以玉米芯为外加碳源的SBBR脱氮特性

针对低碳氮比生活污水总氮去除效果不佳的问题,以玉米芯作为SBBR生物载体和外加碳源,开展同步硝化反硝化脱氮特性研究。主要考察了碳源投加比及曝气时间对脱氮效果的影响。在最佳碳源投加比为1∶80、最适曝气时间为5.5 h时,出水COD、TN、NH_3-N分别为48.95、6.25和1.01 mg/L,满足城镇污水厂一级A排放标准。研究表明,采用玉米芯为外加碳源,可实现固体碳源释碳与反硝化需碳的平衡,有效增强低碳氮比污水的脱氮效果,同时能够保证出水COD满足排放标准。     

新型缓释碳源的制备及其性能

为了提高淀粉/聚乙烯醇(PVA)缓释碳源的反硝化速率,并有效控制碳源的释放速率,采用添加醋酸酯淀粉、疏水性乳化剂(SPAN80)以及二次包裹、表层交联等方法,制备了新型缓释碳源,通过释碳和脱氮实验考察了缓释碳源的最佳材料配比、脱氮效率以及碳源的释放规律。结果表明:缓释碳源中淀粉比例越高,反硝化效率越高,但释碳速率过快,容易造成出水COD偏高;当淀粉含量为58.2%时,能够获得适宜的脱氮效率和释碳速率,其反硝化滤柱的硝态氮去除率达100%,平均反硝化速率和出水COD分别为11.67 mg/(L·h)和27.65 mg/L,碳源释放与利用基本达到平衡。制备的新型缓释碳源其脱氮效率高、使用周期长、碳源释放得到有效控制,具有良好的工程应用前景。     

玉米芯为外碳源对SBBR反硝化除磷性能的影响

为实现污水厂低碳氮比尾水深度脱氮除磷,考察以玉米芯为外碳源满足反硝化除磷最佳碳氮比要求时有机物及氮、磷的去除效果。在DO0.3 mg·L-1条件下,SBR系统最佳进水C/N为6,此时出水TN和TP分别为3.57 mg·L-1和1.24 mg·L-1;投加玉米芯作为外碳源和生物载体构建SBBR系统,可将进水C/N从3.5提升至6,同时出水COD保持在40 mg·L-1左右,出水TN和TP分别降至3.04 mg·L-1和0.54 mg·L-1。研究表明,以玉米芯为固体碳源和生物载体的SBBR系统的脱氮除磷效果优于相同C/N条件下的SBR系统,玉米芯的粗糙表面和纤维结构为反硝化除磷菌提供了良好的缺氧环境和载体基础,使得SBBR系统的生物量及活性整体增强。     

湿地植物作为低C?N比生活污水反硝化碳源的研究

以风车草、香根草、再力花、芦荻、美人蕉5种湿地植物作为低C/N比生活污水的反硝化碳源材料。静态碳源释放实验中,5种湿地植物释碳能力为风车草再力花芦荻香根草美人蕉,风车草COD释放量最高,可达(129.2±6.2)mg/(g·L),其TN、TP的释放量相对较低。静态反硝化脱氮实验中,风车草和再力花脱氮效果最好,反硝化出水中硝态氮质量浓度均降低至3mg/L左右,硝态氮去除率均达88%左右,出水COD均在100mg/L左右,COD去除率均达到84%左右。在低C/N比生活污水反硝化脱氮中试实验中,以风车草为反硝化碳源,出水中TN、COD去除率可分别达到73%、75%左右,说明风车草是一种良好的低C/N比生活污水深度处理的反硝化碳源材料。     

壳类生物质释碳性能研究

以核桃壳、夏威夷果壳、杏仁壳、花生壳、开心果壳和板栗壳6种壳类生物质作为反硝化碳源的备选材料,通过静态碳释放实验测定其释碳量和反硝化实验测定其对硝酸盐氮的去除效率,旨在优选出适于推广的反硝化固体碳源。结果表明,花生壳和板栗壳释碳量最高,但因质地疏松而持续力不足,导致脱氮效果差;开心果壳释碳速率缓慢但持续力强,可作为缓效碳源;核桃壳和夏威夷果壳释碳量较高,且结构稳定,释碳过程满足二级动力学方程,适合作为反硝化固体碳源。实验初步优选出核桃壳和夏威夷果壳可作为经济有效的具有支撑作用的固体碳源。     

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。     

HRT对UASB厌氧反硝化脱氮的影响

在反硝化脱氮的影响因素方面,研究多集中在碳源种类和碳氮比(C/N)2个方面,而对水力停留时间(HRT)的影响很少有报道。采用UASB作为厌氧反硝化反应器,进水NO_3~--N为50 mg·L~(-1),C/N比固定为1.5,分别以葡萄糖和乙酸钠作碳源,研究HRT对反硝化效果的影响。结果表明:当外加碳源为葡萄糖时,最佳HRT为6 h,此时NO_3~--N和TN的去除效果最好,去除率分别为79.5%和63.8%,出水NO_2~--N和NH_4~+-N浓度分别为4.69 mg·L~(-1)和2.22 mg·L~(-1);当外加碳源为乙酸钠时,最佳HRT为4 h,对应的NO_3~--N和TN去除率分别为99.0%和91.4%,出水NO_2~--N和NH_4~+-N浓度分别为3.08 mg·L~(-1)和0.47 mg·L~(-1)。HRT对反硝化效果有显著影响,且跟碳源种类有关。HRT会影响反硝化菌、反硝化异化还原成铵(DNRA)细菌和其他异养菌之间的平衡。     

流量分配比对改良型多级A/O工艺去除污染物的影响

改良型多级A/O工艺处理低碳源(C/N4.0)生活污水。在HRT为8 h、污泥回流比为60%、SRT为10 d的条件下,考察了流量分配比对系统去除有机物、TN、TP及硝化/反硝化能力的影响。结果表明:不同流量分配比(5∶3∶1∶1、1∶0∶0∶0、1∶1∶1∶1)对系统去除有机物及硝化能力的影响不大,出水COD、NH+4-N分别低于23.7、2.23 mg/L,但对系统脱氮除磷及反硝化能力的影响较大。流量分配比为5∶3∶1∶1时,系统能够有效利用进水碳源进行反硝化,且反硝化效果最好,出水TN、TP浓度分别为14.15和0.99 mg/L,去除率分别为79.6%和79.5%。总体而言,改良型多级A/O工艺对低碳源生活污水中污染物有很好的去除效果,这可为实际生活污水的处理提供理论依据。     

植物及其根系分泌物对污水净化效果的影响

为了弄清不同植物对污水的净化效率以及其根系分泌物对污水净化效果的影响,对植物根系分泌物与脱氮及COD去除之间的关系进行了研究。结果表明,在净化时间相同的情况下,茭白（Zizania cadaciflora）对污水COD的去除效果要好于美人蕉（Canna generalis）,美人蕉对污水TN的去除率要高于茭白,系统中N去除主要依靠硝化反硝化脱氮;美人蕉根系比茭白根系能分泌更多的溶解有机碳（DOC）,这些可溶性的有机碳可以为污水中微生物提供碳源,有利于氮的反硝化去除,但同时也会增加出水COD的浓度。而茭白比美人蕉具有更强的硝化能力,可促进其硝化反硝化作用。     

反硝化生物滤池用于再生水脱氮效能及动力学研究

采用反硝化生物滤池处理城市污水厂二级出水,研究了反硝化生物滤池脱氮效能及其影响因素,构建了反硝化生物滤池脱氮动力学模型。结果表明,反硝化生物滤池启动7d后出水水质稳定,对NO-3-N的去除率达到90%以上,NO-2-N积累现象消失;当外加乙酸钠作碳源并使C/N≥4.7时,对NO-3-N的去除率达到90%以上,出水NO-3-N浓度在1.0mg/L以下;反硝化生物滤池具有较高的处理负荷,当HRT≥5 min时,对NO-3-N的去除率能达到90%以上;在实验水质条件下,滤池反硝化反应遵循一级反应动力学,且反应速率常数与流速成正比。     

不同填料组合的曝气生物滤池前置反硝化工艺特性的比较研究

研究了2组不同填料组合的前置反硝化曝气生物滤池(BAF)脱氮工艺:陶粒-沸石工艺(C-Z BAF)和沸石-陶粒工艺(Z-C BAF),比较二者在不同的水力停留时间(HRT)、气水比和回流比条件下的工艺特性。当进水COD、氨氮和TN容积负荷分别为0.72～5.97、0.09～0.60和0.11～0.78 kg/(m3.d)时,C-Z BAF和Z-C BAF的最佳HRT、气水比和回流比分别为1.5 h、5∶1、1∶1和1.5 h、5∶1、2∶1,相应COD、氨氮和TN的平均去除率分别为94.7%、99.0%、62.2%和93.2%、99.5%、70.1%。单因素方差分析结果表明,HRT对2组工艺的各种污染物的去除率均有显著影响;回流比对Z-C BAF的TN去除率存在显著的影响,而对C-Z BAF的TN去除率几乎没有影响。污染物沿程分布分析结果表明,两组工艺的COD去除主要发生在缺氧滤池以及好氧滤池0～0.3 m的填料区;硝化作用主要发生在好氧滤池的0～0.6 m填料区,Z-C BAF工艺的硝化速率高于C-Z BAF工艺。Z-C BAF工艺存在明显的同步硝化反硝化作用,且Z-C BAF工艺的脱氮性能优于C-Z BAF工艺。     

反硝化生物滤池反冲洗周期优化及水力特性

为探究反硝化生物滤池(DNBF)的最适运行参数和反冲洗周期,分别以石英砂和火山岩构建起2套DNBF,优化了水力停留时间(HRT)和碳氮比(C/N);通过滤池的处理效果、停留时间分布(RTD)分析和水力模型拟合确定了最佳的反冲洗周期。结果表明:在DNBF稳定运行后,2种填料的滤池处理效果相近,当HRT和C/N分别为2 h和4∶1时,出水的化学需氧量(COD)和总氮(TN)分别是(28.3±1.2) mg·L~(-1)和(2.5±0.3) mg·L~(-1),此时碳源利用率较高;由脱氮性能和RTD分析得出的最佳反冲洗周期为1 d,出水COD和TN可分别达到(17.9±1.4) mg·L~(-1)和(1.8±0.2) mg·L~(-1);当反冲洗周期延长后,滤池出水COD上升,脱氮性能大幅度下降,RTD曲线出峰从1θ(标准化时间)提前到0.5θ处、1.25θ和1.5θ处出现沟流现象,滤池中的流态趋向于混流式的多釜串联模型。通过RTD实验揭示不同反冲洗工况下DNBF内部水力特性的变化,可用于优化滤池的反冲洗周期。     

倒置AAO-MBR处理黑水

针对黑水污染物浓度高、悬浮成分多、碳氮磷比例失调等问题,小试条件下探索了采用倒置AAO-MBR工艺处理黑水的技术可行性,开展了水温、水力停留时间、外加碳源和溶解氧对主要污染物去除的影响。结果表明:冬季低温、HRT为42 h与夏秋季HRT为31 h的除污效果相近,出水的COD、氨氮、TN分别为110、26.7和104.5 mg·L~(-1);碱度是影响氨氮去除效率的最主要因素;HRT为31 h条件下,未加外碳源(C/N为3.14)时,COD、氨氮、TN平均去除率分别为83.8%、88.2%和52.9%,磷酸盐没有去除效果;外加碳源至C/N为4.63,COD、氨氮、TN和磷酸盐的平均去除率分别提高到93.4%、98.1%、91.3%和20.7%;随着运行时间的延长,MBR出水COD呈下降趋势,平均达到56 mg·L~(-1),达到一级B排放标准;好氧区的DO控制0.2~0.4 mg·L~(-1)时生物脱氮效率较佳。     

5种植物材料的水解释碳性能及反硝化效率

碳源在硝酸盐去除过程中起电子供体的作用,是生物反硝化反应的关键物质之一。为解决污水处理脱氮时碳源不足抑制反硝化反应造成脱氮效率低的问题,本研究选取风车草、甘蔗渣、芦竹、美人蕉和稻草秆5种植物材料作为反硝化碳源,探讨不同植物材料的水解释碳能力和释放规律;并进一步以其水解液作为外加碳源,探讨其对反硝化脱氮效率的影响。研究结果表明,植物材料水解释碳过程符合二级动力学反应规律,不同植物材料的释碳能力具有显著性差异,以甘蔗渣在固液比1∶80时COD释放当量最大,为45.45 mg/L;添加植物水解液可显著提高反硝化脱氮效率,以芦竹水解液脱氮效果最好,达到71.9%。此外,碳氮比是影响脱氮效率的重要因素之一,以碳氮比为9时反硝化脱氮效果最佳。     

缓释碳源净水基质吸附-生物协同脱氮的机理研究

以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、玉米芯(Y)为原料制备了PVA-SA(基质Ⅰ)和PVA-SA-Y(基质Ⅱ),研究了缓释碳源净水基质的释碳性能、吸附性能、脱氮性能及机理。结果表明,基质Ⅰ、基质Ⅱ的释碳量分别为0.30～1.00、0.30～1.60mg/g,平衡吸附量分别为0.317 8、0.907 9mg/g,总氮平均去除率分别为10.90%、32.40%,Y疏松多孔的结构特征是提高基质Ⅱ吸附、脱氮性能的关键,高通量测序结果表明基质Ⅱ中脱氮单胞菌属(Denitratisoma)、食酸菌属(Acidovorax)等与反硝化顺利进行相关的菌种比例较高。基于脱氮过程中COD、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮浓度的变化情况,提出了缺氧条件下基质的脱氮模型。根据模型计算,基质Ⅱ通过同化和反硝化削减的COD量与基质Ⅰ相似,通过吸附途径削减的氨氮比基质Ⅰ高11.2百分点,通过反硝化作用去除的硝酸盐氮比基质Ⅰ高43.0百分点。     

固体碳源反硝化滤池脱氮效果及沿程生化特性

在污水处理工艺末端嵌入固体碳源反硝化滤池,可以不改变污水处理厂的原有工艺提高总氮去除效率,方便应对污水厂的提标压力和低碳源污水的脱氮问题。针对生化池尾水硝酸盐特性,以聚己内酯(PCL)作为填充床构建了固体碳源反硝化生物滤池,研究了该反应器的脱氮性能以及生物滤池的沿程生物量和微生物群落结构。结果表明,TN为32.0~37.7 mg·L~(-1)、硝态氮为30.2~34.9 mg·L~(-1)的生化池尾水进入该固体碳源反硝化池后,在HRT为1.5 h的情况下,出水TN在1.1~3.5 mg·L~(-1)之间,硝态氮低于1 mg·L~(-1),平均去除率均大于94%。研究发现,固体碳源反硝化滤池对硝态氮的转化去除主要发生在40 cm填料以下;生物量的大小也随滤层高度的增加逐渐降低,且与滤层高度呈良好的线性负相关关系(y=-0.471x+38.77,R~2=0.976)。采用PCR-DGGE技术研究了固体碳源反硝化滤池的沿程微生物群落结构特征,发现滤层底部(进水端)尽管生物量多,但微生物多样性低,滤池的中部是生物多样性最丰富的区域,香农威尔指数分别为1.95和2.40。DGGE图谱特征条带的16S rDNA序列分析表明生物膜中微生物变形菌门(Proteobacteria)占优势,主要微生物包括能降解PCL的细菌Comamonas,以及常见的反硝化细菌Dechloromonas、Rubrivivax和发酵产乙酸的硫酸盐还原菌Desulfobacter,从微生物群落关系结构角度支撑了固体碳源反硝化过程的顺利进行。     

生物絮凝-AAAO中试系统污染物去除特性及反硝化除磷菌的培养

为降低污水处理成本并实现出水稳定达标,采用中试规模生物絮凝-AAAO工艺处理城镇生活污水,并模拟生物絮凝污泥厌氧消化所产生的碳源,用于强化反硝化除磷菌(DPAO)驯化效果。实验结果表明:生物絮凝系统抗冲击负荷能力较强,化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)平均去除率可达67.23%、 27%与68.93%。将模拟厌氧消化后产生的碳源投加至厌氧池促进DPAO的驯化后,AAAO系统对COD、TN和TP去除率分别提升31.53%、37.67%和26.37%,反硝化吸磷率最高可达62.97%,二沉池出水COD、TN均满足一级A出水标准,TP可低于0.30 mg·L-1。生物絮凝-AAAO工艺脱氮除磷效果较好,可为污水处理厂节能降耗运行奠定基础并有望得到广泛应用。     

以剩余污泥水解酸化液为外加碳源的污水生物脱氮

为解决低碳氮比污水生物脱氮过程反硝化碳源不足的问题，利用剩余污泥水解酸化液为外加碳源，通过具有曝气段与非曝气段的一体化曝气生物滤池（BAF），研究低碳氮比污水生物脱氮的性能与工艺条件。实验结果表明，预处理后的水解酸化液VFAs为3134．9～5251．4mg／L、ThODVFAs／COD为59．87％～91．85％，适合作为生物脱氮的外加碳源；水解酸化液的投配量、进水TN浓度对系统生物脱氮效果的影响较大，气水比、曝气段与非曝气段比例对系统的硝化和反硝化性能有重要的影响；在温度为25±1℃，水解酸化液COD平均为7555．1mg／L，进水TN、NH4-N和COD分别平均为43．88mg／L、39．04mg／L和56．8mg／L，碳源与污水投配的流量比为1：75的条件下，当BAF水力停留时间（HRT）为8h、曝气段与非曝气段比例为3：3、气水比为10：1、回流比为2：1时，NH4-N和TN的去除率分别超过98％和75％，出水COD平均为28．6mg／L。研究指出，剩余污泥水解酸化液经过预处理后可用作低碳氮比污水生物脱氮的外加碳源，有效地提高了反硝化效果，并不会造成二次污染，同时又可以实现剩余污泥的减量化和资源化。     

前置反硝化生物滤池深度脱氮效能与影响因素

前置反硝化生物滤池具有良好的脱氮性能,被广泛用于污水的深度处理。采用该工艺对城市污水处理厂尾水进行深度处理,通过调节硝化液回流比(50%、100%、150%)和水力负荷(1.0、1.5和2.0 m~3·(m~2·h)-1),考察前置反硝化生物滤池工艺对COD、TN、NH+4-N的去除效果。结果表明,当硝化液回流比为100%时,系统对污染物去除效果最好。在进水COD、TN、NH+4-N平均浓度为120、35和15 mg·L~(-1)的水质条件下,出水COD、TN、NH+4-N平均浓度可降到7.62、5.02和0.60 mg·L~(-1),去除率分别为93.65%、85.65%和96.00%。在水力负荷为1.5 m~3·(m~2·h)-1条件下,系统对COD、TN和NH+4-N的平均去除率达到了83.00%、90.14%和95.73%,出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

微曝气生物滤池-多级土壤渗滤系统强化脱氮处理新运粮河水

以受污染的城市河道新运粮河为对象,开展了微曝气生物滤池(BAF)-多级土壤渗滤系统(MSL)工艺的河道旁路示范工程研究。结果表明,BAF-MSL工艺对TN的去除效果明显,TN去除率达到了87.56%,TN水质指标能够满足地表水V类水质标准要求。BAF段和MSL段分别较好地完成了硝化和反硝化过程,其中新型固相碳源的加入保障了MSL系统的持续高效的反硝化能力。工艺工程对TP和有机物也具有一定的去除能力,去除率分别达到了57.69%和35.99%。新型固相碳源的加入为反硝化过程提供了充足的碳源,增强了MSL系统的脱氮能力。