不同DO下MBR内微生物群落结构与运行效果关系

应用A/O-MBR处理实际生活污水,考察了不同溶解氧(DO)条件下,微生物群落结构与其处理效果的对应关系.结果表明,DO浓度在0.2~4.0mg/L对COD去除效果无明显影响,COD平均去除率均在90%以上.DO浓度变化对NH4+-N去除影响较大,DO浓度下降到0.2mg/L时,NH4+-N平均去除率由99%下降到65%.通过PCR-DGGE分析,较高DO条件下(4.0,2.0mg/L)的总细菌微生物群落多样性高于较低DO条件(0.5,0.2mg/L),但其群落结构变化与与反应器的处理效果对应关系不明显;氨氧化菌的群落结构变化较明显,且在不同的DO条件下起主要作用的氨氧化菌的菌属不同,其群落变化与反应器的NH4+-N去除效果相对应,DO为2.0,0.5mg/L时氨氧化菌群落结构比较相似,此时反应系统的脱氮效果也比较好.     

四区一体反应器冬季启动脱氮特性及硝化菌群结构分析

我国分散型污水处理问题亟待解决,研究开发了四区一体式生物膜-活性污泥生物脱氮反应器,采用梯度缩短HRT方法,考察了冬季8~15℃水温环境下的反应器COD、NH+4-N、TN去除效果,同时,采用荧光原位杂交技术(FISH)对种泥及其启动过程中的生物膜硝化菌群(AOB、NOB)结构进行分析,并对反应器运行效果与功能微生物的相关关系进行了探讨.结果表明,在HRT为9.2 h下COD、NH+4-N、TN去除率分别为92.11%、99.21%、61.63%;启动末期生物膜内AOB、NOB数量是种泥的5.82倍、6.14倍,硝化细菌占总菌量由6.12%上升至16.38%,成为生物膜的优势菌群;末期硝化效率由初期78.49%上升至97.52%,NOB数量增长5.61倍,AOB/NOB值优化为1.47,反应器内富集生长的AOB、NOB及合适的AOB/NOB比值是确保硝化出水水质的重要保障.     

原水水质对输水管道硝化作用形成的影响

采用配制水样模拟Ⅱ类、Ⅲ类和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器研究不同原水水质条件下输水管道中硝化作用的形成及对输水水质的影响.结果表明:原水中氨氮(NH4+-N)及溶解氧(DO)含量对NH4+-N去除均有一定影响,DO充足时,去除率随原水中NH4+-N含量的增加而增加,DO浓度低时,DO成为影响NH4+-N去除的主要因素;原水NH4+-N含量对运行初期NO2--N积累有重要影响,NH4+-N含量越高,NO2--N积累量越大,随着生物膜的成熟,影响作用逐渐减弱;反应器中AOB数量主要受原水NH4+-N浓度的影响,随NH4+-N浓度升高而增加;NOB数量受NH4+-N和DO浓度的双重影响,DO含量低会抑制NOB活性,使NOB数量减少,导致NO2--N积累;输水管道中的硝化作用是水中及生物膜中硝化细菌共同作用的结果,但生物膜中硝化细菌存在水平高,其硝化作用占主导地位.     

原水水质对输水管道硝化作用形成的影响

采用配制水样模拟Ⅱ类、Ⅲ类和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器研究不同原水水质条件下输水管道中硝化作用的形成及对输水水质的影响.结果表明:原水中氨氮(NH4+-N)及溶解氧(DO)含量对NH4+-N去除均有一定影响,DO充足时,去除率随原水中NH4+-N含量的增加而增加,DO浓度低时,DO成为影响NH4+-N去除的主要因素;原水NH4+-N含量对运行初期NO2--N积累有重要影响,NH4+-N含量越高,NO2--N积累量越大,随着生物膜的成熟,影响作用逐渐减弱;反应器中AOB数量主要受原水NH4+-N浓度的影响,随NH4+-N浓度升高而增加;NOB数量受NH4+-N和DO浓度的双重影响,DO含量低会抑制NOB活性,使NOB数量减少,导致NO2--N积累;输水管道中的硝化作用是水中及生物膜中硝化细菌共同作用的结果,但生物膜中硝化细菌存在水平高,其硝化作用占主导地位.     

附积床生物膜反应器同步硝化反硝化脱氮特性

基于传统的生物膜技术开发了新型的附积床生物膜反应器并考察其脱氮效果.结果表明,在不同HRT下可以获得稳定的COD去除效果,平均去除率达81.7%;在水力停留时间为3.90 h,NH+4-N、TN的平均负荷分别为0.47 kg/(m3.d)、0.59kg/(m3.d)时,可以获得NH+4-N 92.7%和TN 67.5%的去除效果.实验中混合液的溶解氧浓度(DO)是影响TN去除效果的最重要因素,pH是影响NH4+-N、TN去除效果的重要因素之一,最佳脱氮效果的控制条件为DO在0.1～2.0 mg/L之间,pH值在7.0～7.5之间,分析了实验中同步硝化反硝化脱氮的机制.     

基质浓度对ABR厌氧氨氧化反硝化脱氮除碳效能影响及动力学特征

采用厌氧折流板反应器(ABR)为研究对象,以一定COD、NH+4-N和NO-2-N比例增加进水基质浓度,以明确基质负荷提高对ABR厌氧氨氧化和反硝化协同体系脱氮除碳的影响,并通过基质去除模型获得反应器对基质的耐受程度.研究表明,ABR反应器能够实现厌氧氨氧化反硝化耦合脱氮除碳,当进水基质COD、NO-2-N和NH+4-N浓度从220、168和60 mg·L~(-1)提高至420、270和110 mg·L~(-1)时,反应器脱氮效能下降,COD、NO-2-N、NH+4-N和TN去除率分别为97%、94%、30%和78%,厌氧氨氧化对TN去除的贡献率从43.08%骤降至16.49%,反硝化脱氮贡献率从53.81%增至82.07%.动力学模型拟合发现,Stover-Kincannon模型(R2=0.937,TN;R2=0.975,COD)较一级基质去除模型(R2=0.314,TN;R2=0.016,COD)更适合评价反应器对基质的承受力;Stover-Kincannon模型表明,反应器对TN和COD的最大基质利用率分别为1.43 g·L-1·d-1和3.33 g·L-1·d-1,饱和常数(KB)分别为1.2和3.79,研究认为ABR协同脱氮除碳体系理论上还有继续提升基质负荷的潜力.     

煤矿生活污水同步硝化反硝化试验研究

为提高煤矿生活污水脱氮效果并优化反应方式,采用限氧曝气生物膜反应器进行试验研究,分析了污染物去除效果和主要影响因素。结果表明:在第一反应室DO为1.5～2 mg/L、第二反应室DO为1～1.5 mg/L、HRT为3.13 h、ρ(COD)=69.8～85.2 mg/L、ρ(NH4+-N)=14. 6～17.9 mg/L、ρ(TN)=17.3～21.2 mg/L的进水条件下,反应器出水COD、NH4+-N、TN最大质量浓度分别为18.3 mg/L、0.23 mg/L和8.92 mg/L,平均去除率分别为80.8%、99.3%和59.3%,同步硝化反硝化效率(SND率)为45.4%～56.5%;在2.78 h≤HRT≤4.17 h范围内,反应器出水COD和NH4+-N浓度达到GB 3838—2002Ⅲ类标准要求,出水ρ(TN)10 mg/L且SND率达到52%。     

同步硝化反硝化耦合除磷工艺的快速启动及其运行特征

以低COD/N生活污水(C/N为3∶1~4∶1)为进水基质,在序批式活性污泥反应器(SBR)中接种好氧颗粒污泥(AGS),通过逐步降低溶解氧(DO)浓度的方式快速实现同步硝化反硝化耦合除磷.反应器运行20 d后(DO浓度为0.50~1.0mg·L-1),系统出现同步硝化反硝化耦合除磷的现象.在随后运行的40 d里,反应器对废水COD、NH+4-N、TN和TP的平均去除率分别为84.84%、93.51%、77.06%和85.69%;出水NO-3-N和NO-2-N平均浓度分别为4.01 mg·L-1和3.17 mg·L-1.反应器启动运行后期,污泥体积指数(SVI)为55.22 m L·g-1,沉降性能良好,颗粒结构较完整.不同氮源的周期曝气阶段结果表明,对TN的去除率为NH+4-NNO-2-NNO-3-N;对TP的去除率为NO-3-NNO-2-NNH+4-N,反应器主要以同步硝化反硝化脱氮和反硝化方式除磷.     

生物活性碳反应器强化生活污水同步硝化反硝化:C/N影响研究

在生物活性碳(BAC)反应器中探究了C/N对实际生活污水同步硝化反硝化的影响。结果表明C/N对化学需氧量(COD)的去除影响不明显,然而对NH+4-N和总氮(TN)的去除影响较显著。随C/N由3.2升高至7.2,NH+4-N的去除效率由81%升高至91%,TN的去除效率也由35%升高至68%。然而继续升高C/N至9.1,NH+4-N和TN的去除效率却分别下降至87%和51%。生物活性碳反应器处置实际污水的最佳C/N为7.2。较传统SBR活性污泥反应器,BAC反应器能够依赖活性碳实现溶解氧区域化,从而有助于反硝化过程。     

溶氧对富集培养的河口湿地表层沉积物氨氧化菌多样性及氨氧化速率的影响

溶氧(dissolved oxygen,DO)是影响氨氧化过程的一个重要环境因素.为探究DO对氨氧化过程的影响程度及其作用机制,本研究对驯化培养河口湿地表层沉积物所得到的氨氧化菌富集培养物进行DO处理实验,利用PCR-DGGE分子指纹图谱技术比较不同DO条件下氨氧化菌多样性,确定DO对氨氧化速率、氨氧化菌多样性的影响规律.结果表明,在饱和及好氧条件下氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落多样性指数(Shannon index)达到2.00和2.05,氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)为2.49和2.03,氨氧化速率分别达到14.20 mg·(L·d)-1和13.36 mg·(L·d)-1,NH4+-N转化率达到93.8%和88.2%.而在缺氧和厌氧条件下AOB群落多样性指数分别为1.76和1.80,AOA为1.27和2.21,氨氧化速率仅为7.82 mg·(L·d)-1和5.66 mg·(L·d)-1,NH4+-N转化率为51.7%和37.4%.相关性分析结果表明,DO浓度与氨氧化速率呈极显著正相关,与AOB多样性指数亦呈显著正相关;DO和氨氧化速率与AOA群落各指数都无相关关系.     

混合填料生物接触氧化法处理生活污水的研究

采用混合型(火山岩和陶瓷环)填料生物接触氧化工艺处理实际生活污水,研究了混合型填料挂膜情况,不同HRT、DO和进水COD浓度对水质净化效果的影响。实验结果表明:混合型填料挂膜效果好,15 d后反应器达到稳定状态,对COD的去除率达到75%以上;在水温为20~32℃,HRT为12 h,DO为5~6 mg/L的条件下,对COD、氨氮、TN和TP的平均去除率分别达到了75.8%、71.8%、45.9%和35.7%;当进水COD浓度为100~400 mg/L时,各个指标的去除率随着COD浓度的升高而升高,可见进水COD浓度会对污水净化效果产生影响。     

循环流生物膜反应器同时硝化反硝化实验研究

研究了循环流软性填料生物膜反应器的同时硝化反硝化。实验结果表明,反应器中确实存在着同时硝化反硝化现象。考察了碳氮比(C/N)和溶解氧(DO)对同时硝化反硝化的影响。在进水COD和NH4+—N浓度为500mg/L、15mg/L时,出水COD、NH4+—N和TN浓度<50mg/L、3.0mg/L、4.5mg/L,COD去除率、硝化率和反硝化率分别达到90%、80%和70%。     

悬浮填料与好氧颗粒污泥脱氮对比试验研究

常温连续流条件下,分别在两个反应器中投加悬浮填料和接种好氧颗粒污泥,通过控制工艺条件,两个反应器中均实现了同步硝化反硝化(SND)。改变进水溶解氧DO浓度、碳氮比(C/N)、有机负荷和NH4+-N负荷,分析比较了两个反应器脱氮的重要工艺条件。试验结果表明,在相同的工艺条件下,悬浮填料脱氮最佳DO浓度为1.0mg/L左右,最佳C/N为12;好氧颗粒污泥脱氮最佳DO浓度为1.5mg/L,最佳C/N为5。提高进水有机负荷,两个反应器COD去除率均稳定在较高的水平。NH4+-N浓度升高时,反应器脱氮效率均降低,好氧颗粒污泥比悬浮填料更耐冲击负荷。     

A/O交替运行钢渣基复合滤料生物滤池处理模拟生活污水脱氮除磷特性

利用两级钢渣基复合滤料生物滤池(SSMBF)构建厌氧/好氧(A/O)交替运行工艺系统.在单池HRT=2h,A/O交替周期48h,厌氧DO=0.2~0.5mg/L,好氧DO=3~5mg/L,T=23~27℃的运行条件下,考察了SSMBF系统对模拟生活污水(pH=6.8~7.5,COD=260~330mg/L,NH4+-N=35~40mg/L,PO43--P=9~11mg/L)的处理效果,分析了其氨氮和磷去除特性.结果表明,两级A/O交替SSMBF系统具有良好的生活污水处理能力,对氨氮、磷和COD的去除率分别为95%、40%~60%和83.3%,出水氨氮、磷和COD浓度分别为0.5mg/L?3~6mg/L和50mg/L.在厌氧/好氧交替周期为48h的工况下,SSMBF系统的氨氧化菌和聚磷菌分别可在10h和8h恢复最佳活性.SEM?EDS表征和污染物去除特性分析结果显示,A/O交替运行SSMBF系统充分发挥了钢渣基复合滤料的离子和碱度释放特性,通过聚磷菌的厌氧释磷效应,在厌氧SSMBF中诱导促进了生物-结晶协同除磷,结晶产物为以羟基磷灰石为主的磷酸盐化合物.     

溶解氧对膜生物反应器处理高氨氮废水的影响

采用膜生物反应器(MBR)处理高氨氮有机废水,探讨了溶解氧(DO)对有机物、氨氮、总氮等去除效果的影响。当进水COD1500mg/L,NH4+-N150mg/L,TP为15mg/L,pH7.5～8.0,MLSS控制在6000～7000mg/L,DO在0.5～4mg/L时对COD的去除效果没有明显影响,都可高达95%;在DO为4.0和2.0mg/L时对NH4+-N的去除率都很高,最高可达99.17%,在DO为0.5mg/L时明显降低,最低降至48.30%。在DO2.0mg/L时,取得了较好的同步硝化反硝化效果,COD、NH4+-N、TN去除率分别高达97%、97%、68%。MBR中硝化反应的比氨氮消耗速率与氨氮浓度成零级反应动力学,比氨氮硝化速率为0.0979/d,比常规处理系统中的污泥硝化活性高。     

基于ANN的SBBR-CRI处理模拟生活污水及其仿真研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR)与人工快速渗滤系统(CRI)工艺结合对模拟生活污水进行处理,由于该工艺影响因素与出水参数的复杂非线性关系,利用人工神经网络(ANN)对SBBR-CRI处理生活污水的过程进行仿真模拟.在MATLAB语言环境下,以DO、淹没时间/落干时间、曝气时间/停曝时间、进水COD、进水NH4+-N、进水TP为输入因素,出水COD、NH4+-N、TN和TP为输出因素,构建具有自适应学习规则的人工神经网络.结合最优网络运行参数:隐含层节点数6,初始学习率0.13,动量因子0.6,训练次数6000次,对样本仿真学习,预测值与实际值拟合度较好,样本的绝对平均误差率在7.5%之内,均方根误差均在0.085之内.结果表明,当DO为2mg/L,曝气时间/停曝时间为2/1,淹没时间/落干时间为1/3时,NH4+-N去除率能达到98%以上,TN和TP去除率85%以上,COD去除率94%以上.通过权重分析,进水NH4+-N、DO和进水TP对出水参数影响较大.     

生活污水常温处理系统中AOB与NOB竞争优势的调控

常温（19℃±1℃）条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比（C/N）实际生活污水,研究氨氧化菌（AOB）与亚硝酸盐氧化菌（NOB）竞争优势的调控,在接种全程硝化污泥的系统中使AOB成为优势菌群,启动并维持常温短程硝化.通过控制曝气量为40 L/h使系统溶解氧处于较低水平（DO_average<1.0 mg/L）,同时结合好氧硝化时间的优化控制,即在pH值“氨谷"点前及时停止曝气的短周期定时控制,强化AOB的竞争优势.待AOB的竞争优势初步形成后（亚硝酸盐积累率NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N达到50％）,每周期曝气时间随着NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N的提高由3 h逐步延长至4 h、 5 h,从而提高NH⁺₄-N去除率,进一步增强AOB在系统中的竞争优势,短程硝化成功启动,NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N稳定在95%以上.FISH检测结果表明AOB大约占总菌群的9.97％.在线控制好氧硝化时间可以很好地维持短程硝化效果,NH⁺₄-N去除率达到97%以上.研究还表明,对于全程硝化污泥常温下如果不限制溶解氧,单纯依靠短周期定时控制无法使AOB成为优势硝化菌群.     

基于HPR在线监测控制SBR曝气历时实现短程脱氮

应用新型自动呼吸-滴定测量仪在线测量pH值、HPR等信号,进行了在SBR内实现短程脱氮的研究.采用SBR处理人工合成废水,COD和NH4+-N浓度分别为360,40mg/L,温度稳定在20℃,DO低于2mg/L,基于HPR在线监测控制SBR曝气历时.运行约60d后,亚硝酸盐积累率达到88%,COD和NH4+-N去除率均在90%以上,稳定实现了短程硝化反硝化.应用HPR估计硝化过程的NH4+-N浓度发现,NH4+-N实测值与基于HPR的计算值间存在良好的线性关系,相关系数为0.9722;计算值整体低于实测值,主要是由曝气初期的滴定启动滞后所致.     

内循环移动床生物膜反应器的研究与应用

对传统移动床生物膜反应器进行改进,开发了内循环移动床生物膜反应器,通过处理模拟生活污水的研究,考察了反应器去除有机物和脱氮的能力。结果表明,在填料投加率为35%、进水COD为200～800mg/L、HRT为6h、有机负荷为0.8～3.2kg/(m.3d)的条件下,系统COD的去除率在89%以上;同时反应器具有良好的同步硝化反硝化脱氮能力,在DO为2.0mg/L、C/N为25、HRT为6h的条件下,NH4-N和TN的平均去除率分别可以达到98%和93%。另外,内循环移动床生物膜反应器与移动床生物膜反应器的对比实验结果表明,前者对COD和氮的去除效果都优于后者。     

低温条件生物膜与活性污泥复合工艺强化生物脱氮性能的中试研究

中试采用生物膜与活性污泥复合工艺对中国北方某城镇污水处理厂的污水进行处理,考察其在低温条件下对污水中的有机物及含氮污染物的去除能力.结果表明,当进水COD和NH+4-N浓度分别为53~140 mg/L和21~78 mg/L时,生物膜与活性污泥复合工艺出水COD和NH+4-N浓度分别在24~48 mg/L和0.5~3 mg/L范围内,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准(冬季COD<50 mg/L,NH+4-N<8 mg/L),而该污水处理厂原有工艺出水COD和NH+4-N浓度分别在20~73 mg/L和9~20 mg/L之间.因此,在低温条件下,生物膜与活性污泥复合工艺能够提高对污染物的去除能力.