高碳氮负荷下同时脱氮除碳好氧颗粒污泥研究

在4 L反应器中,以补加葡萄糖和硫酸铵的猪场废水为基质,不接种活性污泥,加入粉末状活性炭对废水土著微生物进行预固定.通过批次进水并控制运行条件（逐渐提高COD、NH 4＋-N负荷、缩短沉降时间、提高曝气量）培养同时脱氮除碳好氧颗粒污泥,研究了该好氧颗粒污泥的脱氮除碳功能及对高碳氮负荷冲击的响应.结果表明,成熟好氧颗粒污泥为土黄色不规则球状,粒径为0.5～3.5 mm.COD和NH 4＋-N负荷分别在4.80～12.6 kg.（m3.d）-1和0.217～0.503 kg.（m3.d）-1时,好氧颗粒污泥对COD的去除率〉94%,对NH 4＋-N的去除率〉98%.当COD和NH 4＋-N负荷分别提高至15.70 kg.（m3.d）-1和0.723kg.（m3.d）-1并运行4 d后,反应器内絮体激增,颗粒沉降变差并开始破碎,NH 4＋-N去除率下降至81.6%.排出部分污泥并降低负荷继续运行,颗粒污泥的NH 4＋-N去除率可迅速恢复至98%以上.本研究培养的好氧颗粒污泥具有良好的同时脱氮除碳功能,可以耐受高COD和NH 4＋-N负荷的双重冲击.     

耐高氨氮异养硝化-好氧反硝化菌TN-14的鉴定及其脱氮性能

从环境中筛选出1株耐高氨氮、具有产絮、异养硝化-好氧反硝化能力的新菌株TN-14,对其进行生理生化特征及分子鉴定、异养硝化-好氧反硝化能力以及产絮性能的考察,并研究其与耐氨氮能力以及对高氨氮猪场废水的除污性能.根据菌株生理生化特征以及分子鉴定结果,可初步确定菌株TN-14为不动杆菌Acinetobacter sp..异养硝化反应体系中,24 h内菌株TN-14对氨氮、总氮的去除率分别达到97.13%和93.53%;硝酸盐反硝化体系中,24 h内硝态氮从94.24 mg·L-1降到39.32mg·L-1,硝态氮的去除率达到58.28%,反硝化速率为2.28 mg·(L·h)-1;亚硝酸盐反硝化体系中,亚硝态氮从反应初始浓度97.78 mg·L-1下降到21.30 mg·L-1,亚硝态氮去除率达78.22%,反硝化速率为2.55 mg·(L·h)-1.菌株TN-14具有良好的产絮特性,其培养液对0.4%的高岭土悬浊液的絮凝率可达94.74%;菌株TN-14能够在氨氮高达1200 mg·L-1的环境下生长.菌株TN-14对实际猪场废水中的COD、氨氮、总氮和总磷去除率分别达到85.30%、65.72%、64.86%和79.41%,在实际高氨废水生物处理中具有良好的应用前景.     

接种好氧颗粒污泥快速启动硝化工艺的过程研究

中温(28～30℃)条件下,以自配无机氨氮废水为研究对象,在柱形SBR反应器中接种好氧颗粒污泥,通过逐步提升进水NH4+-N浓度(100～1 000 mg·L-1)和缩短水力停留时间(8～4 h),快速启动硝化颗粒污泥工艺.系统运行约30 d时,进水NH4+-N负荷达3.9 kg·(m3.d)-1,NH4+-N平均去除率在95%以上;后续高负荷运行阶段,氨氧化速率达5.0 kg·(m3.d)-1左右;反应器中出现亚硝酸盐持续积累的现象,25～70 d期间,NO2--N积累速率达2～4.5 kg·(m3.d)-1;尽管进水组分发生变化(COD/N),且进水负荷波动频繁,但整个运行过程中污泥始终保持良好的颗粒结构,SVI为30～40 mL·g-1,36 d时粒径大于0.21 mm的颗粒污泥约占污泥的93%(质量分数);颗粒污泥由接种时的浅黄色逐渐变为棕黄色,部分变为棕色.结果表明,以好氧颗粒污泥接种是快速启动硝化工艺和形成硝化颗粒污泥的关键.     

高氨氮废水短程硝化过程中污泥膨胀的研究

采用A/O工艺处理模拟高氨氮废水,在一定条件下实现了稳定的短程硝化(积累率≥80%),污泥沉降性能良好,短程硝化后期污泥沉降性能逐渐恶化。实验结果表明,通过补充废水的N/P虽然能够略微降低SVI,但是仍然不能有效的缓解污泥膨胀。当COD负荷>0.27kg/(kg.d)时发生污泥膨胀。将DO控制在1.5～2.0mg/L,沉淀池的固液分离效果良好,并且氨氮去除率、COD去除率和亚硝氮积累率均>90%,污泥膨胀现象得到有效控制。     

连续流态下以实际低基质生活污水培养好氧颗粒污泥及其脱氮性能

研究了连续流系统污泥颗粒化过程中COD、氨氮和TN的去除效果以及成熟好氧颗粒污泥的物理性质和脱氮动力学.结果表明40 d内连续流系统内能形成好氧颗粒污泥.随着颗粒化程度的提高,系统脱氮除碳性能有所增加;第41~60 d稳定运行期间,系统对COD、氨氮和TN的平均去除率分别到达到85.54%、95.5%和65.56%,且反应过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的积累不高.成熟颗粒污泥有较多的空隙结构,含有大量的胞外聚合物,相比于接种絮状污泥,其含水率、湿密度、沉降速度、机械强度、SVI值等都体现出了明显的优势.成熟好氧颗粒污泥同步硝化反硝化效率为81.69%,硝化速率(以NH+4-N计)和反硝化速率(以NO-x-N计)分别为5.78 mg·(L·h)-1和4.90 mg·(L·h)-1.     

好氧/除磷颗粒对亚硝化颗粒污泥启动的影响

在室温下,采用R1、R2、R3三组相同的SBR反应器接种污水厂回流污泥,比较了添加好氧颗粒、除磷颗粒对亚硝化颗粒污泥启动及稳定运行的影响.结果表明,在S1(0~22 d)阶段,R1、R2、R3均用了19 d启动亚硝化.在S2阶段(23~56d),R1不添加颗粒污泥,R2、R3分别添加20%好氧颗粒和20%除磷颗粒诱导亚硝化絮状污泥颗粒化,R1、R2和R3分别在76、42 d和56 d平均粒径达到412、468、400μm,均成功实现颗粒化.在S3阶段(57~108 d),进水氨氮负荷和COD负荷分别由0.4 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.5 kg·(m~3·d)~(-1)和0.2 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.5 kg·(m~3·d)~(-1),R1、R2反应器中颗粒粒径增加明显,但R3发生了污泥膨胀.在运行末期(108 d),R1和R2的平均粒径分别达到689μm和893μm.接种好氧颗粒和除磷颗粒均能快速实现亚硝化污泥的颗粒化,并且接种好氧颗粒的亚硝化颗粒污泥系统能适应较高C/N比进水,耐冲击负荷,能长期稳定运行.     

好氧颗粒化SBR系统处理UASB出水的试验研究

以序批式反应器培养的好氧颗粒污泥作为接种污泥,驯化处理上流式厌氧颗粒污泥床反应器的出水,整个运行过程主要分为颗粒污泥驯化阶段和稳定运行阶段。在稳定运行阶段,有机COD负荷可达到5.2 g/L.d,COD去除率高于95%,好氧颗粒污泥直径集中于3.5～6mm,SVI 50～58mL/g,沉降速率在72～90m/h,好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和较高的COD去除率。同时应用扫描电镜技术对接种颗粒污泥和驯化后的好氧颗粒污泥的微生物结构进行了初步观察和分析。     

一株异养硝化好氧反硝化菌的筛选鉴定及其脱氮特性

从长期施用农家肥的土壤中筛选出一株异养硝化好氧反硝化菌SQ2,经形态学和16S rRNA同源性分析,初步确定该菌株为不动杆菌Acinetobacter sp..实验研究了菌株SQ2对氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的去除特性,通过改变碳氮比、pH、接种量、碳源、温度和转速考察了菌株异养硝化条件,并探究了菌株耐高氨氮特性.结果表明,在28℃、180 r·min~(-1)好氧条件下,菌株SQ2对氨氮、亚硝态氮和硝态氮去除率分别达到100%、99.6%和96.9%,异养硝化体系中氮源降解速率、COD去除速率及菌株生长量均要高于好氧反硝化体系.菌株SQ2异养硝化最适条件为:碳氮比为12,pH为7~9,接种量为5%,碳源为琥珀酸钠,温度为28℃,转速为180~220 r·min~(-1).菌株SQ2具有良好的耐高氨氮特性,对实际高氨氮猪场废水脱氮效果良好,在高氨氮污水等生物处理方面具有良好的应用前景.     

同步硝化反硝化耦合除磷工艺的快速启动及其运行特征

以低COD/N生活污水(C/N为3∶1~4∶1)为进水基质,在序批式活性污泥反应器(SBR)中接种好氧颗粒污泥(AGS),通过逐步降低溶解氧(DO)浓度的方式快速实现同步硝化反硝化耦合除磷.反应器运行20 d后(DO浓度为0.50~1.0mg·L-1),系统出现同步硝化反硝化耦合除磷的现象.在随后运行的40 d里,反应器对废水COD、NH+4-N、TN和TP的平均去除率分别为84.84%、93.51%、77.06%和85.69%;出水NO-3-N和NO-2-N平均浓度分别为4.01 mg·L-1和3.17 mg·L-1.反应器启动运行后期,污泥体积指数(SVI)为55.22 m L·g-1,沉降性能良好,颗粒结构较完整.不同氮源的周期曝气阶段结果表明,对TN的去除率为NH+4-NNO-2-NNO-3-N;对TP的去除率为NO-3-NNO-2-NNH+4-N,反应器主要以同步硝化反硝化脱氮和反硝化方式除磷.     

不同恢复方式对硝化颗粒污泥活性的影响

利用SBR反应器培养的成熟好氧硝化颗粒污泥,进行了硝化颗粒污泥临界活性以及不同氨氮浓度及曝气时间对储存的好氧硝化颗粒污泥活性恢复的影响研究.结果表明,储存不同时间的硝化菌活性(SOUR,O2/VSS)差别较大,储存前硝化颗粒污泥硝化菌SOUR为13.15 mg·(g·h)-1,储存20 d的硝化菌SOUR下降了1.26 mg·(g·h)-1,恢复运行了5个周期,氨氮去除率已经达到95%以上,恢复后活性为13.87 mg·(g·h)-1.但储存30 d的硝化菌SOUR降了11.63 mg·(g·h)-1,恢复运行51个周期后,氨氮去除率才达到92.64%,恢复后活性为14.92 mg·(g·h)-1,同时这种储存方法恢复时间较长,因此提出硝化颗粒污泥的临界活性为当硝化菌SOUR开始下降时,进行活性恢复.在临界活性的基础上,采用当硝化菌SOUR下降到临界活性时实施恢复,之后进入下一个储存周期,这种储存方式即为动态储存.当进水氨氮浓度分别为20、30、40 mg·L-1时,进行颗粒污泥活性恢复,进水氨氮浓度为40 mg·L-1恢复后硝化菌活性最高,经过3次动态储存后,其活性保持良好.当曝气时间分别为1、2、3 h时,进行颗粒污泥活性恢复,曝气时间为1 h时恢复后硝化菌活性最高,在动态储存过程中其活性一直保持较高水平.     

SBR系统中好氧颗粒污泥的培养及脱氮除硫研究

采用SBR反应器进行了好氧颗粒污泥的培养和脱氮除硫研究.结果表明,以厌氧颗粒污泥为种泥,通过控制运行条件,在30d内可培养出好氧颗粒污泥.好氧颗粒污泥粒径以1~2mm为主, SVI为30~40mL/g,微生物组成以短杆菌为主,外部包裹大量丝状菌.当COD和NH4+-N负荷分别保持在1.65kg/(m3·d)和0.17kg/(m3·d),硫化物负荷从0.15kg/(m3·d)逐步提高到0.90kg/(m3·d)时,好氧颗粒污泥对硫化物、COD和NH4+-N的去除率分别>99%、>80%和>98%.在高硫化物浓度下,反应器仍然表现出良好的脱氮效果,可能是由好氧颗粒污泥的层状结构和硫化物能先于NH4+-N快速氧化的特点决定的.     

有机负荷对SBAR中好氧颗粒污泥特性影响的研究

研究不同有机负荷条件下,气升式间歇反应器(SBAR)中培养好氧颗粒污泥,并观察其形态变化及处理模拟生活污水的效果。实验结果表明,在SBAR中,有机负荷为3kgCOD/(m3.d)和6 kgCOD/(m3.d)下均可以培养出成熟的好氧颗粒污泥,SVI值分别为25mL/g和32mL/g,沉降速度分别达到33.85m/h和33m/h。但较高的有机负荷条件下,培养出的污泥颗粒的粒径大多数在0.6mm～1.5mm,且COD、氨氮和总磷的去除率分别可达97.57%、87.74%和86.60%;较低有机负荷条件下形成的污泥颗粒粒径多数在0.4mm～1.0mm之间,COD、氨氮和总磷的去除率分别为96.93%、85.48%和84.20%。     

水蚯蚓微生物共生系统处理城镇污水工程规模试验研究

在生物接触氧化池中接种霍甫水丝蚓形成水蚯蚓与微生物的共生系统,水蚯蚓附着在填料的外层.当水蚯蚓湿重质量浓度为31.3 g/L左右时,系统中形成"污染物-微生物-水蚯蚓"循环食物链并基本达到平衡.长时间处理水量为20·000 m~3·d~(-1)的现场大规模对比工程试验研究表明,水蚯蚓可全面提高出水水质.当进水COD为130～459 mg·L~(-1),NH_4~+-N为14.21～27.46 mg·L~(-1),TP 为1.60～6.93 mg·L~(-1),SS为60～466 mg·L~(-1)时,可使COD去除率提高8.7%,SS去除率提高13.6%.水蚯蚓会使系统的氨氮有所增加,适当的运行方式可使氨氮出水稳定在5mg·L~(-1)以下.水蚯蚓-微生物共生系统具有很好的除磷效果,有很强的抗冲击负荷能力及较大的处理潜能.     

选择压法培育好氧颗粒污泥的试验

以普通絮状活性污泥为接种污泥,葡萄糖为碳源,在序批式反应器中培育出好氧颗粒污泥增加COD负荷的同时,减少沉降时间以造成选择压,强化好氧颗粒污泥的形成根据污泥的形态变化,颗粒污泥的形成可分为3个阶段.反应器启动67d出现颗粒污泥COD负荷4.8kg/(m³·d)、表面气体流速0.0175m/s时,反应器中活性污泥完全颗粒化颗粒污泥粒径大多6～9mm,MLSS 7800mg/L,最小沉降速率32.7m/h.好氧颗粒污泥具有在高负荷下良好的COD去除率.对好氧颗粒污泥的基本性质及其形成的影响因素进行了初步分析.     

PCR-DGGE技术分析倒置A~2/O工艺处理染织废水中的微生物区系

基于16S rDNA的PCR-DGGE(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)技术研究了倒置A2/O(anoxic-anaerobic-aerobic)工艺处理染织废水过程中的微生物群落结构.从兼氧、厌氧和好氧区共取6个不同处理阶段的样品,测量了不同处理阶段样品的COD、pH、NH4+-N、H2S、总磷(TP)、污泥含量(TS)、色度及其脱除率,并分析了这些指标的变化规律.结果显示,COD在处理后期降到了145mg·L-1,NH4+-N的脱除率可达到85%,硫化氢的去除率达到了90%以上,磷的脱除率可达80%以上,TS处于逐渐升高的趋势,色度的脱除率达到65%.DGGE图谱显示,好氧处理阶段的微生物多样性明显比兼氧处理和厌氧处理的阶段的要丰富.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器的运行特性

以人工合成模拟废水对好氧颗粒污泥膜生物反应器(MBR)的运行特性和膜污染进行了研究.结果表明:在HRT为6h,溶氧浓度为4～6mg.L^-1,COD的容积负荷为7.24kg·(m³·d)^-1的条件下,COD的去除率可达96%以上.当NH₃-N的容积负荷为0.17kg·(m³·d)^-1时,NH₃-N的去除率可达60%.COD/N比的变化,对好氧颗粒污泥MBR的COD及NH₃-N去除率基本没有影响.稳定运行过程时,MBR中好氧颗粒污泥浓度(MLSS)基本维持在14～16mg·L^-1.较高的污泥浓度和颗粒污泥内部缺氧和厌氧环境的存在,使MBR中硝化和反硝化过程能同时存在.同时,比较了2种不同形态的活性污泥(颗粒污泥和絮状污泥)在MBR运行过程中膜通量的变化趋势,结果表明,颗粒污泥MBR膜通量的下降速度明显比絮状污泥MBR的下降速度慢很多,且通过空气反冲或用水清洗即可使通量基本恢复.     

微生物超量吸收实现生物脱氮

研究了SBR在不同pH值条件下处理模拟城市生活污水中的脱氮效果.结果表明,在曝气时间为4 h,沉淀静置时间为4h,进水COD浓度为250~300 mg.L-1,进水NH4+-N浓度30~40 mg.L-1时,R2(pH为8.0±0.2)出水氨氮浓度降到0~1 mg.L-1同时有大量的硝态氮生成,出水中硝态氮(NO3--N+NO2--N)的浓度基本在8~10 mg.L-1之间,TIN(TIN=NH4+-N+NO3--N+NO2--N)的去除率在70%左右.R1(pH为7.0±0.2)出水氨氮浓度降到0~5 mg.L-1,而硝态氮浓度在整个过程中基本保持不变且含量极低(1~2 mg.L-1),污泥中总氮含量较高且4 h好氧阶段呈先下降后上升的趋势,典型周期好氧开始时污泥中总氮含量为214 mg.g-1,好氧1 h时含量为210 mg.g-1,好氧结束时含量为215 mg.g-1,水相中TIN的去除率达到85%以上.说明在本研究特殊的工艺条件下,SBR能实现较高的生物脱氮效果,但氮的去除并不是通过传统的硝化反硝化途径实现,而是通过排除微生物超量吸收的富氮污泥来实现.     

好氧颗粒污泥的培养及其微观特性表征

采用厌氧颗粒污泥为接种污泥,在SBR反应器内培养好氧颗粒污泥,并对其微观特征进行了研究。COD负荷为1.5kg/m3·h～1.8kg/m3·h,表面气体流速在0.0052m/s之间,沉淀时间控制在10～8min时,有利于好氧颗粒污泥的形成。20d后完成好氧颗粒污泥的驯化和培养。研究发现培养的好氧颗粒污泥微生物相以杆菌和丝状菌为主,球菌较少。用扫描电子显微镜(SEM)观察好氧颗粒污泥的微观结构,颗粒污泥具有不平整的表面,轮廓清晰,表面有薄层粘液覆盖并有绒毛状结构。颗粒污泥表面和内部有明显的孔洞或孔隙。研究结果表明,好氧颗粒污泥具有良好的有机物降解能力和同步硝化反硝化能力。     

进料负荷调控培养好氧颗粒污泥的试验研究

采用厌好氧交替的SBR反应器,以进料负荷（即进水浓度）作为主要控制参数,研究了好氧颗粒污泥的关键培养技术.结果表明,在30 min的较长污泥沉降时间下,通过进料COD 0～900 mg·L^-1的负荷调控,可以有效控制反应器内污泥生长.初始接种污泥的沉降性能对颗粒污泥产生很重要,SVI值保持在20～50 mg·L^-1才能有助于颗粒污泥形成和培养.应用“空曝”这种强力负荷调控方式可大大改善污泥沉降性能,并促进颗粒污泥的形成.通过进料减负荷运行可很好实现污泥的“完全颗粒化”培养.颗粒化转变出现在进料浓度COD 400～500 mg·L^-1,污泥浓度约8～10 g·L^-1.“完全颗粒化”污泥的性能优异,粒径约1.0 mm,SVI值25～35 mg·L^-1,最大沉降速率60 m·h^-1.污泥颗粒过程的发生可能决定于SBR的独特间歇式运行,即基质浓度的贫富交替,减负荷运行可强化基质贫富交替并增大颗粒化过程的驱动力.