氢自养脱氮法去除污染地下水中硝酸盐氮的模拟研究

针对硝酸盐氮污染地下水,利用含水层介质培养驯化氢自养脱氮菌,借助静态实验,开展氢自养脱氮的室内研究,考察了初始NO_3~--N浓度、C/N、P/N、溶解氧(DO)和腐殖酸(HA)对脱氮能力的影响。结果表明,当初始NO_3~--N浓度为11mg·L~(-1)时,反应7 d后去除率为97.0%;当初始值分别为22和44 mg·L~(-1)时,13 d后去除率为97.9%和60.7%。在C/N≤2∶1时,生成的NO_2~--N峰值达3.45 mg·L~(-1)。当C/N=15∶1~20∶1时,去除率增加至97.1%~97.8%,NO_2~--N为0.12~0.35 mg·L~(-1)。当P/N由0.03∶1增加至0.29∶1时,去除率由76.5%上升至98.1%。当DO≤1.98 mg·L~(-1)时,去除率为93.7%~96.8%;当DO≥3.87 mg·L~(-1)时,去除率降低至84.1%~88.5%。当HA由0.05 mg·L~(-1)增加至38.75 mg·L~(-1)时,去除率为96.8%~98.1%,同时与初始HA相比残留HA呈降低趋势。初始NO_3~--N浓度、C/N、P/N和DO显著影响氢自养脱氮性能。HA抑制自养脱氮性能,且HA存在时部分NO_3~--N被异养脱氮去除。     

DO浓度对间歇曝气单级自养脱氮系统N2O排放的影响

以单级自养脱氮系统为研究对象,采用有效容积为15 L的SBBR反应器,系统进水NH+4-N浓度约为360 mg/L,控制温度为(30±2)℃,采用间歇曝气方式运行,曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L逐渐下降到0.9~1.1 mg/L,研究了单级自养脱氮系统的脱氮性能与N2O排放情况。结果表明,反应器曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L下降到0.9~1.1mg/L,系统TN去除率均达到80%,但在相同运行时间内的TN去除率依次降低,NH+4-N平均反应速率从0.19 mg/(L·min)降低至0.05 mg/(L·min),NO-3-N累计产生量稳定于14.9~16.5 mg/L,NO-2-N浓度在反应器内未产生明显的积累。随着曝气段DO浓度的下降,最大N2O释放速率逐渐降低,N2O累计释放量从73.8 mg下降到61.0 mg,N2O转化率介于2.4%~2.9%。     

组合骨料型百喜草植生混凝土去除氮磷

以6组90 d龄期的组合骨料型百喜草植生混凝土盆栽为研究对象,用配制溶液静态培养的方法,选择氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)为主要指标,考查沸石与钢渣、沸石与浮石两种组合骨料型的植生混凝土对污染物的去除效果。结果表明,各组NH3-N 1 d、7 d的去除率分别为13.0%~16.9%和45.7%~56.7%,1 d去除率约占7 d的30%。各组TN 1 d、7 d的去除率分别为9.0%~14.1%和25.6%~39.2%,1 d去除率约占7 d的30%。各组TP 1 d、7 d的去除率分别为22.0%~33.3%和57.3%~89.3%,1 d去除率约占7 d的40%。NO-3-N、NO-2-N含量很低,NO-3-N浓度基本在0.50 mg/L以下,NO-2-N浓度变化范围在0.10 mg/L以下。综合NH3-N、TN和TP去除效果,沸石与浮石按1∶1~1∶3混合的百喜草植生混凝土具有良好的脱氮除磷效果。     

PCL-SND系统的脱氮效果

以处理水产养殖水体中的含氮化合物为目的,采用气提反应器,建立以聚己内酯(polycaprolactone,PCL)为碳源和生物膜载体的同时硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification,SND)系统(PCL-SND),研究其启动过程及脱氮效果以及水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对PCL-SND系统脱氮效果的影响。结果表明,在PCL填充率为10%,HRT为24 h,进水氨氮(NH+4-N)浓度为10 mg/L,硝态氮(NO-3-N)浓度为50 mg/L的条件下,系统运行45 d达到稳定状态,NH+4-N和TN的去除率分别为(76.55±0.98)%和(56.85±2.21)%。HRT对PCL-SND系统脱氮效果的研究表明,一定范围内,TN去除率随着HRT的减小而下降,出水NO-3-N浓度随着HRT的减小而升高,当HRT8 h,NH+4-N去除率基本稳定(85%~89%),HRT为24 h时,脱氮效果最好,TN和NH+4-N去除率分别为(68.56±1.64)%和(87.75±2.78)%,出水NO-3-N浓度(15.72±1.46)mg/L。p H和总碱度均随HRT的减小而下降,生物量却随HRT的减小而增大。     

反硝化生物滤池用于再生水脱氮效能及动力学研究

采用反硝化生物滤池处理城市污水厂二级出水,研究了反硝化生物滤池脱氮效能及其影响因素,构建了反硝化生物滤池脱氮动力学模型。结果表明,反硝化生物滤池启动7d后出水水质稳定,对NO-3-N的去除率达到90%以上,NO-2-N积累现象消失;当外加乙酸钠作碳源并使C/N≥4.7时,对NO-3-N的去除率达到90%以上,出水NO-3-N浓度在1.0mg/L以下;反硝化生物滤池具有较高的处理负荷,当HRT≥5 min时,对NO-3-N的去除率能达到90%以上;在实验水质条件下,滤池反硝化反应遵循一级反应动力学,且反应速率常数与流速成正比。     

纳米铁与微生物联合去除地下水中的NO_3~--N

采用实验模拟装置考察油酸包覆型纳米铁、反硝化细菌及其组合方法处理地下水NO-3-N效果与反应产物的变化特征。结果表明,在模拟地下水溶解氧(0.50 mg/L)、温度(15℃)和黑暗环境中,2 g油酸包覆型纳米铁与70 mg/L NO-3-N反应,11 d后NO-3-N去除率为86.4%,其中74.7%的还原产物为NH+4-N,1.7%为NO-2-N,N2生成量仅占10%;反硝化细菌体系中,反应6 d后NO-3-N去除率为78.6%,此时未检测到NH+4-N,而NO-2-N达到最大值,为60.1%,仅有18.5%的N2生成;在油酸包覆型纳米铁-反硝化细菌耦合体系中,6 d后NO-3-N去除率达到80.3%,其中NH+4-N占17.6%,NO-2-N为30.1%,N2为32.6%。因此,比较3种材料对NO-3-N降解效果及产物得出,在地下水环境中,油酸包覆型纳米铁-反硝化细菌组合方法对地下水NO-3-N的去除效果最好,产物主要是N2,减少了还原产物NH+4-N对地下水造成的二次污染。     

一体化A/O移动床生物膜反应器中DO、TN分布及脱氮效果研究

采用一体化A/O移动床生物膜法工艺，以模拟生活污水研究了该工艺的除碳脱氮效果，并对一体化移动床生物膜反应器的好氧区和缺氧区各纵向断面的COD、DO、NH₃-N、TN、NO^-₃-N和NO^-₂-N进行了检测，通过对缺氧区各断面的DO和TN浓度分布情况，分析了脱氮的产生过程。试验结果表明: 在水力停留时间HRT＝12 h，好氧区DO保持5 mg/L左右，COD进水浓度处于250～400 mg/L时，COD的去除率均在90%以上，且出水COD均在40 mg/L以下；TN进水浓度为20～50 mg/L时，NH₃-N去除率高于90%，其出水浓度可达到5 mg/L以下，脱氮效率也较高，TN去除率可达到65%～85%。COD和NH₃-N的浓度分布状况表明该一体化A/O移动床生物膜反应器的流态趋于全混式。     

同步硝化反硝化工艺中DO浓度对N2O产生量的影响

采用序批式生物膜反应器（SBBR）,在连续曝气全程好氧的运行条件下,考察不同溶解氧浓度对同步硝化反硝化脱氮性能及N2O产量的影响。控制溶解氧浓度恒定在1、2、2.5和3 mg/L。结果表明,DO为2 mg/L和2.5 mg/L时,氨氮去除率分别为97.9%和98.5%,同步硝化反硝化率均为99%。DO为2 mg/L时,系统中N2O产生量最低,为0.423 mg/L,占氨氮去除量的1.4%;DO为3 mg/L时N2O的产生量最高,为2.01 mg/L,是DO为2 mg/L时的4.75倍。系统中亚硝酸盐的存在可能是高溶解氧条件下N2O产量增加的主要原因,同步过程中没有NOx-的积累即稳定的SND系统有利于降低生物脱氮过程中N2O的产生量。     

厨余发酵液作为反硝化碳源的规律研究

厨余发酵液中含有丰富的VFA、乳酸等快速降解有机物,以及碳水化合物、蛋白质等慢速降解的有机物,利用厨余发酵液作为外增碳源强化生物脱氮的可行性。首先利用SBR处理投加厨余发酵液后的低C/N污水,经过40 d的培养,最终TN去除率稳定在85%左右,出水COD低于40 mg/L,说明厨余发酵液具有强化生物脱氮的能力;然后利用批式实验研究其在不同C/N条件下的反硝化规律,发现当C/N≤5.1时,出水出现了NO-2-N积累现象,C/N升高到最佳的6.5时,NO-2-N积累现象消失,反硝化速率为3.77 mg NO-3-N/(g VSS·h)。     

同步硝化反硝化工艺中DO浓度对N2O产生量的影响

采用序批式生物膜反应器(SBBR),在连续曝气全程好氧的运行条件下,考察不同溶解氧浓度对同步硝化反硝化脱氮性能及N2O产量的影响.控制溶解氧浓度恒定在1、2、2.5和3 mg/L.结果表明,DO为2 mg/L和2.5 mg/L时,氨氮去除率分别为97.9%和98.5%,同步硝化反硝化率均为99%.DO为2 mg/L时,...     

低碳氮比对生物膜-电极反应器反硝化的影响

以乙酸钠作为碳源,给阴阳极外加2V的直流电压,考察了不同低C/N对连续运行的生物膜-电极反应器反硝化的影响。结果表明,当C/N从1.5∶1减少到0.8∶1时,生物膜-电极反应器NO-3-N去除率从99.5%下降至64.1%,出水NO-3-N的浓度从0.27mg/L增加到17.96mg/L,出水NO-2-N的浓度从0.24mg/L增加到2.6mg/L,出水NH+4-N浓度从4.93mg/L下降至3.35mg/L。当C/N为1.5∶1时,生物膜-电极反应器的自养反硝化率仅为8.0%,当C/N降至1∶1时,自养反硝化率增加至30.4%,然而,当C/N从1∶1进一步降低至0.8∶1时,自养反硝化率却从30.4%下降至21.8%。各C/N条件下,生物膜-电极反应器出水的SCOD浓度均高于对照生物膜反应器。生物膜-电极反应器的自养反硝化率与其出水pH呈正相关。     

管式反应器处理生活污水的效能

研发了一种基于射流曝气的管式反应设备,考察了负荷和DO对反应器处理效能的影响。实验结果表明,在温度为15℃、DO 6.0 mg/L、有机负荷为1.0 kg COD/(m3.d)、氮负荷为0.30 kg TN/(m3.d)、HRT为8 h的条件下,管式反应器可使生活污水的COD、NH4+-N及TN分别从335 mg/L、105 mg/L及110 mg/L降至43 mg/L、14 mg/L及18 mg/L,去除率分别为87%、86%和83%。DO对反应器脱氮效能影响显著,DO为6 mg/L时,能构建出同步硝化反硝化系统,NH4+-N和TN的去除率分别为96.6%和86.7%。     

SBR工艺用于焦化纳滤浓盐水生物脱氮

以焦化废水超滤/纳滤/反渗透的"三膜法"深度处理工艺产生的高电导率纳滤(NF)浓盐水为研究对象,采用SBR脱氮工艺对NF浓盐水中有机污染物和总氮(TN)的去除性能进行了研究。实验结果表明,SBR脱氮工况为进水5min,缺氧搅拌8 h,好氧曝气12 h,静置2 h,出水5 min,闲置1 h 50 min,污泥浓度(MLSS)为3 000 mg/L左右时,TN平均去除率为45.45%,COD平均去除率为45.36%。通过烧杯实验研究了不同C/N比对反硝化脱氮效率的影响及其中氮形态的变化,在C/N为4∶1时,出水TN可降低至14.8 mg/L,其中NO-3-N为5.0 mg/L。研究结果证明,SBR可将电导率为12 000~16 000μS/cm的焦化纳滤浓盐水TN降低至15 mg/L以下。     

溶解氧对SBR脱氮性能与脱氮方式的影响

通过设置不同溶解氧(DO)浓度(曝气时段DO浓度均值分别为2.0、1.2和0.4 mg/L),研究了SBR的脱氮性能以及脱氮方式。结果表明,低DO条件下SBR可实现良好的脱氮效果,但需延长曝气时间。运行稳定后,各反应器氨氮的去除率均达到94%以上。总氮去除率随DO水平的降低而增高,分别为67%、74%和78%。不同DO浓度下SBR的脱氮方式不尽相同,DO浓度越低,同步硝化反硝化(SND)脱氮效果越明显。DO为2.0、1.2和0.4 mg/L时,SND率分别为31.4%、48.3%和66.8%。典型周期性实验表明,DO为2.0 mg/L时,通过SND现象去除的总氮占进水总氮的比例为7.6%,通过内源反硝化去除的总氮为12.0%;DO为1.2 mg/L时,通过亚硝酸型SND现象去除的总氮为12.2%,通过内源反硝化去除的总氮为8.1%;DO为0.4 mg/L时,通过亚硝酸型SND现象去除的总氮为15.8%,通过内源反硝化去除的总氮为5.0%。     

城市生活污水短程硝化系统的恢复与启动

为了实现主流的短程硝化反硝化和厌氧氨氧化,设计了基于pH-DO和阀ON-OFF间歇曝气的在线控制系统,搭建了中试级别的短程硝化SBR,在高DO条件下基于城市生活污水恢复种泥活性后,加入反硝化稳定短程,最后接入厌氧氨氧化滤池实现全过程自养脱氮。将脱氮率、NO-2-N积累率等作为考察指标,研究了系统的启动过程和稳定性。结果表明:控制SBR(sequencing batch reactor)中DO=2~2.5 mg·L~(-1)、HRT=8~10 h、SRT=4~5 d、T=25℃,启动恢复3个月后,系统能保持90%以上的NO-2-N积累率、NO-2-N/NH+4-N=0.96±0.18;短程硝化反硝化能达到50%左右的NH+4-N去除率,60%左右的TIN去除率;短程硝化接厌氧氧氨氧化能保证90%左右的NH+4-N去除率和TIN去除率,出水达一级A标准。由实验结果分析,系统在高DO条件下能恢复短程硝化污泥的活性,基于pH-DO和阀ON-OFF间歇曝气的在线控制系统稳定性高,能保证短程硝化系统的稳定运行;恢复活性后,后接厌氧氨氧化滤池能实现中试级别的全过程自养脱氮。     

一株耐盐好氧反硝化细菌的分离鉴定及其脱氮特性

从处理高盐废水的生物接触氧化工艺成熟活性污泥中分离得到一株耐盐好氧反硝化细菌F10.根据形态学特征、生理生化以及16S rRNA基因序列测定分析,初步判定该菌株为盐单胞菌属(Halomonas sp.).菌株能在盐度为3%~7%的培养基中良好的生长及脱氮,最适盐度为3%(以Na Cl计),最适碳源为乙酸钠,最适p H为7~8,最适温度为30℃.该菌株能利用NO-3-N进行反硝化作用,在盐度为3%的反硝化培养基中24 h内对NO-3-N的去除率达到92.6%,36 h基本完全去除。该菌株在3%盐度下表现出良好的异养硝化-好氧反硝化性能,初始硝态氮浓度在270 mg/L时,菌株的脱氮率可达90%以上,氨氮的去除率可达75%以上,脱氮过程中无NO-2-N积累,可实现同步硝化反硝化,具有一定的工程应用价值。     

序批式生物膜反应器和序批式反应器处理硝酸盐氮污染河水

在序批式反应器(SBR)中添加ZH组合填料构成序批式生物膜反应器(SBBR),并以SBR为对比,研究了2种工艺对污染河水中硝酸盐氮的去除效果。结果表明,(1)进水硝酸盐氮浓度分别为15、20和30 mg/L时,2种工艺对COD的去除率均大于90%,对COD的去除能力均较强,进水硝酸盐氮的增加对COD的去除效果影响不大;第1个缺氧段是COD的主要去除段,此阶段COD的去除率达到80%以上。(2)随进水硝酸盐氮浓度的增加,SBBR中NO-3-N和TN的去除率分别从99.73%和99.24%降至79.75%和65.56%;SBR中NO-3-N和TN的去除率分别从99.91%和99.51%降至55.57%和41.73%。(3)随进水硝酸盐氮浓度的提高,两反应器内亚硝酸盐氮的积累量增大;进水硝酸盐氮浓度为15、20和30 mg/L时,SBBR中的亚硝酸盐氮最大积累浓度分别为2.90、6.82和10.72 mg/L;SBR中亚硝酸盐氮最大积累浓度分别为4.35、9.47和11.89 mg/L。SBBR中亚硝酸盐氮的积累明显低于SBR。     

水力负荷对厌氧氨氧化反应器运行影响的研究

采用一套有效容积为4.46 L的UASB-ANAMMOX反应器,通过对水力负荷进行3个阶段的调节,研究水力停留时间对ANAMMOX反应器处理效果的影响.3个阶段的水力负荷分别为0.20～0.25、0.38～0.43、0.16～0.20 L/(Ld).在试验过程中,水力负荷的冲击对NH 4-N、NO-2-N的去除率影响明显.其中水力负荷为0.20～0.25 L/(L·d)时,NH 4-N、NO-2-N去除率都能达到99%以上;当水力负荷为0.38～0.43 L/(L·d)时,NH 4-N、NO-2-N去除率分别降至64%和62%;当水力负荷为0.16～0.20 L/(L·d)时,NH 4-N、NO-2-N去除率立刻分别回升至94%和97%.ANAMMOX反应过程中,NO-2-N和NH 4-N的去除量比值基本在1.3∶1.0左右变化,ANAMMOX反应的优势菌种代谢在运行过程中会将一部分NO-2-N转化为NO-3-N,水力负荷的改变对NO-3-N的出水浓度影响不大;但NO-3-N日生成量与水力负荷的大小成正比.试验表明,UASB-ANAMMOX反应器对水力负荷冲击有较强的抵抗力,但是仍会造成一定量的ANAMMOX反应的优势菌流失,使该反应器在短时间内不能恢复最佳的去除效果.     

堆肥物强化潜水含水层生物反硝化的性能及影响因素

为强化潜水含水层生物反硝化能力和提高反硝化速率,利用批实验,开展堆肥物作为有机碳源强化生物反硝化的可行性和有效性研究,探讨反硝化的性能和氮素的变化,考察温度、DO、ClO_4~-和零价铁(ZVI)的影响。结果表明,随着接触时间的增加,残留NO_3~-呈降低趋势。当接触时间12h时,硝酸盐氮减少量远远大于亚硝酸盐氮和氨氮生成量之和,且氨氮生成量逐渐降低至小于0.6mg/L。接触时间为36h时,15.0、21.0、32.0℃时的反硝化速率分别是10.0℃时的1.30、1.70、2.26倍。当初始DO质量浓度为0.2mg/L时,接触时间为8h的NO_3~-去除率达26.6%。当ZVI为40.00g时,NH+4生成量最高(峰值8.1mg/L)。在初始ClO_4~-质量浓度为0~50.0 mg/L时,NO_3~-去除率变化不大。堆肥物作为有机碳源强化反硝化可行且高效。除了ClO_4~-外,水温、DO和ZVI均显著影响强化过程。     

分段进水多级生物膜反应器脱氮效能影响因素研究

采用分段进水多级生物膜反应器处理高氮低碳小城镇污水,考察负荷、溶解氧和温度对反应器脱氮效能的影响。实验结果表明:负荷、溶解氧和温度对反应器脱氮效能有显著影响。在水温为20～25℃,DO为5 mg/L,负荷为1 kgCOD/(m3.d),挂膜密度为30%,第1、3、6级分段进水,流量分配比为2∶2∶1的条件下,在反应器中可成功构建出高效同时硝化反硝化系统,出水COD、NH4+-N和TN浓度分别为33 mg/L、2.6 mg/L和29.4 mg/L,去除率分别为90.1%、96.0%和63.9%。当水温≤15℃时,硝化速率受温度的影响显著。