多孔碳表面自养硝化生物膜的培养及其性能研究

在pH值7.5～7.8、温度28℃、DO≥3mg/L的条件下,分别以NaNO2和K2HPO4为氮源和磷源,按N∶P=50∶1的比例混合,对自养硝化菌进行液相培养并在一种新型材料多孔碳的表面挂膜,进而对其特征、性能等进行了研究。实验得到了稳定的自养硝化生物膜;当NO-2浓度为206.82mg/L时,生物膜的稳定硝化速率可达260mg/L·d;经鉴定,硝化速率最高的N20菌株属硝化杆菌属(Nitrobactersp.)。     

生物膜与A／O工艺耦合快速降解氨氮

应用由城市污水处理厂序批式间歇反应器（SBR）中筛选得到的4株特殊氨氧化菌，分别在SBR和有回流的生物膜与A／O工艺耦合体系培养中，考察其降解低碳高氨氮废水的功能。结果表明，自养硝化与异养氨氧化菌的混合菌群较单一自养硝化菌株降解氨氮速率快；在生物膜与A／O工艺耦合系统中，自养硝化与异养氨氧化菌协同代谢加速氨氮氧化脱除，氨氮脱除速率远比SBR系统快。对生物膜与A／O工艺耦合系统中氨氮脱除动力学进行了研究，模拟了NH4^＋、NO2^-；质量浓度与氨氮脱除比速率之间的关系，模型得到了较好的验证。     

DO和pH值在短程硝化中的作用

在SBR反应器中对DO和pH值在短程硝化和半亚硝化过程中的作用进行试验研究，结果表明，控制低DO和适宜的pH值在短程硝化过程中起着重要的作用。本试验条件下。当DO为0．5～1．0mg／L、pH值为7．5—8．0时。在SBR反应器中很容易实现短程硝化；当DO〉0．3mg／L时，DO越低，出水NO2^-N积累率越高；当pH值〉6．8时，不会影响系统NO2^-N积累的稳定性。另外，研究结果还表明，通过控制DO和pH值可以实现半亚硝化。本试验条件下，当进水氨氮浓度为120mg／L时，控制DO为0．3—0．4mg／L可实现出水半亚硝化；当进水氨氮浓度为200mg／L时，控制DO为0．5—0．6mg／L或pH值为6．8也可以实现出水半亚硝化。     

低碳氮比对生物膜-电极反应器反硝化的影响

以乙酸钠作为碳源,给阴阳极外加2V的直流电压,考察了不同低C/N对连续运行的生物膜-电极反应器反硝化的影响。结果表明,当C/N从1.5∶1减少到0.8∶1时,生物膜-电极反应器NO-3-N去除率从99.5%下降至64.1%,出水NO-3-N的浓度从0.27mg/L增加到17.96mg/L,出水NO-2-N的浓度从0.24mg/L增加到2.6mg/L,出水NH+4-N浓度从4.93mg/L下降至3.35mg/L。当C/N为1.5∶1时,生物膜-电极反应器的自养反硝化率仅为8.0%,当C/N降至1∶1时,自养反硝化率增加至30.4%,然而,当C/N从1∶1进一步降低至0.8∶1时,自养反硝化率却从30.4%下降至21.8%。各C/N条件下,生物膜-电极反应器出水的SCOD浓度均高于对照生物膜反应器。生物膜-电极反应器的自养反硝化率与其出水pH呈正相关。     

螺旋升流式反应器脱氮除磷系统的运行效果与污泥性能分析

对螺旋升流式反应器脱氮除磷及去除COD的运行效果进行了研究，该系统连续稳定运行6个月的结果表明．能保证出水平均质量浓度TN小于10mg／L，TP小于0．50mg／L，COD小于31mg／L，对TN、TP和COD的去除率分别达86％、96％和94％以上。并且对SUFR系统的污泥性能进行了分析：(1)螺旋升流特征使本反应系统中的污泥易于颗粒化；(2)SUFR系统中的微生物种群具有多样性；(3)污泥在好氧反应器中表现出了同步硝化反硝化功能；(4)污泥在缺氧反应器表现出了反硝化吸磷现象。     

短程反硝化聚磷的反硝化特征研究

研究了温度、pH值、电子供体种类及电子受体种类对反硝化的影响。试验结果表明，（1）在相同试验条件下。亚硝酸型反硝化与硝酸型反硝化的速率与硝态氮的浓度有关。在温度为25℃、pH为7的条件下，基质浓度〈300mg／L时短程反硝化速率较快；基质浓度≥300mg／L时，以NO3^-为基质的反硝化速率较大。（2）具有大量碳源储存物（PHB）的细菌可实现快速的内源性反硝化脱氮，而处于饥饿状态的细菌的内源性反硝化效率极低。     

pH对氢自养型反硝化菌反硝化性能的影响

采用模拟硝酸盐污染地下水(简称模拟水)驯化培养氢自养型反硝化菌,建立了定量分析氢自养型反硝化菌生物量的方法,研究了pH对氢自养型反硝化菌反硝化性能的影响。结果表明,每单位OD600相当于水样中氢自养型反硝化菌的生物量为491.75mg/L。当初始pH在6.7以下或9.2以上时,氢自养型反硝化菌生物活性会受到抑制,而初始pH为7.2、7.7、8.2和8.7时,反硝化进行12h后模拟水中的总氮去除率分别为99.7%、99.6%、96.6%和83.5%。经过12h的反硝化模拟水的pH增加0.1～0.9,硬度降低10.01～48.05mg/L;初始pH为6.7～8.7的模拟水在反硝化进行12h后生物量增加5.68～6.03mg/L,初始pH为7.7的模拟水反硝化速率最高,达0.041mg/h。     

有机物浓度对厌氧氨氧化脱氮性能影响试验研究

通过间歇试验和连续试验研究了不同有机物浓度对厌氧氨氧化活性及脱氮性能的影响。间歇试验结果表明：自养条件下厌氧氨氧化菌的最大比反应速率为0.189 kg NH⁺₄-N/（kg VSS·d）；当氨氮和亚硝酸盐氮浓度为80 mg/L时，有机物的添加降低了厌氧氨氧化速率，当有机物浓度超过70 mg/L时，厌氧氨氧化菌的最大比反应速率降低到0.05 kg NH⁺₄-N/（kg VSS·d）以下，是反硝化菌与厌氧氨氧化菌竞争亚硝酸盐产生了可逆抑制的结果。连续试验结果表明，高氮低碳源有机环境下厌氧氨氧化能稳定运行，并且比自养系统中总氮的去除率有所提高，当COD值为50 mg/L时，总氮去除率最大，平均值达96.59%，是反硝化菌和厌氧氨氧化菌共同脱氮的结果；当有机物浓度过高时，ANAMMOX对TN去除贡献率持续降低，反硝化不断得到强化，厌氧氨氧化运行不稳定。     

生物膜与A/O工艺耦合快速降解氨氮

应用由城市污水处理厂序批式间歇反应器(SBR)中筛选得到的4株特殊氨氧化菌,分别在SBR和有回流的生物膜与A/O工艺耦合体系培养中,考察其降解低碳高氨氮废水的功能.结果表明,自养硝化与异养氨氧化菌的混合菌群较单一自养硝化菌株降解氨氮速率快;在生物膜与A/O工艺耦合系统中,自养硝化与异养氨氧化菌协同代谢加速氨氮氧化脱除,氨氮脱除速率远比SBR系统快.对生物膜与A/O工艺耦合系统中氨氮脱除动力学进行了研究,模拟了NH4 、NO2-质量浓度与氨氮脱除比速率之间的关系,模型得到了较好的验证.     

控制DO及FA条件下短程硝化过程系统稳定性研究

采用SBR工艺以水产品加工废水为研究对象，同时控制进水游离氨（FA）为0．96～1．25mg!L，溶解氧（DO）为1～2mg／L，实现了稳定的短程硝化过程。在此条件下，亚硝化率及氨氮去除率分别大于95％和88％，有机物（COD）去除率在90％以上，亚硝化速率维持在0．9666×10^-3-1．0375×10^-3mgNO2-N／（mgMLSS·h）之间。研究结果表明，同时控制DO及FA在适当范围之内可以获得稳定的短程硝化过程，并可降低系统能耗。本实验采用较低的FA浓度与较高的DO浓度（与OLAND工艺比较）得到了稳定的短程硝化过程，对水产品加工废水处理具有重要应用价值。     

Cu^2＋、Zn^2＋对生物脱氮系统的影响

Cu^2＋和Zn^2＋是污水处理工艺中经常遇到的金属离子。在驯化好的活性污泥系统中，研究了金属离子Cu^2＋和Zn^2＋在0～100mg／L浓度下对活性污泥生物脱氮系统的影响。试验发现Cu^2＋＞5mg／L、Zn^2＋＞30mg／L时，对硝化过程具有明显的抑制作用，在同样浓度的试验条件下cu“对硝化过程的抑制作用比Zn^2＋大。Cu^2＋≤0．5mg／L时对反硝化过程具有一定的促进作用，有助于提高TN的去除效果；Cu^2＋＞0．5mg／L时，对反硝化产生抑制作用，随着浓度的增加，TN去除率逐渐下降。Zn^2＋不影响反硝化过程，仅在大于30mg／L时，对硝化过程产生抑制作用。重金属Cu^2＋对生物脱氮系统的影响明显强于Zn^2＋。     

低温条件下硝化污泥的驯化

为了在低温13～14％下取得较好的硝化效果，分3个温度阶段25℃，16～17℃，13—14℃对活性污泥进行了驯化培养，研究了进水氨氮浓度和混合液COD对硝化污泥的影响。实验结果表明，硝化污泥经过驯化培养后，氨氮去除率可达80％以上，且在DO浓度为2ing／L，pH为6．7～7．5，进水氨氮为300mg／L，混合液COD为80mg／L条件下，硝化污泥能取得较快的增长，氨氮平均去除率可达89％。     

水力负荷和回流比对前置反硝化BAF系统处理玉米青贮液的影响

采用前置反硝化BAF系统处理玉米青贮液，在前期实验的基础上重点考察了水力负荷和回流比对COD、NH3-N、TN的去除效果。结果表明，前置反硝化BAF系统处理玉米青贮渗出液有着良好的除碳脱氮效果；在气水比为2：1、水力负荷2．60m3／（m2·h）、回流比为300％的条件下COD、NH3-N、TN的去除率分别达到89．6％、84．5％和81．3％；出水浓度分别为22．36、16．28和22．81mg／L；水力负荷影响着系统内生物膜的更新速度、生物膜的厚度以及水的剪切力大小；回流比对该系统脱氮性能有着重要影响，当回流比从50％提高到300％时TN去除率显著提高，从42．3％增加到81．3％，增加了39．0％。     

电极生物膜耦合硫自养强化型人工快渗系统脱氮性能

由于人工快渗(CRI)系统对TN去除率较低,该技术在污水处理领域的应用受到限制。为提高TN去除率,将电极生物膜和硫自养反硝化技术耦合应用于CRI系统,考察了"异养+氢自养+硫自养"反硝化脱氮的可行性,并通过菌群结构解析了电极生物膜耦合硫自养强化脱氮的机理。结果表明,电极生物膜耦合硫自养强化型CRI系统在电流强度为15mA时,TN平均去除率可达73.0%,相比传统CRI系统提高了48.0百分点。从稳定运行的电极生物膜耦合硫自养强化型CRI系统反硝化区共检测出231个已知菌属,其中具有硫自养反硝化功能的产硫酸杆菌属(Thiobacillus)和具有氢自养反硝化功能的噬氢菌属(Hydrogenophaga)相对丰度较高,分别为35.9%、15.7%。硫自养反硝化、氢自养反硝化和异养反硝化的共同作用促进了CRI系统脱氮性能的提高。     

同步硝化反硝化生物脱氮技术研究

讨论了影响同步硝化反硝化反应的各参数，并进行了单因素实验与正交实验，获得了同步硝化反硝化生物脱氮工艺运行的最佳条件：DO浓度控制在0．5～2mg／L，COD浓度为600～800mg／L，混合液悬浮固体（MLSS）为5000mg/L，pH值在8．0左右，反应时间为6h。在此条件下，氨氮及COD的去除率都较高，分别达85％和95％，总氮去除率为68．5％。     

低氨氮、低碱度废水的亚硝化研究

通过实验室血清瓶培养试验，研究了pH、碱度、FA、FN、HRT等因素对低氨氮、低碱度废水亚硝化过程的影响。研究结果表明：出水的pH值可以通过控制反应器内部的碱度来进行调节。控制进水碱度在113．1～269．7mg／L，HRT为48h，其亚硝酸累积率可达到67．15％。在氨氮亚硝化过程的同时，有部分有机氮也在向亚硝酸盐进行转化。通过污泥亚硝化驯化过程，游离氨对亚硝化单胞菌抑制浓度的临界值可以达到0．96mg／L。     

改良型A2／O-MBR工艺的反硝化除磷性能研究

重点考察了-种改良型膜生物反应器（A2／O—MBR）的脱氮除磷性能。该工艺主要特点在于对膜池硝化回流液进行了固液分离，并将上清液和浓缩污泥分别回流至缺氧池和厌氧池，这种改进提高了系统对氮、磷的同步去除效率。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）为12h，污泥龄（SRT）为30d，混合液回流比为200％的运行条件下，进水COD、NH4＋-N、TN和TP平均浓度分别为（225±38）、（24．8±3．9）、（26．7±2．9）和（2．90±0．53）mg／L时，增加膜池硝化回流液固液分离装置前后，系统对COD和NH4＋-N的去除都维持在较高水平，而系统对TN和TP的去除效果显著提高，出水TN和TP平均浓度分别由（14．9±3．3）mg／L和（1．95±0．72）mg／L下降到（9．4±1．9）mg／L和（0．91±0．38）mg／L，表明增加膜池硝化回流液固液分离装置显著改善了A2／O-MBR系统的脱氮除磷效果。反硝化除磷活性实验结果进一步表明，改进后系统中反硝化除磷活性占总除磷活性的比例由51．5％上升至61．7％，说明增加膜池硝化回流液固液分离装置强化了系统的反硝化除磷性能。     

常温低基质下磷酸盐对厌氧氨氧化反应的影响

采用上向流厌氧氨氧化生物膜滤池反应器，研究了在进水温度（25±1）℃、pH值7．5～7．7、进水NHf—N及NO2--N浓度30-45iiig／L、COD小于10mg／L的条件下磷酸浓度对厌氧氨氧化反应的影响。实验结果表明，当TP〈5mg／L，磷酸盐浓度对厌氧氨氧化反应没有影响；当TP在5～7．5mg／L之间时随着磷酸盐浓度的增高氨氮的去除受到抑制，总氮的去除率随之降低。停止投加磷酸盐后系统处理效能可以快速恢复。     

悬浮填料生物膜床反应器处理高校生活污水

本研究利用悬浮填料生物膜床反应器处理高校生活污水，对CODCr氨氮和总磷有较好的去除效果。水力停留时间6h时，CODCr总去除率最高可达到95％，出水CODCr稳定在30mg／L以下；总磷去除率达到50％以上，出水总磷含量低于0．5mg／L；对NH3-N的去除率可以稳定在80％以上，出水NH3-N低于1mg／L。     

有机碳源和溶解氧对亚硝酸盐生物硝化的影响研究

从城市污水处理厂的活性污泥中纯化分离到高活性硝化菌株N-20（Nitrobacter sp．）,在一种新型材料Carbon Foam的表面挂膜;通过对菌株N-20进行摇瓶试验,选择添加有机碳源的种类,将其在pH7．5～8．0、温度28℃的条件下,分别以NaNO2和K2HPO4为氮源和磷源,通过生物滤塔中的液相连续试验,考察在不同DO的条件下有机碳源对硝化作用的影响规律。结果表明,以葡萄糖作为有机碳源,DO≥2mg／L,葡萄糖低于20mg／L时,生物滤塔内可进行正常硝化,NO2^--N的硝化去除率维持在90％左右,随着葡萄糖浓度的增加,硝化去除率下降到70％;DO≤2mg／L,葡萄糖对硝化作用的抑制增强,当葡萄糖为200mg／L时,生物滤塔中NO^2-—N的硝化去除率仅为32％。