生物膜与A／O工艺耦合快速降解氨氮

应用由城市污水处理厂序批式间歇反应器（SBR）中筛选得到的4株特殊氨氧化菌，分别在SBR和有回流的生物膜与A／O工艺耦合体系培养中，考察其降解低碳高氨氮废水的功能。结果表明，自养硝化与异养氨氧化菌的混合菌群较单一自养硝化菌株降解氨氮速率快；在生物膜与A／O工艺耦合系统中，自养硝化与异养氨氧化菌协同代谢加速氨氮氧化脱除，氨氮脱除速率远比SBR系统快。对生物膜与A／O工艺耦合系统中氨氮脱除动力学进行了研究，模拟了NH4^＋、NO2^-；质量浓度与氨氮脱除比速率之间的关系，模型得到了较好的验证。     

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。     

电极生物膜耦合硫自养强化型人工快渗系统脱氮性能

由于人工快渗(CRI)系统对TN去除率较低,该技术在污水处理领域的应用受到限制。为提高TN去除率,将电极生物膜和硫自养反硝化技术耦合应用于CRI系统,考察了"异养+氢自养+硫自养"反硝化脱氮的可行性,并通过菌群结构解析了电极生物膜耦合硫自养强化脱氮的机理。结果表明,电极生物膜耦合硫自养强化型CRI系统在电流强度为15mA时,TN平均去除率可达73.0%,相比传统CRI系统提高了48.0百分点。从稳定运行的电极生物膜耦合硫自养强化型CRI系统反硝化区共检测出231个已知菌属,其中具有硫自养反硝化功能的产硫酸杆菌属(Thiobacillus)和具有氢自养反硝化功能的噬氢菌属(Hydrogenophaga)相对丰度较高,分别为35.9%、15.7%。硫自养反硝化、氢自养反硝化和异养反硝化的共同作用促进了CRI系统脱氮性能的提高。     

不同pH条件下短程硝化序批实验和数学模拟

为考察pH值对短程硝化过程动力学的影响,采用SBR工艺,以人工模拟氨氮废水为研究对象,进行了不同pH条件下的硝化批次实验,对氨氮降解过程进行动力学分析。在Monod方程的基础上,分析pH值对氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)生长速率的影响,分别建立了AOB和NOB的生长数学模型。利用MATLAB软件,将模型与硝化阶段实测数据进行拟合,取得良好的模拟效果。在此基础上通过模型预测得到泥龄(SRT)为6 d,溶解氧为1.5 mg O2/L,pH值在7.3~8范围内有利于实现短程硝化。     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L~(-1)、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L~(-1)和温度为24～26℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。     

3DBER-S阴极nirS型反硝化菌群的分析

为探究低碳氮比条件下3DBER-S(三维电极生物膜与硫自养耦合脱氮工艺)阴极反硝化菌群特征、强化脱氮机制,在TOC/TN=0.36的进水条件下稳定运行反应器,运用nir S基因克隆文库方法,分析了3DBER-S阴极生物膜反硝化菌群结构。结果表明,在3DBER-S阴极生物膜上反硝化菌中,β变形菌(β-proteobacteria)是优势菌种,占细菌总数的59.22%。其中,所占比例最大的是异养菌,包括与固氮弧菌属(Azoarcus tolulyticus)和趋磁螺菌(Magnetospirillum magneticum)类似的细菌,分别占44.74%和21.05%。能够分别利用硫单质或氢气作为电子供体进行反硝化脱氮的Sulfuricella denitrifican、高氯酸盐降解菌(Dechlorospirillum sp.)和陶厄氏菌属(Thauera)三者所占比例之和达到了17.11%。表明系统中氮的去除是由异养反硝化、氢自养反硝化和硫自养反硝化共同作用的结果,既有效减少了脱氮过程中有机碳源的消耗,又维持了系统酸碱度的平衡,从而能够在低碳氮比条件下维持稳定高效的脱氮效果。     

污水硝化过程中N2O逸出控制的理论与实践

在污水生物脱氮工艺中,硝化过程是由自养硝化菌和异养硝化菌共同完成的.2类细菌的N2O生成机理及逸出量与系统中溶解氧的高低密切相关.了解硝化系统中的典型菌种自养菌Nitrosomonas europaea和异养菌Alcaligenesfaecalis生成N2O的机理是控制硝化过程中N2O逸出的理论基础,通过筛选优势菌种构建同步硝化-反硝化作用则是控制N2O逸出的新途径.     

呼吸法测定硝化菌产率系数实验研究

基于硝化过程中合成代谢和能量代谢耦合原理,分析硝化过程中的电子流,建立自养硝化菌细胞生长与氨氮氧化耗氧量之间的关系。采用间歇实验方法,通过电解质呼吸仪测定硝化过程的累积耗氧量和耗氧速率,使用M ann-Ken-dell趋势检验方法确定实验中硝化菌进入内源呼吸的时刻以及内源呼吸过程中的耗氧速率,估算出氨氮氧化的耗氧量。计算结果表明本实验中硝化菌产率系数为0.2345±0.0115 mg COD/mg NH4+-N。     

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。     

厌氧氨氧化菌接种污泥的选择培养过程研究

厌氧氨氧化菌的2种不同接种污泥培养实验表明,厌氧消化污泥和好氧硝化污泥均可成功启动厌氧氨氧化过程.接种厌氧消化污泥比好氧硝化污泥培养的厌氧氨氧化菌启动快,但后者去除效果较好.接种好氧硝化污泥的反应器的厌氧氨氧化速率随着氨氮基质进水浓度的增加呈线性增加.进水氨氮浓度为280 mg/L时的氨氮平均去除率达91%;而接种厌氧消化污泥的相应氨氮平均去除率仅为52%.厌氧氨氧化过程以接种好氧硝化污泥来启动为宜.     

混凝沉淀-SBR-活性炭过滤处理垃圾渗滤液

采用沉淀-SBR-活性炭过滤复合工艺对城市垃圾渗滤液进行处理,确定混凝、SBR和活性炭过滤的最隹参数.结果表明,当进水COD为2500mg/L、氨氮在900mg/L的条件下,经该系统处理后,出水COD均在300mg/L以下,氨氮在20mg/L以下,COD去除率达90%以上,氨氮去除率达98%以上,达到较好的去除有机物和去氨效果.     

A/O和A2/O工艺对膜生物反应器处理焦化废水影响的研究

为提高膜生物反应器对焦化废水的处理效果，采用A/O和A²/O两种工艺的膜生物反应器处理焦化废水，通过对比处理效果、分析膜污染情况，寻求膜生物反应处理焦化废水的最优工艺。实验结果表明：A²/O工艺系统对酚、NH₃-N、COD的去除率分别为99%、90%和95%；A/O工艺系统对酚、NH₃-N和COD的去除率分别为97%、75%和93%。A²/O膜生物反应器系统对焦化废水中NH₃-N的去除效果明显优于A/O膜生物反应器系统，其反硝化率为50%～70%。对膜污染分析表明不同工艺对膜污染的影响不显著，A²/O工艺膜通量衰减59%，A/O工艺膜通量衰减56%。研究表明在膜生物反应器中，A²/O工艺对焦化废水的去除效果要优于A/O工艺。     

复合生物反应器处理焦化废水试验研究

采用在悬浮相污泥中投入纤维球填料形成单一复合生物反应器来处理焦化废水,研究了各个运行参数对复合生物反应器处理效果的影响,确定出最佳的运行参数,并研究了在最佳运行条件下复合生物反应器对焦化废水中的COD和NH3-N的去除情况。试验结果表明,采用单一复合生物反应器是一种很好的焦化废水处理方法,它能有效地降解焦化废水中的COD和NH3-N等难降解物质,当进水COD和NH3-N分别小于670、260mg／L时,COD和NH3-N的去除率分别可高达94．8％和91．4％。     

一体化A/O移动床生物膜反应器中DO、TN分布及脱氮效果研究

采用一体化A/O移动床生物膜法工艺，以模拟生活污水研究了该工艺的除碳脱氮效果，并对一体化移动床生物膜反应器的好氧区和缺氧区各纵向断面的COD、DO、NH₃-N、TN、NO^-₃-N和NO^-₂-N进行了检测，通过对缺氧区各断面的DO和TN浓度分布情况，分析了脱氮的产生过程。试验结果表明: 在水力停留时间HRT＝12 h，好氧区DO保持5 mg/L左右，COD进水浓度处于250～400 mg/L时，COD的去除率均在90%以上，且出水COD均在40 mg/L以下；TN进水浓度为20～50 mg/L时，NH₃-N去除率高于90%，其出水浓度可达到5 mg/L以下，脱氮效率也较高，TN去除率可达到65%～85%。COD和NH₃-N的浓度分布状况表明该一体化A/O移动床生物膜反应器的流态趋于全混式。     

有机负荷对膜-生物反应器硝化性能的影响

采用厌氧动态膜-生物反应器(AnDMBR)组合自养膜-生物反应器(MBR)工艺,研究冬季低温条件下系统的硝化效果以及TP的去除效果,并与单级MBR工艺进行对比。结果表明:(1)AnDMBR对COD的去除率基本保持在50%～60%,AnDMBR组合自养MBR工艺对COD的去除率为80%～85%;单级MBR工艺对COD的去除率为80%左右。(2)总体上,AnDMBR组合自养MBR工艺对NH4+-N的去除率大于95%;单级MBR对NH4+-N的去除效果比AnDMBR组合自养MBR工艺差。(3)AnDMBR组合自养MBR工艺中,出水NO2--N与NO3--N均有积累;单级MBR工艺中,出水NO2--N积累不明显。(4)相对于亚硝酸盐氧化菌(NOB),氨氧化菌(AOB)对有机负荷更敏感,当有机负荷高时,AOB更易受到异养菌活动的抑制;当有机负荷降低、异养菌活性减弱时,AOB活性明显增强,系统的硝化效果得到明显改善。(5)AnDMBR组合自养MBR工艺对TP的去除率高于80%,单级MBR工艺稳定后对TP的去除率仅为20%～30%。(6)从呼吸速率和硝化速率可知,自养MBR的硝化效果优于单级MBR。     

污泥活性炭强化SBR法处理垃圾渗滤液的实验研究

为了进一步处理垃圾渗滤液，试验采用污泥活性炭强化序批式间歇反应器（SBR）法进行处理，通过对比普通SBR法试验，得出投加污泥活性炭强化SBR法处理垃圾渗滤液的效果要远远高于普通SBR法。当污泥活性炭的投加量为1.2 g/L，容积负荷为0.5～1.5 kg BOD₅/(m³·d)时，进水1 h，曝气10 h，沉淀1.5 h，闲置1.5 h，处理效果最好，COD的去除率达到了85%，NH³-N的去除率达到了90%。     

原位臭氧氧化对活性污泥系统硝化和反硝化作用的影响研究

将厌氧序批式间歇反应器(ASBR)和序批式间歇反应器(SBR)串联组成污泥减量新工艺,着重探讨了对SBR段进行原位臭氧投加时,臭氧氧化作用对系统硝化和反硝化能力的影响,并以不投加作为对照。结果表明,将臭氧原位投加到ASBR—SBR组合工艺的SBR段,臭氧投加量为0.027g(以每克MLSS计),每隔3个周期再次投加、连续运行40d,试验组SBR段臭氧投加当期出水COD去除率为86%,比对照组下降了9百分点,但臭氧氧化细胞内大量有机物进入混合液中,为反硝化作用提供了外加碳源,对污泥反硝化能力的提高起到了一定的促进作用;试验组部分硝化细菌由于臭氧的强氧化作用而失去活性,但是随着剩余污泥量的减少,系统的污泥龄延长,有利于硝化细菌的生长,使得系统的硝化能力基本未受影响;试验组臭氧投加当期SBR段出水NO2--N平均浓度比对照组的高18.9%,但经过3个周期的运行后,其SBR段出水NO2--N平均质量浓度降低至7.57mg/L,基本与对照组持平;试验组臭氧投加当期SBR段出水NO3--N的平均浓度高于对照组,但经过3个周期的运行后,试验组出水NO3--N平均浓度低于对照组;试验组臭氧投加当期SBR段出水TN和对照组的出水TN平均去除率分别为65%和75%,但试验组再经过3个周期的运行后,出水TN平均去除率可以达到72%。可见,原位投加臭氧并未对SBR段的硝化和反硝化能力产生明显的影响。     

直接驯化嗜盐菌处理高盐废水的研究

从大连旅顺盐场底泥中筛选出适合高盐度的嗜盐菌,在序批式间歇反应器(SBR)中对其进行3.5%(质量分数)盐度的驯化,污泥混合液悬浮固体(MLSS)平均质量浓度达600mg/L。污泥比耗氧速率(SOUR)测量结果显示,内源呼吸阶段污泥SOUR为10.36mg/(g.h),外源呼吸阶段污泥SOUR达到29.09mg/(g.h),表明所筛选的嗜盐菌培养的污泥具有较高活性。利用培养的污泥进行高盐模拟废水处理试验,结果表明,对盐度为3.5%、COD为240～340mg/L的高盐废水,在每周期12h、曝气量0.6L/min、污泥MLSS为600mg/L、污泥龄为18d条件下,COD去除率达95%以上,NH4+-N去除率达61%,TP去除率达55%。改变进水有机负荷对出水COD去除影响不大,该系统耐有机负荷冲击能力较强;盐度负荷的改变对COD的去除影响不大,而NH4+-N去除率有明显变化,在3.5%和5.0%的盐度下,NH4+-N去除率分别为61%和31%。     

完全自营养脱氮过程中的影响因素

基于正交实验考察了溶解氧（DO）、初始NH4＋-N浓度、pH对SBR自营养脱氮性能的影响。结果表明，DO和NH4＋-N浓度对好氧氨氧化速率影响大，pH对好氧氨氧化速率的影响小；DO、NH4＋-N浓度对亚硝酸氧化速率的影响较大，pH对亚硝酸氧化速率的影响较小；DO、NH4＋-N浓度和pH对厌氧氨氧化菌（ANAOB）的活性影响较小。好氧氨氧化菌（AOB）直接影响到CANON系统的总氮去除能力，是CANON系统的控制反应，DO是关键控制因子。实验确定的CANON系统优化运行条件为，DO（0．3±0．05）mg／L、初始NH4＋-N浓度150mg／L和pH7．4。