Biological nitrogen removal with enhanced phosphate uptake in (AO)2 SBR using single sludge system

IntroductionBiologicalphosphorusandnitrogenremovalprocesshasprovidedsignificantbenefitstoameliorateeutrophicationofsurfacewaterwithoutexacerbatingsalination .Recentresearchesonnitrogenremovalaremostlyeithertowardsimprovementofperformanceandenergysavingsintraditionalprocessesortowardsdevelopmentofnewprocesses microorganismsthatareabletoconvertammonium oxidatednitrogenintoharmlessforms.Shorternitrificationanddenitrification ,i.e .partialoxidationofNH 4toNO-2 andsubsequentreductionofthelatterto…     

硝酸盐作为生物除磷电子受体的研究

研究了以硝酸盐作为电子受体进行生物除磷的可能性,并比较了硝酸盐和氧作为电子受体的差异.结果表明:聚磷菌能以硝酸盐作为电子受体替代氧进行生物除磷,但若存在有机碳源会抑制缺氧段磷的吸收.缺氧条件下磷的摄取速率与硝酸盐的质量浓度有关,浓度越高速度越快.硝酸盐的连续稳定加入有利于磷的去除.与以氧为电子受体的系统相比硝酸盐系统利用PHA的效率低,缺氧系统中去除磷和消耗PHA的比例为0.63,比好氧系统中的0.83低24%;缺氧时每摩尔电子转移所吸收的磷为0.14 mol,比氧为电子受体时的0.23 mol低39.1%.      

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,...     

A2/O污水处理工艺中基质转化机理研究

以实际污水培养驯化污泥的小试规模A²/O工艺为研究对象,对系统中基质的转化机理及硝态氮对基质转化的影响进行了批式试验研究.结果表明,在无硝态氮存在于厌氧环境的系统中,厌氧段消耗的COD有51%可被聚磷菌吸收并合成为聚羟基链烷酸(PHAs);缺氧和好氧条件下的比吸磷速率为3.87和6.54 mg/(g·h),利用单位PHAs的吸磷量(r_P/PHA)分别为0.38和0.78.而在有硝态氮存在于厌氧环境的系统中,厌氧段消耗的COD仅有30.8%可被聚磷菌吸收并合成PHAs,61.5%用于还原硝态氮;缺氧和好氧条件下的比吸磷速率为2.24和4.58 mg/(g·h),r_P/PHA值分别为0.35和0.77.同时,在这2个系统中厌氧阶段释放的磷和消耗的COD成良好的线性关系.硝态氮存在于厌氧环境会降低聚磷菌的厌氧释磷速率和效率,使PHAs的合成量减少,从而降低聚磷菌的缺氧和好氧吸磷速率,但并不会影响其吸磷能力.     

Removal of nitrogen and phosphorus in a combined A2/O-BAF system with a short aerobic SRT

A bench-scale anaerobic/anoxic/aerobic process-biological aerated filter （A^2/O-BAF） combined system was carded out to treat wastewater with lower C/N and C/P ratios. The A^2/O process was operated in a short aerobic sludge retention time （SRT） for organic pollutants and phosphorus removal, and denitrification. The subsequent BAF process was mainly used for nitrification. The BAF effluent was partially returned to anoxic zone of the A^2/O process to provide electron acceptors for denitrification and anoxic P uptake. This unique system formed an environment for reproducing the denitdfying phosphate-accumulating organisms （DPAOs）. The ratio of DPAOs to phosphorus accumulating organisms （PAOs） could be maintained at 28% by optimizing the organic loads in the anaerobic zone and the nitrate loads into the anoxic zone in the A^2/O process. The aerobic phosphorus over-uptake and discharge of excess activated sludge was the main mechanism of phosphorus removal in the combined system. The aerobic SRT of the A^2/O process should meet the demands for the development of aerobic PAOs and the restraint on the nitrifiers growth, and the contact time in the aerobic zone of the A^2/O process should be longer than 30 min, which ensured efficient phosphorus removal in the combined system. The adequate BAF effluent return rates should be controlled with 1--4 mg/L nitrate nitrogen in the anoxic zone effluent of A^2/O process to achieve the optimal nitrogen and phosphorus removal efficiencies.     

强化生物除磷体系中反硝化聚磷菌的选择与富集

采用SBR反应器 ,对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的选择和富集作了研究 .结果表明 ,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系之中 .经过 3个阶段的选择和富集 ,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从 15 %上升到 73% .稳定运行的强化反硝化生物除磷体系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 ,除磷和脱氮效率分别大于 94 %和 95 % .     

反硝化除磷污泥的缺氧吸磷性能研究

为探讨反硝化除磷过程中污泥的缺氧吸磷性能,利用厌氧/缺氧强化驯化得到的反硝化除磷污泥,通过间歇性试验考察不同电子受体类型、不同污泥浓度(MLSS)对吸磷过程的影响。试验结果表明,缺氧条件下反硝化除磷菌(DPB)利用硝酸盐作为电子受体能够彻底吸磷,其吸磷速率约为好氧吸磷的59%;若以亚硝酸盐为电子受体,浓度较低时(10.6 mg/L)的吸磷速率与硝酸盐为电子受体时相当,但较高的亚硝酸盐浓度(22.6 mg/L)会抑制反硝化除磷过程;适当提高污泥浓度能加快缺氧吸磷速度,而过高的污泥浓度会降低污泥对氮、磷的比去除速率,故应将MLSS控制在合理的范围内。     

Denitrifying phosphorus removal in a step-feed CAST with alternating anoxic-oxic operational strategy

A bench-scale cyclic activated sludge technology (CAST) was operated to study the biological phosphorus removal performance and a series of batch tests was carried out to demonstrate the accumulation of denitrifying polyphosphate-accumulating organisms (DNPAOs) in CAST system. Under all operating conditions, step-feed CAST with enough carbon sources in influent had the highest nitrogen and phosphorus removal efficiency as well as good sludge settling performance. The average removal rate of COD, NH₄⁺-N, PO₄³⁻ -P and total nitrogen (TN) was 88.2%, 98.7%, 97.5% and 92.1%, respectively. The average sludge volume index (SVI) was 133 mL/g. The optimum anaerobic/aerobic/anoxic (AOA) conditions for the cultivation of DNPAOs could be achieved by alternating anoxic/oxic operational strategy, thus a significant denitrifying phosphorus removal occurred in step-feed CAST. The denitrification of NOx− -N completed quickly due to step-feed operation and enough carbon sources, which could enhance phosphorus release and further phosphorus uptake capability of the system. Batch tests also proved that polyphosphate-accumulating organisms (PAOs) in the step-feed process had strong denitrifying phosphorus removal capacity. Both nitrate and nitrite could be used as electron acceptors in denitrifying phosphorus removal. Low COD supply with step-feed operation strategy would favor DNPAOs accumulation.     

不同电子受体对反硝化除磷菌缺氧吸磷的影响

利用厌氧/缺氧/好氧交替运行模式培养和富集反硝化除磷污泥,通过在缺氧段分别投加不同浓度的硝酸盐和亚硝酸盐,进行了反硝化除磷菌（DPB）在不同电子受体条件下的缺氧吸磷试验.结果表明,在保证有足够的硝酸盐电子受体的情况下,DPB的缺氧吸磷速率几乎不受硝酸盐浓度的影响,在试验条件下,缺氧阶段每消耗1 mg NO^-₃-N吸收约1 mg PO^３－_４-P;在一定浓度条件下,亚硝酸盐能够作为电子受体参与DPB反硝化吸磷,DPB在较低亚硝酸盐浓度（NO^-₂-N在5～20 mg/L范围）下的缺氧吸磷速率高于以硝酸盐为电子受体时的缺氧吸磷速率,并且缺氧吸磷速率在这个范围内随NO^-₂-N浓度的升高而降低;亚硝酸盐对DPB缺氧吸磷的抑制程度随其浓度的增加而增强,当NO^-₂-N≥35 mg/L时,DPB的缺氧吸磷反应几乎完全停止.     

利用亚硝酸盐的反硝化除磷菌及影响因素

反硝化聚磷菌(DPB)是一类能够在厌氧状态下释磷,缺氧存在硝酸盐(NO3-)或亚硝酸盐(NO2-)的情况下聚磷,并同时反硝化的聚磷菌。实验证明:传统A2/O工艺缺氧段污泥确实存在利用亚硝酸盐的反硝化聚磷菌,PO、PON和PONO各占聚磷菌的40.7%、38.5%,20.8%。最佳的进水C/N/P为16∶4∶1且COD<200mg/L;pH值为7～7.5。聚磷菌在ORP<-80mV开始吐磷,在ORP值在-150mV左右能较好地吐磷,投加亚硝盐使ORP>-80mV,开始反硝化聚磷。     

两种生物除磷系统活性污泥中除磷菌的甄别——淀粉-缺氧/好氧交替与乙酸盐-厌氧/好氧交替系统

为了直接识别出污泥中的聚磷细菌和其种属,本研究采用4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)染色和流式细胞荧光分选技术(FACS)对以淀粉为唯一碳源的缺氧/好氧序批式活性污泥(SBR)系统(R1)的缺氧末期和好氧末期以及以乙酸盐为唯一碳源的厌氧/好氧SBR系统(R2)的好氧末期污泥的聚磷细菌进行了原位分选,并通过16S rRNA高通量测序技术鉴定了分选后细菌的种属.结果表明,在R1中,缺氧期和好氧期均进行生物除磷,且缺氧期吸磷量大于好氧期. R2中发生着厌氧期释磷、好氧期大量吸磷的传统生物除磷.利用FACS在R1和R2污泥中均分选得到10⁶个相对纯度为85%的具有聚磷颗粒的细菌.测序结果表明,在R1系统中,缺氧段优势的聚磷菌属为Halomonas(37.75%)、unclassified Brucellaceae(14.15%)、Pseudomonas(6.49%)、unclassified Chlamydiales(0.027%)和Sphingopyxis(0.007%);好氧段优势聚磷菌属为Halomonas(19.72%)、unclassified Brucellaceae(14.62%)、Pseudomonas(14.28%)、unclassified Comamonadaceae(0.046%)、unclassified Acidobacteria Gp3(0.036%)和Ferruginibacter(0.026%).R1系统中unclassified Chlamydiales和Sphingopyxis仅仅在缺氧条件下具有聚磷功能,而unclassified Comamonadaceae、unclassified Acidobacteria Gp3和Ferruginibacter仅在好氧条件下才具有聚磷功能.在R2系统中,优势聚磷菌群为Dechloromonas(11.06%)、unclassified Anaerolineaceae(9.29%)、unclassified Bacteroidetes(7.44%)、unclassified Gammaproteobacteria(7.34%)以及Acinetobacter(0.31%).这意味着在新型的除磷系统(R1)中,参与除磷过程的细菌包括好氧,缺氧和兼性缺氧聚磷细菌,而在传统的除磷系统(R2)中,参与除磷过程的细菌仅为好氧聚磷细菌.     

脉冲SBR工艺短程脱氮的实现及对除磷的强化

采用脉冲进水缺好氧交替工艺(SAOSBR)处理低C/N实际生活污水,考察了短程脱氮对于低碳源生活污水同步脱氮除磷效果的强化作用,并分析了短程脱氮强化生物除磷的机理.结果表明,通过短时的饥饿处理配合缺好氧交替的运行方式实现了系统的短程硝化,亚硝酸盐积累率稳定在95%以上.短程的实现还强化了系统的同步脱氮除磷效果,总氮和磷的平均去除率相比于全程脱氮过程分别提高了约6%和36%.分析表明短程强化生物除磷的原因主要是由于残留的NO2-对聚磷菌厌氧释磷的影响较小.静态试验也证实,在碳源不足的条件下,以NO2-为电子受体的反硝化作用相比于NO3-可以减弱反硝化菌与聚磷菌之间的碳源竞争,从而提高聚磷菌的厌氧释磷量和聚羟基烷酸(PHA)的合成量.因此,在处理低C/N生活污水时,短程脱氮的实现更有利于系统的生物除磷.     

Effects of nitrite on phosphate uptake in anaerobic-oxic process

An anaerobic-oxic (A/O) biological phosphorus removal reactor was operated to study the effect of nitrite on phosphate uptake. The phosphorus uptake profile was determined under different operating conditions. The results indicated that in addition to oxygen and nitrate (DPB_Na, nitrate denitrifying phosphorus removal), to some extent, nitrite could also serve as an electron acceptor to achieve nitrite denitrifying phosphorus removal (DPB_Ni). The quantity and rate of phosphorus uptake of DPB_Ni, however, were evidently lower than that of DPB_Na. The experiment results revealed that nitrite would bring toxic action to phosphate-accumulating organisms (PAOs) when NO₂ ⁻-N ⩾ 93.7 mg/L. The nitrite existing in the anoxic reactor made no difference to the quantity and rate of denitrifying phosphorus removal, but it could reduce the consumption of nitrate. Moreover, the data showed that the aerobic phosphate uptake of DPB_Ni was lower than that of anaerobic phosphorus-released sludge in a traditional A/O process. However, there was not much difference between these two kinds of sludge in terms of the total phosphorus uptake quantity and the effluent quality. Translated from Environmental Science, 2006, 27(4): 701–703 [译自: 环境科学]     

亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响

以厌氧/好氧生化反应器中的聚磷菌为实验对象,探讨了亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响.结果表明:低浓度NO₂^--N可以作为聚磷菌的电子受体,实现NO₂^--N型反硝化除磷,但吸磷总量和吸磷速率明显低于NO₃^--N型反硝化除磷的效果;当NO₂^--N和NO₃^--N共存于缺氧环境时,NO₂^--N对NO₃^--N型反硝化除磷的除磷总量和速率没有影响,但会降低NO₃^--N的消耗量;NO₂^--N型反硝化除磷污泥的好氧吸磷量和速率均低于传统A/O厌氧放磷污泥的效果,但由于它经历了缺氧吸磷和好氧吸磷2个阶段,因此,从吸磷总量或出水水质看,二者相差不大.     

电子受体亚硝酸氮在反硝化除磷过程中的作用

针对先前文献提到的亚硝酸氮在反硝化除磷中存在着一定的抑制作用,以亚硝酸氮作为电子受体,对其在缺氧反硝化吸磷过程中的抑制影响进行了大量的静态烧杯试验.结果表明,在亚硝酸氮浓度大于30mg·L-1的时候,确实存在严重的抑制作用,而且该临界抑制浓度与污泥的特性和运行操作条件等因素有关;但是在亚硝酸氮浓度低于25mg·L-1的情况下不会对反硝化条件下磷的吸收产生毒害作用,相反地,它可以取代氧气、硝酸氮做为良好的电子受体用来进行缺氧段磷的生物摄取,在反硝化除磷中表现一定的积极作用.     

污泥龄对A/A/O工艺反硝化除磷的影响

以实际生活污水培养驯化污泥的小试规模A/A/O工艺为研究对象,进行了污泥龄（SRT）为8、10、12和15 d时对反硝化除磷的影响研究.结果表明,随着污泥龄的延长,反硝化除磷对系统除磷所起的作用越大,反硝化聚磷菌缺氧利用单位PHAs的反硝化数量和吸磷量也迅速增加,聚磷菌好氧利用单位PHAs的吸磷量并没有受到影响,以SRT为12 d时反硝化除磷和系统脱氮除磷效果为最好.结果还表明,去除单位氮所需COD数量随污泥龄的延长呈减少趋势,而去除单位磷所需COD数量呈增大趋势.对于我国典型的城市污水而言,SRT为12 d和15 d时去除单位氮和磷所需的外碳源数量较8 d时要低,从而使反硝化除磷作用可真正地达到节省碳源和能源的目的.     

SBR中生物除磷颗粒污泥的反硝化聚磷研究

反硝化聚磷菌(DNPAOs)可利用厌氧储存的聚.3.羟基丁酸(PHB)以硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体进行过量吸磷和反硝化,从而达到在低碳源下脱氮除磷的双重目的.本试验在SBR反应器中,采用厌氧,缺氧/好氧(A/A/O)交替运行的方式.将富集聚磷菌(PAOs)的颗粒污泥成功地诱导为具有反硝化聚磷能力的颗粒污泥.诱导结束后P的去除率在90%以上,NOx-N的去除率在93%以上,厌氧段释磷量在25-33 mg/L,缺氧段每去除lg NOx-N吸收P约1.3 g;典型周期运行结果显示,厌氧段最大比释磷速率(SRPR)为18.39 mg/(g.h),缺氧段最大比吸磷速率(SUPR)为23.72 mg/(g·h),最大比反硝化速率(SDNR)为18.19mg/(g·h),好氧段最大SUPR为17.15 me,/(g·h):颗粒污泥中DNPAOs的数量由诱导前的14.9%增加到80.7%.与除磷颗粒污泥相比.反硝化聚磷颗粒污泥沉速提高0.16-0.7倍,比重提高0.003 1.     

SPNED-PR系统内PAOs-GAOs的竞争关系及其氮磷去除特性

为研究同步短程硝化内源反硝化除磷（SPNED-PR）系统的脱氮除磷特性及系统内聚磷菌（PAOs）和聚糖菌（GAOs）在氮磷去除的贡献和竞争关系,本研究以实际低C/N比（4左右）生活污水为处理对象,考察了不同浓度的溶解氧（DO）（0.5~2.0mg/L）、NO₂^--N（4.7~39.9mg/L）和NO₃^--N（5.0~40.0mg/L）对延时厌氧（150min）/低氧（180min,溶解氧0.5~0.7mg/L）运行的SPNED-PR系统氮磷去除特性和底物转化特性的影响.结果表明,DO浓度均不影响PAOs和GAOs的好氧代谢活性,且两者之间几乎不存在DO竞争.不同NO₂^--N浓度条件下,GAOs较PAOs更具竞争优势,NO₂^--N主要是通过GAOs去除的（约占58%）;且GAOs所具有的高内源反硝化活性和亚硝耐受力,减弱了高NO₂^--N浓度（26.2~39.9mg/L）对PAOs反硝化吸磷的抑制,保证了系统的脱氮除磷性能.不同NO₃^--N浓度条件下,PAOs较GAOs处于竞争优势,其在NO₃^--N去除中的贡献比例达61.2%.此外,SPNED-PR系统的PUR_DO > PUR_nitrate > PUR_nitrite,PAOs对DO的优先利用保证了低氧条件下系统的高效除磷,且GAOs的内源短程反硝化特性保证了系统的高效脱氮.     

电子受体类型对反硝化除磷的影响

利用静态试验研究了电子受体类型对反硝化吸磷的影响,并且对以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷工艺提出了建议。试验结果表明：电子受体初始浓度为10．58mg／L-22．33mg／L时,以硝酸盐作为电子受体时的反硝化速率要大于以亚硝酸盐作为电子受体的反硝化速率;以硝酸盐作为电子受体时的缺氧吸磷速率也大于以亚硝酸盐作为电子受体时的缺氧吸磷速率。以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷系统中,亚硝酸盐冲击负荷会对系统脱氮除磷效果产生严重的影响。     

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%.