3种运行模式下CAST工艺脱氮性能

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3种运行模式（M1：常规模式，M2：缺氧好氧模式、M3：缺氧好氧交替模式）下系统的脱氮性能进行了研究，比较了各模式下CAST反应器的氨氮和总氮的去除效率，并对各模式下典型周期内氮基质浓度变化进行了考察，以确定系统的脱氮模式。结果表明，在氨氮去除不成为限制条件（去除率〉90％）的条件下，3种运行模式下系统总氮的平均去除率分别为67．3％、70．6％和82．4％，以缺氧好氧交替模式下的最高；M1、M2和M3均可实现亚硝酸型硝化，但随着温度的升高，亚硝酸型硝化逐渐消失。静态实验分析表明，3种模式下系统的氨氧化速率大小次序为：vN：M1〉vN：M2〉vN：M3，反硝化速率大小次序为：vDN,M2〉vDN,M3〉vDN,M1。     

新型SBBR处理畜禽废水脱氮实验研究

以畜禽废水为处理对象,将序批式运行模式应用到好氧三相内循环生物流化床中,考察在不同模式下的处理效果及氮的转化情况。实验结果表明,在室温条件下,进水COD浓度为2 000 mg/L左右,总氮为140 mg/L左右时,保持溶解氧在2~2.5 mg/L,交替好氧/缺氧运行方式处理效果优于单一的好氧/缺氧方式;模式为3 h(曝气)-1.5 h(停曝)-1.5 h(曝气)-1 h(停曝)时系统对总氮和氨氮处理效果最好,总氮去除率达到90%,系统主要脱氮方式为同步硝化反硝化和短程硝化反硝化。     

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。     

不同运行模式对同步脱氮除磷CAST工艺快速启动及其稳定维持的影响

以实际生活污水为处理对象,考察了传统进水/曝气和改良型分段进水的交替缺氧-好氧(A/O)2种运行模式对CAST工艺的快速启动及脱氮除磷性能稳定维持的影响。结果表明,传统进水/曝气运行模式下,系统达到最佳营养物去除性能所需启动时间30 d,稳定运行阶段TN平均去除80.66%,磷的去除率维持在66.30%左右;采用改良型交替运行模式,反应器达到稳定运行状态仅需18 d,系统稳定运行时TN平均去除81.36%,磷去除率稳定维持在90%以上,出水磷浓度在0.3 mg/L以下,出水水质达到国家污水综合排放标准一级A(GB8978-2002)。研究还发现,传统运行模式下,由低温引起的污泥沉降性能变差导致系统污泥严重流失,反应器几乎丧失污染物去除性能;而低温对交替运行模式下的反应器除磷性能几乎没有影响,总氮去除则因氨氮不完全硝化而大大降低。     

曝气生物流化床处理高氨氮粪便污水

应用好氧曝气生物流化床反应器处理动车集便器粪便污水,研究反应器同步硝化反硝化脱氮及去除COD效能,以及DO对处理效能的影响,通过镜检观察反应器内微生物特性,探究反应器同步硝化反硝化脱氮机理。结果表明,反应器维持DO在2.5 mg/L左右时,对粪便污水中氨氮、TN和COD的去除率分别达99.8%、84.1%和95.5%,在好氧曝气生物流化床反应器中,实现同步硝化反硝化脱氮并去除有机物。分析认为,反硝化脱氮主要发生在生物膜内的厌氧微环境,反硝化反应主要由厌氧反硝化菌完成,曝气生物流化床反应器同步硝化反硝化脱氮机理主要从微环境理论解释。     

间歇曝气潜流人工湿地的污水脱氮效果

采用间歇曝气运行方式,提升潜流人工湿地生活污水处理系统中的溶解氧浓度,强化脱氮效果。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,曝气时溶解氧浓度可达6~9 mg/L,停止曝气后,溶解氧浓度迅速下降至0.5 mg/L以下,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,分别促进好氧硝化和缺氧反硝化作用。在水力停留时间为3 d的情况下,间歇曝气潜流人工湿地系统对氨氮、总氮和COD的去除率分别可达到98.0%、87.6%和96.3%,较常规潜流人工湿地系统分别提高了74.1%、56.4%和18.1%,实现了氨氮、总氮和COD的同步高效去除。     

微电解强化微生物菌种对高氨氮低碳氮比黑臭水的脱氮研究

针对高氨氮低碳氮比(C/N)黑臭水进行脱氮研究,通过硝化菌和反硝化菌共同作用,并在后期耦合铁碳微电解(IC-ME)强化脱氮。单因素控制变量实验表明,硝化菌和反硝化菌在30℃硝化/反硝化效果较优,平均氨氮去除率为71.62%,硝态氮去除率可达到67.52%;在溶解氧(DO)为3 mg/L时硝化效果较好,平均氨氮去除率达到了70.08%;在后期投加150 g/L铁碳填料时,反硝化效果最好,2#和3#反应器硝态氮去除率最高分别提高到了81.78%和91.17%。长时间运行反应器后,氨氮去除负荷达到0.193 kg/(m³·d),化学需氧量(COD)去除负荷达到1.786 kg/(m³·d)。单独的微生物菌种针对高氨氮低C/N黑臭水脱氮还有一定的局限性,通过后期耦合IC-ME,脱氮效率明显提升,总氮(TN)去除率可从45.65%提升到58.91%。     

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.     

微电解法强化生物脱氮的实验及反应特征分析

通过铁炭微电解法强化SBR工艺脱氮效果的试验研究了解到,在进水中氨氮浓度分别为30、60和100 mg/L时,微电解-SBR工艺对氨氮的去除效果比独立的SBR工艺有明显的优势,去除率可以维持在95%左右.在进水中总氮浓度分别为30和60 mg/L时,微电解-SBR工艺对总氮的去除率比SBR工艺提高了20%～30%,利用DO-微小电极对铁污泥絮体及同样条件下的活性污泥内部物质变化进行测试,结果表明,微电解-SBR工艺所以能强化脱氮效果是微电解物化作用及后续铁污泥系统发生好氧同步硝化反硝化脱氮作用的共同结果.     

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%。     

垃圾渗滤液同时硝化反硝化处理中有机污染物去除效果

采用同时硝化反硝化对某垃圾填埋场渗滤液进行处理，并对有机物去除效果进行分析。实验结果表明，反应器对渗滤液中COD、氨氮、总氮和部分有机物具有较好的处理效果，COD、氨氮和总氮的平均去除率为82.34%、99.82%和65.31%。GC-MS分析总共检测出53种主要有机污染物，其中邻苯二甲酸二丁酯等29种有机物的去除率达100%，乙基苯等5种有机物的去除率高于90%，邻苯二甲酸二异辛酯等8种有机物的去除率介于60%和90%之间，此外还有4-苯基戊醇等5种有机物去除率低于60%。反应器内存在亚硝氮途径的脱氮反应形式。     

实时荧光定量PCR对A2/O短程硝化系统内氨氧化菌的定量分析

通过控制好氧区低DO浓度以及缩短好氧实际水力停留时间(actual hydraulic retention time,AHRT),在处理低C/N比实际生活污水的A2/O工艺中,成功启动并维持了短程硝化反硝化;系统亚硝酸盐积累率稳定维持在90%左右,氨氮去除率在95%以上。通过提取富集氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)的基因组DNA,经两次常规PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳,以纯化回收的DNA扩增片段作为实时荧光定量PCR检测AOB数量的DNA标准品,建立了检测AOB数量的实时荧光定量PCR标准曲线。利用实时荧光定量PCR技术比较了A2/O系统在不同运行条件及亚硝酸盐积累率情况下AOB菌群数量。结果表明,随着系统亚硝酸盐积累率的上升,系统内AOB菌群数量也大幅上升。全程硝化和短程硝化时,系统内的AOB菌群数量分别为5.28×109cells/g MLVSS和3.95×1010cells/g MLVSS。此外,亚硝酸盐积累率的下降相对于AOB菌群数量的下降有一定的滞后性。     

SBR单级自养脱氮系统氮素转化途径

利用氮素计量关系和批式实验研究了SBR系统中基于短程硝化的单级自养脱氮特性和脱氮途径。结果表明,SBR系统获得良好脱氮效果,TN最高去除负荷和去除速率分别达0.49 kg N/(m3.d)和0.20 kg N/(kg VSS.d);系统中82%的氨氮转化成气体脱除,10%的氨氮转化成硝酸盐氮。批式实验结果表明,SBR系统中的污泥同时具有厌氧氨氧化、亚硝酸盐氧化和自养反硝化活性,三者的反应速率分别为0.12 kg NH4+-N/(kg VSS.d)、0.04 kg NO2--N/(kg VSS.d)和0.03 kg NO2--N/(kg VSS.d)。综上,SBR系统中氮的脱除是短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化共同作用的结果,产生的硝酸盐是厌氧氨氧化和硝化作用所致。     

好氧-缺氧-闲置运行模式处理生活污水

在3个序批式反应器中,利用好氧-缺氧-闲置的运行模式处理实际生活污水,比较了不同曝气时间（2、3和4h）条件下的处理效果,结果表明,在R2（2 h）反应器中成功实现了单级好氧除磷和内聚物驱动的短程硝化反硝化。采用此反应器运行模式,对实际生活污水进行长期处理,反应器的COD、TN和TP的平均去除率分别为85.29%、74.09%和87.97%。本研究表明,在好氧-缺氧-闲置的运行模式下处理生活污水,能成功地实现单级好氧除磷与内聚物驱动的短程硝化反硝化的结合,并且在长期运行的过程中,能稳定地取得较好的脱氮、除磷效率。     

Dynamic comparison on the usage of probiotics in organic wastewater treatment under aerobic conditions in a diurnal environment

This study aims at evaluating and comparing pollution removal in wastewater treatment via the use of probiotics alone or in combination under aerobic conditions in diurnal cycles. Herein, 650 mL of organic wastewater was stored in 1-L conical flasks and then randomly divided into three treatment groups, each experiment was repeated three times. Group A was supplemented with 2% (v/v) photosynthetic bacteria (PSB; Rhodopseudomonas palustris) alone; group B was supplemented with 2% (v/v) B. subtilis alone; and group C was supplemented with 1% (v/v) PSB and 1% (v/v) B. subtilis. Results showed that the pH increases were in the order: group A < group C < group B. The performance of the probiotics in terms of ammonia nitrogen and total nitrogen (TN) removal was in the order: group A < group C < group B, whereas in terms of total organic matter (TOC) and total carbon (TC) removal, the order was group C < group B < group A. These results showed that the effect of probiotics combination treatment on ammonia nitrogen and TN removal was better than that of using B. subtilis alone, but worse than that of using PSB alone. The effect of B. subtilis alone treatment on TOC and TC removal was better than that of using PSB alone, but the combination of PSB and B. subtilis showed greater benefits on TOC and TC removal.

Implications: Photosynthetic bacteria and B. subtilis were used in this study to investigate carbon and nitrogen metabolism via the use of different probiotics and then study further on comparing and achieving the best pollution removal performance in probiotics alone or in combination treatment. To make observations realistic, the experiments were conducted under aerobic conditions in a diurnal cycle environment.     

高氨氮污泥脱水液短程硝化反硝化的启动及稳定

采用A/O-CSTR工艺处理高氨氮污泥脱水液。进水氨氮浓度浓度约为375 mg/L，C/N比小于1.0，反硝化碳源明显不足。A/O反应器完成短程硝化反应，CSTR定期投加初沉污泥作为碳源进行反硝化。两者联合达到总氮去除的目的。实验研究短程硝化反应的启动过程，以及CSTR出水回流对短程硝化和系统脱氮效果的影响。实验结果表明系统具有良好的硝化反硝化效果。A/O反应器亚硝酸盐积累率迅速提高并稳定在90%以上。CSTR有效利用初沉污泥实现了稳定的反硝化。出水回流有利于提高总氮去除率，在回流比为200%时，系统平均总氮去除率达到85%以上。     

Simultaneous nitrification and denitrification by Pseudomonas sp. Y-5 in a high nitrogen environment

Pseudomonas sp. Y-5, a strain with simultaneous nitrification and denitrification (SND) capacity, was isolated from the Wuhan Municipal Sewage Treatment Plant. This strain could rapidly remove high concentrations of inorganic nitrogen. Specifically, Pseudomonas sp. Y-5 removed 103 mg/L of NH₄⁺-N in 24 h without nitrate or nitrite accumulation when NH₄⁺-N was its sole nitrogen source. The NH₄⁺-N removal efficiency (RE) was 97.26%, and the average removal rate (RR) was 4.30 mg/L/h. Strain Y-5 also removed NO₃^?-N and NO₂^?-N even in aerobic conditions, with average RRs of 4.39 and 4.23 mg/L/h, respectively, and REs of up to 99.34% and 95.81% within 24 h. When cultured in SND medium (SNDM-1), strain Y-5 achieved an NH₄⁺-N RE of up to 97.80% and a total nitrogen (TN) RE of 93.01%, whereas NO₃^?-N was fully depleted in 48 h. Interestingly, high nitrite concentrations did not inhibit the nitrification capacity of Y-5 when grown in SNDM-2, the RE of NH₄⁺-N and TN reached 96.29% and 94.26%, respectively, and nitrite was consumed completely. Strain Y-5 also adapted well to high concentrations of ammonia (~401.68 mg NH₄⁺-N/L) or organic nitrogen (~315.12 mg TN/L). Our results suggested that Pseudomonas sp. Y-5 achieved efficient simultaneous nitrification and denitrification, thus demonstrating its potential applicability in the treatment of nitrogen-polluted wastewater.

     

有机负荷对膜-生物反应器硝化性能的影响

采用厌氧动态膜-生物反应器(AnDMBR)组合自养膜-生物反应器(MBR)工艺,研究冬季低温条件下系统的硝化效果以及TP的去除效果,并与单级MBR工艺进行对比。结果表明:(1)AnDMBR对COD的去除率基本保持在50%～60%,AnDMBR组合自养MBR工艺对COD的去除率为80%～85%;单级MBR工艺对COD的去除率为80%左右。(2)总体上,AnDMBR组合自养MBR工艺对NH4+-N的去除率大于95%;单级MBR对NH4+-N的去除效果比AnDMBR组合自养MBR工艺差。(3)AnDMBR组合自养MBR工艺中,出水NO2--N与NO3--N均有积累;单级MBR工艺中,出水NO2--N积累不明显。(4)相对于亚硝酸盐氧化菌(NOB),氨氧化菌(AOB)对有机负荷更敏感,当有机负荷高时,AOB更易受到异养菌活动的抑制;当有机负荷降低、异养菌活性减弱时,AOB活性明显增强,系统的硝化效果得到明显改善。(5)AnDMBR组合自养MBR工艺对TP的去除率高于80%,单级MBR工艺稳定后对TP的去除率仅为20%～30%。(6)从呼吸速率和硝化速率可知,自养MBR的硝化效果优于单级MBR。