实际生活污水短程/全程硝化反硝化处理中试研究

常温条件下,用A/O生物脱氮工艺中试试验装置处理实际生活污水,控制好氧区低DO浓度(0.5 mg/L),实现了短程硝化反硝化反应,亚硝酸氮平均积累率可达85%或更高.研究了低DO短程硝化反硝化、低DO全程硝化反硝化和高DO全程硝化反硝化3种运行方式或状态在总氮去除率、耗氧量、污泥性能和反应机理上的差别.结果表明,短程硝化反硝化是生物脱氮的最优运行方式,它可有效提高系统脱氮率、降低运行费用.短程硝化反硝化过程中缺氧区和好氧区的pH值变化幅度较大;而全程硝化反硝化过程中,缺氧区pH值变化很小或基本不变化,好氧区pH值变化幅度较大.全程硝化和短程硝化的硝化速率相差不大,但短程反硝化速率和全程反硝化速率相比增加了15%.可以应用DO和pH在线控制A/O工艺硝化反应过程.     

A/O MBR处理生活污水效率与菌群多样性的关系

采用缺氧/好氧膜生物反应器（A/O MBR）工艺处理生活污水,试运行了5种不同的工况以确定最佳工艺参数,利用变性凝胶梯度电泳（DGGE）技术研究缺氧池和好氧池（MBR）中细菌群落结构,分析出水水质与细菌种群多样性的关系.结果表明A/O MBR在水力停留时间（HRT）为12 h,污泥停留时间（SRT）为10 d,硝化液回流比为300%,污泥回流比为100%的条件下,对COD、氨氮、总氮有稳定良好的去除,平均去除率分别为96.4%、99.1%、75.8%;系统运行过程中,缺氧池和好氧池中菌群结构发生较大变化,同一工况下两池菌群的相似性通常大于50%,但缺氧池菌群多样性随工况变换而波动较大,好氧池菌群多样性随运行时间而逐渐丰富;缺氧池菌群多样性指数与反硝化效率成正相关关系.     

分段进水A／O脱氮工艺反硝化速率的测定

采用分段进水A/O脱氮工艺中试装置,对活性污泥的反硝化速率进行测定,结果表明:反硝化过程存在3个速率明显不同的阶段,且随着反应时间的延长,反硝化速率逐渐降低.根据试验结果,提出城市污水厂缺氧选择池和生化反应池缺氧区设计计算时反硝化速率、水力停留时间的参考值.     

进水C/N对部分反硝化NO2-积累和微生物特性的影响

采用缺氧/好氧间歇运行模式,考察进水碳氮比（C/N=5.0,3.3,2.5,2.0）对部分反硝化过程亚硝态氮（NO₂^-）积累特性和污染物降解规律的影响,同时结合高通量测序,探究微生物多样性和功能菌群的演变规律.结果表明,C/N为2.5时,系统获得最佳处理效果,出水NO₂^-浓度为27.18mg/L,亚硝态氮转化率（NTR）高达67.96%;分析典型周期各污染物的降解规律发现,尽管4组工况均在缺氧30min时NO₂^-积累达到峰值（最高值分别为4.86（C/N=5.0）,16.52（C/N=3.3）,30.16（C/N=2.5）,20.28（C/N=2.0） mg/L）,但COD降解速率的不同直接影响了反硝化进程,且只有在低C/N条件（C/N=2.0~2.5）才能维持稳定的NO₂^-积累.高通量测序结果表明,除了Thauera（2.67%~24.04%）、Terrimonas（4.94%~21.19%）、Saprospiraceae（5.34%~13.50%）等常规功能菌属外,Flavobacterium（28.23%）是C/N为2.5时维持高NO₂^-积累的优势菌属.结合部分反硝化工艺的运行特点,探讨了NO₂^-作为中间产物的相关耦合工艺的应用可行性.     

氧化沟不同A/O分区对脱氮效果影响的模拟实验研究

采用3种不同曝气模式的模拟氧化沟分别形成2、4、7个缺氧-好氧(A/O)分区,研究了3种工况下氧化沟的脱氮方式和脱氮效果.结果表明,在好氧缺氧区体积比例相同的条件下,A/O分区越多,则好氧区平均DO浓度越小,硝化菌活性越低,在2、7个4、A/O分区的3种工况下的硝化菌活性分别为4.80、和3.73mg·g·h4.65-1-1;A/O分区少,则每一分区的缺氧段和好氧段长,进水后反硝化菌利用的有机物就多,在好氧区中的有机物就少,用于硝化的DO量多,从而硝化和脱氮效果好.试验中3种工况的总氮平均去除率分别为60.14%、47.93%、57%,出水总氮平均浓度分别为17.01、22.17和27.92mg·L-1.在氧化沟工艺中,氮的去除途径主要是缺氧反硝化及同步硝化反硝化(SND).分区多,则主要通过同步硝化反硝化脱氮;分区少,则以缺氧反硝化脱氮为主,这是由于碳源限制致使同步硝化反硝化的脱氮效率比缺氧反硝化低.     

电极生物法强化A/O工艺反硝化及动力学研究

在模拟A/O工艺A池工况的条件下,研究了外加电压对反硝化的影响,分析了不同外加电压下TN、NO₃^--N及NO₂^--N浓度随时间的变化.结果表明,适当的外加电压可以大幅度提高反硝化速率,同时抑制NO₂^--N的积累,过高的外加电压会对反硝化产生抑制.本实验条件下,最佳外加电压为3.0V,此时TN和NO₃^--N降解速率分别提高了74%和20%.用单一底物Monod方程完成了TN降解的动力学分析并用matlab软件对方程进行了求解,模拟值与实验值吻合良好.分析外加电压与模型中参数的关系,得到TN降解动力学方程,模型计算值与实验值误差小于3mg/L.     

硝化液回流比对A~2/O-MBBR工艺反硝化除磷效果的影响

采用强化生物除磷系统(A2/O-MBBR)联合工艺,研究硝化液回流比(100%、150%、200%、300%)对该系统反硝化除磷效果的影响。研究结果表明:在进水ρ(COD)为400 mg/L、ρ(NH+4-N)为30 mg/L、ρ(SOP)为8 mg/L条件下,硝化液回流比对A2/O-MBBR工艺系统中COD、NH+4-N和TN的去除率影响不大,而对缺氧区的吸磷量影响明显,缺氧区吸磷量随着硝化液回流比的增大呈现先上升后下降的趋势。当回流比为200%时,缺氧区的NO-3-N浓度为4mg/L左右,吸磷量最大为20.2 mg/L,胞内聚合物PHB代谢活性最好,利用率最高为1.12 g/(g·L)。体现了A2/OMBBR联合工艺具有显著的反硝化除磷效果。     

污泥龄对A2/O悬浮填料生物膜工艺反硝化除磷影响

按照20%的投配比向好氧池中投加悬浮式填料,将传统A2/O 工艺转变为A2/O复合式生物膜工艺.以实际市政污水为处理对象,考察了如何强化反硝化除磷效果的方法.结果表明,通过改变污泥龄从而适当的增加装置中污泥浓度可以有效的提高缺氧区反硝化除磷的效果,当SRT=Bd时,装置总体的处理效果最好.COD,总氮,氨氮和总磷的去除...     

水解反硝化+A/O工艺处理低碳氮比城镇废水试验研究

采用水解反硝化强化脱氮工艺,将水解酸化过程与反硝化脱氮过程相结合,研究此工艺对城镇低碳氮比废水的处理效果。实验表明,系统对COD、NH_4~+-N、TN的去除效果较为稳定,去除率分别为87.95%、99.42%、51.84%,出水COD及NH_4~+-N均优于国家一级A排放标准。当硝化液回流比为100%时,为最优工况,在进水C/N比为1时,系统对TN去除率为55.07%,去除量达45.43 mg/L;进水C/N比为0.82时,系统对TN去除率为50.45%,去除量达37.27mg/L。在C/N<1的条件下,系统仍然表现出较高的脱氮性能。对比水解池与后段A/O缺氧池的脱氮效果,水解池在反硝化脱氮能力及碳源利用率方面均优于缺氧段。     

Simulation studt on effects of different A/O parut o. s of oxidation ditches on nitrogen removal

采用3种不同曝气模式的模拟氧化沟分别形成2、4、7个缺氧-好氧（A/O）分区,研究了3种工况下氧化沟的脱氮方式和脱氮效果.结果表明,在好氧缺氧区体积比例相同的条件下,A/O分区越多,则好氧区平均DO浓度越小,硝化菌活性越低,在2、7个4、A/O分区的3种工况下的硝化菌活性分别为4.80、和3.73mg·g·h4.65-1-1;A/O分区少,则每一分区的缺氧段和好氧段长,进水后反硝化菌利用的有机物就多,在好氧区中的有机物就少,用于硝化的DO量多,从而硝化和脱氮效果好.试验中3种工况的总氮平均去除率分别为60.14%、47.93%、57%,出水总氮平均浓度分别为17.01、22.17和27.92mg·L-1.在氧化沟工艺中,氮的去除途径主要是缺氧反硝化及同步硝化反硝化（SND）.分区多,则主要通过同步硝化反硝化脱氮;分区少,则以缺氧反硝化脱氮为主,这是由于碳源限制致使同步硝化反硝化的脱氮效率比缺氧反硝化低.     

A/O-MBBR工艺处理生活污水性能及菌群结构

采用设计规模为100m³/d的一体化缺/好氧-移动床生物膜反应器(A/O-MBBR)处理实际生活污水,通过265d的中试研究考察了该工艺在多因素扰动下的除碳和脱氮性能,并对不同运行阶段微生物群落结构的动态变化进行了研究.结果表明,一体化A/O-MBBR系统具有良好的COD去除效果和脱氮性能.当好氧池溶解氧(DO)浓度和进水碳氮比(COD/N)分别为2.5~3.5mg/L和(7.9±2.0)时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到(93.3±5.4)%、(99.1±0.6)%和(67.9±10.5)%.Proteobacteria、Bacteroidetes和Chloroflexi在不同运行时期均有较高的相对丰度,保证了有机物的高效去除.A/O-MBBR系统脱氮功能菌在运行初期主要分布于活性污泥中,且相对丰度较低.长期运行后,生物膜与活性污泥中均同时检出大量硝化菌和反硝化菌.其中,相对丰度最高的硝化菌为Nitrospira,主要分布于生物膜上(19.48%~28.05%).反硝化菌则以Thauera、Terrimonas和Dokdonella等为主.     

电磁波加载回流污泥对A2O厌氧池功能的影响

基于电磁波加载污泥的生物效应和溶出效应,将A²O系统的回流污泥进行电磁波加载,以期从微生物群落结构变化角度考察其对系统中厌氧池功能的影响.结果表明,电磁波加载回流污泥后,污泥絮体分解,细胞破壁;回流污泥中C、N、P的溶出效应显著.与加载前对比,厌氧池中TP富集效果更明显,富集率由122.9%增至152.2%;TN、COD去除率分别由7.3%、58.8%上升为32.1%和65.4%.MiSeq焦磷酸测序分析表明,回流污泥经电磁波加载后,厌氧池微生物群落的丰度增加,但其微生物多样性降低.碳源得到补充,厌氧池中微生物的代谢活性明显提高,活菌数量增加.厌氧池中富集了Zoogloea、Tolumonas、Dechloromonas等菌属.     

SBR中生物除磷颗粒污泥的反硝化聚磷研究

反硝化聚磷菌(DNPAOs)可利用厌氧储存的聚.3.羟基丁酸(PHB)以硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体进行过量吸磷和反硝化,从而达到在低碳源下脱氮除磷的双重目的.本试验在SBR反应器中,采用厌氧,缺氧/好氧(A/A/O)交替运行的方式.将富集聚磷菌(PAOs)的颗粒污泥成功地诱导为具有反硝化聚磷能力的颗粒污泥.诱导结束后P的去除率在90%以上,NOx-N的去除率在93%以上,厌氧段释磷量在25-33 mg/L,缺氧段每去除lg NOx-N吸收P约1.3 g;典型周期运行结果显示,厌氧段最大比释磷速率(SRPR)为18.39 mg/(g.h),缺氧段最大比吸磷速率(SUPR)为23.72 mg/(g·h),最大比反硝化速率(SDNR)为18.19mg/(g·h),好氧段最大SUPR为17.15 me,/(g·h):颗粒污泥中DNPAOs的数量由诱导前的14.9%增加到80.7%.与除磷颗粒污泥相比.反硝化聚磷颗粒污泥沉速提高0.16-0.7倍,比重提高0.003 1.     

部分反硝化耦合厌氧氨氧化IFAS系统脱氮性能

采用部分反硝化活性污泥耦合厌氧氨氧化生物膜处理低碳氮比废水(C/TN=1.63),考察生物膜-活性污泥复合系统(IFAS)进行部分反硝化耦合厌氧氨氧化(PD/A)处理低碳氮比废水的可行性及其耦合后两相中功能菌活性与菌群分布变化规律.结果显示,系统耦合运行期间,出水TN为(5.07±0.2)mg/L,去除率为(90.7±0.1)%,厌氧氨氧化途径对TN去除的贡献率高达(86.61±3.4)%;固着相对厌氧氨氧化活性的贡献率为100%,悬浮相上,μ(NO₃^--N)占比为99.32%,μ(NO₂^--N)占比为99.22%;与耦合前相比,悬浮相中硝酸盐还原酶(Nar)活性由(0.43±0.05)μmol/(mg protein·min)增加至(0.49±0.09)μmol/(mg protein·min),亚硝酸盐转化率明显升高[(70±2.2)%~(90.01±2.3)%];Illumina MiSeq结果显示,固着相上的优势菌属为Candidatus_Brocadia,且耦合前后丰度无明显变化(33.61%~33.43%),悬浮相上反硝化菌属Prosthecobacter,Ferruginibacter,OLB8丰度增加.以上结果表明,在IFAS系统中可以实现稳定的PD/A协同脱氮,耦合后部分反硝化由悬浮相主导,厌氧氨氧化由固着相主导,厌氧氨氧化菌(AnAOB)与反硝化菌对NO₂^­--N的竞争强化了悬浮相部分反硝化能力.     

Nitrogen removal influence factors in A/O process and decision trees for nitrification/denitrification system

In order to improve nitrogen removal in anoxic/oxic(NO) process effectively for treating domestic wastewaters, the influence factors, DO( dissolved oxygen), nitrate recirculation, sludge recycle, SRT( solids residence time), influent COD/TN and HRT( hydraulic retention time) were studied. Results indicated that it was possible to increase nitrogen removal by using corresponding control strategies,such as, adjusting the DO set point according “to effluent ammonia concentration; manipulating nitrate recirculation flow according to nitrate concentration at the end of anoxic zone. Based on the experiments results, a knowledge-based approach for supervision of the nitrogen removal problems was considered, and decision trees for diagnosing nitrification and denitrification problems were built and successfully applied to NO process.     

多级A／O膜生物反应器污泥活性研究

采用一种新型的多级A／O膜生物反应器处理污水,对该工艺的污泥活性进行了研究。结果表明,VSS／SS在实验过程中呈较弱的下降趋势,多级A／O池曝气室污泥比硝化速率逐室下降,但各缺氧室污泥比反硝化速率基本一致;污泥释磷、聚磷过程在30 min和1 h内基本完成,反硝化聚磷试验表明污泥中存在DPB的富集,反硝化作用是反硝化细菌与DPB共同作用的结果。     

厌/缺氧时间对好氧颗粒污泥同步硝化内源反硝化和除磷的影响

选用4组同规格SBR反应器,在A/O/A模式下以水解酸化液为进水,调整厌/缺氧时间分别为50min/170min、90min/130min、130min/90min、180min/40min,探讨颗粒污泥在不同厌/缺氧时间下脱氮除磷特性.结果表明,厌氧时间从50min延长至90min时,污泥内碳源储存量和释磷量增加,同步硝化反硝化(SND)效率提高至62.65%,TN、TP去除率分别从81.1%、 82.2%上升92.9%、98.5%.当厌氧时间从90min升至180min时,释磷量反而下降,厌氧内源性条件刺激胞外聚合物(EPS)增加造成聚羟基烷酸(PHA)合成下降,TP去除率降至88.1%;同时缺氧时间从130min降至40min,系统残留的NO_X^-较多,造成TN去除率降低至84%.机理分析表明系统中TN在好氧段由反硝化聚磷菌(DPAOs)和反硝化聚糖菌(DGAOs)利用PHA以SND方式消耗,并在缺氧段由DGAOs内源反硝化进一步去除,TP由PAOs和DPAOs去除,由批次实验估算得DPAOs占比在R2中最高,达41%,4组反应器运行期间颗粒均未发生解体,以水解酸化液为基质培养的颗粒结构完整、稳定性强.结果表明,厌/缺氧时间的适当延长有利于加强内碳源的贮存与转化,强化厌氧释磷、SND和后置内源反硝化效果,实现同步硝化内源反硝化和除磷高效稳定运行.     

The first metagenome of activated sludge from full-scale anaerobic/anoxic/oxic (A2O) nitrogen and phosphorus removal reactor using Illumina sequencing

The anaerobic/anoxic/oxic (A2O) process is globally one of the widely used biological sewage treatment processes. This is the first report of a metagenomic analysis using Illumina sequencing of full-scale A2O sludge from a municipal sewage treatment plant. With more than 530,000 clean reads from different taxa and metabolic categories, the metagenome results allow us to gain insight into the functioning of the biological community of the A2O sludge. There are 51 phyla and nearly 900 genera identified from the A2O activated sludge ecosystem. Proteobacteria, Bacteroidetes, Nitrospirae and Chloroflexi are predominant phyla in the activated sludge, suggesting that these organisms play key roles in the biodegradation processes in the A2O sewage treatment system. Nitrospira, Thauera, Dechloromonas and Ignavibacterium, which have abilities to metabolize nitrogen and aromatic compounds, are most prevalent genera. The percent of nitrogen and phosphorus metabolism in the A2O sludge is 2.72% and 1.48%, respectively. In the current A2O sludge, the proportion of Candidatus Accumulibacter is 1.37%, which is several times more than that reported in a recent study of A2O sludge. Among the four processes of nitrogen metabolism, denitrification related genes had the highest number of sequences (76.74%), followed by ammonification (15.77%), nitrogen fixation (3.88%) and nitrification (3.61%). In phylum Planctomycetes, four genera (Planctomyces, Pirellula, Gemmata and Singulisphaera) are included in the top 30 abundant genera, suggesting the key role of ANAMMOX in nitrogen metabolism in the A2O sludge.