ASBR厌氧氨氧化反应器的快速启动及脱氮原理分析

以城市生活污水为基本水质进行配水,采用ASBR研究了厌氧氨氧化反应器的快速启动过程及脱氮性能。实验条件如下:T为(35±1)℃、HRT为24 h、pH为7.2～7.5,进水NH4+-N、NO2--N浓度为40～160 mg/L,TN负荷为0.08～0.34 kg TN/(m3.d),按2∶1比例混合接种好氧短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥,经49 d运行成功启动厌氧氨氧化反应器,并实现稳定运行。实验结果表明:稳定运行期NH4+-N、NO2--N去除率分别达96%和98%;NH4+-N、NO2--N去除量与NO3--N生成量比值为1∶1.05∶0.29,较为接近理论值;成功启动的反应器出水pH高于进水;系统TN去除率平均值为79.7%;反应器内存在反硝化与厌氧氨氧化的协同作用,实现了部分COD去除;污泥由深棕色絮状变成红褐色颗粒状,经SEM扫描电镜观察污泥菌群种类单一,多为球状菌,有漏斗状缺口,具有典型氨氧化菌形态特征。     

不同污泥源条件下ANAMMOX启动及其与反硝化协同脱氮对比

采用城市生活污水配水同时启动两组ASBR,R1接种好氧硝化污泥,R2按2∶1混合接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥,研究2个ANAMMOX反应器启动的可行性及其差异。实验结果表明,R1和R2均可成功启动ANAMMOX,R1需130 d,R2仅需73 d;稳定期R1和R2反应器NH4+-N、NO2--N和TN去除率分别达95.30%、91.30%、76.28%和96.2%、98.3%、90.1%,且周期内NH4+-N、NO2--N和NO3--N降解规律相似;R1和R2反应器发生的主要反应为厌氧氨氧化,但同时存在反硝化作用;2组反应器稳定运行后污泥颜色、形态及微生物组成相似,经SEM观察多为球状菌。     

厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养研究

为了防止微生物流失,向厌氧序批式反应器(ASBR)中投加纤维膜(无纺布)作为厌氧氨氧化菌的载体,而使ASBR改为厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),研究了厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养过程中氮负荷提高对ASBBR的影响。经过23d的培养,厌氧氨氧化菌的活性恢复到原有的水平,然后提高TN容积负荷培养厌氧氨氧化菌。至132d时,反应器TN容积去除负荷达到了2.060kg/(m3·d)。整个过程中NH4+-N和NO2--N去除率一直保持在98%以上。当厌氧氨氧化菌活性恢复后,NH4+-N、NO2--N消耗量与NO3--N生成量之比最终趋于一定值(1.00∶1.30∶0.25)。在培养过程中,污泥颜色逐渐由灰色变为红棕色,最终变为浅红色。结果表明,反应器运行很稳定,NH4+-N、NO2--N出水浓度非常低,在短时间内能提高到较高的容积去除负荷。可见,ASBBR很适合厌氧氨氧化菌的富集培养。     

晚期垃圾渗滤液的部分亚硝化

利用实验室小试SBR在(33±1)℃的条件下,通过动态调控溶氧浓度(DO)(2～7 mg/L)和水力停留时间(2～5 d),经过130 d的运行成功启动了晚期垃圾渗滤液(NH4+-N含量1 227～2 133 mg/L)的部分亚硝化,使出水NO2--N∶NH4+-N稳定维持在1∶1左右,为后续的厌氧氨氧化工艺创造了进水条件。利用实时荧光定量PCR研究启动过程中的特异微生物氨氧化细菌的含量变化表明,氨氧化细菌的含量与NO2--N的生成速率和出水NO2--N稳定性有着显著相关性。     

SBR单级自养脱氮系统氮素转化途径

利用氮素计量关系和批式实验研究了SBR系统中基于短程硝化的单级自养脱氮特性和脱氮途径。结果表明,SBR系统获得良好脱氮效果,TN最高去除负荷和去除速率分别达0.49 kg N/(m3.d)和0.20 kg N/(kg VSS.d);系统中82%的氨氮转化成气体脱除,10%的氨氮转化成硝酸盐氮。批式实验结果表明,SBR系统中的污泥同时具有厌氧氨氧化、亚硝酸盐氧化和自养反硝化活性,三者的反应速率分别为0.12 kg NH4+-N/(kg VSS.d)、0.04 kg NO2--N/(kg VSS.d)和0.03 kg NO2--N/(kg VSS.d)。综上,SBR系统中氮的脱除是短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化共同作用的结果,产生的硝酸盐是厌氧氨氧化和硝化作用所致。     

厌氧氨氧化耦合部分反硝化处理低浓度氨氮废水

通过接种厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia)与部分反硝化菌(Thauera)形成厌氧氨氧化与部分反硝化耦合处理模拟城镇污水中的氨氮(NH_4~+-N)与硝氮(NO3--N),考察不同NO3--N/NH_4~+-N比对耦合系统脱氮性能的影响及最佳NO3--N/NH_4~+-N比下耦合系统的稳定性和脱氮的途径。结果表明:在COD/NO3--N为2.5、NH_4~+-N浓度为20~40 mg·L~(-1)的条件下,NO3--N/NH_4~+-N比在0.8~1.6的范围内均可实现部分反硝化与厌氧氨氧化协同脱氮,且当NO3--N/NH_4~+-N比为1.2时,耦合效果最佳,对应的NH_4~+-N、NO3--N及总氮(TN)去除率分别为92.85%、99.68%和96.42%;厌氧氨氧化菌在耦合系统中的活性稳定在(4.62±0.44)mg·(g·h)-1(以VSS计),且与反硝化菌存在协同竞争关系,进水NO3--N的84.3%由厌氧氨氧化途径去除,15.7%由异养反硝化途径去除。     

生物脱氮与甲烷化耦合的EGSB-BAF工艺模拟

以活性污泥3号模型(ASM3)为平台,通过引入厌氧氨氧化和甲烷化过程、以2步硝化-反硝化取代1步硝化-反硝化过程以及区分硝酸盐和亚硝酸盐条件下的内源呼吸过程,建立了同时具有甲烷化、厌氧氨氧化和2步硝化反硝化功能的EGSB-BAF工艺模型.该模型包括5种微生物、28个生物过程,同时考虑了温度、pH值和抑制性物质对生物过程的影响.以实验室EGSB-BAF集成工艺的实验数据,结合灵敏度分析对部分模型参数进行了校核.采用校核后的模型对集成工艺EGSB段和BAF段出水的COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度进行模拟,结果表明,EGSB段和BAF段的出水中COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度的模拟值与实测值的误差在可接受范围内.表明模型能够描述工艺的主要生物反应过程,可以作为指导工艺研究、设计和运行优化的手段.     

厌氧氨氧化耦合异养反硝化的脱氮性能及污泥性状

通过连续实验和血清瓶批式实验研究了厌氧氨氧化耦合异养反硝化的代谢特性。在pH 7.8、温度25℃左右、水力停留时间1.5 h和苯酚浓度18.82 mg/L的条件下,耦合反应器能长期稳定运行。结果表明,NH+4-N、NO-2-N去除率高达100%,TN去除率为87.51%。消耗的NH+4-N、NO-2-N与生成的NO-3-N之比为1∶1.49∶0.12,平均总氮容积负荷为2.53 kg/(m3·d),平均总氮去除负荷可达2.26 kg/(m3·d)。系统内异养反硝化与厌氧氨氧化存在协同和竞争关系,总氮的去除是异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌共同作用的结果。耦合系统中ANAMMOX对TN去除贡献率达到86.72%,异养反硝化对TN去除贡献率达到13.28%(其中以NO-2-N为电子受体的反硝化比例为7.16%,以NO-3-N为电子受体的反硝化比例为5.89%)。污泥性状研究表明,颗粒污泥存在3种形式:一种是ANAMMOX颗粒污泥;一种是苯酚反硝化颗粒污泥;一种是ANAMMOX菌外面包裹苯酚反硝化菌的颗粒污泥。另外,颗粒污泥的无机组分较高。污泥扫描电镜照片显示厌氧氨氧化菌为球状,反硝化菌为短杆状。     

DO在厌氧序批式生物膜反应器中对厌氧氨氧化反应启动的影响

考察了DO在厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR)中对厌氧氨氧化反应启动过程的影响.结果表明,当进水采用高纯氮气进行除DO处理后进入ASBBR时,ASBBR很快以厌氧氨氧化反应为主,运行13 d后,NO-3-N生成量、NO-2-N去除量、NH+4-N去除量比开始围绕0.25∶1.30∶1.00上下小幅波动,运行100 d后的总氮容积去除负荷为1.560 kg/(m3·d);当进水不除DO处理进入ASBBR时,从运行的第57天开始,ASBBR内才表现出明显的厌氧氨氧化反应特性,运行到第73天时,NO-3-N生成量、NO-2-N去除量、NH+4-N去除量比开始围绕0.21∶1.20∶1.00上下小幅波动,运行的93～100 d,总氮容积去除负荷稳定在较高水平,最高可达1.090 kg/(m3·d);进水不除DO处理时,会使厌氧氨氧化反应启动迟缓;无纺布作为生物载体,具有较强的抗水力负荷和基质(NH+4-N、NO-2-N)负荷能力.     

高氨氮废水的半硝化工艺影响因素

采用泳动床反应器对含高浓度氨氮的污泥脱滤液进行了半硝化反应影响因素研究。实验结果表明,半硝化工艺可以在较高负荷条件下运行,其出水NO2--N/NH4+-N比例稳定在1.1±0.05∶1,基本满足了厌氧氨氧化工艺的进水要求。此外,温度和溶解氧对工艺运行具有重要影响,控制适宜无机碳含量与NH4+-N比值、碱度与氨氮比值有利于半硝化工艺的进行。     

厌氧颗粒污泥启动复合式厌氧折流板反应器的研究

研究以厌氧颗粒污泥接种的复合式厌氧折流板反应器(HABR)启动：在HABR中直接接种厌氧颗粒污泥，以退浆废水为试验进水，在系统水力停留时间为168 h,中温(32±1) ℃，进水pH值6.5～8，碱度适当偏高条件下，进入反应器废水COD浓度由1 800 mg/L逐渐提高到13 520 mg/L，运行60 d后系统COD去除率最低为45%，并且保持稳定，出水pH值和碱度相对比较稳定，污泥明显呈颗粒状，反应器启动完成。反应器可以在短时间内重新启动，污泥活性很快得到恢复。     

生物流化床厌氧氨氧化脱氮处理垃圾渗滤液的研究

采用厌氧流化床反应器 (AFB)作为厌氧氨氧化反应器 ,对垃圾渗滤液脱氮进行了研究。以模拟废水完成了反应器的启动 ,然后加入一定比例的垃圾渗滤液 ,对垃圾渗滤液厌氧氨氧化脱氮的影响因素进行了研究 ,取得了较好的脱氮效果。实验表明 ,厌氧氨氧化脱氮对高氨氮浓度的垃圾渗滤液的处理具有较大的潜力。     

基于SBR反应器的ANAMMOX工艺的启动运行

采用SBR反应器,接种好氧硝化污泥,在142 d内于较高负荷下成功启动了厌氧氨氧化反应器.反应器总氮容积负荷(以N计)为0.43 kg/m3·d,总氮去除率最高达到93.3%,平均为80.5%;氨氮和亚硝酸盐氮的去除率最高达到93.9%和99.8%,平均去除率为81.2%和85.7%.在稳定运行阶段,氨氮去除量、亚硝酸盐氮去除量、硝酸盐氮生成量三者之间的比值为1:1.38:0.18.反应器启动过程中,出水、进水pH差值的变化趋势由负到正,然后稳定在一定范围内;且污泥性状有较大变化,污泥中微生物所占比率有所提高,整个反应器中适应厌氧氨氧化运行方式的菌种增殖较快.     

用于四氯乙烯降解的厌氧污泥的培养与驯化研究

由于四氯乙烯 (PCE)的大量使用和不合理的处置使其成为常见的污染物之一。PCE在好氧条件下不发生生物降解 ,只在厌氧条件下通过还原脱氯发生生物降解。本研究主要是对从不同处理厂获得的厌氧污泥进行培养 ,选出合适的厌氧污泥 ,进行降解PCE的厌氧污泥的驯化 ,为以后进行降解PCE的动力学研究和优势菌种的筛选做准备。同时 ,在实验中检测到了三氯乙烯 (TCE) ,表明PCE是通过还原脱氯发生生物降解的。     

低温下ABR酸化反应器的运行效果及微生物活性研究

考察了低温对四格室ABR酸化反应器性能的影响.在水力停留时间3 h,进水COD浓度230～300 mg/L,TP浓度1.59～1.93 mg/L,NH4-N浓度23～28 mg/L,进水温度8～15 ℃,酸化出水温度3～9 ℃条件下,溶解性COD最高去除率达56%.沿流程方向反应器前面2个格室的COD净去除量占总去除量的64%,明显高于后面2个格室,去除率也有相似特征.反应器不同格室的挥发性悬浮固体(VSS)浓度也明显不同,前面格室的VSS高于后面格室.造成不同格室COD降解差异的主要原因为生物量不同所致,高生物量对应着高COD去除量和去除率.沿水流方向不同格室中微生物INT脱氢酶活性(DHA)呈递减趋势,前面2个格室的微生物活性明显高于后2个格室.营养物水平不同,微生物活性不同,高营养对应着高活性,高活性对应着高COD去除率.     

厌氧序批式反应器内挥发性脂肪酸积累特性研究

小试规模的厌氧序批式反应器（ASBR），通过人工配水，研究了启动3个月时间以及一个运行周期内反应器内挥发性脂肪酸（VFA）的积累情况，并通过分析期间产甲烷活性的变化说明了控制VFA积累的重要性。经过近120 d的运行，乙酸和丙酸的最大比产甲烷活性分别提高了1.8和2.2倍，说明反应器的启动过程即是微生物群落的优化和选择的过程，ASBR的抗冲击的能力较强说明随启动的进行和种群的优化，活性污泥凝聚性能增强，对VFA的降解能力增强。     

干式厌氧消化过程挥发酸对硫酸盐还原菌的影响

在牛粪干式厌氧消化过程中,通过添加不同挥发酸(乙酸、丙酸、丁酸),考察消化稳定阶段,挥发性脂肪酸的分布特征,挥发性脂肪酸酸组成变化对硫酸盐还原菌(SRB)的影响,微生物种群组成和种群间关系。实验结果表明,挥发性脂肪酸对SRB还原速率的贡献依次为:丙酸丁酸乙酸。相比乙酸和丁酸,添加一定量的丙酸,更有利于激活SRB的活性,从而加强SRB与产甲烷菌(MB)的种间协同,保证厌氧系统的稳定运行。     

处理啤酒废水的厌氧流化床操作特性的研究

试验表明,自制厌氧流化床(AFB)反应器对温度的变化、上升流速等环境的变化都具备良好的稳定性.它的处理温度控制在30±2℃范围,上升表观流速控制为19.1 m/h左右,回流比控制为8:1,水力停留时间在6.9 h左右,废水COD去除率可达80%以上.该AFB反应器能够承受高达30.65 kg COD/m3·d的有机容积负荷,其COD去除率也达到了73%～81%,产气速率系数为0.55～0.612 m2/kg COD.同时,也对实验中出现的偏析现象进行了分析.     

糖蜜酒精废液厌氧生物降解生物化学甲烷势分析

在中温条件下,对pH值和营养比例2个影响因素进行了糖蜜酒精废液的BMP分析,探讨酒精废液在厌氧消化过程中产甲烷量、COD浓度的变化情况,以及COD去除率与产气量、pH值之间的关系.研究结果表明,厌氧处理法能够使糖蜜酒精废液的有机负荷大大降低,COD去除率最高可达90.6%.在调节营养比例的条件下,pH=8.5时甲烷菌活性最佳,其中COD:P=300:1的产甲烷量最高.     

天氧污泥对问二氯苯的吸附性能

为了研究灭活厌氧污泥和活性厌氧污泥对问二氯苯（m-DCB）的吸附，考察了吸附平衡时间、吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学、污泥投加量和pH对吸附m-DCB的影响。结果表明，2种污泥对m-DCB的吸附在1h内达到平衡。应用伪一级、伪二级反应动力学对实验数据进行验证，表明厌氧污泥吸附m-DCB更符合伪二级反应动力学模型。2种污泥对m-DCB的吸附都可以用Langmuir和Freundlich吸附模型拟合，但Langrnuir吸附模型的拟合结果要好于Freundlich模型，且活性厌氧污泥的吸附性能显著高于灭活厌氧污泥。从吸附热力学上看，该吸附为放热反应，低温有利于吸附反应的进行。pH值对2种污泥吸附m-DCB的影响很小。