双重抑制下亚硝化系统的启动及运行特性

采用连续进水(feed-batch)方式的SBR在高氨氮负荷(1 kg·(m~3·d)~(-1))和双重抑制下实现了亚硝化系统的启动及稳定运行。采用荧光原位杂交技术(FISH)对活性污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)种群及数量变化进行测定。结果表明在温度(35±1)℃,进水氨氮浓度为1000mg·L~(-1)的条件下对NOB的抑制由游离亚硝酸(FNA)和DO的双重抑制转变为游离氨(FA)和DO的双重抑制,污泥亚硝酸盐氧化速率由28.16mg·(g·h)(以MLVSS计)降到0.3 mg·(g·h)~(-1)(以MLVSS计)以下,成功实现了高氨氮废水的稳定亚硝化。反应器出水NO_2~--N平均浓度为466.45 mg·L~(-1),NO_2~--N/NH_4~+-N接近1,NO_3~--N浓度低于20 mg·L~(-1),満足厌氧氨氧化(ANAMM0X)的进水基质要求。FISH结果表明,富集培养阶段AOB、NOB的优势种属由亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)及硝化螺旋菌属(Nitrospira)转变为Nitrosomonas及硝化杆菌属(Nitrobacter),抑制过程中NOB逐渐被淘汰最终硝化菌以Nitrosomonas为主,从微生物学角度佐证了亚硝化的稳定运行。     

固定化包埋填料高氨氮负荷下短程硝化稳定运行特征

为了探讨固定化包埋填料高氨氮负荷下短程硝化的稳定运行研究,以固定化技术包埋一定量硝化菌填料为载体,并利用序批次反应器进行处理人工配置的氨氮废水实验,该实验研究了实现短程硝化影响因素DO、有机物的控制范围,驯化期间,分别将温度、pH值、DO控制在(31±1)℃、7.8~8.2、1.8~2.0 mg·L~(-1)范围内,进水有机物浓度始终保持在50 mg·L~(-1)以下,体积填充率为15%,采用高游离氨(3.03~14.18 mg·L~(-1))对NOB产生抑制作用,使活性填料中的AOB成为优势菌群,通过历时55 d的培养实现了该填料短程硝化的启动及稳定运行,结果表明,进水氨氮浓度保持200 mg·L~(-1)左右,氨氮去除速率高达28.29 mg NH+4-N·(L·h)~(-1)的同时,氨氮的去除率97%,亚硝酸盐积累NO_2~--N/NO_x~--N85%,实验同时还考察了活性填料的抗冲击负荷能力与单个周期内短程硝化运行特征。     

Fe3+对生物膜反应器去除模拟屠宰废水高氨氮的影响

为解决屠宰废水的高氨氮问题,在2 L SBBR中添加Fe~(3+)对模拟屠宰废水进行脱氮处理。在室温条件下,研究了不同浓度Fe~(3+)对NH_4~+-N、N O_2~--N、NO_3~--N、COD、同步硝化反硝化速率(ESND)、微生物群落分布的影响。结果表明,曝气量为0.6 L·min~(-1),HRT为12 h,Fe~(3+)质量浓度为10 mg·L~(-1)时,NH_4~+-N、COD和TN去除率分别为94%、97%和89.28%。N O_3~--N含量小于5 mg·L~(-1),NO2~--N含量接近0 mg·L~(-1),ESND平均值可达93.91%,比对照组高5.24%。Fe~(3+)提高了微生物抗低温冲击性,加快了同步硝化反硝化速率。高浓度的Fe~(3+)(30～50 mg·L~(-1))会产生生物毒性,抑制生物脱氮。SEM及显微镜观察发现,含有10 mg·L~(-1) Fe~(3+)的体系减少了生物质流失,微生物种类丰富,体系脱氮性能得到有效提升。     

氨氮浓度对猪粪厌氧消化及产甲烷菌群结构的影响

氨氮抑制是影响高含固厌氧消化推广应用的主要因素之一。通过批式实验,采用外源氨氮投加方式,考察了厌氧消化过程中不同氨氮浓度对鲜猪粪产甲烷效果和产甲烷菌群结构的影响。结果表明:氨氮添加量为2 000 mg·L~(-1)(TAN≈3 596.7 mg·L~(-1))时,日产甲烷速率及累积产甲烷量均明显下降;添加量大于4 000 mg·L~(-1)(TAN≈5 618.7 mg·L~(-1))时,氨氮抑制加剧,出现VFAs累积、产甲烷高峰期后移、丙酸降解失败。不同氨氮投加量下猪粪中挥发性固体(VS)产甲烷率分别为(369.0±17.3)、(318.5±7.6)、(234.7±2.5)、(165.4±19.4)mL·g~(-1),产甲烷效率较对照组分别下降14%、36%和55%。超过4 000 mg·L~(-1)的外源氨氮投加促使产甲烷菌群结构发生显著变化,乙酸利用型产甲烷优势菌Methanosaeta逐渐被Methanosarcina代替,而氢利用型产甲烷菌属中Methanospirillum的优势性逐渐被Methanoculleus和Methanomassiliicoccus取代,说明后者均有较强的氨氮耐受性。主成分分析和冗余分析表明,高浓度氨氮会促使产甲烷途径由乙酸利用型为主向氢利用型为主转变。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明,当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L~(-1),COD值为4 000～5 000 mg·L~(-1)时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m~3·d)~(-1)、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L~(-1))、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中NO_x~--N浓度为154.5 mg·L~(-1),仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L~(-1))。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L~(-1),TN≤15 mg·L~(-1),进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

木屑-硫磺填充床反硝化生物滤池强化硝酸盐去除

针对污水处理厂二级出水深度脱氮的需求,设计了以木屑与硫磺颗粒为填料(质量比1:1)的反硝化生物滤池,对碳氮比失衡的污水处理厂二级出水进行深度脱氮处理。结果表明,木屑释放碳源速率在10 d之后趋于稳定,COD中(40.6±10.0)%是反硝化菌可直接利用的VFA。反硝化生物滤池运行的最佳HRT为10 h,在此条件下,进水硝酸盐(以N计)浓度为30 mg·L~(-1)时,出水硝酸盐浓度最低为11.5 mg·L~(-1),亚硝酸盐(以N计)浓度最低为1.4 mg·L~(-1),反硝化生物滤池内未发生硝酸盐异化还原(DNRA)作用,出水无氨氮积累。出水SO42-浓度最高为73.8 mg·L~(-1)。反硝化生物滤池运行稳定后,出水中COD未超过30 mg·L~(-1),木屑释放的碳源与异养反硝化过程消耗的碳源持平,经反硝化生物滤池深度处理的出水中无过量残留有机物。出水pH稳定在6.9～7.4范围内,反硝化生物滤池无需外加碱类物质。     

氨氮对生物净化滤柱中铁锰氨氮去除效果的影响

采用培养成熟并稳定运行一段时间的生物除铁除锰除氨氮滤柱,考察进水氨氮浓度变化对铁锰氨氮去除效果的影响。结果表明:进水氨氮从约1.2 mg·L~(-1)逐步提高到约2.0 mg·L~(-1)的过程中,铁、锰和氨氮的去除效果没有受到影响。当进水氨氮超过2 mg·L~(-1)时,进水溶解氧不足,铁的去除效果不受影响;生物除锰受到氨氮升高过程中产生的亚硝氮的抑制,并且与氨氮竞争溶解氧,导致出水锰升高,然而锰氧化菌能够在低溶解氧条件下将锰氧化,出水锰数天后又降到0.05 mg·L~(-1)以下;出水氨氮随进水氨氮的升高而升高。沿程分析发现,进水溶解氧充足时,氨氮和锰的氧化速率没有受到影响;但进水溶解氧不足时,氨氮和锰的氧化速率明显降低;铁的去除速率不受溶解氧的限制。生物净化滤柱可以在较低的溶解氧条件下运行,从而降低能耗。     

低浓度乙酸盐诱导下厌氧氨氧化与异养反硝化高效耦合脱氮

通过连续流实验研究了低浓度乙酸盐诱导下厌氧氨氧化颗粒污泥与异养反硝化菌的耦合脱氮性能,同时采用批试实验考察耦合系统中的氮素转化及去除途径。结果表明:采用低浓度乙酸盐对厌氧氨氧化颗粒污泥进行驯化,可以实现厌氧氨氧化与异养反硝化的高效耦合脱氮。系统在稳定时期,进水NH_4~+-N为30~40 mg·L~(-1)、NO_2~--N为45~55 mg·L~(-1)、CH_3COONa为60~80 mg·L~(-1),NH_4~+-N、NO_2~--N和TN的去除率分别为93.84%、94.62%和86.46%。耦合系统中的颗粒污泥同时存在厌氧氨氧化特性、硝化特性和反硝化特性。颗粒污泥表现出良好的厌氧氨氧化特性,总氮去除速率为12.46 mg·(g MLSS·h)~(-1)。系统中存在的硝化细菌可以消耗进水中的溶解氧从而缓解溶解氧对ANAMMOX菌的抑制,其中AOB活性高于NOB活性。系统中颗粒污泥对硝氮的反硝化作用强于对亚硝氮的反硝化作用,亚硝氮反硝化和硝氮反硝化的降解速率分别为1.89和3.59 mg·(g MLSS·h)~(-1)。当亚硝氮和硝氮同时存在时,反硝化菌优先将硝氮还原成亚硝氮。     

pH对高浓度氨氮短程硝化抑制动力学的影响

在移动床生物膜反应器(MBBR)实现稳定短程硝化的前提下,采用模拟废水进行批式实验,研究生物膜短程硝化过程的基质抑制动力学特性及pH的影响.基于Haldane模型建立短程硝化基质抑制动力学方程,确定不同pH条件下的动力学常数.结果表明,不同pH条件下,高浓度氨氮对短程硝化的抑制特性均符合Haldane模型.pH为7.0、8.0和9.0时的氨氮最大比降解速率(qmax)分别为9.906、16.234、14.742mg/(g·h),pH=8.0是获得高效的短程硝化效果的适宜运行条件.但半亚硝化的实现则需要在氨氮降解速率适当降低的条件下(pH=7.0)才能实现.     

基于物化生化耦合的污水深度脱氮除磷新工艺

为了解决常规污水处理技术无法进行完整的硝化反硝化过程,污水厂出水中氨氮、总氮、总磷偏高以及运行成本较高的问题,以某污水厂排水为研究对象,通过物化与生化耦合,构建化学催化生物耦合床(CCBF)脱氮系统,研究CCBF系统对污水厂排水中氨氮、总氮、总磷和COD的去除效能。结果表明:当DO为5.5～6.0 mg·L~(-1)、RT为8 h、C/N为1.5∶1时,CCBF可将NH_4~+-N从48.5 mg·L~(-1)降至4.58 mg·L~(-1)、TN从51.2 mg·L~(-1)降至6.5mg·L~(-1)、 TP从6.6mg·L~(-1)降至0.48mg·L~(-1)、 COD从78.5mg·L~(-1)降至33mg·L~(-1),去除率分别达到89.5%、85.7%、92.5%和57.9%;污水经处理后,氨氮、总氮、总磷、COD均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A排放标准。利用Eckenfelder方程对系统脱氮过程进行模拟,求得n_(NH_4~+-N)=0.314 764,n_(TN)=0.282 21,K_(NH_4~+-N)=0.128 024,K_(TN)=0.218 59,与水力负荷为0.000 8～0.007 m~3·(m~2·min)~(-1)的常规生物处理相比,系统内部生物量充足、活性高,物化与生物耦合强化效果明显。     

碳氮比对低温投加介体生物反硝化脱氮的影响

污水的生物脱氮效果受低温抑制,投加氧化还原介体有利于反硝化过程。采用规格相同的序批式反应器,使用人工配制硝酸盐废水和经过驯化的活性污泥,考察了不同碳源浓度(碳氮比)对低温(10℃)投加氧化还原介体1, 2-萘醌-4-磺酸(NQS)污水生物反硝化脱氮过程的影响。结果表明:当碳源浓度(以COD计)为150～400mg·L~(-1) (碳氮比为1.8～4.7)时,脱氮效率随碳氮比的升高而升高;当碳源浓度为400～550 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7～6.5)时,脱氮效率随着碳氮比的升高而降低;当碳源浓度为400 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7)左右时效果最好,总氮去除率最高为64.7%。对于脱氮速率,介体强化脱氮速率随着碳氮比的升高而升高。同时,探讨了投加介体污水生物反硝化脱氮的机理,发现投加介体降低了体系的氧化还原电位(ORP),有利于反硝化脱氮反应的进行。     

高有机物浓度下氨氮的好氧硝化

污水中往往同时含有较高浓度的有机物和氨氮,研究较高有机物浓度下氨氮的好氧生物硝化,以为工程应用提供实践和理论依据。考察了COD浓度为1 200 mg·L~(-1),好氧活性污泥处理氨氮废水过程中COD、NH_4~+-N的去除情况,硝态氮、亚硝态氮的生成情况。在整个驯化阶段,氨氮的最高去除率达到86.42%,COD最高去除率达到85.40%,同时亚硝态氮的最大生成量为15.97 mg·L~(-1),硝态氮的最高生成量为5.14 mg·L~(-1),且8 h的短期实验显示,COD、NH_4~+-N的去除可以同步进行。     

利用OUR监测不同SRT下有机物去除与硝化的分界点

为深入了解有机物与氨氮的降解规律,对活性污泥法改进及新兴脱氮技术应用提供技术支持,研究了有机物去除段与硝化段分离的过程和机理,探讨了不同污泥龄对该过程的影响,并加入呼吸速率(OUR)这一新指标。结果表明,在各污泥龄下,有机物去除和硝化是分步进行的,先进行有机物的去除,当有机物进入慢速降解或难降解阶段时,才进入硝化阶段。污泥龄越小,两个过程的分离越明显。10、17.5和35 d污泥龄下有机物对氨氮的临界抑制浓度分别为36、72和96 mg·L~(-1)。DO和OUR均可表征该分离过程。OUR作为表示活性污泥活性的指标,在实际分离应用中更有意义。     

短期有机冲击下船用景观一体化反硝化除磷装置的处理效能

为高效、稳定处理船舶生活污水,研究了船用景观一体化反硝化除磷装置面对短期水质波动的效能变化,采用富集反硝化聚磷菌(DPAOs)的ABR-CSTR连续流组合工艺耦合生态单元处理船舶生活污水,对比了ABR进水容积负荷(VLR)为1.2 kg·(m~3·d)~(-1)、COD为350 mg·L~(-1)的基准条件,通过短期内提高进水中有机底物的浓度,来模拟1.5倍和2.0倍进水有机负荷的有机冲击,此外通过控制硝化液回流比及溶解氧获得应对冲击的调控策略。结果表明:在2种短期冲击下,COD去除率分别为94.1%和92.6%,出水BOD和TN可达标,生物单元出水磷平均为0.76 mg·L~(-1)和1.14 mg·L~(-1),缺氧吸磷量为7.13 mg·L~(-1)和5.82 mg·L~(-1),生态单元可深度降解氮磷及缓冲波动;在1.5倍VLR下,调整硝化液回流比由200%至300%,反硝化吸磷量由7.10 mg·L~(-1)升至7.41 mg·L~(-1),在2.0倍冲击下,提高硝化液回流比对系统除磷帮助甚微,将DO从1.5 mg·L~(-1)升至2.0 mg·L~(-1),吸磷量由5.17 mg·L~(-1)升至6.01 mg·L~(-1),系统反硝化除磷效果得以提升;污泥特性方面,ABR内MLVSS/MLSS比值和EPS量随有机底物浓度的提高而上升,厌氧段EPS增幅最大,可由154.5 mg·g~(-1)升至164.2 mg·g~(-1)和183.4 mg·g~(-1)。ABR-CSTR-生态单元一体化装置面对短期有机冲击具有稳定处理效果,研究结果可为船舶生活污水的治理提供参考。     

A/O-MBR中硝化活性污泥的富集及其对氧氟沙星的降解作用

采用A/O-MBR系统,逐步提高进水氨氮浓度富集了硝化活性污泥(NAS),在此基础上,考察了COD、烯丙基硫脲(ATU)、氨氮初始浓度及氨氧化速率对NAS降解氧氟沙星(OFL)的影响。结果表明:富集的NAS的氨氧化速率达到了20 mg/(g SS·h)以上,对OFL具有明显降解作用;ATU存在条件下,COD对OFL的去除作用没有影响;提高初始氨氮浓度和NAS氨氧化速率均可以提高OFL降解量;初始氨氮浓度由50 mg/提升至150 mg/L时,OFL降解量由67.26μg/g提高到82.11μg/g;氨氧化速率由小于2.5 mg/(g SS·h)提升至大于20 mg/(g SS·h)时,OFL降解量由30.71μg/g提高到75.16μg/g。     

多级潮汐流人工湿地对污泥厌氧消化液中氨氮及有机物的去除特征

针对城市污水处理厂污泥厌氧消化液回流而引起城市污水处理厂处理系统内氨氮累积的问题,采用多级潮汐流人工湿地(MTF-CWs),研究MTF-CWs对污泥厌氧消化液中氨氮和有机物的去除特征及其主要去除途径。经过260 d的运行,结果表明,NH_4~+-N和COD平均进水浓度分别为859.55 mg·L~(-1)和446.52 mg·L~(-1),MTF-CWs对NH_4~+-N和COD均有较好的处理效果,平均去除率分别为66.50%和47.10%。在MTF-CWs中,转化为NO_2~--N和NO_3~--N占被去除NH_4~+-N的73.21%,硝化反应是NH_4~+-N去除的主要途径,MTF-CWs的平均硝化速率为0.3 kg·(m~3·d)~(-1)。TN的平均去除率为17.63%,去除效果较差,其原因在于原水中缺少反硝化所需要的碳源。     

短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用

针对垃圾填埋场渗滤液生物脱氮高耗能的问题,通过对A/O/N工艺处理垃圾渗滤液进行短程硝化反硝化调试,对溶解氧(DO)、污泥浓度(MLSS)、污泥龄(SRT)、混合液回流比、pH、碱度进行定性定量分析,研究了不同条件下垃圾渗滤液生物处理阶段COD、氨氮及总氮去除效果,探讨了影响亚硝酸盐氮积累的因素。结果表明,好氧池低溶解氧能成功启动短程硝化,垃圾渗滤液稳定实现短程硝化反硝化脱氮。运行条件为:O反应器DO浓度0.5～0.8 mg·L~(-1),N反应器DO浓度1.5～2.2 mg·L~(-1),MLSS 3 500～4 500 mg·L~(-1),污泥龄9～13 d,混合液回流比1 100%,N反应器pH 7.6～8.2,N反应器碱度1.1 g·L~(-1)。短程硝化调试后,硝化阶段亚硝化率稳定在85%以上,COD、氨氮及总氮去除率分别达95%、98.6%、94.2%以上,节省30%碳源量和20%曝气量。     

电路板生产废水硝化系统波动解析及生物增效应用

以某电路板生产企业硝化系统崩溃后的物化出水为研究对象,采用气相色谱-质谱(GC-MS)对物化出水成分进行了分析,解析了硝化系统崩溃的原因,同时采用活性炭吸附、Fenton强化和活性污泥回流3种预处理方法结合生物增效剂重建硝化系统。结果表明:物化出水中含有的硫脲和其他苯酚类硝化抑制物是导致硝化系统崩溃的主要原因;投加生物增效剂并结合剩余污泥回流点切换的方式,可快速地重新建立硝化系统,使氨氮含量降低至0.41 mg·L~(-1),去除率达到98.9%。工程实践结果表明,将此方法应用于电路板生产企业硝化系统,在15 d内将A/O生化系统的氨氮的去除率从-20%～20%提升至90%～95%。以上结果为电路板生产废水生产企业污水处理系统硝化系统重建提供一种经济、可行的方法。     

蒸发浓缩预处理黄姜皂素水解废液

针对黄姜皂素水解废液有机物浓度高、酸度高、可生化性差等特点,采用常压蒸发浓缩法预处理黄姜皂素水解废液,研究了初始pH值和浓缩倍数对废液主要污染物蒸发浓缩效果的影响。结果表明:初始pH值对蒸出液COD、氨氮、VFA浓度变化影响较大。pH7时,COD和乙酸浓度分别由4 045 mg·L~(-1)、1 742 mg·L~(-1)快速降低到980 mg·L~(-1)、82.9 mg·L~(-1);氨氮浓度在25 mg·L~(-1)处波动;pH7时,COD浓度在1 000 mg·L~(-1)处波动,乙酸由82.9 mg·L~(-1)缓慢降低到6.4 mg·L~(-1),氨氮浓度由26.2 mg·L~(-1)快速升高到207 mg·L~(-1)。浓缩倍数对蒸出液污染物浓度影响也很大。浓缩2~10倍,COD、氨氮、乙酸浓度分别由980、26.2、82.9 mg·L~(-1)升高到3 372、141、2 250 mg·L~(-1),对应占其污染物总量的百分比由0.66%、1.91%、1.46%升高到4.08%、18.5%、71.5%。考虑工艺设备耐腐蚀性、蒸发能耗、耗时和处理效果等因素,选择初始pH=7、浓缩5~7倍比较适宜。蒸出液经过适当处理可做工艺回用水,达到废水处理资源化、减量化的目的。     

玉米叶水解液作为好氧反硝化的补充碳源分析

为了降低生物脱氮的碳源成本,首次对玉米叶作为好氧反硝化替代碳源进行研究。先将玉米叶水解预处理,使有机碳源更容易被螯台球菌(Chelatococcus.daeguensis)TAD1获得。在温度为50℃、转速为160 r·min~(-1)的条件下,分别考察玉米叶水解液、柠檬酸钠与玉米叶水解液混合物作为碳源时TAD1的好氧反硝化性能,以及初始pH、NO_3~--N、NO_2~--N浓度对好氧反硝化的影响。结果表明:初始NO_3~--N为100 mg·L~(-1),柠檬酸钠与玉米叶水解液比例为1∶4时好氧反硝化效果最好,其最佳pH为8.0,此时脱氮率为96.79%。初始NO_3~--N为250 mg·L~(-1)时,以玉米叶水解液为唯一碳源时,反硝化速率高达24.30 mg·(L·h)~(-1),脱氮率高达97.20%。总的来说,NO_3~--N为50~100 mg·L~(-1)时,混合液更适宜作为TAD1的碳源;当NO_3~--N为150~300 mg·L~(-1)时,玉米叶水解液更有优势,可以完全取代传统碳源进行反硝化。相似地,NO_2~--N为30~50 mg·L~(-1)时,混合液更适宜作为TAD1的碳源;当NO_2~--N为50~150 mg·L~(-1)时,玉米叶水解液更具优势。