固体碳源填料床生物反应器去除水中硝酸盐的研究

采用室内试验装置,研究了以可生物降解聚合物材料(BDPs)变性淀粉为碳源和生物膜载体的填料床反应器对水体中硝酸盐的去除效果及其影响因素.结果表明,反应器能有效去除水中的硝酸盐且试验过程中未发现亚硝酸盐积累;温度对反应器的反硝化速率有很大的影响,在14～30 ℃范围内,反硝化温度常数K=0.03;水力停留时间对反硝化反应起重要作用,硝酸盐去除率随水力停留时间的延长而提高,但反硝化速率则随水力停留时间的延长而降低.变性淀粉扫描电子显微镜的观察结果表明,变性淀粉表面形成许多空洞结构,扩大了微生物附着生长的表面积,有利于微生物的生长.     

生物膜法同步硝化反硝化脱氮影响因素研究

在好氧条件下,向反应器添加悬浮填料进行同时硝化反硝化的试验研究,研究影响生物膜同时硝化反硝化脱氮性能的因素。结果表明,在填料填充率为30%~40%、溶解氧为2~3 mg/L、停留时间为6~8h时,系统对污染物的去除效果较好。     

上流式厌氧氨氧化反应器氮负荷提升过程中的运行性状

接种厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation,ANAMMOX)颗粒污泥至上流式厌氧污泥床反应器(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB),并控制进水NO_3~--N/NO_2~--N质量比为1∶1。在(33±1)℃下,通过研究不同进水总氮质量浓度(200 mg/L、400mg/L、600 mg/L)和水力停留时间(12 h、8 h、6 h、4 h)下的脱氮效能、污泥形态及微生物群落结构,多维分析上流式ANAMMOX反应器氮负荷提升过程中的运行性状。结果表明,在进水NO_3~--N和NO_2~--N质量浓度均为200 mg/L、总氮质量浓度为400 mg/L、水力停留时间为6h的运行工况下反应器可获得最佳处理效能,NO_3~--N、NO_2~--N和总氮去除负荷分别达到0.76 kg N/(m3·d)、0.75 kg N/(m3·d)和1.32kg N/(m3·d),三者去除率分别为95.0%、93.8%和82.5%。氮负荷提升过程中的污泥形态和微生物群落结构动态变化显示,相较于水力停留时间的缩短,进水总氮质量浓度增加对上流式ANAMMOX反应器运行过程的影响更为显著,其不仅导致了颗粒污泥解聚,还显著降低了微生物种群的多样性和均匀度。核酸测序结果表明,反应器中分布着3种潜在的ANAMMOX优势功能菌,且三者丰度会随进水总氮质量浓度增加而发生明显演替。研究表明,在上流式ANAMMOX反应器氮负荷提升过程中,进水总氮浓度的控制更为关键。     

移动床生物膜反应器在污水处理中的应用

介绍了移动床生物膜反应器的工艺原理以及不同于其他生物膜反应器的工艺特点,讨论了MBBR中填料的材质、大小、形状、比重、数量及其有效比表面积,搅拌类型和搅拌方式,有机负荷的大小,水力停留时间等因素对移动床生物膜反应器运行效果的影响,综述了单独MBBR工艺、MBBR与活性污泥共池的工艺、MBBR与其他工艺的组合工艺在污水处理中的应用现状,指出了该项技术的发展方向和趋势.     

MBBR的生物反硝化特性

在讨论生物膜反硝化原理的基础上研究了移动床生物膜反应器(MBBR)的生物反硝化特性.在NO-3-N负荷为0.32 kg/(m3·d)条件下,MBBR系统达稳态时的平均生物膜量为33.7 mg/g,生物膜厚为100μm左右;生物膜的COD降解速率为166.5 mg/(g·h),硝氮降解速率为32.1 mg/(g·h).     

ABSBR处理啤酒废水的启动试验研究

研究了恒水位操作厌氧生物膜序批式反应器 (简称ABSBR)在 2 0～ 3 0℃条件下 ,采用混合菌种接种、3 6m3/h速度进泥水等措施进行处理综合站啤酒废水的启动。经 2 5天的培养驯化 ,容积COD负荷可达 2 .84kg/(m3·d) ,水力停留时间稳定在 12h ,CODcr去除率已达到 94.7% ,出水达到国家二级排放标准。     

A/DAT-IAT生物膜法处理高含盐废水

以含盐量为60 000mg/L(以NaCl计)的模拟工业废水为研究对象,利用A/DAT-IAT生物膜反应器,研究A/DAT-IAT工艺对投加悬浮填料后高含盐废水的处理,并以CODCr、NH4 -N、PO43--P等作为指标评价处理效果.试验结果表明,在总水力停留时间(HRT)为13 h、pH=7,5、25℃条件下,进水ρ(CODCr)、ρ(NH4 -N)和ρ(PO43--P)分别为907.4～1 210.0 mg/L、86.2～99.7 mg/L和3.6～5.1 mg/L.CODCr、NH4 -N和PO43--P的平均去除率分别为73.9%、38.6%和93.5%,平均出水SS为198 mg/L,其中CODCr和PO43--P的去除效果较好.研究表明,A/DAT-IAT生物膜法较其他活性污泥法有了较大的提高.     

MUCT脱氮除磷系统中聚磷菌(Candidatus Accumulibacter)和氨氧化细菌(AOB)的菌群结构及组成特征

采用MUCT(Modified University of Cape Town)工艺处理低C/N实际生活污水,通过控制溶解氧和缩短水力停留时间(HRT)等手段实现短程硝化,并在短程硝化的基础上取得了良好的反硝化除磷效果。分别采用功能基因ppk1和amo A作为遗传标记对MUCT工艺短程阶段的聚磷菌(Candidatus Accumulibacter)和氨氧化细菌(AOB)的菌群结构进行了研究。ppk1功能基因系统发育分析结果表明,MUCT工艺中Candidatus Accumulibacter分支具有多样化,共包含IID、IIC、IIF 3个进化枝。Candidatus Accumulibacter以TypeⅡ型为主,其中分支Acc-IID占克隆文库的94.3%,是Candidatus Accumulibacter中的优势菌属。证实了在以亚硝酸盐为电子受体的条件下,Acc-IID为除磷的主要承担者。分支Acc-IIF的出现可能与反应系统保持较高温度有关。amo A基因的系统发育分析结果表明,所有AOB序列属于Nitrosomonas europaea lineage。通过低溶解氧和短HRT建立的短程是N.europaea lineage成为AOB中优势菌属的重要原因。研究表明,短程反硝化条件下MUCT反应器中的优势Candidatus Accumulibacter和AOB分别为IID和N.europaea lineage,其丰度和菌群结构是影响污水生物除磷和硝化效果的主要因素。     

不同运行策略对反硝化颗粒污泥培养的影响

反应器运行环境对反硝化颗粒污泥培养具有重要影响，在上流厌氧污泥床反应器内研究了不同运行策略培养颗粒污泥的脱氮效率、污泥性能和菌群结构，同时对比分析了快速和慢速提升氮负荷策略培养反硝化颗粒污泥的性能。结果表明：耦合提升策略培养反硝化颗粒污泥的脱氮效率达到93.29%以上，悬浮挥发性固体质量浓度为46.29 g/L,粒径主要分布在2.36～3.35 mm,胞外聚合物为119.03 mg/g VSS,反硝化优势菌Proteobacteria在颗粒污泥菌群中所占比例为61.92%;相较于慢速提升氮负荷策略，快速提升氮负荷策略促使污泥脱氮效率增加了5.48%,挥发性悬浮固体质量浓度增加了20.11 g/L,粒径为2.36～3.35 mm的污泥占比增加了10%左右，胞外聚合物增加了7.27 mg/g VSS,Proteobacteria所占比例增加了5.11%。研究表明，耦合提升策略能够培养出脱氮效率高且性能良好的反硝化颗粒污泥，快速提升氮负荷能够促进颗粒污泥脱氮效率增加、性能更好。     

后置反硝化工艺处理高氨氮农药废水的研究北大核心

采用特异性移动床生物膜反应器(SMBBR)结合后置反硝化技术处理高氨氮农药废水,SMBBR选用亲水性更强的SDC-03型填料和特异性DNF409混合菌种,可以实现同步硝化反硝化脱氮。试验考察了DNF409菌种对填料挂膜的影响,不同C/N比对脱氮的影响以及对COD、氨氮、TN的去除率的影响。结果显示,当水力停留时间为8 d,进水COD质量浓度为2 408~7 440 mg/L,氨氮质量浓度为160.21~433.84 mg/L,TN质量浓度为208.27~537.65 mg/L,pH值为7.0~8.5时,AF中外加碳源C/N比值为5时,出水COD质量浓度平均为341.9 mg/L,平均去除率高达92.3%,氨氮质量浓度保持在3.0 mg/L以内,去除率在98%以上,TN质量浓度稳定在40~45 mg/L,去除率在80%以上,达到了《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的三级标准。     

后置反硝化工艺处理高氨氮农药废水的研究

采用特异性移动床生物膜反应器(SMBBR)结合后置反硝化技术处理高氨氮农药废水,SMBBR选用亲水性更强的SDC-03型填料和特异性DNF409混合菌种,可以实现同步硝化反硝化脱氮。试验考察了DNF409菌种对填料挂膜的影响,不同C/N比对脱氮的影响以及对COD、氨氮、TN的去除率的影响。结果显示,当水力停留时间为8 d,进水COD质量浓度为2 408~7 440 mg/L,氨氮质量浓度为160.21~433.84 mg/L,TN质量浓度为208.27~537.65 mg/L,pH值为7.0~8.5时,AF中外加碳源C/N比值为5时,出水COD质量浓度平均为341.9 mg/L,平均去除率高达92.3%,氨氮质量浓度保持在3.0 mg/L以内,去除率在98%以上,TN质量浓度稳定在40~45 mg/L,去除率在80%以上,达到了《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的三级标准。     

曝气生物滤池流态特性研究

为了解流体在反应器中的流动特征并为进一步提高反应器处理效率而改善水力条件,通过以KCl为示踪剂的脉冲示踪电导法对上向流曝气生物滤池在不同填料层高度和操作条件下的水力学特性进行摸拟研究.结果表明,平均停留时间主要受填料高度和水流速度影响,受气速影响较小.曝气生物滤池的流态随填料层高度的增加趋于相对稳定且接近推流;但滤床底部和顶部的流态却受水流速度和气流速度的影响较大且偏离推流.最后,建立了在曝气和不曝气两种操作条件下平均停留时间、流态与填料层高度、水流速度、气流速度的数学模型,这可用来预测反应器的流态变化特征,以改善曝气生物滤池的水力条件.     

UASB反应器中厌氧氨氧化菌脱氮效果及运行条件

通过UASB反应器中接种厌氧氨氧化颗粒污泥,处理模拟实验废水,检测其厌氧脱氮效果,并探寻其最佳运行条件。研究表明,UASB反应器中厌氧氨氧化菌具有高效的脱氮效果。厌氧氨氧化菌对NH~+_4-N和NO~-_2-N的适宜浓度负荷均为220 mg/L,水力停留时间适宜为4 h,最适温度为35℃,最佳p H值为8.0,在此条件下,NH~+_4-N,NO~-_2-N和TN的去除率分别可达97%,98.5%及88%。     

基于GAC颗粒污泥厌氧氨氧化EGSB反应器的快速启动

以GAC颗粒污泥为接种污泥研究厌氧氨氧化EGSB反应器快速启动的条件及运行参数。反应器的启动在17 d内完成,总氮容积负荷达到1.62 kg/(m3·d)。采用缩短水力停留时间方式提高反应器负荷,14 d内反应器总氮容积负荷能快速升至1.45 kg/(m3·d),实验结果表明采用低基质浓度和缩短水力停留时间方式更利于厌氧氨氧化反应器的启动。第18~21 d平均产气速率为1.1 L/h,用气相色谱仪对EGSB反应器产生的气体进行分析,N2O、CO2平均体积分数分别为0.8%、0.02%,如何降低气体中N2O的浓度需要进一步研究。     

黄河三角洲不同盐碱农田生态系统中氮循环功能菌群研究

采用Illumina Miseq对黄河三角洲盐碱农田5种典型农作物种植体系土壤中的氨氧化(amoA)和反硝化基因(nirS/nirK)进行测序,研究参与其氨氧化和反硝化过程的功能菌群落结构和多样性。结果表明,水稻土壤中的氨氧化和反硝化菌群落结构和多样性与其他4种农田土壤差异显著;土壤电导率、含水率及有效磷是造成群落结构差异的主要因子。另外,对不同作物种植体系中氨氧化和反硝化过程的优势菌研究表明,在大豆和小麦-玉米轮作中,AOB起主要的氨氧化作用,而在水稻土中是AOA;nirS和nirK型反硝化菌在水稻和大豆农田生态系统中起主要的反硝化作用,但是在不同农田生态系统中其优势菌明显不同。     

生物膜填料塔净化含甲醛异味气体的研究

采用改进的排泥挂膜方式进行微生物挂膜,扫描电子显微镜观察生物膜表面生物形态,探讨进气速度、停留对间、液体喷淋量、容积负荷等主要因素对不同浓度甲醛气体去除效率的影响.结果表明,驯化30d脱除甲醛的生物膜已基本成熟,生物膜表面长有大量真菌丝、原生及后生动物;优势菌体形态为球状和杆状,其中球菌直径2～2.5μm,且为中空网状的多孔性球团.通过对生物膜填料塔净化效果的研究,得到最佳工艺参数.当甲醛质量浓度为10～40 mg/m3,停留时间为27s,液体喷淋量20～40 L/h,容积负荷1～ 7.5 g/(m3·h)时,生物膜填料塔对甲醛的去除效率达到94％以上.     

两种填料在土地处理系统中的应用

选用陶粒和碎石作为填料,在不同的进水水质和水力负荷下,对土地处理系统的运行性能进行实验室模拟研究.试验结果表明:①以人工污水作为进水,在10cm3/(cm2·d)的水力负荷下,碎石填料20 d完成挂膜,挂膜时间较陶粒填料短.②以人工污水作为试验进水,水力负荷为15 cm3/(cm2·d)时,陶粒和碎石填料的COD平均去...     

以PBS为载体和碳源的SND系统的脱氮效果研究

水产养殖业高速发展所带来的氮素污染问题越来越严重,近年来同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)脱氮工艺因其良好的脱氮效果引起广泛关注。以人工模拟养殖污水作为原水,研究了以可生物降解材料聚丁二酸丁二醇酯(Polybutylene succinate,PBS)作为碳源和载体的同步硝化反硝化反应器(PBS-SND)的脱氮效果。结果表明,在水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)为4 h、进水氨氮(NH+4-N)质量浓度为10 mg/L、硝酸氮(NO-3-N)质量浓度为50 mg/L、溶氧(Dissolve Oxygen,DO)质量浓度为(6.242±1.262)mg/L的条件下,SND反应器可在11 d内成功启动并稳定运行。反应器稳定运行后具有良好的脱氮能力,NH+4-N、NO-3-N和总氮(TN)的去除率分别为66.50%、98.55%、99.10%;反应器内载体表面生物量随空间位置升高逐渐递减,上、中、下三层的PBS颗粒表面的生物量分别为(0.549 6±0.021 7)×109CFU/g PBS、(6.563 9±3.078 1)×109CFU/g PBS、(29.148 7±0.884 7)×109CFU/g PBS。快速硝化测试试验中NH+4-N的去除率为22.93%,快速反硝化测试中NO-3-N的去除率最高达88.90%,其平均去除速率可达到1.481 7 mg/(L·h)。PBS-SND系统可实现低C/N比养殖废水的高效脱氮。     

水解酸化法预处理生物制药废水的试验研究

对生物制药废水水解酸化反应器采用接种污泥的方式进行启动,在不断增加进水污染负荷的条件下,40 d 内完成水解酸化反应器的启动。试验研究表明：当水解酸化反应器的水力停留时间为8h 时, COD 去除率可达到34．2％。而且,水中有机氮在水解酸化过程中转化为氨氮,为后续二级生物处理提供了高效去除氨氮的基础。     

水力停留时间对水解酸化-改性贻贝壳填料曝气生物滤池处理模拟生活污水的影响

研究了水力停留时间(HRT)对以贻贝壳和3种不同质量分数柠檬酸改性的贻贝壳为填料的曝气生物滤池(BAF)与水解酸化池组合对模拟生活污水中COD、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)去除效果的影响,并对4个系统的处理效果进行比较,以考察贻贝壳改性程度对系统处理效果的影响。结果表明,贻贝壳及改性贻贝壳均可以作为BAF的填料,其中0.5%柠檬酸改性的贻贝壳填料处理系统对模拟生活污水的处理效率最高。HRT对COD和TP去除效果的影响较大;HRT为4 h或8 h时,4个系统对NH3-N的平均去除率均在92.30%以上。