(m~2·h)提高到1.3m~3/(m~2·h)时,氨氮平均去除率降低了13.2%.(3)在实验范围内,随着气水比的增大,氨氮平均去除率略有上升.当气水比为0.5(体积比,下同)、1.0、1.5时,氨氮平均去除率分别为81.8%、85.3%、86.7%.(4)氨氮去除主要发生在填料层200～600 mm处,600mm处的氨氮去除率已经达到89.7%,占总去除率的96.9%,而600 mm处后的氨氮浓度趋于平缓,去除率变化很小.     

矿物载体锯末碳源低温生物修复硝酸盐污染地下水

研究了低温条件下,沸石和火山岩为载体,锯末为碳源的生物反应器对地下水中硝酸盐氮的去除效果。结果表明,在（14±1）℃,水力停留时间18 h,进水硝酸盐氮浓度为27 mg/L的条件下,以锯末为碳源能有效去除地下水中的硝酸盐,沸石为载体时对硝酸盐氮的平均去除率为98%;火山岩为载体时对硝酸盐氮的平均去除率为95%。实验过程中出现铵盐和亚硝酸盐的积累,出水中氨氮浓度为1～2.55 mg/L,亚硝酸氮浓度为0～0.98 mg/L。出水pH均介于7～8,满足饮用水标准中pH的要求（6.5～8.5）。     

Enhanced nitrogen removal of coal pyrolysis wastewater with low COD to nitrogen ratio by partial nitrification-denitrification bioprocess assisted with polycaprolactone

The purpose of this study is to investigate the enhancement of polycaprolactone (PCL) on total nitrogen (TN) removal of coal pyrolysis wastewater (CPW) with low COD to nitrogen ratio by partial nitrification-denitrification bioprocess (PNDB) in one single reactor. With the innovative combination of PCL and PNDB, the TN removal efficiency in the experimental reactor (signed as R1) was 10.21% higher than control reactor (R2). Nitrite accumulation percentage (NAP) in R1 was 82.02%, which was 17.49% higher than R2 at the dissolved oxygen (DO) concentration of 0.9–1.5 mg/L, for the reason that the extra DO was consumed by PCL biodegradation at the aerobic period. Gel permeation chromatography (GPC) results demonstrated that organics with the molecular weight of 185 Da, which could serve as additional carbon sources for denitrifiers, were generated during the PCL hydrolysis process at the anoxic period. PCL was hydrolyzed by extracellular enzymes with the break of the ester bond which was confirmed by FT-IR spectrometer. Microbial community analysis revealed that Ferruginibacter was the dominant hydrolysis bacteria in R1. Nitrosomonas were the main ammonium-oxidizing bacteria (AOB) and Hyphomicrobium were the denitrifiers in this study.

     

叠式曝气生物滤池在给水预处理中的挂膜启动

针对低污染原水进行叠式曝气生物滤池的自然挂膜启动实验。在HRT为20～30 min,温度为28～33℃,气水比为0.5,滤速为12.5 m/h的条件下,研究分析叠式曝气生物滤池在自然挂膜启动过程中各项水质指标的变化情况与生物膜生长之间的相互关系,判断挂膜启动的进程。结果表明,在南方夏季,叠式曝气生物滤池能够进行快速启动,经过7 d左右自然挂膜启动完成,对CODMn的平均去除率为33%,对氨氮的平均去除率达到85.5%,对亚硝酸盐氮的去除率为82.9%。