ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验.在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮.氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH 4-N)、亚硝氮(NO-2-N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3·d)和0.063 kg/(m3·d)和0.126 kg/(m3·d)提升到了0.239 kg/(m3·d)、0.315 kg/(m3·d)和0.554 kg/(m3·d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间.     

宽叶香蒲表面流人工湿地脱氮除磷效果研究

以运行A/O工艺的生化反应器出水为处理对象,在中试规模上研究了宽叶香蒲表面流人工湿地的脱氮除磷效果及影响因素.结果表明,在工况Ⅰ条件下,COD去除率为43.2%,COD面积负荷去除率为4.79 g/(m2·d),COD面积负荷去除率常数为0.18 m/d,SS、NH4+-N和NO-3-N的去除率分别为41.2%、9.4%、3.4%,TN去除率为11.8%,TN面积负荷去除率为1.36g/(m2·d),TN面积负荷去除率常数为0.04 m/d,TP去除率为30.1%,TP面积负荷去除率为0.29 g/(m2·d),TP面积负荷去除率常数为0.13 m/d;在工况Ⅱ条件下,COD去除率为18.7%,COD面积负荷去除率为1.19 g/(m2·d),COD面积负荷去除率常数为0.06 m/d,SS、NH4+-N、NO2--N、NO3--N的去除率分别为31.6%、29.8%、65.0%,29.2%.TN去除率为31.4%,TN面积负荷去除率为2.33 g/(m2·d),TN面积负荷去除率常数为0.12 m/d,TP去除率为29.4%,TP面积负荷去除率为0.22 g/(m2·d),TP面积负荷去除率常数为0.11 m/d.在COD面积负荷去除率,TN面积负荷去除率、TP面积负荷去除率分别为4.90～9.80、2.76～8.83、0.57～1.39 g/(m2·d),水力停留时间(HRT)为0.4～1.1 d条件下,随HRT,水温、(NO2+-N+NO3--N)/TN的增加,表面流人工湿地的TN面积负荷去除率线性增加.     

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。     

复合生物滤池处理城市高污染水体

采用中试规模复合生物滤池处理城市高污染水体,考察了滤池的最佳运行参数以及对氮和有机物的去除效果。结果表明:滤池容积负荷宜控制为0.3～0.5 kg COD/(m3.d),水力负荷4.5～5 m3/(m2.d),适宜的通风比为9%,当C/N为5～8时,滤池COD、NH4+-N和TN平均去除率分别为80%、83%和63%,达到高效同步硝化反硝化状态。     

生物处理组合工艺用于制革废水处理

针对制革废水高COD、高总氮的问题,提出了基于上流式厌氧污泥床(UASB)、上流式反硝化污泥床(UDNSB)、生物接触氧化池的生物处理组合工艺,进行了为期321 d的现场中试研究。研究结果表明,对于COD、TN、NH_4~+-N平均浓度分别为2 740、278和193 mg·L~(-1)的制革废水,在硝化液回流比R为300%,UASB反应器、UDNSB反应器、生物接触氧化池的水力停留时间(HRT)分别为11、22和57 h,平均容积负荷分别为5.63 kg COD·(m~3·d)~(-1)、0.30 kg TN·(m~3·d)~(-1)和0.11 kg NH+4-N·(m~3·d)~(-1)的条件下,该组合工艺处理出水COD、TN和NH_4~+-N的平均浓度分别为190、69.8和4.6 mg·L~(-1),其平均去除率分别达到92%、73%和97%以上。     

自生生物动态膜反应器处理低碳氮比污水的研究

在好氧连续曝气方式下采用自生生物动态膜反应器处理低C/N污水,水力停留时间为5 h,膜通量为17～19 L/(m2·h) ,COD/ NH 4-N 在0.56～2.22,COD去除率在起始阶段达70%左右,运行稳定后,下降到40%左右; NH 4-N 的去除率一直稳定在 60.0% 左右.在 NH 4-N 的氧化过程中, NH 4-N 除被生物利用外,大部分被转化为 NO-2-N (出水中 NO-3-N 浓度非常低),亚硝化率平均达到94%.     

前置反硝化曝气生物滤池的挂膜启动研究

为了解前置反硝化曝气生物滤池(BAF)的启动规律,构建了小试规模的前置反硝化BAF,采用快速排泥、逐步增大水力负荷的策略考察了其启动过程中的污染物去除情况及启动特性。结果表明,在好氧柱水力负荷为2.04 m3/(m2·h),厌氧柱水力负荷为4.08 m3/(m2·h),回流比为100%,气水比为5.6∶1的情况下,前置反硝化BAF的启动需要49 d。启动过程中好氧池中硝化细菌的成熟是启动的关键。厌氧池中的反硝化细菌的成熟标志着启动的完成。启动完成后,前置反硝化BAF的出水COD、NH3-N及NO-3-N分别稳定在50、15和5 mg/L以下,满足国家一级A排放标准。     

好氧颗粒污泥的培养及处理味精废水

以厌氧颗粒污泥为接种污泥,在模拟废水条件下利用SBR 35 d成功培养出了具有同步硝化反硝化作用的好氧颗粒污泥,反应器对COD和NH4+-N去除率分别高于95%和99%。将该反应器用于处理味精废水,当COD、NH4+-N的容积负荷分别为2.4 kg/(m3.d)、0.24 kg/(m3.d)时,COD、NH4+-N和TN去除率分别高于90%、99%和85%。处理味精废水后的颗粒污泥粒径由之前的0.8～2.5 mm减小至0.6～1.8 mm,颗粒结构较之前更加密实。     

城市生活污水短程硝化系统的恢复与启动

为了实现主流的短程硝化反硝化和厌氧氨氧化,设计了基于pH-DO和阀ON-OFF间歇曝气的在线控制系统,搭建了中试级别的短程硝化SBR,在高DO条件下基于城市生活污水恢复种泥活性后,加入反硝化稳定短程,最后接入厌氧氨氧化滤池实现全过程自养脱氮。将脱氮率、NO-2-N积累率等作为考察指标,研究了系统的启动过程和稳定性。结果表明:控制SBR(sequencing batch reactor)中DO=2~2.5 mg·L~(-1)、HRT=8~10 h、SRT=4~5 d、T=25℃,启动恢复3个月后,系统能保持90%以上的NO-2-N积累率、NO-2-N/NH+4-N=0.96±0.18;短程硝化反硝化能达到50%左右的NH+4-N去除率,60%左右的TIN去除率;短程硝化接厌氧氧氨氧化能保证90%左右的NH+4-N去除率和TIN去除率,出水达一级A标准。由实验结果分析,系统在高DO条件下能恢复短程硝化污泥的活性,基于pH-DO和阀ON-OFF间歇曝气的在线控制系统稳定性高,能保证短程硝化系统的稳定运行;恢复活性后,后接厌氧氨氧化滤池能实现中试级别的全过程自养脱氮。     

厌氧-好氧工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液工程运行效果

采用沼气提升式厌氧反应器(CLR)-高溶解氧反应器(HDR)工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液,经过180 d的调试后达到稳定运行。厌氧系统两次负荷提升过程:第1次120 d(常温),最大容积负荷为8 kg/(m~3·d),COD去除率在85%左右,产气量最大值为2 500 m~3/d;第2次20 d(蒸汽加热),最大容积负荷为9.2 kg/(m~3·d),COD去除率达到90%以上,产气量最大值为2 909 m~3/d。通过对产气率与容积负荷和COD去除量的关系的分析发现,容积负荷每增加1 kg/(m~3·d),沼气平均增加0.28 m~3;CLR厌氧反应每消耗1 kg COD,平均产生0.32 m~3沼气。87.5%的进水COD被利用形成沼气,剩余的12.5%的COD主要为微生物生长所利用和出水残留部分。在好氧池内,通过控制溶解氧可以实现好氧池下层COD和氨氮的同步氧化、上层进行缺氧反硝化,以此去除COD和氨氮,并降低出水总氮。     

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.     

溅水充氧生物滤池处理农村污水的研究

开发了一种处理农村污水的低能耗地埋式一体化溅水充氧生物滤池装置,通过拔风和溅水复合充氧技术实现了大幅度节能条件下的好氧生物处理.考察了在不同水力负荷及COD、NH4 -N容积负荷条件下本装置的处理效果,结果表明,在水力负荷小于10 m3/(m2·d)、COD及NH4 -N容积负荷分别小于0.3 kg COD/(m3·d)和0.08 kg NH4 -N/(m3·d)的条件下,可以取得较高的去除效果和良好的出水水质,COD、NH4 -N和TN的平均出水浓度分别为58.94 mg/L、2.78 mg/L和8.23 mg/L,平均去除率分别为51.7%、86.4%和70.6%.     

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。     

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。     

厌氧折流板反应器处理有机农药废水的实验研究

介绍了采用厌氧折流板反应器(ABR)处理农药废水的实验研究情况.当进水COD负荷在2.0～4.5 kg/(m3·d),ABR反应器对COD去除率可保持在70%～80%.反应器的处理效果随温度下降而降低,当系统温度由35 ℃下降至25 ℃时,反应器的COD去除率下降30%.采用适量出水回流可提高系统的去除效率,回流比控制为50%比不回流COD平均去除率可提高近25%,回流比过高将导致系统COD去除率下降.     

生物流化床及臭氧氧化处理中低浓度糖业废水

采用内循环好氧生物流化床对中低浓度糖业废水进行生物降解,当进水COD、NH3-N浓度分别为400～600mg/L和7～11 mg/L时,其相应去除率达到80%～90%和70%～80%,处理效果良好;COD容积负荷可达到5.1 kg COD/(m3·d),反应器具有较强的抗负荷冲击能力.采用臭氧氧化工艺对COD浓度为28...     

MTF-CWs工艺对剩余污泥厌氧消化液的强化脱氮效果

采用多级潮汐流人工湿地(multi-stage tidalflow constructed wetlands,MTF-CWs)处理城市污水处理厂剩余污泥厌氧消化液(excess sludge anaerobic digester liquids,ES-ADL),以垂直潮汐流的运行方式强化硝化,并根据进水NH_4~+-N和TN浓度分为2种不同工况。实验结果表明:在进水COD、NH_4~+-N和TN浓度分别为(293.68±9.62)、(845.70±11.53)和(847.00±11.47)mg·~(L-1)的条件下(工况1),出水COD、NH_4~+-N和TN浓度分别为(84.47±8.10)、(8.81±1.74)和(351.50±7.78)mg·L~(-1),COD、NH_4~+-N和TN的平均去除率分别为72.45%、98.93%和56.48%;在进水COD、NH_4~+-N和TN浓度分别为(413.31±7.47)、(1 023.85±8.32)和(1 025.78±8.31)mg·L~(-1)的条件下(工况2),出水COD、NH_4~+-N和TN浓度分别为(51.60±6.05)、(9.58±3.13)和(359.92±7.68)mg·L~(-1),COD、NH_4~+-N和TN的平均去除率分别为87.34%、99.05%和64.68%。在上述2种工况条件下,可将城市污水处理厂ES-ADL回流引起的氮循环累积量分别降低58.50%和62.19%。溶解氧消耗计算结果表明:MTF-CWs并没有提供NH_4~+-N的氧化(全程硝化或短程硝化过程)所需要的溶解氧;氮平衡计算结果表明:2种工况条件下通过非传统硝化-反硝化途径(如厌氧氨氧化)去除的总氮负荷分别占据总氮去除负荷的86.30%和82.53%。采用Miseq高通量测序技术进行菌群分析,结果表明:在反硝化脱氮贡献最大的人工湿地单元存在大量的厌氧氨氧化细菌Candidatus Kuenenia,且其占比随着取样深度(0.05～0.20m)增加而增加(其丰度由5.08%增加到13.18%),表明MTF-CWs处理ES-ADL时存在厌氧氨氧化途径。     

啤酒生产废水处理设计及运行研究

分析了年产15万t啤酒的生产废水情况,介绍了采用IC厌氧反应器-一体化氧化沟处理该生产废水(7 200 m3/d)的工艺路线和主要设计参数,讨论了废水处理系统的运行情况.其中IC厌氧反应器的HRT为8 h,运行温度为35～37 ℃;一体化氧化沟包括氧化沟段和沉淀池段,总尺寸为40 m×24 m×6 m.IC厌氧反应器COD容积负荷在7.78 kg/(m3·d)时,COD去除率为84%左右.整套废水处理系统的COD总去除率为98%左右,出水COD小于80 mg/L.厌氧所产生的沼气可用于废水的升温.     

IC反应器处理高浓度硫酸盐废水的启动研究

采用木糖生产废水,进行了(IC)反应器处理高浓度硫酸盐有机废水的启动研究.结果表明,接种厌氧颗粒污泥,当进水COD/SO2-4值约为3.5时,控制COD负荷提高幅度为每次20%左右,经过26 d的驯化培养,COD和SO2-4负荷分别可达20 kg/(m3·d)和5.5 kg/(m3·d),COD去除率达到80%以上,硫...     

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。