基于分区供氧与溶解氧调控的低C/N比污水短程硝化反硝化

针对城镇污水中碳源不足、C/N比低导致脱氮性能不佳的问题,建立了A2/O中试装置,通过调整系统缺氧/好氧分区比例及好氧区溶解氧水平,探究亚硝氮积累率及氮类污染物去除情况.结果表明,在DO为2. 0～2. 5 mg·L~(-1)条件下,改变缺氧/好氧分区比例对系统的影响较小,难以实现短程硝化;当控制DO为0. 5～0. 8 mg·L~(-1)、V_缺∶V_好=1∶1时为系统最优工况,此时系统好氧区末端亚硝氮积累率稳定在62%以上,出水总氮降至9. 0 mg·L~(-1),能够实现深度脱氮的目标.分析硝化菌表观活性可知,最优工况下SAOR与SNOR分别(以N/VSS计)为0. 14 g·(g·d)~(-1)和0. 04 g·(g·d)~(-1),二者差值较试验其他阶段更为明显,即NOB活性受到更高程度抑制是提高亚硝氮积累率的直接原因. Illumina MiSeq测序结果表明,该阶段NOB数量显著低于其他阶段.通过间歇OUR法分析缺氧区进出口碳源组成情况,结果表明最优工况下系统通过短程硝化节约碳源27. 3%,可生化性COD在缺氧区消耗63. 6%,远高于其他阶段,是低C/N比城市污水实现深度脱氮的碳源有力保障.     

DPR-SNED系统处理低C/N城市污水与硝酸盐废水的运行特性

为实现低C/N城市污水与含硝酸盐废水的同步处理,采用SBR接种活性污泥,通过合理控制厌氧/缺氧/低氧时间和溶解氧(DO)浓度,实现了反硝化除磷耦合同步硝化内源反硝化(DPR-SNED)系统的启动,并对启动过程中系统的脱氮除磷特性进行了研究.结果表明采用厌氧/低氧的运行方式,控制厌氧时间为3 h,好氧段DO浓度为0. 5～1. 0 mg·L-1,60 d可实现同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统的启动,出水PO_4~(3-)-P浓度0. 5 mg·L-1,系统氮磷去除率维持在90%以上,COD的去除率维持在80%以上,系统SNED率和CODins率分别维持在70%和95%左右;随后改变运行方式,采用厌氧/缺氧/低氧的方式运行,缺氧段前进含硝酸盐废水,45 d可实现DPR-SNED系统的启动,缺氧末PO_4~(3-)-P浓度1. 1 mg·L-1,出水PO_4~(3-)-P浓度0. 5 mg·L-1,系统磷、COD去除率均维持在90%以上,氮去除率维持在88%以上,系统SNED率和CODins率分别维持在62%和90%左右. DPR-SNED系统的成功启动后,厌氧段聚糖菌和聚磷菌对城市污水有限碳源的充分利用和强化储存,可为后续缺氧段及好氧段的脱氮除磷提供充足的内碳源.此外,DPR-SNED系统缺氧段内源短程反硝化的进行保障了系统在低C/N(4)条件下的高效脱氮.     

Type 0092丝状菌污泥微膨胀在短程硝化中的实现

利用Type 0092丝状菌不易引发污泥恶性膨胀的特点,本实验采用实际生活污水,以SBR反应器接种短程硝化污泥,考察了短程硝化状态下启动Type 0092丝状菌污泥微膨胀的特性,研究了系统启动与维持期间的污泥沉降性能、亚硝酸盐积累率(NAR)、污染物去除特性以及污泥菌群结构变化情况.结果表明控制DO为0. 3～0. 8 mg·L~(-1),F/M(以COD/MLSS计)=0. 24 kg·(kg·d)~(-1),按照交替缺氧/好氧模式运行(单周期3次,缺氧∶好氧=20 min∶60 min),能够启动Type 0092丝状菌污泥微膨胀与短程硝化耦合,系统SVI值维持在180 m L·g~(-1)左右,NAR一直维持在99%左右,COD和TN去除率能够分别提高约13%和5%,相较于传统全程硝化非微膨胀状态曝气量能节省约62. 5%.当交替缺氧/好氧模式变为单周期交替6次,缺氧∶好氧=10 min∶30 min,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性会恢复,使短程硝化被破坏;低溶解氧、交替缺氧/好氧、低负荷是实现Type 0092丝状菌污泥微膨胀的关键因素,当负荷(以COD/MLSS计)大于0. 25 kg·(kg·d)~(-1)时,仅靠低溶解氧和间歇曝气无法维持污泥微膨胀状态.     

不同控制策略下短程硝化启动及运行工况优化

试验采用SBR反应器处理低C/N生活污水,在温度为(25±0. 5)℃时,分别采用交替缺氧/好氧4次、交替好氧/缺氧5次和交替好氧/缺氧4次,时间比均为30 min∶30 min,NO2--N积累率在69、63和58周期分别达到96. 79%、98. 80%和98. 78%;同样温度下,控制好氧/缺氧时间比分别为30 min∶30 min、40 min∶20 min和30 min∶60 min,单周期交替次数为5、3和5时,NO2--N积累率于63、73及78周期时达到最大,其分别为98. 81%、97. 71%和94. 64%,对应AOB活性分别为96. 30、99. 27及102. 26,对其进行物料衡算,3种好氧/缺氧时间比下均存在同步硝化反硝化,同步硝化反硝化去除总氮分别为29. 89、28. 77及29. 78 mg·L-1.调整温度分别为18、25和30℃,在好氧/缺氧时间比为30 min∶30 min时,在第90、64和61周期时NO2--N积累率分别为99. 58%、99. 21%和95. 93%,污泥活性(f)达到最大所需时间分别为64、40及48周期,且污泥沉降性能均良好.     

ABR-MBR反硝化除磷工艺的启动及稳定运行

以低C/N值生活污水为处理对象,重点考察了以厌氧/缺氧(A/A)运行的ABR耦合好氧MBR系统启动过程中脱氮除磷特性及系统长期运行的稳定性.结果表明,控制ABR容积负荷(VLR)为0. 8 kg·(m3·d)-1,污泥回流比为80%,硝化液回流比从150%逐步提升稳定至300%,反硝化除磷功能区污泥停留时间(sludge retention time,SRT)为25 d,MBR溶解氧(DO)为1～2 mg·L~(-1),温度为30℃±2℃,于46 d成功富集了反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus bacteria,DPBs),净释磷量为20. 56 mg·L~(-1),净吸磷量达到27. 74 mg·L~(-1),批次实验表明约84. 8%的聚磷菌(PAOs)能够利用NO-3-N作为电子受体进行反硝化除磷.启动成功后稳定运行50 d,对COD、NH+4-N、TN和PO_4~(3-)-P的平均去除率分别为91. 8%、99. 0%、71. 5%和94. 2%,系统缺氧反硝化除磷去除1 mg·L~(-1)的PO_4~(3-)-P,同步消耗约0. 83 mg·L~(-1)的NO-3-N,满足同步脱氮除磷的要求.     

城市污水连续流半亚硝化实现维持机理与工艺创新研究

常温(20～29℃)限氧条件下(DO0.2mg·mL-1),以城市污水A/O除磷工艺处理出水为原水,在推流式好氧反应器中,考察了城市污水连续流半亚硝化实现维持的内在机制与影响因素,开发了一套新型半亚硝化工艺运行模式.试验结果表明,接种污泥性质、反应器污泥浓度(MLSS)和单级反应器好氧/缺氧交替内循环的运行方式是城市污水实现维持半亚硝化的关键影响因素.随着回流比的加大,亚硝氮累积率持续稳定上升,试验获得亚硝氮累积率平均为85%,最高达到96%.长期在低DO条件下运行,污泥沉降性能良好,SVI值在70～110mL.g-1.半亚硝化工艺出水NO2--N/NH4+-N平均为1.0,可为城市污水的厌氧氨氧化(ANAMMOX)提供合适的进水基质.试验后期,总氮(TN)去除率达到50%,批量实验证实去除途经为厌氧氨氧化,这一试验结果为开发低氨氮城市污水同步半亚硝化-厌氧氨氧化工艺提供了研究基础.     

停曝时间比对亚硝化颗粒污泥形成的影响

室温下(22~28℃),采用R1、R2、R3三组相同的SBR反应器接种MLSS、SVI值分别为3 500 mg·L-1、162 m L·g-1的具有良好亚硝化性能的絮状活性污泥,研究了不同停曝时间比(1∶2、1∶1、2∶1)对亚硝化颗粒污泥形成的影响.实验表明,R1、R2和R3分别于103、82、64 d实现了亚硝化污泥的颗粒化,运转至85 d时,亚硝化率分别可达86%、98%、96%,R1、R2和R3的SVI值降低至89、75、58 m L·g-1,MLSS增加至2 314、2 781、2 946 mg·L-1.结果表明,在停曝时间比为1∶2~2∶1的范围内,停曝时间比越大,越有利于污泥颗粒化;停曝时间比为1∶2时,由于无法抑制NOB,反应器中污泥亚硝化性能下降,且污泥的沉降性能先变好后变差,在停曝时间比为1∶1~2∶1范围内,停曝时间比越大,污泥的沉降性越好,同时可以保持系统良好的亚硝化性能.另外,停曝时间比越大,微生物分泌的PN、PS越多,且在亚硝化颗粒形成阶段,厌氧末的PN小于好氧末PN,亚硝化颗粒成熟阶段厌氧末的PN大于好氧末PN,而在运行期间,厌氧末的PS一直大于好氧末PS.     

强化A2/O工艺反硝化除磷性能的运行控制策略

以啤酒废水为研究对象,重点考察了如何强化A2/O工艺反硝化除磷性能,从而提高营养物去除效果、并实现节能的目的.试验中建立了3种运行控制策略:(1)根据缺氧区末端出水硝酸盐的浓度控制内循环回流量;(2)调节厌氧/缺氧/好氧区体积比以减少厌氧区出水剩余COD对缺氧磷吸收的影响;(3)向缺氧区引入旁流并调节旁流比.试验结果表明,当缺氧区末端出水硝酸盐浓度控制在1～3 mg·L-1时,不仅可强化反硝化除磷效果,而且可以节省内循环所需能耗;厌氧/缺氧/好氧区最佳体积比为1/1/2;旁流的引入可以提高低C/N比条件下TN的去除,最优旁流比为0.32.     

同步硝化反硝化影响因素的研究

试验采用改良SBR工艺处理人工模拟生活废水,研究不同的C/N,DO和好氧区与缺氧厌氧区体积比对同步硝化反硝化的影响,结果表明:C/N为12,ρ(DO)为1.0～2.0mg·L-1、好氧区与缺氧厌氧区体积比为1∶1时,反应器内高效稳定地实现了同步硝化反硝化脱氮过程。     

采用A~2/O工艺处理土霉素废水试验研究

采用A(厌氧水解)A(缺氧反硝化)/O(好氧硝化)组合工艺进行土霉素废水处理试验研究,在进水浓度COD为3 500~4 000 mg/L、氨氮550~750 mg/L、系统总水力停留时间16~20 h条件下,控制工艺参数:厌氧水解6~8 h,缺氧反硝化水力停留时间不小于4 h,硝化液回流比不小于2,好氧硝化pH在7.5~8.0、溶解氧大于2 mg/L、水力停留时间为6~8 h,COD去除率稳定在90%~92%,氨氮去除率稳定在98%~100%,TN去除率稳定在60%~70%。     

部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液

在缺氧滤床+好氧悬浮填料生物膜工艺中实现部分亚硝化,然后进行厌氧氨氧化(ANAMMOX),考察其对高含氮、低C/N污泥脱水液的处理能力.结果表明,亚硝化反应器在15~29℃、DO 6~9mg/L条件下,通过综合调控进水氨氮负荷(ALR)、进水碱度/氨氮、水力停留时间(HRT)等运行参数,可以调节出水(NO2--N)/(NH4+-N)的比率,能够较好地实现部分亚硝化反应以完成厌氧氨氧化.当进水ALR为1.16kg/(m3·d),进水碱度/氨氮为5.1时,出水(NO2--N)/(NH4+-N)在1.2左右,(NO2--N)/(NOx--N)大于90%,进入ANAMMOX反应器的氮物质去除率达到83.8%.     

亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理高含氮废水的研究

采用实验室规模的亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺,研究其对高含氮、低C/N废水的处理能力.结果表明,亚硝化反应器的水力停留时间控制在1.0d时,亚硝化活性比较稳定,进水氨氮浓度对其影响不大.进水氨氮浓度在400～600 mg/L时,出水亚硝酸氮浓度都在260～280 mg/L,可以通过控制进水氨氮浓度调节出水亚硝酸氮/氨氮的比率.亚硝化反应器出水的亚硝酸氮/氨氮的比率对厌氧氨氧化脱氮率有重要的作用.当进水氨氮浓度为480 mg/L时,出水中亚硝酸氮/氨氮的比率为1.2左右,进入厌氧氨氧化反应器的氮物质去除率达到     

SBR法交替缺氧好氧模式下短程硝化效率的优化

采用SBR法以实际生活污水为研究对象,通过交替缺氧好氧的运行模式实现了短程硝化的快速启动.在不同的缺/好氧时间比条件下考察了短程硝化的启动时间、污染物处理效果以及氨利用速率的变化.结果表明,在缺氧/好氧时间比为1:1和2:1条件下,分别用了31,55d使得两系统的亚硝酸盐积累率达到90%,短程状态稳定.氨氮去除率达到95%以上,COD出水在50mg/L以下,总氮去除率提高20%,污染物的去除效率有所提高.由全程到短程的转变期间,系统氨利用速率分别提高了67.5%和89.8%,同时提高了短程硝化的效率.期间,污泥沉降性较好,污泥容积指数稳定在60~80mL/g.     

提高SBR好氧颗粒污泥脱氮除磷性能的策略调控

室温下接种成熟好氧颗粒污泥于SBR反应器中,以实际生活污水为进水基质,采用梯度进水联合优化A/O/A时间配比策略以期提高污泥的脱氮除磷效果.结果表明,缺氧时间由0.5h延长至1.5h时,能同时保证脱氮除磷高效进行.此时A/O/A时间比为1：1.6：1,平均TN去除率提高至81.27%,平均TP去除率保持90%以上,平均COD去除率保持在85%以上.同时,同步硝化反硝化（SND）率降低至25.24%,缺氧吸磷比例由0.43%上升至2.81%,进而说明此A/O/A时间比下反硝化糖菌（DGAOs）的反硝化作用对脱氮的贡献增加.缺氧时间延长至2h,A/O/A时间比为3：5：4时,过度缺氧导致微生物内源呼吸和丝状菌繁殖,平均TN、TP去除率降低至51.48%、72.46%.缺氧时间为1.5h时,MLSS为3501mg/L较低,但MLVSS/MLSS （f）升高至0.95,说明淘洗掉了非功能菌,使脱氮除磷功能菌大量生长.随缺氧时间延长至1.5h,即A/O/A时间比为1：1.6：1,PN/PS增加至6.89,故颗粒稳定性不断增强,在1h以内缺氧时间延长对LB-EPS影响更大且对EPS含量影响不大,超过1h则对TB-EPS影响更大且EPS增加至126.16mg/g,继续延长缺氧时间至2h时,由于微生物内源呼吸大量死亡释放出PN、PS,故EPS含量增加至479.92mg/g.     

膜生物反应器处理晚期垃圾渗滤液亚硝化性能及其抑制动力学分析

采用连续流MBR反应器处理晚期垃圾渗滤液,考察其亚硝化性能;并探讨底物、产物和毒性物质对亚硝化性能的抑制及其动力学特性.结果表明,在进水NH₄⁺-N浓度为(280±20) mg/L时,通过控制DO为0.5~1 mg/L,pH值为7.8~8.2和温度为(30±1)℃,成功启动MBR的亚硝化工艺,在第32d时, NO₂^--N积累率为84.27%;后逐步升高进水负荷,并提高DO至2~3 mg/L,逐渐实现MBR系统中以晚期垃圾渗滤液原液为进水的亚硝化,在第112d时,系统出水NO₂^--N浓度为889 mg/L, NO₂^--N积累率为97.23%.底物、产物和毒性物质的抑制实验表明,毒性物质对微生物的抑制作用强于底物和产物;当毒性物质浓度(以COD计)为1600.2 mg/L时,氨氧化速率下降了22.15%,而相应条件下若以FA为单因子抑制时,氨氧化速率下降了4.74%~6.49%,若以FNA为单因子抑制时,氨氧化速率相比下降了14.46%~15.86%.分别采用Haldane底物抑制模型、Aiba产物抑制模型以及修正后的毒性物质抑制模型对实验数据进行非线性拟合,相关系数R²分别为0.9821、0.9961和0.9924,并得到底物、产物和毒性物质的抑制动力学模型.     

ABR耦合CSTR一体化工艺好氧颗粒污泥亚硝化性能调控及稳态研究

本研究将厌氧折流板反应器(ABR)末端两隔室分别改为曝气池与沉淀池,使其成为厌氧耦合好氧一体化工艺,探索连续流条件下好氧颗粒污泥亚硝化实现条件.分别在厌氧区和好氧区接种厌氧颗粒污泥和好氧颗粒污泥,控制好氧区沉淀时间为1 h,好氧区C/N比由1逐渐降低至0.4,并逐步提高进水氨氮容积负荷[由0.89 kg·(m3·d)-1提高至2.23 kg·(m3·d)-1].经45 d的运行,在好氧区成功培养出成熟的亚硝化颗粒污泥,其外观呈黄色,结构密实、边缘清晰,出水亚硝酸盐积累率稳定在80%左右.游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)共同抑制作用是实现稳定亚硝酸盐积累的关键因素.运行初期部分好氧颗粒污泥出现解体现象,好氧区产生大量絮体;但后期絮体逐步转化为小粒径颗粒污泥,表明一定数量的有机碳源有利于絮体颗粒化,而大量富集慢速生长的硝化细菌对颗粒的稳定维持起重要作用.     

氧化沟工艺低氧同步脱氮启动研究

在常温条件下,采用小试Pasveer氧化沟处理低C/N实际污水,通过控制好氧区平均ρ(DO)为0.2～0.4 mg/L,保持好氧区与缺氧区体积比为1∶1,成功实现低氧脱氮过程。其中,模式1先接种好氧污泥并逐渐降低好氧区DO,然后接种缺氧污泥;模式2初始阶段保持低氧环境,并直接接种好氧和缺氧混合污泥。结果显示:两种方式均能成功启动低氧脱氮并保持较高的脱氮率;同时,当C/N值为1.94时,氨氮去除率较高;当C/N值为3.00时,总氮去除率较高,低氧低碳条件下脱氮效果较好。     

pH控制生物膜移动床反应器完全亚硝化的研究

接种硝化污泥以优势菌种法挂膜,在DO浓度为1.5～2.0 mg/L,温度为(30±1)℃,HRT为24 h的条件下,以pH控制启动移动床完全亚硝化生物膜反应器,并研究了氨氮负荷(NLR)和水力停留时间(HRT)对系统稳定性的影响.结果表明,在进水氨氮浓度为150 mg/L的情况下,pH控制在7.7～8.2,经过10 d驯化生物膜系统达稳定的完全亚硝化状态,氨氮转化率达96%以上,亚硝酸盐积累率高于95%;NLR(以NH4 -N计)从0.15 kg/(m3·d)提高到0.24 kg/(m3·d)基本不影响完全亚硝化的稳定性,氨氮转化率高于90%,亚硝酸盐积累率始终维持在96%左右;低NLR下,延长HRT由于过度曝气导致硝化类型改变为完全硝化,然而缩短HRT仍可恢复为亚硝化.     

溶解氧对单级颗粒污泥自养脱氮系统影响的模拟

为了研究溶解氧对SBR单级颗粒污泥自养脱氮系统的影响,基于活性污泥ASM3模型和短程硝化-硝化-反硝化模型,将颗粒污泥传质过程与氨氧化菌（AOB）、厌氧氨氧化菌（AAOB）、亚硝酸盐氧化菌（NOB）、反硝化菌（DNF）的生长过程、好氧内源呼吸及缺氧内源呼吸过程等耦合,建立了单级自养脱氮颗粒污泥动力学模型,并对颗粒内部基质浓度分布进行预测.结果显示,当DO为0.4mg/L时,好氧区和缺氧区（厌氧区）的比例为0.4：1;当DO为0.6mg/L时,颗粒污泥好氧区与缺氧区（厌氧区）的比例为3：1.同时,根据基质反应速率方程,建立了颗粒污泥的单级自养脱氮系统动力学模型,对SBR系统运行效果进行预测,结果显示,DO为0.6mg/L时,氨氮反应完全,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮在5mg/L以下,总氮去除率模拟值为89%左右,略低于实际测量脱氮率95%.