CAST工艺常规模式下脱氮性能研究

研究了有效容积为21.6 L的循环式活性污泥法反应器在常规模式下,处理模拟废水时,有机污染物和氮污染物的去除情况,并分析了反应器脱氮过程中的限制性因素。结果表明,在反应器的运行周期为4 h(进水曝气2 h,沉淀和排水各1 h)好氧区DO2 mg/L,污泥浓度MLSS稳定在4 000 mg/L时,污泥回流比为20%,COD和氨氮的去除率可达90%。对一个典型周期进行监测分析,氨氮去除彻底,出水主要是硝态氮,总氮去除率约为69%。静态试验测得氨氮氧化速率为8.0 mg NH4+-N/(g MLSS.h),硝态氮生成速率为3.3 mg NO3--N/(g MLSS.h)。从实验结果可以分析出,在上面运行条件下CAST工艺脱氮限制性因素是回流比和污泥龄。     

一体化膜生物反应器中短程硝化反硝化对氨氮的脱除

采用一体化膜生物反应器处理模拟氨氮废水,通过改变温度、pH、DO实现了反应器中短程硝化的稳定运行。结果表明,在进水氨氮、COD分别为67~86、240~342 mg/L的情况下,当温度为30℃、进水pH为8.1时,通过逐渐降低DO至1.2mg/L,亚硝态氮得到富集,氨氮和COD的去除率均能达到80%以上,且系统的耐冲击负荷能力较好;整个运行期间保持了较高的混合液悬浮固体浓度(MLSS),处于3 200~8 210mg/L,污泥沉降比和污泥体积指数(SVI)相对稳定,SVI处于75~138mL/g。     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性.曝气生物滤池进水氨氮为52 mg/L左右、COD为100 mg/L左右和回流比为200%时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0.05 mg/L、COD小于25 mg/L、亚硝态氮为4.7 mg/L和硝态氮为7.1 mg/L,COD去除率达75%,氨氮去除率达99.9%,总氮去除率达78%;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的.研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理.     

邻苯二甲酸酯对序批式活性污泥法运行的影响

环境内分泌干扰物邻苯二甲酸酯(PAEs)在废水处理系统中广泛存在,难降解且易产生累积。PAEs的长期积累难以从废水处理工艺上解决。以序批式活性污泥(SBR)工艺处理人工配置的氨氮废水为例,考察PAEs存在条件下对SBR反应器运行的干扰。结果表明:随着原水中PAEs浓度增加,SBR反应器的活性污泥中,微生物最终能够以PAEs为唯一碳源;PAEs为10～150mg/L时,其浓度的变化对SBR反应器内活性污泥性状有明显影响,悬浮固体(MLSS)最终维持在2 000mg/L;随PAEs浓度的改变,SBR反应器内COD去除率变化不显著,而氨氮去除率随着PAEs浓度的升高而降低,最低值约为50%;亚硝态氮出现积累现象,积累量最高时接近60mg/L。     

异养硝化-好氧反硝化菌ADN-42的脱氮特性

从大连海域典型繁茂膜海绵(Hymeniacidon perleve)中筛选出1株耐盐异养硝化-好氧反硝化菌,通过形态观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列分析,确定其为假单胞菌属(Pseudomonas),命名为ADN-42。其异养硝化-好氧反硝化条件为氯化铵为氮源,柠檬酸三钠为碳源,温度30℃,C/N值为12,摇床转速150 r/min,NH+4-N初始浓度约300 mg/L,盐度为40 g/L Na Cl,在此条件下菌株84 h时NH+4-N去除率为75.4%,无硝态氮产生,亚硝态氮最大积累量为8.3 mg/L;将菌株投加到NH+4-N和NO-2-N混合体系中,混合系统比仅以NH+4-N为氮源的体系的NH+4-N去除速率提高了12.7%;研究结果表明Pseudomonas sp.ADN-42可能是一株有着良好应用前景的高效耐盐异养硝化-好氧反硝化菌。     

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。     

高氨氮对厌氧生物法处理城市垃圾渗沥液的影响

研究了高浓度氨氮对厌氧膜生物法处理城市垃圾渗沥液的影响。结果表明,COD去除率、沼气产量、沼气产率、辅酶F420和最大比产甲烷活性均随氨氮浓度的增加而减小;当氨氮浓度<3600mg/L时,不会对厌氧膜生物反应器的运行产生明显的影响;氨氮对厌氧污泥产甲烷活性的50%抑制浓度为4350mg/L;高浓度氨氮会造成系统VFA浓度增加;当氨氮浓度由4800mg/L降低到2000mg/L后,受重度抑制的厌氧微生物的活性可以在20d里恢复到未受抑制时的活性水平。     

解偶联剂与电气石协同作用对污泥性能的影响研究

为提升解偶联剂的污泥减量效果并缓解其对微生物的影响,在序批式活性污泥反应器(SBR)中添加不同浓度的解偶联剂(双香豆素)和电气石,分析两者协同作用对SBR系统中活性污泥产量及性能的影响。研究结果表明,当双香豆素投加量由10mg/L增加到40mg/L,污泥的表观产率由0.19降至0.15,下降约20%,污泥减量作用明显增强,但COD去除率由76.7%下降至76.3%,SBR内的亚硝酸盐氮积累量增加,TN去除率由87.5%降至80.3%,污泥沉降性能有所降低,污泥活性有所提高。40mg/L双香豆素与100g电气石协同作用下,SBR内污泥的表观产率降至0.13,COD去除率提高至82.6%,SBR内亚硝酸盐氮积累量显著降低,TN去除率可达88.9%,污泥沉降性能及污泥活性均有所提高。电气石可以改善高浓度双香豆素所导致的负面影响,不会提高系统污泥产率。     

高有机物浓度下氨氮的好氧硝化

污水中往往同时含有较高浓度的有机物和氨氮,研究较高有机物浓度下氨氮的好氧生物硝化,以为工程应用提供实践和理论依据。考察了COD浓度为1 200 mg·L~(-1),好氧活性污泥处理氨氮废水过程中COD、NH_4~+-N的去除情况,硝态氮、亚硝态氮的生成情况。在整个驯化阶段,氨氮的最高去除率达到86.42%,COD最高去除率达到85.40%,同时亚硝态氮的最大生成量为15.97 mg·L~(-1),硝态氮的最高生成量为5.14 mg·L~(-1),且8 h的短期实验显示,COD、NH_4~+-N的去除可以同步进行。     

以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷过程中N_2O积累的影响因素

接种稳定运行140 d的反硝化除磷污泥,通过批次实验,研究了亚硝态氮投加方式、进水COD浓度和p H对反硝化除磷过程N_2O代谢的影响。结果表明,60 mg/L的亚硝态氮均分3次投加与1次投加相比,系统内N_2O最大积累量从14.23 mg/L降低为2.90 mg/L,经缺氧吸磷后N_2O剩余量由8.20 mg/L降低至0.02 mg/L,表明多次投加亚硝态氮可有效避免N_2O的积累。当初始进水COD浓度为150、300和450 mg/L时,经3 h缺氧代谢后出水中N_2O剩余量分别为11.70和7.59、4.77 mg/L,较高进水COD浓度可有效降低N_2O的产量。不同p H值的实验结果表明,较高p H可促进N_2O的代谢,并最终减少N_2O的产生量。     

酸-碱处理对剩余污泥水解酸化的影响

剩余污泥中富含有机质和营养元素可回收利用物质,污泥水解酸化液中的有机酸在去除或回收利用氨和磷后可作为进水化学需氧量(COD)不足的污水处理厂的补充碳源。通过控制pH,对比分析了不同处理方式(单独碱处理、酸-碱处理和碱-酸处理)对污泥水解酸化的影响。结果表明,单独碱处理的溶解性化学需氧量(SCOD)溶出量比酸碱联合处理要大16%左右,预处理第8天,达到5 406.1 mg/L。采用先酸(pH 4.0,4 d)后碱(pH 10.0,4 d)预处理,乙酸产量达到74.4 mg COD/g VSS,占总SCFAs的60.5%,产量及其占总短链脂肪酸(SCFAs)百分比含量均高于其他预处理方式。且酸-碱处理方式下NO4+-N和PO34--P溶出要优于其他处理方式。而单独碱处理方式下污泥减量效果最好,VSS去除率为36.6%。     

ECOSUNIDE工艺活性污泥中自养菌浓度的测定与分析

设计并利用在差压仪中密闭投加基质的实验方法,根据ASM模型中自养菌和硝化过程耗氧速率的关系,对比研究了ECOSUNIDE工艺和其他4个污水处理厂曝气池混合液中自养菌的浓度。研究表明,在不考虑自养菌增长和衰减情况下,ECOSUNIDE工艺混合液自养菌生物浓度为48.15 mg COD/L,该结果显著高于其他受试污水处理厂的混合液自养菌生物浓度(17.2～37.5 mg COD/L),表明ECOSUNIDE工艺在提高活性污泥中自养菌生物浓度上有较强的优势。设计的实验方法可以简便、有效地测定用于ASM模型中的自养菌浓度。     

改进型A~2/O工艺处理城市生活污水的脱氮除磷效能研究

在分析传统A2/O工艺缺陷的基础上,提出了一种改进型A2/O工艺。为了防止回流污泥中的硝酸盐进入厌氧区,在传统A2/O工艺的厌氧区后面增加一个体积较小的缺氧选择池,回流污泥进入缺氧选择池,并进行反硝化消耗回流污泥中的硝酸盐;同时,在缺氧区通过反硝化除磷实现"一碳两用"。结果表明,改进型A2/O工艺有较好的脱氮除磷效果,在COD为298mg/L、TN为55mg/L左右、TP为7mg/L左右时,系统对COD、TN、TP的平均去除率分别为88.44%、77%、95%。     

内源电子受体对剩余污泥释磷行为的影响

采用生物脱氮除磷工艺中剩余活性污泥所含硝化细菌处理生产废水的新型硝化工艺,将生产废水中所含氨氮转化为硝酸盐,获得一种从污水处理工艺中产生的内源电子受体。研究内源电子受体的产生特征及其用于抑制富磷剩余污泥在重力浓缩过程中磷的释放特征。结果表明:(1)采用剩余污泥处理生产废水工艺用于产生内源电子受体时,最佳曝气时间为24 h,可将液相中氨氮由41.20 mg/L降为0.19 mg/L;同时,硝酸盐由1.14 mg/L升高至32.62 mg/L,可作为一种潜在的内源电子受体用于抑制重力浓缩过程中剩余活性污泥释磷;(2)当内源电子受体硝酸盐浓度为36.16 mg/L时,经后续的重力浓缩(24 h)后,回流液中磷浓度为44.87 mg/L,与浓缩池上清液直接回流(100%回流并积累)相比,磷积累量降低了65.44%;同时,硝酸盐氮在这一过程中发生反硝化,由36.16 mg/L降至4.84 mg/L。同时,与生产废水直接回流(100%回流并积累)相比,该新型工艺引起氨氮积累量仅为17.68%。上述结果表明:采用内源电子受体,不仅可以有效降低生物脱氮除磷工艺中生产废水回流而引起的磷积累量,而且可同步减少氨氮的循环积累量。     

Influence of chemical oxygen demand/total Kjeldahl nitrogen ratio and sludge age on nitrification of nitrogenous wastewater.

Four laboratory-scale biological nitrification units (influent total Kjeldahl nitrogen [TKN] = 1002 to 1062 mg/L) were operated at chemical oxygen demand (COD)/TKN ratios of approximately 0.5, 1.0,15, and 2.0 and at three different sludge ages of 30, 20, and 10 days to study the influence of COD/TKN, sludge age, COD loading, and TKN loading on nitrification and nitrifiers. Percent nitrification was found to increase with decreases in COD/TKN and increases in sludge age. The average nitrifier concentration increased from 460 mg/L at a COD/TKN of 2.22 and a sludge age of 10 days to 706 mg/L at a COD/TKN of 0.676 and a sludge age of 30 days. The nitrifier fraction was found to be higher at a lower COD/TKN and lower at a higher COD/TKN. The nitrifier fraction increased with the decrease in sludge age and COD loadings and the increase in TKN loadings. The effect of sludge age on the nitrifier fraction was amplified at a COD/ TKN of approximately 0.5 rather than at approximately 2.0. The nitrification rate (kilograms TKN oxidized per kilograms nitrifiers per day) was shown to be dependent on COD/TKN and sludge age. The activity performed by Nitrobacter was affected at all COD/TKN ratios studied as well as at a sludge age of 10 days. This was manifested by the accumulation of high levels of nitrite-nitrogen in the nitrified effluent. The presence of heterotrophs did not affect nitrification rates and the growth of nitrifiers, which were found to be beneficial. High sludge age and COD loadings resulted in a higher sludge volume index of more than 200 mL/g mixed liquor suspended solids. Microscopic examination showed filamentous structure of sludge under these conditions. It is concluded from the investigations that a sludge age of 30 days and a COD/TKN of approximately 1.0 are optimal to yield maximum nitrification and nitrifier growth rates for treating high-strength nitrogenous wastewater.     

活性污泥法处理高钙废水中污泥特性的变化

通过单级SBR法处理模拟高钙废水,研究了活性污泥法处理高钙废水的过程中钙离子对COD,MLVSS,MLSS,SVI,污泥增长速率,污泥形态结构及生物相的影响,揭示活性污泥法处理高钙废水的过程中污泥量巨大的原因。采用逐步增加钙离子浓度的方法,检测到在污泥培养期([Ca2+]=0 mg/L),COD去除率为98.1%,MLVSS和MLSS稳定在4 900~5 500mg/L,污泥增长速率为67 mg/(L·d),SVI为55~60 mL/g;在驯化处理期([Ca2+]=120~2 400 mg/L),COD去除率降至87.37%,MLVSS降至2 500 mg/L,MLSS增加至19 300 mg/L,污泥增长速率为212.31 mg/(L·d),SVI降至25 mL/g;在冲击期([Ca2+]=4 000 mg/L),COD去除率降至69.23%,MLVSS降至1 600 mg/L,MLSS迅速增加至24 200 mg/L,污泥增长速率为816.67 mg/(L·d),SVI降至14 mL/g。经显微镜观察发现,污泥絮体由松散变得密实,生物相由钟虫等指示性微生物变为不适应环境的胞囊结构。结果表明,随Ca2+浓度的增加,COD去除率下降,MLSS迅速增加,MLVSS和SVI急剧缩小,说明活性污泥中的活性微生物逐渐减少,而无机物组分逐渐增多;钙离子的加入促使系统碳酸平衡向右移动,使离子状态的钙大部分转化为难降解的碳酸盐,并附着于污泥絮体上,污泥绒粒被压缩,使污泥颗粒密实度及MLSS迅速增加,导致污泥排放量巨大。     

水解酸化-A~2O污泥减量工艺的运行性能研究

生物处理单元采用水解酸化、多级串联接触曝气、连续流的除磷脱氮A2/O工艺,并辅以外排厌氧富磷污水侧流除磷,开发了一个新型的具有强化除磷脱氮功能的污泥减量HA-A/A-MCO工艺。用该工艺处理校园生活污水发现,在SRT60 d、进水COD 316~407 mg/L、NH4+-N30~40 mg/L、TN35~53 mg/L、TP 8~12 mg/L的条件下,出水COD≤18 mg/L、NH4+-N≤2.1 mg/L、TN≤10.3 mg/L、TP≤0.44 mg/L。研究还发现,水解酸化池处理产生的VFA能有效促进生物除磷脱氮,导致厌氧释磷量达57 mg/L,进入化学除磷池的侧流液量仅相当于进水量的13%;系统最主要的脱氮形式是SND和缺氧反硝化,SND脱氮占脱氮总量的50%,缺氧反硝化占26%;HA-A/A-MCO系统有效实现了生物相分离,并利用生物捕食作用获得较低的污泥产率,0.1 g MLSS/g COD。     

交替缺氧/好氧CAST工艺污染物去除特性

以模拟城市污水为处理对象,采用循环式活性污泥法(CAST)反应器,对交替缺氧/好氧模式下系统去除污染物的性能进行了研究。结果表明,运行期间系统内有机物的去除率稳定,出水COD小于40 mg/L,COD平均去除率为91.7%;NH4+-N、TN的平均去除率分别为83.9%、72.4%,出水TN以NO3--N为主;系统的除磷性能良好,磷酸盐的平均去除率为90.6%。此外,出水COD、TN和TP均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB-18918-2002)的一级A要求。     

水解酸化-A2O污泥减量工艺的运行性能研究

生物处理单元采用水解酸化、多级串联接触曝气、连续流的除磷脱氮A2／O工艺，并辅以外排厌氧富磷污水侧流除磷，开发了一个新型的具有强化除磷脱氮功能的污泥减量HA—A／A—MCO工艺。用该工艺处理校园生活污水发现，在SRT60d、进水COD316～407mg／L、NH4＋-N30～40mg／L、TN35～53mg／L、TP8—12mg／L的条件下，出水COD≤18mg／L、NH4＋-N≤2．1mg／L、TN≤10．3mg／L、TP≤0．44mg／L。研究还发现，水解酸化池处理产生的VFA能有效促进生物除磷脱氮，导致厌氧释磷量达57mg／L，进入化学除磷池的侧流液量仅相当于进水量的13％；系统最主要的脱氮形式是SND和缺氧反硝化，SND脱氮占脱氮总量的50％，缺氧反硝化占26％；HA-A／A—MCO系统有效实现了生物相分离，并利用生物捕食作用获得较低的污泥产率，0．1gMLSS／gCOD。     

固定化菌藻系统对污水处理厂出水的深度处理

将海藻酸钠固定化活性污泥和小球藻制成颗粒小球,以自制的流化床反应器对重庆市某污水处理厂出水进行深度处理,探讨了系统对氨氮、TP、COD的去除效果,实验结果表明:在HRT=12 h,溶解氧浓度为3.0 mg/L左右,pH值为6.2至8.0之间,环境室温条件下,系统对氨氮、TP、COD均有较好的去除效果,系统稳定运行后对氨氮、TP、COD去除率基本维持在60%、60%和30%以上,出水氨氮、TP、COD浓度基本维持在8、0.5和40 mg/L以下,出水浓度达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准。这项研究显示固定化菌藻胶球系统在污水处理厂出水的深度处理中具有潜在的应用前景。