基于SBR反应器的ANAMMOX工艺的启动运行

采用SBR反应器,接种好氧硝化污泥,在142 d内于较高负荷下成功启动了厌氧氨氧化反应器.反应器总氮容积负荷(以N计)为0.43 kg/m3·d,总氮去除率最高达到93.3%,平均为80.5%;氨氮和亚硝酸盐氮的去除率最高达到93.9%和99.8%,平均去除率为81.2%和85.7%.在稳定运行阶段,氨氮去除量、亚硝酸盐氮去除量、硝酸盐氮生成量三者之间的比值为1:1.38:0.18.反应器启动过程中,出水、进水pH差值的变化趋势由负到正,然后稳定在一定范围内;且污泥性状有较大变化,污泥中微生物所占比率有所提高,整个反应器中适应厌氧氨氧化运行方式的菌种增殖较快.     

接种不同污泥源条件下厌氧氨氧化菌的特性

2组ASBR接种污泥源分别为好氧硝化污泥、好氧硝化污泥和厌氧氨氧化污泥按2：1比例}昆合的混合污泥。在相同条件下,经过驯化培养均实现了厌氧氨氧化的稳定运行。接种好氧硝化污泥的反应器的适应期为29d,经过105d的培养反应器成功启动;接种混合污泥的反应器的适应期为13d,经过49d反应器启动成功。从2组ASBR污泥中提取细菌总DNA,经过厌氧氨氧化菌特异引物Pla46rc／Amx820对污泥样品进行PCR扩增、克隆和测序等分析。实验结果表明,接种不同污泥源条件下的反应器中厌氧氨氧化菌的特性存在差异,接种污泥源为好氧硝化污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusKuenenia,而接种混合污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusAnammox—oglobus,与最初接种的混合污泥中的厌氧氨氧化菌相同。当接种污泥中存在厌氧氨氧化菌时,该菌株经过长时间的驯化可成为优势菌种,而当接种污泥中无厌氧氨氧化菌存在时,CandidatusKueneniasp．可以在反应器中占主导,具有更强的竞争优势。     

ASBR厌氧氨氧化反应器的快速启动及脱氮原理分析

以城市生活污水为基本水质进行配水,采用ASBR研究了厌氧氨氧化反应器的快速启动过程及脱氮性能。实验条件如下:T为(35±1)℃、HRT为24 h、pH为7.2～7.5,进水NH4+-N、NO2--N浓度为40～160 mg/L,TN负荷为0.08～0.34 kg TN/(m3.d),按2∶1比例混合接种好氧短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥,经49 d运行成功启动厌氧氨氧化反应器,并实现稳定运行。实验结果表明:稳定运行期NH4+-N、NO2--N去除率分别达96%和98%;NH4+-N、NO2--N去除量与NO3--N生成量比值为1∶1.05∶0.29,较为接近理论值;成功启动的反应器出水pH高于进水;系统TN去除率平均值为79.7%;反应器内存在反硝化与厌氧氨氧化的协同作用,实现了部分COD去除;污泥由深棕色絮状变成红褐色颗粒状,经SEM扫描电镜观察污泥菌群种类单一,多为球状菌,有漏斗状缺口,具有典型氨氧化菌形态特征。     

不同污泥源厌氧氨氧化污泥的比较

采用厌氧序批式反应器,以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为污泥源,通过对氨氮、亚硝酸盐氮、pH等指标的监测和数据分析、污泥颜色变化和菌落电镜照片的观察,研究2种不同污泥源厌氧氨氧化污泥的差异.结果表明,不同污泥源厌氧氨氧化污泥的颜色不同,污泥中具有厌氧氨氧化作用的优势菌不同;由厌氧颗粒污泥为污泥源培养出的厌氧氨氧化污泥具有较高的厌氧氨氧化活性.     

不同泥源对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用2套上流式生物膜反应器,分别接种少量厌氧氨氧化污泥和大量硝化污泥,考察其对厌氧氨氧化反应器启动的影响。污泥接种入反应器后,测得接种厌氧氨氧化污泥的反应器(R1)内MLSS为0.22 g/L,另一个反应器(R2)MLSS为2.7 g/L。与直接接种厌氧氨氧化污泥相比,R1经过72 d的运行才显现出厌氧氨氧化特性。经过114 d的培养,前者氮去除速率由0.23 kg/(m3.d)提升到5.29 kg/(m3.d),总氮去除率大于89%;R2的氮去除速率由0.01 kg/(m3.d)提升到1.1 kg/(m3.d),总氮去除率大于84.6%。说明普通污泥启动需要一个较长的筛选过程,直接接种少量的厌氧氨氧化污泥比接种普通的污泥能够更快启动厌氧氨氧化反应器。     

好氧硝化颗粒污泥的培养及其性能

为考察不同接种污泥培养好氧硝化颗粒污泥的可行性,分别采用絮状活性污泥和厌氧颗粒污泥作为接种污泥,在气升内循环序批式反应器(SBAR)中进行好氧硝化颗粒污泥的培养,探讨不同性质的种泥对好氧硝化颗粒污泥的培养及其性能影响.结果表明,以絮状活性污泥、厌氧颗粒污泥为接种污泥均可培养出好氧硝化颗粒污泥,其颗粒成熟时间分别为62和80 d,SVI为25.52和27.68 mL/g,氨氮去除率为93.15％和75.43％,COD去除率在90％以上,SOUR、Zeta和EPS显著提高,微生物活性及疏水性能增强,以絮状活性污泥培养的好氧硝化颗粒污泥性能更优.     

污泥接种策略与联氨促进垃圾渗滤液厌氧氨氧化工艺快速启动及其运行效果

针对厌氧氨氧化工艺启动速度慢及在垃圾渗滤液中脱氮效率低的问题,探究了厌氧氨氧化工艺在处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液中的快速启动及稳定运行策略。结果表明,厌氧氨氧化工艺接种反硝化污泥:anammox颗粒污泥=9:1的启动效果最佳,100 d时TN去除率可达75.1%。但由于垃圾渗滤液中COD较高,异养反硝化菌生长迅速且严重影响厌氧氨氧化菌活性。通过投加6 mg·L^-1的N₂H₄之后,异养反硝化菌活性受到抑制,反应器内厌氧氨氧菌占据主导地位,Candidatus Kuenenia菌相对丰度由0.2%提升到10.6%,TN去除率及氮去除速率分别达90.6%和0.143 kg·(kg·d)^-1以上。在厌氧氨氧化工艺中投加适量N₂H₄可实现垃圾渗滤液的稳定高效自养脱氮。     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L~(-1)、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L~(-1)和温度为24～26℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。     

常温低基质厌氧氨氧化反应器启动及其稳定性

以上向流生物滤池为反应器,以实验室内氧化沟回流污泥为接种污泥,采用先培育好氧生物膜,后转为厌氧环境培育厌氧氨氧化生物膜的方式,成功实现了常温低基质浓度下厌氧氨氧化反应器的启动。控制反应器进水pH为7.50～7.80,NH4+-N为30～40 mg/L,NO2--N为35～50 mg/L,温度为20～25℃。224 d以后,反应器启动成功。在稳定运行阶段,出水亚硝氮和氨氮的平均浓度分别为1.4 mg/L和4.6 mg/L,平均去除率分别为95.3%和90.1%,去除比例为1～1.8∶1,主要集中在1.4～1.5∶1,亚硝氮和氨氮去除的容积负荷分别为104.2 mg/(L.d)和146.0 mg/(L.d)。     

城市污水条件下ASBR厌氧氨氧化的启动与脱氮性能

采用ASBR在城市污水条件下进行厌氧氨氧化的启动与脱氮性能研究。实验接种好氧硝化污泥,在温度为(35±1)℃、HRT为24 h、pH为7.3～8.5的条件下经过130 d的培养,成功启动了厌氧氨氧化反应。实验结果表明,厌氧氨氧化反应稳定运行时,TN容积负荷平均为0.179 kg/(m3.d),NH4+-N、NO2--N和TN去除率分别达到了95.30%、91.30%和76.28%。启动期和稳定运行期NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量的比值分别达到1∶1.54∶0.25和1∶1.27∶0.27;稳定运行期进出水pH差值由启动时的0.85下降到0.24。启动期反硝化和厌氧氨氧化反应同时存在而在稳定运行期厌氧氨氧化发展成为主导反应。MLSS和MLVSS/MLSS先减少后增加,反映了启动过程中硝化细菌、反硝化细菌的衰亡和厌氧氨氧化菌逐渐富集的过程,这与反应器的宏观运行效果相一致。     

Simultaneous nitrification and denitrification in an aerobic reactor with granular sludge originating from an upflow anaerobic sludge bed reactor.

Anaerobic granular sludge, obtained from an upflow anaerobic sludge bed reactor at a brewery waste treatment station, was cultured for 3 months under aeration conditions until the diameter of sludge was in the range 1.8 to 2.6 mm. The aerobic granular sludge gathered acquired the ability of catalyzing simultaneous nitrification and denitrification (SND) and was applied in the study of the process of nitrogen removal in a bioreactor. The ratio between chemical oxygen demand (COD) and ammonium-nitrogen (NH4(+)-N) concentration in the influent was found to be an important factor influencing the process of SND. The final percentage removal of NH4(+)-N reached 100% under the optimal condition of 500 mg/L COD and 0.39 NH4(+)-N/COD. Intermediate products, such as nitrite-nitrogen and nitrate-nitrogen, were also analyzed to clarify the SND process with the aerobic granular sludge.     

实际污水与模拟污水活性污泥系统的特性差异

实验中经常采用人工配置的模拟生活污水,为了研究其与实际生活污水活性污泥系统的特性差异,采用2个序批式间歇反应器(SBR)进行平行实验(厌氧、好氧方式运行),系统地考察了在进水主要组分和运行参数相同的情况下,不同原水对活性污泥系统脱氮、除磷、比好氧速率、污泥絮体形态和出水水质等方面的影响。结果表明,模拟污水系统的硝化活性强于实际污水系统,两者的平均硝化速率分别为7.43 mg NH4+-N/(L.h)和5.55 mg NH4+-N/(L.h)。在前置厌氧段,模拟污水系统的释磷量比实际污水系统高出36.45%。两者在后续好氧阶段都能够充分吸磷。模拟污水系统的平均比好氧速率(SOUR)高达64.54 mg O2/(g MLSS.h),而实际污水系统的则只有32.81 mg O2/(g MLSS.h)。模拟污水系统的污泥絮体疏松,粒径小,形状不规则,沉降性差,沉后出水平均悬浮物浓度(SS)为20 mg/L;而实际污水系统的污泥絮体则密实、粒径大,沉降性好,沉后水十分清澈,SS几乎检测不出。     

颗粒化序列间歇式活性污泥反应器工艺处理化粪池污水

在序列间歇式活性污泥反应器(SBR)中成功培养出适应化粪池污水水质的好氧颗粒污泥.并将其应用于化粪池污水的处理.在好氧颗粒污泥培养的第15天左右,SBR中开始出现细小的颗粒,然后微生物在其上繁殖生长使颗粒逐渐增大而成熟;在第24天时,SBR中絮状活性污泥已基本实现了颗粒化.培养出的好氧颗粒污泥对化粪池污水有稳定的处理效果,在进水完全为化粪池污水时,COD、NH_4~+-N、TN的平均去除率分别为77%、61%、47%.但是,由于化粪池污水COD较低,因此无法维持较高的生物量,在后期的稳定运行过程中MLSS始终维持在2 500 mg/L左右.好氧颗粒污泥的同步硝化反硝化作用是其稳定脱氮的保证.     

好氧颗粒污泥处理高浓度氨氮废水的研究

在不同接种源污泥颗粒化过程中污泥理化性状对比研究的基础上,采用成熟好氧颗粒污泥处理高浓度氨氮废水,对其脱氮行为以及不同C/N条件下好氧颗粒污泥微生物的比耗氧速率、好氧颗粒污泥对氨氮的比降解速率随时间的变化等进行了研究.实验结果表明,在进水氨氮质量浓度较高(480 mg/L)、温度30℃左右的条件下,稳定运行15 d,氨氮的去除率维持在85%左右;进水氨氮的浓度越高,随着微生物对环境的逐渐适应,硝化菌的活性也逐步增加;随着进水氨氮浓度的提高,好氧颗粒污泥对氨氮的比降解速率也逐渐上升.     

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。     

好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器性能和膜污染研究

实验研究了好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR的处理性能,并将其与活性污泥膜生物反应器ASMBR进行对比,考察了颗粒污泥在减缓膜污染中所起的作用.好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR连续稳定运行102 d,系统具有良好的去除有机物和同时硝化反硝化能力,在进水COD和NH+4-N浓度分别为500和200 mg/L时,COD、NH+4-N和TN的去除率分别稳定在86%、94%和45%以上.颗粒污泥有效减缓了膜污染,延长了膜清洗的周期,AGMBR中的膜污染以膜孔堵塞为主,占总阻力的64.81%;滤饼层的阻力为2.1×1012m-1,远小于ASMBR中的16.07×10"m-1;膜清洗周期是相同条件下ASMBR的2.43倍以上;而且AGMBR内不断有新颗粒生成,维持了AGMBR系统性能和运行的稳定.     

摇动床生物膜反应器和活性污泥法组合技术处理高浓度有机废水的研究

利用摇动床生物膜反应器(简称摇动床)技术具有的容积负荷高与污泥产量低的优点,在普通活性污泥池的前部填充高性能丙烯酸树脂纤维(Biofringe)填料,研究了摇动床和活性污泥法组合技术处理高浓度有机废水的有效性。结果表明,该组合技术具有很强的有机物去除能力,当进水COD平均质量浓度由1500mg/L上升到2514mg/L时,出水COD的平均去除率基本保持在96%以上;整个运行阶段的出水COD浓度均满足《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的二级标准;当进水NH4+-N浓度增加时,NH4+-N的去除率由99.7%降低到76.5%,但是在试验运行的整个阶段,摇动床和活性污泥法组合技术系统都表现出较强的硝化能力;活性污泥池中最高的混合液悬浮固体(MLSS)质量浓度为10625mg/L,最高MLSS约为普通活性污泥法的4倍;运行结束后的污泥产率为0.186,污泥产率仅为普通活性污泥法的50%左右。     

两级UASB与好氧组合工艺处理城市生活垃圾渗滤液的启动研究

采用两级UASB与好氧组合工艺处理早期城市生活垃圾渗滤液.系统出水按不同比例回流到一级UASB中进行反硝化,同时进行产甲烷反应,有机物在二级UASB中被进一步降解,好氧池完成剩余有机物的去除和氨氮的硝化.启动阶段通过对原渗滤液不同比例的稀释,分5次逐步提高进水浓度,启动结束时完成了对原渗滤液的高效处理.在进水COD浓度从3000 mg/L提高到15000 mg/L,氨氮浓度从250 mg/L提高到1400 mg/L时,最终COD去除率稳定在92%左右,氨氮去除率可达99%以上,一级UASB中反硝化率接近100%,回流比为300%时系统总氮去除率为70%～80%.