新型污染物纳米氧化铜对生物脱氮除磷的影响及机制探究

在序批式活性污泥反应器(SBR)中探究了新型污染物纳米氧化铜(CuO NP)短期和长期暴露对实际废水生物脱氮除磷的影响并分析了影响机制。结果表明:0~10.0mg/L CuO NP短期暴露对生物脱氮除磷效率及活性污泥性能影响不明显;经过30d长期暴露,CuO NP对生物脱氮除磷效率产生了严重的抑制作用,且CuO NP浓度越高,抑制效果越明显。CuO NP由0mg/L增加到10.0mg/L时,生物脱氮效率由90.6%下降至79.8%,生物除磷效率由91.6%下降至70.5%。CuO NP长期暴露能够抑制胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成,近而减少其氧化分解产生的能量。此外,CuO NP还能抑制活性污泥呼吸速率。在10.0mg/L CuO NP作用下,呼吸抑制率为69.0%。     

不同DO下亚硝态氮氧化菌硝化系统N 2O减量化研究

采用序批式活性污泥反应器(SBR),在富集亚硝态氮氧化菌(NOB)的基础上,考察了DO对连续进水模式下硝化过程中N_2O减量化的影响。结果表明,在污泥氨氧化菌(AOB)和NOB的比耗氧速率(SOUR)分别为(2.36±0.31)、(7.62±0.43)mg/(L·h)条件下,不外加碳源进行小试实验,氨氮均小于1.0mg/L,亚硝态氮均小于0.5mg/L。DO由0.2mg/L增至3.0mg/L过程中,随着DO增加,积累的硝态氮浓度逐渐上升,而累计产生的N_2O浓度先上升后下降。DO为0.2mg/L时,积累的硝态氮和累计产生的N_2O浓度最低,可以实现N_2O的最大减量化。在进水连续投加氨氮的方式下,氨氮氧化速率不是引起N_2O生成的关键步骤,碳源缺乏的情况下NOB硝化系统中低DO可以有效控制N_2O的释放。     

邻苯二甲酸酯对序批式活性污泥法运行的影响

环境内分泌干扰物邻苯二甲酸酯(PAEs)在废水处理系统中广泛存在,难降解且易产生累积。PAEs的长期积累难以从废水处理工艺上解决。以序批式活性污泥(SBR)工艺处理人工配置的氨氮废水为例,考察PAEs存在条件下对SBR反应器运行的干扰。结果表明:随着原水中PAEs浓度增加,SBR反应器的活性污泥中,微生物最终能够以PAEs为唯一碳源;PAEs为10～150mg/L时,其浓度的变化对SBR反应器内活性污泥性状有明显影响,悬浮固体(MLSS)最终维持在2 000mg/L;随PAEs浓度的改变,SBR反应器内COD去除率变化不显著,而氨氮去除率随着PAEs浓度的升高而降低,最低值约为50%;亚硝态氮出现积累现象,积累量最高时接近60mg/L。     

不同滤料及挂膜方式对养殖污水处理效果的研究

实验研究了填装不同滤料的4种生物滤池在3种挂膜方式下生物功能启动的情况。结果表明,相同挂膜方式下不同生物滤池中,氨氮浓度都随着系统运行时间的延长而逐渐下降,亚硝态氮浓度先上升达到峰值后下降,但悬浮球形滤料处理污水的效果明显优于其他滤料。悬浮球形滤料下不同挂膜方式,系统稳定时间不同,自然挂膜、活性污泥挂膜、优势菌挂膜三者依次约为39、30和21 d,但采用优势菌挂膜由于生物膜容易脱落,氨氮的处理效果较差。采用活性污泥法加入悬浮球形生物滤料是处理养殖污水行之有效的方法。系统运行27 d可使氨氮的浓度降低到0.033 mg/L,系统运行33 d,亚硝态氮浓度可下降到0.045 mg/L左右。     

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。     

硝态氮为惟一氮源时异养微生物增长特性

采用SBR研究了缺氧条件下硝态氮为惟一氮源时异养微生物的增长特性。结果表明,异养微生物能利用硝态氮作为氮源进行增殖。当进水COD浓度为1 400 mg/L,硝态氮浓度为280 mg/L时,COD和硝态氮的去除率分别达到97%和99%;污泥中微生物的含氮量为8.8%,低于常规利用氨氮作为氮源的微生物;在实验条件下活性污泥的产率系数为0.30 g VSS/g COD。反硝化菌可利用硝态氮作为氮源进行细胞合成对含硝氮的废水处理具有重要意义。一方面由于无需投加氨氮降低了废水处理成本,另一方面由于污泥产率低,降低了污泥处理成本。     

复合微生物菌剂在海水养殖废水净化中的试验研究

直接投加复合微生物菌剂原位修复海水养殖废水,分析复合微生物菌剂对水体氨氮、亚硝态氮、温度、溶解氧、pH及南美白对虾生长情况的影响。结果表明,投加复合微生物菌剂后水质明显改善,在41d的监测周期内,氨氮和亚硝态氮浓度均有所降低,氨氮下降73%,亚硝态氮下降39%,海水温度、溶解氧、pH变化不大,对南美白对虾生长没有明显影响。     

生物膜反应器中低氨氮浓度废水的亚硝化

在连续流生物膜反应器中通过控制DO、pH和HRT,对低氨氮浓度废水进行了亚硝化的实验研究。结果表明,在进水氨氮浓度为35～45 mg/L,温度为34℃的情况下,当DO=1.4～1.5 mg/L,pH=8.3,HRT=6 h时,氨氮的去除率与亚硝态氮的积累率均可达到80%左右,实现了较好的氨氮降解及稳定的亚硝态氮的积累。     

壬基酚对序批式活性污泥法处理氨氮废水系统的影响

采用序批式活性污泥法(SBR)工艺,通过向SBR反应器内投加不同浓度的壬基酚(NP),探讨其对脱氮系统的影响.结果表明,当NP质量浓度为10 mg/L时,对氨氮的去除产生抑制,但并不明显,氨氮去除率仍可达约90％,在反硝化过程中,SBR反应器内会累积大量的NO2--N,对总氮的去除产生较大影响,总氮去除率只有50％,NO3--N的生成量不稳定；随着NP浓度的增加,对氨氮的去除产生抑制作用更为明显,当NP质量浓度达到80 mg/L时,氨氮去除率只有约60％,总氮去除率达到最低,只有23％.     

进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,考察了不同进水氨氮浓度(20,40和60 mg/L)条件下好氧/缺氧/延长闲置SBR的脱氮除磷效果,并通过分析典型周期内氮磷元素及微生物体内各储能物质的变化,探究了进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响机理。结果表明,进水氨氮浓度为20,40和60 mg/L时,系统总磷(TP)去除率分别为96.6%、90.1%和81.8%,总氮去除率分别为93.1%、74.9%和60.0%。研究表明,进水氨氮浓度可影响好氧释磷与吸磷、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)合成、缺氧反硝化以及闲置段释磷。进水氨氮浓度越高,用于微生物生长的碳源越多,PHAs的合成量越少,则好氧段吸磷减少;较高的进水氨氮浓度使缺氧段反硝化不彻底,较多的硝态氮将抑制下一周期好氧段释磷,系统脱氮除磷性能减弱。     

游离和聚乙烯醇包埋门多萨假单胞菌好氧反硝化脱氮的研究

以从采自温州西片污水处理厂的活性污泥样品中分离的好氧反硝化门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20为受试对象,以聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钙-活性炭包埋固定化,研究游离和固定化细胞在人工硝态氮污水中好氧反硝化去除硝态氮的条件,以及它们对人工氨氮、硝态氮和亚硝态氮污水的氨氮、硝态氮和亚硝态氮的去除能力。结果表明:(1)游离细胞和固定化细胞去除硝态氮的适宜条件是相似的,适宜碳源为丁二酸钠、乙酸钠和柠檬酸钠,适宜碳源和KNO3质量比为10∶1,适宜温度、转速和pH分别为20~35℃、100~200r/min和6.0~9.5;(2)在适宜条件下,游离细胞和固定化细胞对人工氨氮污水氨氮的去除速率分别为8.79、1.67mg/(L·h),对人工硝态氮污水硝态氮的去除速率分别为8.17、4.54mg/(L·h),对人工亚硝态氮污水亚硝态氮的去除速率分别为16.42、7.67mg/(L·h);(3)在人工硝态氮污水中连续5批次的去硝态氮试验表明,PVA-海藻酸钙-活性炭固定化细胞是稳定的。说明门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20以及PVA-海藻酸钙-活性炭包埋制备的固定化细胞具有应用于实际废水脱氮的潜力。     

溶解氧对晚期垃圾渗滤液短程硝化及微生物群落结构变化的影响

以上海老港垃圾填埋场配套污水处理设施中的污泥为菌种源,在序批式活性污泥反应器(SBR)中对晚期垃圾渗滤液进行短程硝化处理,调节SBR中溶解氧浓度,考察溶解氧对渗滤液短程硝化的影响,分析不同溶解氧条件下污泥微生物群落结构的变化.结果表明,低溶解氧(0.2～0.5 mg/L)条件下,SBR可以获得较高的短程硝化效率,反应17h后,SBR内亚硝态氮/氨氮(质量比)为1.05,氨氮负荷可达到1.5 kg/(kg·d)(以每千克污泥悬浮固体每天承担的氨氮计),出水可以满足后续厌氧氨氧化处理的要求.从污泥变形梯度凝胶电泳(DGGE)图谱中可以看出,SBR微生物群落结构中主要优势种有uncultured Bacteroidetes bacterium、uncultured bacterium、uncultured Candidatus Amoebophilus sp.等.随着溶解氧含量的升高,SBR内微生物群落结构的多样性有所升高,但溶解氧对微生物群落结构影响有限.     

长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷系统污泥除磷方式的转化

采用交替厌氧/缺氧/好氧运行的序批式活性污泥反应器(SBR),通过梯度投加电子受体NO_3~-,考察长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷(EBPR)系统的性能及除磷方式的转化。结果表明,当进水COD为300～450mg/L、PO_4~(3-)(以P计,下同)和氨氮分别为8、14mg/L时,驯化期间TN去除率均保持在75%以上,长期缺氧吸磷驯化对COD和氨氮的去除没有影响。硝态氮投加量为5mg/L时,EBPR系统因电子受体投加不足除磷性能迅速恶化,增加硝态氮投加量至10mg/L,经过近30d的恢复,缺氧吸磷率最高可达97.67%,进一步提高硝态氮投加量至15mg/L,系统内硝态氮的积累导致缺氧吸磷率下降。污泥吸磷小试结果表明,经缺氧吸磷驯化后,即使除磷性能欠佳的低浓度电子受体系统污泥也具有良好的反硝化吸磷能力,可见经NO_3~-长期驯化的缺氧吸磷系统有利于筛选以NO_3~-为电子受体的反硝化聚磷菌。     

模拟垂直潜流人工湿地中植物种类和植物多样性对脱氮效果的影响

在模拟垂直潜流人工湿地中选种了水烛和菩提子两种常见湿地植物,以氨氮为湿地唯一氮源,通过植物单种和混种研究了植物种类和植物多样性对湿地脱氮效果的影响。结果表明,菩提子单种时,出水氮浓度均明显低于水烛单种。菩提子单种时,出水硝态氮、氨氮、总无机氮(TIN)质量浓度分别为72.34、13.80、86.14mg/L;水烛单种时,出水硝态氮、氨氮、TIN质量浓度分别为235.41、32.12、267.53mg/L。水烛与菩提子混种时,出水比菩提子或水烛单种具有更低的硝态氮和TIN,硝态氮和TIN质量浓度分别为55.60、80.50mg/L。因此,相比水烛,菩提子更有利于湿地脱氮;加强植物多样性可提高湿地的脱氮效果。湿地的脱氮效果与植物生物量具有显著相关性。     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性.曝气生物滤池进水氨氮为52 mg/L左右、COD为100 mg/L左右和回流比为200%时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0.05 mg/L、COD小于25 mg/L、亚硝态氮为4.7 mg/L和硝态氮为7.1 mg/L,COD去除率达75%,氨氮去除率达99.9%,总氮去除率达78%;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的.研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理.     

C/N比对ANAMMOX与反硝化协同脱氮性能影响及其动力学

采用ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器,考察了不同C/N(NH+4-N)比时厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮性能表现,并与无机环境下反应器的脱氮性能相比较。研究结果表明,C/N比决定了ANAMMOX/反硝化耦合反应的发展方向。当C/N0.33时,ANAMMOX为主导反应;当C/N=0.67时,耦合反应的效果最佳,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为92%、95%、COD去除率大于96%,实现了氨氮及COD的同时去除;当C/N=1.33时,反硝化反应逐渐占据优势;当C/N2.96时,反硝化作用成为主导反应,厌氧氨氧化反应受到明显抑制,氨氮去除率下降。采取批次实验方法研究了厌氧氨氧化与反硝化协同反应的动力学特性。用基质抑制动力学Haldane模型拟合不同基质浓度下的厌氧氨氧化活性,得到氨氮最大比增长速率为0.09 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为8.4 mg/L、半抑制常数为1 198.2 mg/L;亚硝态氮最大比增长速率为0.27 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为10.2 mg/L、半抑制常数为300.1 mg/L。采用Monod模型和Haldane模型分别拟合不同COD浓度和亚硝酸盐浓度下的反硝化性能,得到反硝化亚硝态氮最大比增长速率为0.2 kg/(kg VSS·d),半饱和常数为17.4 mg/L、半抑制常数为128.4 mg/L,COD半饱和常数为83.3 mg/L。     

盐度对活性污泥驯化前后硝化特性的影响

通过批量试验系统研究了盐度对常规活性污泥硝化作用的影响以及污泥在含盐环境中经过驯化后其硝化功能的变化.试验结果表明,硝化菌比亚硝化菌对盐度更敏感,废水中含盐浓度为5 g/L时,对常规活性污泥中的亚硝化菌影响不大,硝化菌会受到一定程度的抑制;当含盐浓度超过10 g/L时,硝化菌和亚硝化菌均会受到严重抑制;含盐浓度大于30 g/L时,亚硝化菌和硝化菌已经完全受到抑制.在污泥驯化初期,耐盐硝化菌群数量较少,比硝化速率较低,硝化产物中亚硝态氮大量积累;随着驯化时间的延长,耐盐硝化菌群数量增加,比硝化速率增加,亚硝态氮累积量减少.污泥经过驯化后,硝化菌群可以逐渐适应高盐环境,在含盐浓度为30 g/L时硝化反应仍能进行.     

以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷过程中N_2O积累的影响因素

接种稳定运行140 d的反硝化除磷污泥,通过批次实验,研究了亚硝态氮投加方式、进水COD浓度和p H对反硝化除磷过程N_2O代谢的影响。结果表明,60 mg/L的亚硝态氮均分3次投加与1次投加相比,系统内N_2O最大积累量从14.23 mg/L降低为2.90 mg/L,经缺氧吸磷后N_2O剩余量由8.20 mg/L降低至0.02 mg/L,表明多次投加亚硝态氮可有效避免N_2O的积累。当初始进水COD浓度为150、300和450 mg/L时,经3 h缺氧代谢后出水中N_2O剩余量分别为11.70和7.59、4.77 mg/L,较高进水COD浓度可有效降低N_2O的产量。不同p H值的实验结果表明,较高p H可促进N_2O的代谢,并最终减少N_2O的产生量。     

纳米生态基对水产养殖污水的处理效果

采用三因子四水平的正交设计,实验研究了纳米生态基在不同温度、溶解氧和水力停留时间下对水产养殖污水的处理效果,确定了纳米生态基处理养殖污水的最佳条件。结果表明,含氨氮和亚硝氮浓度较高的模拟养殖污水用纳米生态基挂膜,所需时间约为22 d。纳米生态基对氨氮的去除效果明显,平均去除率达到93.5%。对氨氮去除率的影响程度,水力停留时间>温度>溶解氧。当温度为30℃,DO为5.43 mg/L,HRT为0.33 h时,纳米生态基对氨氮的处理能力最佳,去除率达到94.6%。纳米生态基对亚硝氮的平均去除率为69.3%。对亚硝氮去除率的影响程度,水力停留时间>溶解氧>温度。当温度为21℃,DO为6.40 mg/L,HRT为0.33 h时,纳米生态基对亚硝氮的处理能力最佳,去除率为71.5%。纳米生态基处理养殖污水的最佳条件:温度为30℃,DO为6.40 mg/L,HRT为0.33 h。     

颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响.采用Monod模型描述反硝化反应动力学,得到有机物半饱和常数为4.72 mg/L,亚硝态氮半饱和常数为2.26 mg/L,最大亚硝态氮降解速率为0.0069 mgNO2--N/(mg MLSS·h).微量NO2对反硝化具有抑制作用,采用反竞争性可逆抑制模型描述了微量NO2对反硝化速率的影响,得到微量NO2下的最大反硝化速率为0.006865 mg NO,2--N/(mg MLSS·h),亚硝态氮半饱和常数为0.1 mg/L,NO2抑制系数为1.53 mg/L.在通入51.3、102.7、205.4和308.1 mg NO2/m3时Nox的损失量分别是78.7%～99.4%、81%～99.4%、65.1%～97.9%和38.9%～89.7%,相当部分的Nox损失.