短程硝化反硝化工艺处理低C/N餐厨废水

针对餐厨废水的水质特点,提出低C/N下的短程硝化反硝化餐厨废水处理组合工艺。通过控制微氧区、好氧区DO分别为0.5 mg/L和2.5 mg/L;硝化液,微氧区混合液和污泥回流比分别为200%、100%和100%,可以实现NO-2-N累积率达到90%以上,COD、氨氮平均去除率为73.42%和98.57%。较低的C/N使得反硝化效果不佳,对反应器进水补充适量的甲醇作为碳源,在COD/TN约为4的情况下,以NO-2-N为主的反硝化可以使反应器对TN的去除率达到94%,出水各项指标符合相关排放标准,实现了餐厨废水高效和经济的生物脱氮。     

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)。     

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。     

污水中不同COD组分下A/O脱氮工艺的反硝化效率

为了研究了不同COD组分进水对A/O工艺中反硝化的影响以及COD组分中溶解性易生物降解COD(SS)、颗粒性慢速可生物降解COD(XS)比例改变后系统反硝化速率和反硝化潜力的变化。以连续流A/O反应器脱氮效率为研究对象,通过改变碳源物质投配量来配置3种SS比例分别为15%、30%和50%的城市污水,系统地考察了进水中SS比例对反硝化的影响。结果表明,进水中SS比例由15%增加到50%后,可以明显提高A/O系统TN的去除率,脱氮率由82%提高到89%。同时通过缺氧反硝化间歇实验,从反硝化动力学角度分析,进一步确定进水中SS比例对反硝化速率和反硝化潜力的影响,发现进水SS比例分别为50%、30%和15%,系统反硝化速率分别为0.027 g NO-3-N/(g VSS·min)、0.022 g NO-3-N/(g VSS·min)和0.020 g NO-3-N/(g VSS·min),反硝化潜力分别为16.49、13.99和13.74 mg/L。可见随着进水中SS比例的升高,系统中反硝化速率和反硝化潜力也相应增加。得出进水中COD组分不同,尤其是SS所占比例大小,是影响反硝化效果的一个关键因素。     

分段进水SBR短程生物脱氮过程中N2O产生及控制

利用SBR,控制曝气量为60 L/h,利用在线pH曲线控制曝气时间,成功实现了短程生物脱氮过程,并考察了不同进水方式下SBR运行性能及N2O产量。结果表明,分段进水能够有效降低短程生物脱氮过程中外加碳源投加量。在原水进水碳氮比较低时,采用递增进水量的进水方式,能够有效降低生物脱氮过程中NO-2积累量,从而降低系统N2O产量。1次进水、2次等量进水和2次递增进水方式下,生物脱氮过程中N2O产量分别为11.1、8.86和5.04 mg/L。硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分氨氧化菌(AOB)在限氧条件下以NH+4-N作为电子供体,NO-2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。     

分段进水SBR短程生物脱氮过程中N_2O产生及控制

利用SBR,控制曝气量为60 L/h,利用在线pH曲线控制曝气时间,成功实现了短程生物脱氮过程,并考察了不同进水方式下SBR运行性能及N2O产量。结果表明,分段进水能够有效降低短程生物脱氮过程中外加碳源投加量。在原水进水碳氮比较低时,采用递增进水量的进水方式,能够有效降低生物脱氮过程中NO-2积累量,从而降低系统N2O产量。1次进水、2次等量进水和2次递增进水方式下,生物脱氮过程中N2O产量分别为11.1、8.86和5.04 mg/L。硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分氨氧化菌（AOB）在限氧条件下以NH＋4-N作为电子供体,NO-2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。     

单级与二级BAF工艺除碳硝化效能的对比研究

在总曝气量、HRT、水温、进水水质相同的条件下,对比研究了单级(BAF C/N)和二级曝气生物液池(BAF C+N)处理生活污水的除碳硝化效能。结果表明,将除碳和硝化分级有利于提高BAF工艺的处理效能。分级后,C柱较C/N柱具有更高的COD去除容积负荷,且出水COD浓度稳定低于50 mg/L;二级BAF工艺出水NH4+-N浓度由单级BAF的5～12 mg/L降至5 mg/L以下,且N柱在pH<6.3时依然能够进行硝化;N柱中下部具有较高的微生物活性,平均比耗氧速率为32 mg O2/(g VAS·h)。二级BAF中C柱的反冲洗周期和强度与单级BAF相同,而N柱的反冲洗周期则延长至5～7 d,能够降低反冲洗能耗和用水量。     

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。     

焦化废水在厌氧反硝化产甲烷体系中降解动力学特征

接种成熟厌氧反硝化产甲烷颗粒污泥,以焦化废水特征污染物苯酚、喹啉、吡啶和吲哚为碳源,研究了不同C/N下,反硝化产甲烷体系有机物降解特征。结果表明,焦化废水为碳源,可以发生反硝化产甲烷反应;在C/N为3、6时,只发生反硝化反应;在C/N为12、50时,同时发生反硝化产甲烷反应;体系中反硝化反应优先于产甲烷反应进行;NO_x~--N降解过程出现NO_2~--N积累,C/N比增加,NO_2~--N最高积累量降低,产甲烷活性恢复时间缩短;反硝化比耗碳速率大于产甲烷比耗碳速率,同时反硝化产甲烷体系有机物去除效率高于单一厌氧产甲烷体系,反硝化反应有助于保持pH值稳定,降低ORP,从而促进产甲烷菌的繁殖。     

硫自养与异养混合亚硝酸盐反硝化过程铵生成机制

为研究亚硝酸盐型碳、氮、硫同步脱除系统的特性,采用SBBR,以亚硝酸盐、硫化物及乙酸钠为基质,探索6种进水COD/N及5种进水S/N下碳、硫混合亚硝酸盐反硝化过程铵的生成机制。结果表明:在进水COD/N高于2、S/N高于1时,NO_2~--N去除率高达99%;同时,当氧化还原电位(ORP)低于-400 mV时,会出现铵浓度明显升高现象,在此条件下,进水COD/N不变时,较高的S/N会促进铵的生成;控制进水S/N不变,COD/N为3时铵浓度升高最为明显。微生物分析结果表明,该碳、氮、硫混合体系中同时存在硫自养反硝化、异养反硝化及亚硝酸盐异化还原为铵等过程,碳、硫混合亚硝酸盐反硝化过程铵的生成机制可能是低氧化还原电位和过量电子供体存在的情况下亚硝酸盐异化还原为铵的过程。     

pH值和碳氮比对亚硝酸型反硝化影响的研究

利用序批式反应器中长期驯化好的以亚硝酸盐为主要基质的纯种污泥，做锥形瓶实验，分别研究pH和碳氮比对亚硝酸型反硝化的影响。结果表明，亚硝酸型反硝化适宜的pH范围在7.7～8.6，最佳pH值在8.2左右；碳氮比（C/N）大于1.94，可实现连续稳定的脱氮效果，起始亚硝氮比基质降解速率随C/N的增加而增加，大于3.11速率几乎不再增加，通过动力学分析，得出该实验条件下C/N的饱和常数Ks为9.36。     

C/N比对好氧颗粒污泥性能的影响

在SBR内接种活性污泥,研究了进水C/N比对好氧颗粒污泥的影响。结果表明,在高C/N比的条件下污泥不易快速颗粒化,沉降性能差,低C/N比有利于反应器内微生物的积累,MLSS最高可达8 740 mg/L,然而过低的C/N比将导致颗粒粒径增加,结构疏松以致解体,丝状微生物过度繁殖,不利于系统的稳定。对有机物的去除受进水C/N比的影响不明显,颗粒初步形成后对COD的去除率基本维持在87%左右;在C/N比为6.67～2.86之间时,除磷效果较好,平均去除率稳定在80%以上,而C/N比过高或过低,污泥颗粒化程度差,体系内缺乏除磷所需的微观环境,不利于磷的去除;进水C/N比对NH4＋-N的去除效果影响明显,C/N比为10时,好氧颗粒污泥具有良好的脱氮效果,NH4＋-N的平均去除率达90.59%,但低C/N比能抑制硝化菌和反硝化菌的活性,当进水C/N比由5降低至2时,反应器对NH4＋-N的去除率由65.23%下降到38.77%。     

上流式缺氧污泥床和好氧生物膜组合脱氮工艺的研究

将上流式颗粒污泥床(USB)用于反硝化和生物膜法用于自养硝化处理蔗糖配水和小区生活污水,反硝化污泥床去除有机物和硝态氮具有节省需好氧去除有机物的能耗的优势,同时好氧生物膜法硝化效率高。试验结果表明,当工艺进水的有机负荷小于2kgCOD/m3·d时,出水COD均小于60mg/L,好氧单元进水有机负荷和氨氮负荷分别小于13kgCOD/m3·d和09kgNH3N/m3·d时,出水氨氮小于5mg/L;COD/NO-3N是影响反硝化的关键因素,处理蔗糖配水时,COD/NO-3N大于5时反硝化脱氮完全,而COD/NO-3N为10时,生活污水作为电子供体仍然脱氮不完全;有机物含量过高导致好氧单元硝化效果降低,HRT是影响好氧单元硝化效率的主要因素,HRT缩短为15h时,氨氮去除率降低了85%左右;同时处理蔗糖配水和生活污水的反硝化菌活性相当。     

C/N比对ANAMMOX与反硝化协同脱氮性能影响及其动力学

采用ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器,考察了不同C/N(NH+4-N)比时厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮性能表现,并与无机环境下反应器的脱氮性能相比较。研究结果表明,C/N比决定了ANAMMOX/反硝化耦合反应的发展方向。当C/N0.33时,ANAMMOX为主导反应;当C/N=0.67时,耦合反应的效果最佳,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为92%、95%、COD去除率大于96%,实现了氨氮及COD的同时去除;当C/N=1.33时,反硝化反应逐渐占据优势;当C/N2.96时,反硝化作用成为主导反应,厌氧氨氧化反应受到明显抑制,氨氮去除率下降。采取批次实验方法研究了厌氧氨氧化与反硝化协同反应的动力学特性。用基质抑制动力学Haldane模型拟合不同基质浓度下的厌氧氨氧化活性,得到氨氮最大比增长速率为0.09 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为8.4 mg/L、半抑制常数为1 198.2 mg/L;亚硝态氮最大比增长速率为0.27 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为10.2 mg/L、半抑制常数为300.1 mg/L。采用Monod模型和Haldane模型分别拟合不同COD浓度和亚硝酸盐浓度下的反硝化性能,得到反硝化亚硝态氮最大比增长速率为0.2 kg/(kg VSS·d),半饱和常数为17.4 mg/L、半抑制常数为128.4 mg/L,COD半饱和常数为83.3 mg/L。     

碳源和COD/N对短程反硝化处理垃圾焚烧渗沥液产N_2O的影响与调控

采用短程硝化反硝化工艺处理垃圾焚烧渗沥液厌氧出水,研究反硝化过程中碳源种类(乙酸钠、甲醇、葡萄糖)和碳氮比(1.5、2.5、3.5、5.0)对N_2O产生的影响,以实现N_2O的高效产生。结果表明,反硝化系统中N_2O的产生受外加碳源种类和碳氮比影响较大。在反硝化所需碳氮比(COD/N=5.0)条件下,高效产N_2O的碳源种类为乙酸钠,N_2O转化率为6.9%。以乙酸钠为碳源,在碳氮比为3.5时N_2O产量最大,N_2O转化率可达15%。通过最佳产N_2O条件下微生物群落分析发现,一些有助于N_2O产生的反硝化菌得到富集。因此,通过碳源和COD/N等参数的调控,能够实现垃圾焚烧渗沥液反硝化段N_2O的高效产生。     

嗜盐好氧反硝化菌SF16的脱氮特性

从海洋沉积物中分离筛选出一株新型的嗜盐好氧反硝化细菌SF16,经形态观察、生理生化实验、16S r DNA序列分析,鉴定该菌株为魔鬼弧菌(Vibrio diabolicus)。菌株SF16存在周质硝酸盐还原酶(nap A)基因,进一步证实其具有好氧反硝化能力。菌株SF16反硝化适宜条件为盐度3%~5%,碳源为乙酸钠,C/N值10~12,在此条件下,经过48 h培养,NO-3-N浓度从136.43 mg·L-1降至0.39 mg·L-1,且NO-2-N积累量仅为1.96 mg·L-1,总氮去除率高达98.28%。将菌株SF16接种于牡蛎壳填料曝气生物反应器中,用于处理人工合成含盐废水,NO-3-N、TN和COD的去除率分别达到99.87%、97.70%和75.34%。研究结果表明菌株Vibrio diabolicus SF16在含盐废水/富营养化水体处理工程中具有良好应用前景。     

低C/N比水产养殖废水生物脱氮实验研究

随着短程硝化-反硝化理论研究的发展,在低C/N比条件下,实现污水的生物脱氮处理已成为可能。为此,设计了水产养殖用水的三级生物膜短程硝化-反硝化处理工艺,并对该工艺在去除模拟水产养殖废水主要污染物的作用进行了初步研究。研究结果表明,在进水pH值7.5~8.5,温度为28~32℃,溶解氧为0.5~1 mg/L,游离氨浓度为5~10 mg/L的条件下,模拟废水的COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别达到94.4%、91.6%和70.1%;并且低C/N比对出水氨氮NH4+-N的去除率影响不大,NO2--N的平均浓度控制在5.2 mg/L以下,低于鱼类的耐受浓度。表明该短程硝化-反硝化工艺设计,可用于低C/N比水产养殖废水主要污染物的生物处理,尤其是可消除NO2--N对水产养殖的潜在威胁,基本达到养鱼回用标准。     

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.     

UASB反应器对芳香族化合物反硝化降解特性研究

以苯、联苯和萘为模型化合物，研究了上流式厌氧污泥床反应器(UASB)在反硝化连续流运行条件下对含上述污染物废水的处理效果，并以葡萄糖为补充碳源，考察了COD/NO^-₃-N(简称C/N)比对有机物反硝化降解特性的影响。研究结果表明，当进水COD浓度约为900 mg/L，苯、联苯和萘总浓度约为60 mg/L，NO^-₃-N为20～60 mg/L时，UASB反应器能够在硝酸盐还原条件下稳定去除废水中有机污染物，其中COD平均去除率可达到85%，苯、萘和联苯平均去除率分别为90%、81%和71%。3种芳香烃反硝化降解速率顺序为苯>萘>联苯。 C/N比对苯的降解影响不十分显著，在C/N为5～30范围内，苯的去除率稳定在87%～92%；萘和联苯去除率受C/N影响较大，在C/N比为15时萘和联苯的去除率均达到最大，分别为82%和77%。     

亚硝态氮对同时产甲烷反硝化工艺处理畜禽粪水的影响

为进一步提高同时产甲烷反硝化反应对畜禽粪水化学需氧量(COD)和氮的去除效率,应用畜禽粪水于接种颗粒污泥的厌氧混合式反应器,进行不同COD与亚硝态氮浓度比值(COD/NO-2-N)对同时产甲烷反硝化反应的影响研究。通过实时监测反应器内COD、凯氏氮(TKN)、辅酶F420、β-葡萄糖苷酶、产气率、pH和氧化还原电位(ORP)等指标得出,COD/NO-2-N为30/1、40/1时,COD去除率、辅酶F420和β-葡萄糖苷酶含量与空白无亚硝态氮的变化规律一致,亚硝态氮几乎未对糖类水解菌及产甲烷菌活性产生抑制作用;而COD/NO-2-N为10/1、20/1时,COD去除率、辅酶F420和β-葡萄糖苷酶含量较低,糖类水解菌及产甲烷菌活性受到抑制。