C/N对单级脱氮系统N_2O排放量及其途径的影响

采用4组0.5 L的批式反应器,调节进水初始NH_4~+-N为100 mg·L~(-1),控制温度为30℃,DO为(2.00±0.20)mg·L~(-1),以葡萄糖为有机碳源,采用化学抑制法研究进水C/N分别为0、0.5、1.0和1.5时,单级脱氮系统的氮转化情况、N_2O排放量及N_2O排放途径。结果表明,反应器进水C/N从0升高至1.5,在6 h时系统TN去除率由14.5%增至23.5%,而系统N_2O排放量由180μg减至10μg,N_2O转化率由2.5%降至0.1%。随着进水C/N的升高,氨氧化菌(AOB)反硝化产生的N_2O排放量在3.6~11.7μg之间波动,而同步硝化-反硝化产生的N_2O排放量降幅明显,由176.8μg降至5.3μg。当C/N为较低的0和0.5时,同步硝化-反硝化对N_2O排放贡献率均达到85%以上,系统N_2O排放途径主要为同步硝化-反硝化;当C/N为较高的1.0和1.5时,AOB反硝化对N_2O排放贡献率为45.9%和26.5%,系统N_2O排放途径主要为同步硝化-反硝化和AOB反硝化作用。     

厨余发酵液与乙酸钠、葡萄糖脱氮性能的比较

通过与乙酸钠、葡萄糖对比,利用批式实验方法对厨余发酵液作为反硝化碳源的脱氮性能进行了研究.在不同COD/N条件下,对3种碳源的反硝化NOx--N去除率进行了比较,研究发现,当COD/N =6.5时,厨余发酵液可以满足反硝化对电子供体的要求,其反硝化潜能PD=0.146 g NOx--N /g COD.然后,在COD/N =5.0条件下,利用动力学方程对反硝化过程进行分段模拟,发现厨余发酵液组在Ss降解阶段的比反硝化速率为7.44 mg NOx--N/(g VSS·h),其整个反硝化阶段的比反硝化速率是乙酸钠组的0.77倍,是葡萄糖组的2.1倍,结果表明,厨余发酵液可以作为快速降解碳源用于反硝化脱氮.     

A/OMBBR工艺处理垃圾焚烧渗沥液厌氧出水过程中N_2O释放的影响因素

采用A/O MBBR工艺对垃圾焚烧渗沥液经厌氧生物处理后的出水进行脱氮处理,考察进水COD/N、pH、温度和回流比对脱氮系统中N_2O释放量的影响。结果表明,A/O MBBR系统中N_2O的释放量受进水COD/N、pH和回流比的影响较大,受温度的影响较小。降低进水COD/N、pH从8.5升高到9.5或降低到7.5、回流比从300%升高到400%,系统中N_2O的释放量均会升高。当进水COD/N为4.2,进水pH为8.5,温度为32℃,回流比为300%时,A/O MBBR系统中总N_2O的释放量最低,为2.03 mg·L~(-1),NH+4-N转化率和TN去除率分别为99.3%和80.6%。     

HRT对UASB厌氧反硝化脱氮的影响

在反硝化脱氮的影响因素方面,研究多集中在碳源种类和碳氮比(C/N)2个方面,而对水力停留时间(HRT)的影响很少有报道。采用UASB作为厌氧反硝化反应器,进水NO_3~--N为50 mg·L~(-1),C/N比固定为1.5,分别以葡萄糖和乙酸钠作碳源,研究HRT对反硝化效果的影响。结果表明:当外加碳源为葡萄糖时,最佳HRT为6 h,此时NO_3~--N和TN的去除效果最好,去除率分别为79.5%和63.8%,出水NO_2~--N和NH_4~+-N浓度分别为4.69 mg·L~(-1)和2.22 mg·L~(-1);当外加碳源为乙酸钠时,最佳HRT为4 h,对应的NO_3~--N和TN去除率分别为99.0%和91.4%,出水NO_2~--N和NH_4~+-N浓度分别为3.08 mg·L~(-1)和0.47 mg·L~(-1)。HRT对反硝化效果有显著影响,且跟碳源种类有关。HRT会影响反硝化菌、反硝化异化还原成铵(DNRA)细菌和其他异养菌之间的平衡。     

溶解氧和有机碳源对同步硝化反硝化的影响

利用SBR反应器,探讨了溶解氧(DO)和有机碳源(COD)对同步硝化好氧反硝化的影响.结果表明,DO范围在0.5～0.6 mg/L时最适合于同步硝化好氧反硝化脱氮.在同步硝化反硝化过程中出现了亚硝酸盐氮的积累,推断经由短程硝化反硝化途径.总氮的去除率随着COD/N(碳氮比)的增加而增加,当COD/N为10.05时,总氮去除率最高可达70.39%.继续增加碳氮比时,总氮去除率增加不多,并且还会导致硝化作用不完全.当存在足够的易降解有机碳源时,能发生完全的好氧反硝化作用.     

碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响

针对农村污水普遍存在碳源不足的问题,研究了不同碳源种类对反硝化脱氮过程的影响。选用SBR,以乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖为碳源,分别控制COD∶N值为4.5、5、6.5、6.5,对反应器脱氮速率以及氮素指标变化规律进行了研究。结果表明:投加乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖时,其平均反硝化速率分别为0.050、0.031、0.034、0.026 g·(g·h)~(-1);有机物结构越复杂,意味着代谢过程越复杂,反硝化所需时间亦相对延长;投加乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖时,当硝酸盐基本被完全消耗时,分别于第50、70、70、70 min时反应器中亚硝酸盐积累量达到了最大值;以葡萄糖为碳源时,最大亚硝酸盐积累率为42.5%;而以乙酸钠和乙醇为碳源时,最大亚硝酸盐积累率次之,分别为23.2%和19.5%;以蔗糖为碳源时,最大亚硝酸盐积累率最小,仅为7.0%。以上研究结果可为低浓度农村污水处理过程中针对外加碳源种类的选择提供参考。     

水力停留时间对天然纤维素类固体碳源反硝化滤池处理效果的影响

为了有效去除低C/N(质量比)生活污水中的TN,考察了水力停留时间(HRT)对以稻秆、玉米芯和大豆壳等天然纤维素为填料和固体碳源(以下简称碳源)的反硝化滤池的脱氮效果的影响,从COD、TN、TP去除规律和不同阶段释碳速率的变化,分析和比较不同HRT和碳源种类下反硝化滤池的脱氮性能,获得了不同碳源对应的最佳HRT,并探讨了最适碳源种类。以稻秆、玉米芯、大豆壳为碳源时,反硝化滤池的最佳HRT分别为2.0、2.0、4.0h,出水TN分别为0.3、0.2、0.4mg/L,TN去除率均为97.8%以上,此时出水COD、TP分别为37.6～44.9、0.4～0.6mg/L。玉米芯释碳速率低,释碳持久稳定,投加玉米芯为碳源的反硝化滤池在4个月后仍可保持高效、稳定的反硝化脱氮性能。     

碳氮比对低温投加介体生物反硝化脱氮的影响

污水的生物脱氮效果受低温抑制,投加氧化还原介体有利于反硝化过程。采用规格相同的序批式反应器,使用人工配制硝酸盐废水和经过驯化的活性污泥,考察了不同碳源浓度(碳氮比)对低温(10℃)投加氧化还原介体1, 2-萘醌-4-磺酸(NQS)污水生物反硝化脱氮过程的影响。结果表明:当碳源浓度(以COD计)为150～400mg·L~(-1) (碳氮比为1.8～4.7)时,脱氮效率随碳氮比的升高而升高;当碳源浓度为400～550 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7～6.5)时,脱氮效率随着碳氮比的升高而降低;当碳源浓度为400 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7)左右时效果最好,总氮去除率最高为64.7%。对于脱氮速率,介体强化脱氮速率随着碳氮比的升高而升高。同时,探讨了投加介体污水生物反硝化脱氮的机理,发现投加介体降低了体系的氧化还原电位(ORP),有利于反硝化脱氮反应的进行。     

木屑-硫磺填充床反硝化生物滤池强化硝酸盐去除

针对污水处理厂二级出水深度脱氮的需求,设计了以木屑与硫磺颗粒为填料(质量比1:1)的反硝化生物滤池,对碳氮比失衡的污水处理厂二级出水进行深度脱氮处理。结果表明,木屑释放碳源速率在10 d之后趋于稳定,COD中(40.6±10.0)%是反硝化菌可直接利用的VFA。反硝化生物滤池运行的最佳HRT为10 h,在此条件下,进水硝酸盐(以N计)浓度为30 mg·L~(-1)时,出水硝酸盐浓度最低为11.5 mg·L~(-1),亚硝酸盐(以N计)浓度最低为1.4 mg·L~(-1),反硝化生物滤池内未发生硝酸盐异化还原(DNRA)作用,出水无氨氮积累。出水SO42-浓度最高为73.8 mg·L~(-1)。反硝化生物滤池运行稳定后,出水中COD未超过30 mg·L~(-1),木屑释放的碳源与异养反硝化过程消耗的碳源持平,经反硝化生物滤池深度处理的出水中无过量残留有机物。出水pH稳定在6.9～7.4范围内,反硝化生物滤池无需外加碱类物质。     

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。     

碳源强化下的硫自养/异养反硝化协同作用

为强化硫自养反硝化过程,通过向连续稳定运行的硫自养反硝化反应器内投加少量碳源以进行强化,乙酸钠投加量分别为5.99、11.98、23.96 mg·L~(-1)。分析投加前后反应器内硝氮、COD、硫酸根和耗碱量的变化;研究了碳源强化下硫自养反硝化运行效能及反应机理。结果表明,投加少量碳源可增强自养反硝化过程硝氮的去除效果;在3种碳源投加量条件下,COD的利用率均大于85%,但硫酸盐生成量并未减少;在5.99 mg·L~(-1)碳源投加量下,系统实际耗碱量大于以硫酸根和COD计的理论耗碱量,而在11.98 mg·L~(-1)和23.96 mg·L~(-1)投加量下,实际耗碱量均介于2种理论值之间。在投加少量碳源后,自养反硝化脱氮效果明显提高,异养反硝化趋势随着碳源投加量的增加而增加。     

进水碳氮磷比对反硝化除磷效果及碳源转化利用影响

厌氧/缺氧序批式活性污泥反应器中,以乙酸钠为单一碳源培养反硝化聚磷菌,考察了碳氮磷比对反硝化除磷效果及碳源转化利用的影响。结果表明:(1)进水有机碳源的浓度直接影响厌氧段磷的释放。进水碳氮磷质量比为20∶6∶1时,系统反硝化除磷效果最佳,去除氮磷所需的耗氧有机物最少,磷酸盐和总氮去除率分别达到98.1%和98.8%。(2)胞内聚β-羟基丁酸(PHB)的积累和消耗与COD的降解、糖原质的合成有良好的相关性。进水COD越高,厌氧段PHB的储存量越大,合成1.0mg/g的PHB约需要降解5mg/L的COD。缺氧段PHB为反硝化除磷提供能量并再合成糖原质,生成0.63mol的糖原约需要消耗1mol的PHB。     

SBR法短程硝化处理纤维素乙醇废水的中试研究

针对纤维素产乙醇废水高有机物、高氨氮、难降解的特点,运用短程硝化反硝化脱氮工艺,基于序批式活性污泥反应器(SBR)的调试运行,研究反应器运行方式对COD去除和脱氮效能的影响,为日后纤维素乙醇废水处理的工程化提供借鉴。结果表明:通过控制DO(0.5 mg·L~(-1))、p H(7.6~8.5)和投加碳源等条件,可实现亚硝酸盐氮的积累和转化,最终三氮去除率稳定在70%以上;通过投加不同碳源对比实验,发现乙酸钠作为反硝化外加碳源比葡萄糖具有更高的效率;厌氧工艺处理过的纤维素乙醇废水经短程硝化反硝化工艺处理后,COD去除率维持在20%上下,表明废水可生化性极低,已不适应生物法处理,须利用化学氧化法才能进一步去除;通过周期实验,发现硝化阶段碱度过量对短程硝化进程影响并不明显,相反充足的碱度是保证硝化反应进行的必要条件。     

S/N质量比对硫化物自养反硝化过程N_2O还原与积累的影响

利用成熟硫化物自养反硝化活性污泥,采用微电极系统探讨初始S/N比率对N_2O还原与积累释放的影响。研究结果表明,在硫化物自养脱氮过程中,提高初始S/N有效缓解了不同氮还原酶之间的电子竞争,不仅明显提高了N_2O与NO_3~-的降解速度,而且能避免了NO_2~-、FNA以及N_2O的积累。其中,N_2O的积累量与FNA的积累量正相关且变化倍数接近,表明FNA的存在可能会明显抑制N_2O还原酶活性;而硫化物在一定范围内提高浓度,不仅不会对硫化物自养反硝化脱氮过程产生抑制,反而会促进自养反硝化过程的进行,降低N_2O的积累释放。     

某污水处理厂A2/O工艺冬季生物反硝化过程的影响因素研究

针对污水处理厂冬季反硝化脱氮效率不佳的问题,以常州市某污水处理厂A~2/O工艺为研究对象,模拟探讨了不同外加碳源、碳源投加量、溶解氧(DO)和硝态氮浓度对生物处理系统反硝化脱氮能力的影响。结果表明,外加有机碳源对系统的反硝化效能有明显的强化效果。3种外加有机碳源(乙酸、乙醇和乙酸钠)中,乙酸为最佳碳源。当乙酸投加量为40mg/L时,系统反硝化脱氮效率最高,比反硝化速率可达1.964mg/(g·h),反硝化碳耗最少,为7.14 mg/mg。DO与比反硝化速率成反比,DO≤0.20mg/L时,反硝化能力最强。硝态氮初始质量浓度为20mg/L左右时,反硝化能力最强。在实际工程应用中,可以通过提高硝化效果或直接调整回流比实现反硝化脱氮最优条件,将有助于提高系统的冬季脱氮效果。     

C/N和pH值对高温好氧反硝化菌产N2O的影响研究

以50℃高温、好氧条件下能进行高效好氧反硝化的菌株TAD1为研究对象,在不同C/N和pH值培养条件下,对其24 h的反硝化效率和反硝化过程中N2O的逸出量进行了研究。结果显示,C/N和pH值对菌株TAD1的反硝化效率和N2O产生量有明显影响.菌株TAD1最适宜的C/N为9,pH值为7,此时反硝化效率达到99.12%,N2O产生量仅为3.35×10-2 mg/L,N2 O转化率为0.045%,反硝化产物以氮气为主。另外,菌株TAD1不适宜在酸性条件下生长,pH值为6时反硝化效率为83.18%,N2O产生量为13.88×10-2 mg/L,是pH值为7时的4.14倍,是pH值为8时的5.07倍。     

焦化废水特征有机污染物反硝化降解速率特征分析

以焦化废水特征有机污染物苯酚、喹啉、吡啶和吲哚为碳源,研究了不同C/N(COD/NO-3-N)比值进水条件下,反硝化过程中NO-2-N积累特征及反硝化动力学特征。结果表明,进水C/N比在2.5~17的条件下,均会出现NO-2-N积累的现象。当C/N比值为2.5时,NO-2-N出现稳定积累。基于完全反硝化且COD去除率最高的进水条件为,进水C/N比为6。随着C/N比值从2.5增至17,达到NO-2-N的最大积累量时间从140 min降至60 min,NO-2-N的最大积累率从51.7%降至23.1%。相同进水C/N比条件下,在NO-2-N积累阶段,NO-3-N比还原速率大于NO-2-N比还原速率,导致NO-2-N积累;在NO-2-N还原阶段,NO-3-N比还原速率小于NO-2-N比还原速率。不同进水C/N比条件下,在NO-2-N积累阶段,NO-2-N比积累速率基本不变,为0.072 g N/(g VSS·d)左右。不同进水C/N比值条件下,NO-2-N积累阶段的表观碳氮比均大于NO-2-N还原阶段的表观碳氮比。     

黄水作为补充碳源的反硝化效果研究

黄水作为白酒生产过程中的副产物，含有大量易于生物降解的有机物。对比研究了黄水和传统碳源(乙醇、乙酸钠)为外碳源时的反硝化效果，并通过16S rRNA分析了不同碳源系统微生物种群结构。结果表明，黄水系统的反硝化速率为6.49 mg/(g·h),反硝化脱氮效果与传统碳源相差不大。反硝化过程中各碳源系统亚硝酸盐氮均出现短暂积累，黄水系统最大亚硝酸盐氮积累率最低。碳源对系统微生物种群结构有一定影响，乙酸钠系统中微生物种群的丰富度有所上升。相比于乙酸钠系统，黄水和乙醇系统在门水平上的种群分布具有较高的相似性，两个系统中变形菌门(Proteobacteria)均有一定程度的提升，厚壁菌门(Firmicutes)均明显下降；乙酸钠系统则与之相反。     

垃圾渗滤液补充反硝化碳源强化脱氮效果

垃圾渗滤液中含有大量易被微生物利用的挥发性脂肪酸,若其可以作为城镇污水处理厂的补充碳源,将对降低碳源投加成本和实现垃圾渗滤液的资源化利用有重要意义。在实际城镇污水处理厂考察了垃圾渗滤液补充进水碳源的脱氮效果,并进一步对比了传统碳源(甲醇、乙酸钠)、垃圾渗滤液及垃圾渗滤液在不同pH条件下产生的水解酸化液作为碳源时的反硝化效果。结果表明,实际城镇污水处理厂投加乙酸钠作为补充碳源时总氮去除率仅提高3%左右,而在进水中混合垃圾渗滤液后提高了约10%。垃圾渗滤液与乙酸钠作碳源时NO_3~--N去除率均97%,但垃圾渗滤液为碳源时最大比反硝化速率高达8.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),是乙酸钠为碳源时的1.7倍;垃圾渗滤液中性和碱性水解酸化液为碳源时,反硝化效果相差不大,最大比反硝化速率为4.5～4.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),NO_3~--N去除率仅为70%左右。垃圾渗滤液或其水解酸化液是否可以作为强化脱氮效果的补充碳源取决于基质本身的性质。     

异养硝化-好氧反硝化粪产碱杆菌处理高氨氮污泥厌氧消化液

具有异养硝化-好氧反硝化特性的粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis No.4)直接处理污泥厌氧消化液中的高浓度氨氮时,在60 h内氨氮(原始浓度441 mg/L)去除率约为18%。沼液中碳源验证实验表明,乙酸可作为其优质碳源。因而,可以通过外加乙酸钠的方式来解决污泥厌氧消化液碳源不足的问题。当污泥消化液中添加足够的碳源-乙酸钠使得C/N为10时,Alcaligenes faecalis No.4的脱氮效果良好,氨氮的去除率达到了98%以上。研究结果表明,在利用粪产碱杆菌处理高浓度氨氮沼液时,酸化污泥作为外加碳源的方式具有其理论可行性。