亚硝酸盐反硝化颗粒污泥的二次启动试验研究

接种0～4℃贮存2个月亚硝酸盐反硝化颗粒污泥，以甲醇为电子供体、亚硝酸盐为电子受体在USB(上流式污泥床)反应器内进行二次启动。结果显示，在逐步提高进水负荷下，约46 d完成了反应器二次启动，污泥床负荷达到3.43 g N/（L·d），NO₂-N去除率为99%；在稳定运行阶段，当进水NO₂-N浓度为50 mg/L、负荷从1.7 g N/（L·d）逐步提高至5.1 g N/（L·d）时，NO₂-N去除率均大于98%；当表观流速为2.68 m/h、进水负荷逐步提高至8.0 g N/（L·d）时，脱氮率下降至63%，过程中污泥床最大去除速率约为5.7 g N/（L·d）。研究认为，亚硝酸盐颗粒污泥床具有稳定和去除效率高等特点。     

含盐量与负荷对好氧颗粒中自养与异养菌的影响

研究了含盐量分别为2.5％和5％，有机负荷分别为8 kg COD/(m³·d) 和16 kg COD/(m³·d)条件下好氧颗粒污泥中自养菌和异养菌的成长情况，研究结果如下：(1)系统在高COD负荷条件下抗盐度的冲击能力要强于低负荷条件；(2)从4个反应器对COD的去除效果来看，含盐量对异养菌的影响要低于硝化自养菌；(3)在低负荷情况下，硝化自养菌为优势菌种，在一个周期内产生的NO^-₃-N要高于高负荷，而在高负荷情况下，异养菌为优势菌种。     

UASB反应器厌氧氨氧化菌的脱氮特性研究

研究UASB厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器运行情况，采用普通城市污水厂活性污泥接种，人工合成废水，pH值在7.4～7.8之间，温度控制在(32±1)℃。在反应器稳定运行270～450 d之间的180 d中，对NH⁺₄-N和NO^-₂-N去除率均达到99.9％以上，总氮去除率保持在90％以上，NO^-₃-N产生量在20～30 mg/L之间波动。研究表明,UASB厌氧氨氧化反应器处理废水效果明显，对NH⁺₄-N、NO^-₂-N和TN去除率高，NO^-₂-N和NH⁺₄-N比值可以指示厌氧氨氧化反应器性能的演变。UASB反应器稳定运行阶段容积负荷的影响较小，ANAMMOX菌对合成废水适应性强，反应器抗冲击能力较强，受冲击后恢复迅速。出水pH值稳定在8.5附近，pH值变化情况可作为反应器运行状况的指示。关键词硝化厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床生物脱氮     

NO2对颗粒污泥甲烷化动力学特性的影响

采用间歇试验方法，以乙酸和乙酸盐混合物为基质，对取自EGSB反应器具有厌氧甲烷化反硝化与厌氧氨氧化活性的颗粒污泥的甲烷化动力学以及NO₂影响进行研究。无NO₂时，最大比基质降解速率为0.158 mg COD/mg VSS·h，半饱和常数为464 mg COD/L，甲烷的产率系数为0.254 mL CH₄/mg COD。添加微量NO₂对甲烷化有抑制作用，抑制程度随着微量NO₂浓度的增高而增大，在NO₂浓度为30.36 mg/m³、50.6 mg/m³、101.2 mg/m³、202.4 mg/m³和303.6 mg/m³条件下，甲烷化抑制程度分别为7.40％、11.87％、27.56％、39.75％和43.24％，外推得NO₂的甲烷化半抑制浓度IC₅₀值为383.8 mg/m³。NO₂气氛下甲烷化动力学可用反竞争性抑制动力学进行描述，最大比基质降解速率为0.148 mg COD/mg VSS·h，半饱和常数为396 mg COD/L，NO₂抑制系数为250 mg/m³。     

厌氧氨氧化无纺滤布生物膜反应器的运行

氧气是厌氧氨氧化菌的抑制因素,通过无纺滤布生物膜系统内部形成适合厌氧氨氧化菌的厌氧环境,运行62 d,实现0.617 kg N/(m³·d)氮容积去除负荷,稳定运行阶段氨氮和亚硝氮的去除率分别为97.9％和98.7％；98 mg N/L NO^-₂-N经24 h接触产生完全抑制,通过将进水亚硝氮浓度降至20～40 mg N/L,运行31 d,成功恢复厌氧氨氧化活性,试验末期氮容积去除负荷为0.641 kg N/(m³·d)。     

容积负荷对ANAMMOX生物滤池脱氮效能的影响及其基质动力学

采用2套启动成功的上向流厌氧氨氧化（ANAMMOX）生物滤柱，通过调节进水NaNO₂和（NH₄）₂SO₄ 的浓度负荷及水力负荷，改变进水容积负荷，探讨容积负荷对ANAMMOX生物滤柱脱氮效能的影响及其动力学模型。结果表明，滤速恒定条件下，通过提高进水基质浓度来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合Monod-Haldane基质抑制模型。进水NH₄⁺-N与NO₂^--N浓度分别低于100 mg/L和133 mg/L时，反应器脱氮效果不受明显影响，TN容积去除负荷可达4.21 kg/（m³·d），TN去除率可达80%以上。进水基质浓度恒定条件下，通过提高滤速来提高进水TN容积负荷，其容积负荷去除动力学过程符合零级动力学方程。不受基质浓度抑制的条件下，滤速为3.0 m/h、进水容积负荷为8.82 kg/（m³·d）时，反应器总氮容积负荷去除量可达7.15 kg/（m³·d），总氮去除率可达81.1%。     

微量NO2对厌氧氨氧化甲烷化反硝化耦合影响的动力学分析

采用批试验方法，研究微量NO₂对颗粒污泥厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合的影响。基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO₂强化函数，估计了强化函数中的最大强化系数（30.55）、NO₂半饱和常数（1.96 mg/L）、NO₂抑制常数（0.0082 mg/L）和基础速率系数（0.0314）。微量NO₂对甲烷化和反硝化动力学可用反竞争性抑制动力学方程进行描述。甲烷化的最大比乙酸盐去除速率为0.15 mg COD/（mg VSS·h），乙酸盐半饱和常数为395 mg COD/L，NO₂抑制系数为0.623 mg/L。反硝化的亚硝酸盐氮最大去除速率0.00685 h^-1，亚硝酸盐氮半饱和常数 0.214 mg/L，NO₂抑制系数为22.4 mg/L。试验中大部分的NOx气体物质出现损失。     

反硝化除磷颗粒污泥培养方式的对比实验研究

采用两完全相同的气升式间歇反应器（SBAR）进行反硝化除磷颗粒污泥培养方式的对比实验研究。R1始终以厌氧/好氧/缺氧（A/O/A）模式运行，在颗粒化的同时富集反硝化除磷菌（DPAOs）；R2以厌氧/好氧（A/O）模式培养颗粒，待颗粒形成后加入缺氧段，形成A/O/A模式，强化富集DPAOs。结果表明，R2中颗粒化时间较短，但所形成颗粒的沉降速率和比重分别为30.4 m/h和1.022 g/cm³,低于R1培养颗粒的35.9 m/h和1.061 g/cm³；R1中颗粒对于COD、NH⁺₄-N、TN和TP的平均去除率分别是86%、98%、82%和91%，高于R2中的86%、99%、74%和66%；反应器运行至183 d时，DPAOs所占比例分别为44.7%和20.9%。     

复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究

以天然矿物质沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构建复合基质生态床，表面种植景观植物，采用下向流-上向流运行方式修复北方景观水体。分别进行静态实验及不同循环速率下的动态实验，考察对水体污染物去除过程。结果表明，2种运行方式下对水体NH⁺₄-N去除率都在85%以上，其中以1 h为循环周期的运行方式去除率达97%，较静态提高12.8%；TN去除率最高为84%；TP去除不稳定，过程缓慢。煤渣层对NH⁺₄-N的去除效果差，硝化作用不彻底与反硝化作用的加强使下层出水NH⁺₄-N 、NO^-₂-N及NO^-₃-N浓度均高于上层。提高循环速率有利于对氮的去除。     

好氧与厌氧氨氧化复合颗粒污泥完全自营养脱氮影响因素

采用间歇实验，考察了初始NH⁺₄-N浓度、DO浓度和pH对颗粒污泥完全自营养脱氮的特性的影响。研究表明，在完全自营养脱氮系统中，当DO为0.6～0.8 mg/L，pH控制在7.5～7.8时，好氧氨氧化和厌氧氨氧化速率在一定范围内随NH⁺₄-N浓度（30～150 mg/L）的增加而增加，较高的氨氮浓度能提高自营养脱氮反应速率。较高的DO有利于提高亚硝酸盐氧化速率，但会导致亚硝酸盐的积累；DO浓度过低时，好氧氨氧化过程受到抑制。NH⁺₄浓度为36 mg/L，DO控制在0.6～0.8 mg/L的条件下，当pH值为7.8时，完全自营养脱氮的效果最佳，总氮去除速率达最大值为23.976 mg/(g MLSS·d)。     

常温下IC反应器启动过程中的颗粒污泥性能研究

在常温下用自配葡萄糖废水启动IC反应器,研究了厌氧颗粒污泥的形成过程和特性。IC反应器进水浓度为3 000 mg COD/L,水温为14.5～26℃,25 d内形成了颗粒污泥。结果表明,随着运行时间和容积负荷的增加,颗粒污泥粒径逐渐增大。反应器启动完成后,反应器中2 mm的颗粒污泥增加到6.6%,0.3 mm的颗粒从57.7%减少到39.4%;VSS浓度从24.7 g/L上升到48.2 g/L;VSS/SS从34.4%增加到72.8%。颗粒污泥的沉降速度与颗粒粒径成正比,0.3～3 mm的颗粒污泥的沉降速度介于34.05～109.75 m/h之间,具有良好的沉降性能。初始接种污泥几乎没有产甲烷活性,与第30 d的初期颗粒污泥相比,成熟的颗粒污泥的产甲烷活性提高了46.7%。     

UASB启动及不同HRT对老龄垃圾渗滤液处理效果的影响

在UASB反应器中接种好氧污泥培养厌氧颗粒污泥进行启动,研究不同HRT对老龄(13年)垃圾渗滤液对处理效果的影响情况。通过保持进水COD浓度不变、逐步缩短HRT从而提高容积负荷到40 g COD/(L.d)的方法,可以培育出直径为1～3 mm颗粒污泥,最终产气量稳定在100 L/d,甲烷含量在60%～70%之间,COD去除率保持在90%左右,污泥层最底部MLSS为81 g/L。逐步提高HRT依次为6、12、24、48和72 h考察其对处理效果的影响,当HRT为24 h时处理效果最好,COD去除率最高达到35%左右。     

UASB反应器处理链霉素废水启动及运行性能

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器处理链霉素生产废水,研究了中温条件下反应器启动和稳定运行中废水处理性能及厌氧污泥颗粒化过程。结果表明,通过逐步提高链霉素废水进水比例和负荷,可以实现UASB反应器的启动和稳定运行,并对高浓度链霉素实际废水具有良好的处理性能,COD去除率稳定在80%以上,COD去除负荷达7.2 kg/(m3·d),CH4产生量达到6.2 L/d。UASB反应器启动运行过程中,链霉素废水对污泥活性具有抑制影响,造成短期反应器运行性能明显下降,而后很快恢复。同时高负荷链霉素废水造成甲烷产率降低。污泥性状变化显著,污泥形态逐渐转变为颗粒态,污泥粒径增大,出现大量0.5~1.0 mm颗粒污泥,污泥VSS/SS比值升高,污泥沉降性明显增强,比产甲烷活性显著升高,表明污泥开始实现颗粒化。     

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.     

好氧颗粒污泥降解苯酚

以人工配水启动SBR,逐步提高进水苯酚浓度,探究好氧颗粒污泥对苯酚的降解能力,同时分析苯酚对好氧颗粒污泥特性的影响。经过55 d的运行,进水苯酚浓度逐渐增到3 000 mg/L,苯酚、COD及NH+4-N去除率分别达到了98.33%、97.27%和57.58%,好氧颗粒污泥表现出对苯酚的良好的去除能力。扫描电镜照片显示投加苯酚后的颗粒污泥表面更加光滑,结构更为紧凑。胞外聚合物红外光谱分析表明投加苯酚前后好氧颗粒污泥EPS的主要组分没有明显改变。苯酚毒性刺激了颗粒污泥分泌更多胞外聚合物,胞外聚合物中多糖含量由初始的12.70 mg/g VSS增加到35.17 mg/g VSS,蛋白含量由4.93 mg/g VSS增加到8.01 mg/g VSS。投加苯酚后的污泥粒径明显增大,主要污泥粒径由0.5~2.0 mm增大到2.0 mm以上。     

Formation and instability of aerobic granules under high organic loading conditions

The cultivation and instability of aerobic granular sludge in a sequencing batch reactor under high loading conditions were investigated. Compact bacteria-dominated aerobic granules with a mean diameter of 1 mm were formed at a chemical oxygen demand (COD) loading rate of 6.0 kg m(-3) d(-1) within 30 d. However, the compact bacteria-dominated aerobic granules were not stable and transited to large-sized filamentous ones gradually. With the formation of bacteria-dominated granules, the hydrophobicity and specific gravity of the sludge increased. When the granules were transited to filamentous ones, the hydrophobicity and specific gravity decreased. Both granules had a high COD removal efficiency, excellent settling ability and showed a clear, regular round-shaped outline. After the filamentous granules reached a diameter of 16 mm, due to the mass transfer limitation and the possible presence of anaerobes in the inner part of the granules, they began to disintegrate and be washed out of the reactor, follow by failure of the reactor.     

曝气量和曝气时长对好氧颗粒污泥活性恢复的影响

采用啤酒废水,在SBR中对在4℃的冰箱中储存8周的好氧颗粒污泥进行活性恢复。设置曝气时长分别为150 min和270 min,曝气量分别为0.1 m3/h和0.2 m3/h,考察了曝气时长和曝气量对好氧颗粒污泥活性恢复的影响。实验结果表明,好氧颗粒污泥在4℃冰箱中储存8周后,其颜色、粒径无明显变化;设置较长曝气时间(270 min)、较大曝气量(0.2 m3/h)时,颗粒污泥平均沉降速率、MLSS和SVI恢复最快,且对COD处理效果也恢复较快。而短曝气时间(150 min)、小曝气量(0.1 m3/h)有利于好氧颗粒污泥对氨氮去除效果的恢复。     

SUFR系统活性污泥特性及稳定性研究

通过实验考察了SUFR系统中活性污泥的特性及进水COD浓度、SRT和停运对稳定性的影响。结果表明：SUFR系统的污泥颗粒直径多在0.7～0.9 mm之间，属于小颗粒污泥，污泥沉降性能良好；对氮、磷有较好的去除效果。SUFR系统氮的去除对SRT有一定的耐冲击负荷，但受进水COD的影响较大；磷的去除对进水COD和SRT有较好的冲击能力；系统在经过72 h停运后污泥沉降性、脱氮与除磷效果都有较大降低，但基本在1周内就可恢复。     

聚乙烯醇(PVA)厌氧生物降解特性试验研究

对聚乙烯醇 (PVA)的生物降解特性进行试验研究。结果表明 :厌氧颗粒污泥的微生物组成及粒径大小 ,对PVA的降解率影响最大 ,以产酸菌为主的颗粒污泥对PVA的降解能力最强 ,2 0d后PVA的降解率高达 70 % ,以甲烷菌为主的颗粒污泥对PVA的降解能力最差 ,2 0d后PVA的降解率仅为 6 3% ;pH对PVA的降解率影响不大 ,碱度过大对PVA的降解不利 ;PVA共基质试验结果表明 :以葡萄糖为碳源时 ,低浓度的葡萄糖会改变污泥的表面性质 ,使PVA迅速吸附到污泥表面 ,但随着降解时间的延长 ,PVA的浓度会回升 ,高浓度的葡萄糖对PVA的降解产生抑制 ;以淀粉为碳源时 ,产酸菌优先利用淀粉 ,PVA的降解率没有明显提高。在PVA浓度低时 ,在底物中添加一定的氮源可以提高PVA的降解率