高氨氮废水短程硝化过程中N2O释放试验研究

试验采用序批式反应器(SBR)处理高氨氮废水,逐步提高废水氨氮(NH+4-N)浓度到800 mg·L-1,通过控制曝气量实现了短程硝化.SBR周期试验表明,在低溶解氧和高游离氨等共同作用下,氨氧化菌(AOB)活性较低,导致AOB以亚硝酸盐氮(NO_2~--N)作为电子受体进行好氧反硝化,氧化亚氮(N_2O)释放因子为9.8%.静态试验控制初始NH_4~+-N为100 mg·L-1且改变曝气量(0.22~0.88 L·min~(-1))条件下,溶解氧浓度的增加能够提高硝化菌活性,N2O释放因子为0.51%~0.85%.当初始NH_4~+-N浓度为100 mg·L~(-1)且曝气量控制在0.66 L·min-1时,初始NO-2-N浓度为0~100 mg·L~(-1)对硝化菌活性影响较小,N2O释放因子为0.50%~0.71%.当溶解氧和游离氨浓度控制在适宜范围内,可维持AOB较高活性,抑制AOB发生好氧反硝化作用,降低N2O释放率.     

不同苯酚浓度亚硝化过程及N2O释放特性

该文利用接种的亚硝化污泥,考察了苯酚浓度(0、10、30、50、70和90 mg/L)对污泥亚硝化性能和N_2O释放特性的影响。冲击试验结果表明,苯酚浓度≤10 mg/L,氨氧化速率(AOR)为(0.127±0.014)mgN/(gVSS·h)。苯酚浓度增加对氨氮初期氧化具有明显抑制作用。抑制解除后,其AOR恢复至(0.112±0.021)mgN/(gVSS·h)。苯酚由0 mg/L增至90 mg/L,总氮(TN)损失由(6.13±1.12)mg/L增至(20.98±2.54)mg/L,亚硝化过程N_2O产率由(4.08±0.90)%增至(8.89±0.94)%。苯酚投加为同步发生的反硝化过程提供了电子供体,促进了同步脱氮过程的发生。苯酚投加后,曝气阶段氨氧化菌(AOB)好氧反硝化过程和低氧条件下异养菌反硝化过程均会导致N_2O的释放。长期高浓度苯酚抑制导致部分AOB死亡,系统硝化性能下降。微生物胞外聚合物随苯酚浓度增加而增加,蛋白质/糖原由(9.5±1.3)降至(4.6±1.1)。     

氨对胞内贮存物短程反硝化N_2O产生量的影响

为了研究氨氮浓度对缺氧期以胞内贮存物为电子供体的亚硝酸盐反硝化氧化亚氮(N_2O)释放量的影响,采用稳定运行在厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)模式下的序批式活性污泥反应器(SBR),定期将其运行方式改变为厌氧/缺氧(An/A)方式运行,利用微生物在厌氧期将低分子有机物转化为胞内贮存物的特点,在缺氧初期向反应器投加亚硝酸盐,实验研究4种不同氨氮浓度对缺氧反硝化过程N_2O产生量的影响。反硝化实验中反应器初期COD(葡萄糖)浓度为200 mg/L,氨氮浓度分别为0、40、60、80 mg/L,缺氧初期投加亚硝酸盐后反应器内亚硝态氮浓度为40 mg/L。实验结果表明随投加氨氮浓度升高,反硝化完成时间随之变长,N_2O释放量相应增大,其原因可能是游离氨对反硝化微生物活性产生了一定程度的抑制作用。随投加氨氮浓度的升高游离氨浓度相应增高,抑制作用增强。同时发现当NO_2~--N浓度接近0时,基于胞内贮存物的N_2O还原反应才得以发生,说明亚硝酸盐对N_2O的还原有抑制作用,且抑制浓度很低。     

启动炭管膜曝气生物膜反应器实现全程自养脱氮

启动包裹无纺布的多微孔炭管为膜组件的膜曝气生物膜反应器(MABR),实现基于短程硝化和厌氧氨氧化的完全自养脱氮.首先接种普通硝化污泥启动反应器,在温度35℃, pH为7.9条件下,通过对膜内腔压力的适当控制逐步降低反应器溶解氧浓度,实现亚硝酸盐的积累.然后再次接种厌氧氨氧化污泥,使无纺布上形成好氧氨氧化菌与厌氧氨氧化菌稳定共存的膜曝气生物膜,从而实现全程自养脱氮结果表明,经过120 d连续运行,在膜内压力为0.015MPa,水力停留时间6 h,进水NH 4-N为200 mg/L±10 mg/L条件下, NH 4-N转化率达到88.7%,出水总氮平均为48.65mg/L,总氮去除率达到83.77%.荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization, FISH)分析表明,好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌作为主要功能菌群分别控制着靠近炭管膜/生物膜界面区域和靠近生物膜/液体界面区域.     

基于同位素技术的短程硝化过程N2O产生途径

在常温条件下,采用批次试验结合同位素分析技术,研究不同溶解氧(DO)浓度下短程硝化过程N_2O的释放量及产生途径.结果表明,不同溶解氧条件下,N_2O的释放量与NO_2~--N浓度显著相关,当NO_2~--N浓度大于3 mg·L~(-1),短程硝化过程开始出现N_2O的释放,且随着NO_2~--N浓度的增加而增加.当溶解氧浓度分别为0. 5、1. 5和2. 5 mg·L~(-1)时,N_2O的释放量占进水总氮的比例分别为4. 35%、3. 27%和2. 63%,随着溶解氧的升高,N_2O的释放量占进水总氮的比例降低.短程硝化过程控制溶解氧在2. 5 mg·L~(-1),既可以提高比氨氧化速率,又可以减少N_2O的产生.同位素测定结果表明,当溶解氧为0. 5 mg·L~(-1)时,只有AOB反硝化过程生成N_2O.但当溶解氧升至1. 5 mg·L~(-1)时,有4. 52%的N_2O通过NH_2OH氧化过程生成,AOB反硝化过程生成的N_2O占95. 48%.继续升高溶解氧到2. 5 mg·L~(-1)时,NH_2OH氧化过程生成的N_2O比例增加至9. 11%,AOB反硝化过程生成的N_2O占90. 89%,溶解氧浓度的改变会影响短程硝化过程N_2O的产生途径,避免过高的NO_2~--N积累,可以减少N_2O的产生.     

常温限氧条件下SBR反应器中的部分亚硝化研究

常温下(14.1～24.2℃)以二级出水(NH 4-N 30～100 mg/L)为原水,在限氧条件下(DO为0.3～0.4 mg/L)的SBR反应器中研究了适合ANAMMOX工艺进水的部分亚硝化工艺.ANAMMOX反应器进水要求NH 4/NO-2=1/1.31,即仅有一部分氨氮形成亚硝酸盐.研究中通过控制进水碱度,以在线DO趋势线为指示,实现部分亚硝化,最终获得NH 4-N/NO-2-N合适比例的出水.当约57%的氨氮转化为亚硝酸盐时,同等比例的HCO-3/NH 4消耗会导致pH值的自然下降.当pH值下降到一定程度时,氨氧化细菌代谢速率的减小导致了耗氧速率(OUR)的急剧下降,DO趋势线就会出现突跃的特征点(本研究以DO突跃至1.0 mg/L为判别),指示出部分亚硝化反应的终点.试验对30～100 mg/L范围内4种氨氮浓度条件下部分亚硝化的最佳碱度进行了研究.结果表明,本试验中进水碱度与氨氮浓度的比率是影响部分亚硝化工艺出水亚硝化比率(NO-2,NH 4)的重要因素,通过对进水碱度的控制完全可以实现向ANAMMOX反应器提供进水的部分亚硝化工艺.     

不同进水方式下短程反硝化过程中N_2O产量

利用SBR反应器,控制N_2曝气量为0.3 L/min,ρ(NO~-_2-N)=40 mg/L,考察了3种进水方式下以NO~-_2-N作为电子受体,反硝化过程中N_2O的释放量。结果表明:不同进水方式下反硝化过程N_2O产量差别较大。一次进水、分段进水和连续进水条件下,N_2O产量分别为1.39,0.56,0.22 mg/L。其原因为:1)一次进水条件下,较高的NO~-_2-N还原速率导致N_2O的大量产生并释放;2)反硝化过程中,NO~-_2-N的积累对N_2O还原酶具有毒性,抑制了N_2O的去除。降低短程反硝化过程中NO~-_2-N的积累量,控制合适的NO~-_2-N还原速率,是减少短程生物脱氮过程中N_2O产量的关键因素。     

氨氮的浓度对短程硝化的影响及其动力学研究

通过模拟A/O污水处理工艺,文章研究了不同的进水氨氮(NH_4~+-N)浓度下,实现亚硝态氮(NO_2~--N)稳定累积的过程和机理,并对其进行反应动力学分析。结果表明,反应器进水NH_4~+-N浓度从40 mg/L开始,100、200、400、600、800 mg/L,最终浓度提高到1 000mg/L的梯度变化下,氨氧化速率的下降比率最高为36.4%、亚硝酸盐氧化速率的的下降比率最高为96.0%,对亚硝酸盐氧化菌活性抑制效果显著。1 000 mg/L进水NH_4~+-N浓度下NO_2~--N累积速率随溶解氧(DO)升高而提高,DO超过4.5 mg/L时NO_2~--N累积速率接近最大值,但结合实际经济效益与工程实践考虑DO取3.0～3.5 mg/L之间实现短程硝化效果最佳。使用莫诺模型拟合氨氧化菌(AOB)动力学行为,进水NH_4~+-N浓度从40 mg/L提高到1 000 mg/L,反应器最大NH_4~+-N比氧化速率由0.23 d~(-1)上升到0.74 d~(-1),AOB利用底物更快。     

pH对生物硝化过程动力学抑制及N2O释放影响

生物硝化过程是导致生物脱氮过程N_2O释放的重要因素。文章利用小试反应器,采用连续进水的方式,考察了不同pH下氨氧化菌(AOB)硝化过程氨氮氧化速率(AOR)和氧化亚氮释放速率(N_2OR)之间的关系。pH影响动力学结果表明,pH=6.5和8.5时,AOB的比耗氧速率(SOUR)分别降至其最大值(SOUR_(max),pH=7.5)的50%。不同氧化还原酶具有不同的最适pH值(pH_(opt)),pH的变化导致硝化过程不同中间产物的积累。其中,一氧化氮还原酶、亚硝态氮还原酶和氧化亚氮还原酶对生物硝化过程中N_2O释放起着重要作用。pH=6.0～7.5之间,AOR和N_2OR随pH的增加而增加,p H=7.5时,其N_2OR和AOR分别达最大值(0.34±0.08)和(16.30±1.25)mgN/(gVSS·h)。此后,随pH的增加而逐渐降低。不同pH下,N_2OR和AOR呈线性关系。AOR增加,为AOB好氧反硝化过程提供了更多的电子,导致更多N_2O释放。     

不同氮浓度冲击对颗粒污泥脱氮过程中N2 O产生量的影响

采用好氧-缺氧SBR污水生物处理系统,考察不同进水NH4+-N浓度冲击对同步硝化反硝化型颗粒污泥脱氮过中N2O的释放规律和脱氮效果的影响.结果表明,当进水NH4+-N浓度分别从稳定的30 mg·L-1突然提高到40、60和80 mg·L-1时,氨氮去除率从80.04%降至61.40%、39.65%和31.02%,但氨氮的去除量变化不大,都在25 mg·L-1左右;另外,N2O产生量受进水NH4+-N冲击较小,在4个不同的进水NH4+-N浓度下,典型周期N2O产生量分别为3.019、3.489、3.271和3.490 mg·m-3,而且N2O释放速率都在0.004 5 mg·(m3·min)-1左右.同步硝化反硝化型颗粒污泥系统的好氧阶段和缺氧阶段均有N2O产生.不同的NH4+-N浓度冲击下,同步硝化反硝化型颗粒污泥系统对NH4+-N的去除量没有变化,但由于进水NH4+-N浓度的提高引起系统脱氮率显著下降.     

氨法烟气脱硫工程中注氨的方式与方法

介绍了氨法脱硫在安徽金源热电厂的应用中,通过合理的注氨方式来提高脱硫效率,若注氨位置或注氨控制方式不当会引起出口烟气逸氨超标。该项目采用的新型氨法脱硫工艺是将氨分别注入吸收塔及铵盐氧化罐,并通过控制溶液的pH值来控制脱硫系统注氨量,并采用变频注氨泵使注氨量能快速、准确地根据入口二氧化硫含量调节注氨流量,使氨法脱硫能经济有效地运行。     

游离氨(FA)对氨氧化过程氨逃逸影响试验

为探究高游离氨(FA)对氨氧化过程氨逃逸的影响.本试验采用序批式活性污泥反应器(SBR),以短程硝化污泥为研究对象,基于批次试验,考察不同FA浓度梯度下,氨氧化过程氨逃逸的变化规律.结果表明,当0.62 mg·L~(-1)FA7.7mg·L~(-1)时,水中游离态氨(NH_3)和水分子(H_2O)结合,生成较稳定的NH_3·H_2O,几乎未发生氨逃逸.当FA浓度较高时(FA687.1 mg·L~(-1)),氨氮未被氧化成氧化态氮[曝气结束时氧化态氮(NO_x~--N)浓度0.1 mg·L~(-1)],但总氮(TN)损失量却达到了269.7 mg·L~(-1),因此,NH_3·H_2O通过挥发作用使得NH_3从水中逸出.在较高FA浓度条件下,氨根离子(NH_4~+)会以NH_3形式被吹脱,从而发生氨逃逸.在226.6 mg·L~(-1)≤FA≤711.8 mg·L~(-1)范围内,氨逃逸速率(FEV)随着FA浓度的增加而增加.     

氨水精馏法制液氨工艺及其在污水汽提装置的应用

阐述了氨水精馏法制液氨工艺的技术经济特点，分析了炼厂生产液氨的质量问题，指出了采用“氨水精馏法制液氨工艺”是含硫含氨污水汽提装置提高经济效益、社会效益的有效途径     

氨氧化菌混培物在微量NO2气氛下的氨代谢特性

用普通活性污泥经120d富集,得到氨氧化菌混培物,氨氧化菌浓度提高300倍.在NO2/O2混合气氛下进行氨氧化试验,结果表明,无分子氧时,氨氧化菌能以NO2为电子受体氧化氨,并产生NO;加入氧气后,氨氧化速率明显提高,最高速率[33(mol NH4 -N/(g MLSS(h)]发生在混合气体中NO2和O2浓度分别为1.79(mol/L和9.38mmol/L时;在NO2浓度为0.89～1.79(mol/L范围内,O2能够强化基于NO2的氨氧化反应,当NO2浓度增大至6.71(mol/L时,氨氧化速率却降低.部分NO被O2氧化,使得反应器出口气体中NO2浓度高于进口.试验过程中产生约20%氮损失,这与氨氧化和厌氧氨氧化相互耦合产生气态含氮产物(N2、NO、N2O)有关.     

环状扩散采样管的研制及其在大气氨测定中的应用

为解决采样过程中气体与颗粒物之间的相互干扰的问题。在国内首次研制出新型大气痕量气体采样装置－环状扩散管,并应用于采集大气中的氨。在大气条件下对氨的收集效率可达９７％,检测限为０．１５μｇ／ｍ＾３,与滤膜法和湿式环状扩散管进行了对比实验。结果表明三者基本一致,从１９８５年到１９９２年,在４－５月份测定了北京中关村地区大氨浓度,其变化范围４．６－４０μｇ／ｍ＾３,平均浓度１７μｇ／ｍ＾３。     

氨氧化菌混培物在O2/微量NO2下的氨氧化动力学

运用序批式试验,在无分子氧条件下,确定了好氧氨氧化菌的NO₂型氨氧化动力学方程,得到了最大氨氧化速率［q_NO2,max=0.144　mg·(mg·h)^-1］、二氧化氮半饱和常数(k_NO2=0.821 μmol·L^-1）和二氧化氮抑制性常数（k_i=1.721 μmol·L^-1）.在微量NO₂气体中添加2% O₂氧气后,氨氧化速率明显提高,最大氨氧化速率发生在体积分数2% O₂和50×10^-6 NO₂的条件下,达到0.198 　mg·(mg·h)^-1.在21%　O₂和微量NO₂条件下,氨氧化速率继续大幅度提高;在21%　O₂和100×10^-6　NO₂时氨氧化速率达到0.477 　mg·(mg·h)^-1,比无NO₂空气曝气条件下氨氧化速率高3倍.提出了NO₂表观强化氨氧化函数的概念,建立了在O₂和微量NO₂混合气体下的氨氧化动力学方程,利用2%　O₂和微量NO₂条件下的实验结果验证了动力学方程,讨论了NO₂强化氨氧化的机理.     

负压蒸氨法处理油母页岩高浓度氨氮废水的试验

通过对抚顺某炼油厂在油母页岩干馏过程中产生的高浓度氨氮废水进行负压蒸氨试验,总结出压力、水温、pH、水力停留时间等相关参数对蒸氨效率的影响。     

一种SCR脱硝装置喷氨混合系统的结构优化设计

氮氧化合物是主要的大气污染物之一,已经成为我国大气污染控制的重点。SCR(selective catalytic reduction)烟气脱硝技术因其脱硝效率高、运行稳定而成为目前应用最为广泛的烟气脱硝技术。当前SCR烟气脱硝工程存在的主要问题之一是氨气的逃逸率过高,喷氨混合系统的混合强度和均匀度是影响氨气逃逸率的重要因素。针对该问题采用计算流体动力学的方法优化设计了一种SCR脱硝装置喷氨混合系统,采用该种喷氨混合系统可以有效提高氨气与烟气在催化剂表面的混合均匀度,使氨气与烟气中的氮氧化物在催化剂表面充分反应,有效降低氨气逃逸率,同时降低SCR脱硝工程成本。     

总氨氮在餐厨垃圾厌氧消化系统中的积累及其抑制作用

为研究总氨氮(TAN)在餐厨垃圾中温干式厌氧消化系统内的积累及抑制作用,在单相完全搅拌式(CSTR)反应器内进行餐厨垃圾中温厌氧消化,反应器在3 g·L-1·d-1(以VS计)的负荷下连续运行230余天,期间不断监测TAN及其余物化指标的变化.试验结果表明,TAN在系统内的积累呈现先快后慢的趋势,且不会持续积累,而是积累到一定程度后会保持稳定.游离氨(FAN)是氨抑制中起主导作用的因素,FAN大于150 mg·L-1时就会影响到系统效率;大于200 mg·L-1时会影响系统稳定性;大于300 mg·L-1后会产生强烈抑制,引发稳态型抑制,甚至导致系统出现泡沫.此外,氨抑制会影响系统产气动力学,导致产气速率降低,产气量减少.寻找合理的措施消除氨抑制对保障系统稳定运行具有重要意义.     

厌氧消化过程氨抑制研究进展

厌氧消化作为一种可获得能源的可持续生物处理技术,在实际工程中得到了广泛应用。在厌氧消化过程中,氨抑制被认为是影响其整体效能的重要因素。虽然氮是厌氧消化系统中微生物新陈代谢所必须的元素,但是厌氧消化体系中过高的氨氮往往会抑制微生物的正常生命活动,尤其是产甲烷菌。重点介绍了国内外厌氧消化氨抑制最新的机理研究,详细阐述了其主要的影响因素和消除措施,包括微生物驯化、p H值调节、温度控制及C/N比调节等,为厌氧消化技术工程应用的未来研究提供一定的借鉴和参考。