SBR法短程反硝化动力学分析研究

实验室中采用SBR反应器,研究短程硝化反硝化工艺的影响因素,通过实验数据对SBR短程硝化反硝化工艺的反硝化动力学方程参数进行确定,通过维持SBR反应器内的水温,控制溶解氧浓度和氨氮浓度等反应条件,分析实验数据,最后推导出短程反硝化动力学方程式.实验中,由于反应起始和反应过程中COD和NO2--N浓度远大于饱和常数,所以短程反硝化反应近似于零级反应,亚硝酸盐氮和有机物浓度对反硝化速率影响很小,反硝化速率仅是温度和pH值的函数.     

强化生物除磷体系中的反硝化除磷

 采用SBR反应器,研究了以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程.结果表明,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系中.厌氧段磷的释放和COD的消耗成线性关系.通过厌氧/好氧交替运行方式,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从13.3%上升到69.4%.稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能,缺氧结束时体系中磷浓度小于1mg/L,除磷效率大于89%.     

基于碱度平衡与反硝化动力学的厌氧-加原水-间歇曝气工艺配水比例模型

采用批式反硝化试验,研究了BOD5和NOx-N(NO3--N与NO2--N之和)浓度对反硝化速率的影响.结果表明,在碳源充足的条件下,猪场废水厌氧消化液反硝化过程中NOx-N转化为零级反应,与NOx-N浓度无关;在碳源限制的条件下,猪场废水厌氧消化液反硝化过程中NOx-N转化速率与BOD5的关系遵从Monod方程.以Monod方程和碱度平衡为基础,推导出配水比例的数学模型.通过模型分析表明,进水碱度与进水氨氮浓度之比小于3.82时,仅靠配水措施不能平衡整个处理系统的碱度,还需要外加碱度;进水碱度与进水氨氮浓度之比大于6.90时,序批式反应器(SBR)可以直接处理厌氧消化液,不需要配水,厌氧-加原水-间歇曝气工艺不适用.猪场废水厌氧消化液的碱度与氨氮浓度之比大多为3.82～6.90,因此,猪场废水厌氧消化液好氧后处理适宜采用厌氧-加原水-间歇曝气工艺.通过数学模型作图显示,配水比例随着水力停留时间、SBR反应器数量、反应器中微生物浓度、滗水器工作能力以及亚硝化率的增加而减少,随着反应器运行周期的增加而增加.     

不同曝气强度下SBMBBR和SBR脱氮除磷性能对比研究

对比考察了不同曝气强度下序批式活性污泥反应器(SBR)和序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)的脱氮除磷效果,并分析了反应器单个周期内有机物、氮和磷的转化过程.实验结果表明,SBMBBR和SBR脱氮主要是基于好氧段发生的同步硝化反硝化(SND)及进水、搅拌阶段发生的缺氧反硝化途径实现的,而除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程而完成.曝气强度会影响SBR和SBMBBR好氧阶段SND发生的程度,最佳曝气强度下两者通过SND作用去除的TN量分别达到去除总量的47.7%和79.0%.在采用先行厌氧的运行方式,保持系统内高浓度微生物,使反应器在进水C/N比只有2.2～3.5的条件下均取得了良好的脱氮除磷效果.两者相比,SBMBBR和SBR在COD和NH4-N去+除方面没有差异,而SBMBBR的反硝化、除磷效果更优,TN、TP去除率分别达到95.4%和93.5%,较SBR分别高出10.9%和4.1%.     

一体式膜-生物反应器同步硝化反硝化中试试验

当污泥浓度维持在19~20g/L时,一体式平板膜-生物反应器运行112d,通量稳定在25.2~25.7L/(m2.h),运行过程除正常曝气以保持对膜进行水力冲刷外没有进行任何物理和化学清洗。试验考察不同DO浓度对同步硝化反硝化效果的影响,结果表明,反应器内有较好的硝化反硝化效应,当温度在18~12℃变动时,膜生物反应器的硝化反硝化效果基本不受温度的影响。     

污水短程硝化反硝化和同步硝化反硝化生物脱氮中N2O释放量及控制策略

采用SBR反应器考察了短程硝化反硝化和同步硝化反硝化脱氮过程中N_2O的释放.通过实时控制策略实现了短程硝化反硝化生物脱氮,亚硝化率可维持在90%以上.在溶解氧水平为0.5、 1.0、 1.5和2.0 mg/L条件下,考察N_2O的释放和亚硝化率的变化情况.结果表明,溶解氧1.5 mg/L时最有利于维持稳定的亚硝化率,同时N_2O逸出量最小,每去除1 g氨氮释放N_2O 0.06 g;在碳纤维填料SBR反应器中,通过维持较低溶解氧水平和分段投加碳源的运行方式成功实现了同步硝化反硝化,同步硝化反硝化率在79%以上.在溶解氧水平为0.2、 0.4、 1.0和1.5 mg/L时,考察N_2O的逸出情况.结果表明,溶解氧在1.0 mg/L时最有利于控制N2O的释放,每去除1g氨氮释放N2O 0.021 g,其N_2O释放量仅为短程硝化反硝化的1/3.     

污水反硝化过程中亚硝酸盐的积累规律

采用SBR反应器,以甲醇为碳源,研究了污水反硝化过程中的亚硝酸盐积累现象.在试验温度为14℃,初始pH值为7.33,污泥浓度为1 000 mg·L<'-1>条件下,反硝化过程中出现了明显的亚硝酸盐积累,亚硝酸盐浓度随着硝酸盐的不断还原而逐渐增加,2.5 h时,硝酸盐基本消耗完毕,亚硝酸盐浓度达到最大值22.35 mg·...     

啤酒废水同步脱氮除磷工艺启动研究

为了将短程硝化反硝化与A/O法除磷同时应用于SBR工艺处理啤酒废水,通过改变序批式反应器(SBR)工艺运行方式,使活性污泥依次经历厌氧、好氧、缺氧3个阶段,控制ρ(MLSS)=4 700 mg/L、pH=7.5～8.0、DO=0.3～0.5 mg/L(好氧阶段)。反应器内短程硝化反硝化同步除磷效果明显,氨氮去除率大于90%,亚硝酸盐积累率大于85%,磷去除率大于98%。试验结果表明短程硝化反硝化与A/O法除磷可同时应用于SBR工艺处理啤酒废水。     

SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中pH变化规律

为实现SBR法脱氮在线模糊控制 ,以啤酒废水为研究对象 ,通过不同进水氨氮浓度和不同进水有机物浓度的试验 ,研究了SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中pH的变化规律。试验结果表明在有机物去除过程中pH呈现大幅上升的现象 ;有机物去除结束时pH停止上升 ,随着硝化反应的进行pH不断下降直至反应结束 ,然后pH突然快速上升或维持不变。在反硝化过程中 ,pH不断上升直至反硝化结束出现转折点 ,然后持续下降 ,指示反硝化已经结束。不同进水氨氮浓度和进水有机物浓度的试验进一步验证了pH特征点的重现性 ,可以作为SBR法去除有机物、硝化和反硝化的模糊控制参数     

两段SBR法去除有机物及短程硝化反硝化

采用两段SBR法处理有机物和氨氮含量较高的化工废水.一段反应器(SBR1)的反应过程处于好氧状态,主要去除大部分有机物;二段反应器(SBR2)先好氧,去除剩余有机物和硝化反应,并且控制硝化反应进程至亚硝酸型硝化结束.然后缺氧反硝化,反硝化以原水作为碳源.试验结果表明:两段SBR法可以增加二段污泥中硝化菌的含量,使具有不同作用的2大类微生物群体分别在各自的反应器内生存.在进一步降低出水COD的同时,避免高有机负荷对硝化反应的冲击,使碳氮比(C/N)不再成为脱氮系统的影响因素.因此,与单一SBR法相比,两段SBR法不仅提高处理效率,还能节约能耗及外加碳源的费用.     

短程硝化生物脱氮工艺的稳定性

采用序批式活性污泥法 (SBR)处理实际豆制品废水 ,系统研究了温度和曝气时间对短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定性的影响 .结果表明 ,反应器内温度只有超过 28℃时 ,利用温度实现的短程硝化反硝化生物脱氮工艺才能稳定地运行 ;另外 ,首次发现过度曝气对短程硝化影响较大 ,在过度曝气条件下运行12d ,硝化类型就由NO₂^--N累积率为 96 %的短程硝化转变为NO₂^--N累积率为39.3%的全程硝化 .因此 ,为使短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定、持久地运行必须实现该工艺的实时控制 .     

低DO硝化耦合内碳源反硝化脱氮处理生活污水

为了进一步合理利用碳源,降低曝气能耗,有效解决低C/N生活污水的脱氮问题,采用2个串联的SBR在无外加碳源的条件下处理低C/N实际生活污水,分别启动内碳源反硝化反应器（ED-SBR）和低DO硝化反应器（LDON-SBR）,并按照厌氧（ED-SBR）-好氧（LDON-SBR）-缺氧（ED-SBR）的方式运行,综合考察各反应器处理性能,并探讨低DO硝化耦合内碳源反硝化工艺脱氮的可行性.结果表明：LDON-SBR反应器在DO浓度为0.3~0.5mg/L的条件下能够成功实现90%以上的硝化并稳定维持,同时反应器存在明显的同步硝化反硝化（SND）现象,SND率可达29.6%;ED-SBR反应器在厌氧阶段能够将进水中的有机物转化为内碳源并储存,在缺氧阶段能够进行内源反硝化,使NO₃^--N平均浓度从27.3mg/L降低至3.9mg/L,NO₃^--N平均去除率为86.5%;系统整体COD去除率为80%左右.     

亚硝酸盐为电子受体反硝化除磷工艺的可行性

采用序批式反应器(SBR),以亚硝酸盐为电子受体,探讨了厌氧/缺氧条件下反硝化除磷工艺的可行性,并通过间歇实验考察了亚硝酸盐浓度、进水COD浓度和进水pH值对反硝化除磷工艺的影响.结果表明,亚硝酸盐作为电子受体的同步脱氮除磷过程是完全可以实现的,控制NO₂^--N浓度为35±5mg/L、厌氧段进水pH值为8.0±0.1,缺氧段进水pH值为7.2±0.1、COD浓度为400mg/L时,反硝化除磷效果最佳.     

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.     

温度对反硝化过程的影响以及pH 值变化规律

以乙酸钠为碳源,采用序批式反应器(SBR)考察了不同温度对全程和短程2 种类型反硝化的影响.结果表明,在温度为10~30℃时,2 种类型反硝化均可以进行完全.相同温度下,短程反硝化的平均比反硝化速率是全程的1.312 倍.降低温度,2 种电子受体的比反硝化速率均会下降,且20~10℃的温度转变较30~20℃转变的影响显著,其中以NO2--N 的还原过程受低温影响较大.低温(10~15 ) ℃ 条件对NO3--N 向NO2--N 的还原过程有一定抑制作用.在起始电子受体浓度与pH 值相同的条件下,温度越低,反硝化过程中2 种系统pH 值增量越大,反硝化结束时的pH 值越高;温度相同条件下,短程反硝化结束时pH 值曲线上峰点的值高于全程反硝化.     

强化生物除磷体系中反硝化聚磷菌的选择与富集

采用SBR反应器 ,对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的选择和富集作了研究 .结果表明 ,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系之中 .经过 3个阶段的选择和富集 ,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从 15 %上升到 73% .稳定运行的强化反硝化生物除磷体系具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能 ,缺氧结束时体系中磷浓度小于 1mg L ,除磷和脱氮效率分别大于 94 %和 95 % .     

同步脱氮除磷颗粒污泥硝化反硝化特性试验研究

在厌氧/好氧交替运行的SBR反应器中,以成熟的脱氮除磷颗粒污泥为研究对象,对其硝化及反硝化特性进行研究.结果表明,静态试验中颗粒污泥的最大硝化速率为14.13 mg·(g·h)-1,最大反硝化速率为34.89 mg·(g·h)-1,最大缺氧吸磷反硝化速率为13.11 mg·(g·h)-1,污泥具有较好的硝化、反硝化性能;反应器中污泥最大硝化速率为4.60 mg·(g·h)-1,最大反硝化速率为1.43 mg·(g·h)-1;通过N的物料平衡得到,同步硝化反硝化反应去除N约为232.5 mg·d-1,占N去除总量的54.3%;另外,颗粒污泥对P和N的去除率分别在95%和90%左右,反应器具有较好的同步脱氮除磷效果.     

温度和DO对MBBR系统硝化和反硝化的影响

在缺氧/好氧/好氧串联运行的移动床生物膜反应器（MBBR）系统中考察了温度和好氧反应器中溶解氧（DO）水平对生物膜硝化和反硝化过程氮素去除的影响,并通过高通量测序技术探究温度和DO的变化造成的MBBR系统中脱氮功能菌群结构的差异,从而在微观水平解释硝化和反硝化受温度和DO影响的生物学机理.结果表明,系统温度的升高可以同时强化生物膜硝化和反硝化过程,且好氧反应器中DO水平的提高对硝化过程有利,从而提高系统的脱氮效果.本研究中,在系统连续运行阶段,当系统温度和好氧O₁反应器的DO浓度为本研究范围内的最高水平时（即温度=20~22℃、DO=5~8mg O₂/L）,比硝化负荷可达1.60g NH₄⁺-N/（m²·d）以上,而相同温度范围内比反硝化负荷可高达2.84g NO₃^--N/（m²·d）,从而使MBBR系统在该工况条件下获得了最佳的NH₄⁺-N和TN去除率（分别达到了98.7%和85.7%）.温度和DO影响硝化和反硝化的根本原因是温度和DO变化引起了脱氮功能菌群数量和群落结构的改变：当好氧反应器的DO水平下降时,硝化功能细菌的OTUs比例显著降低,尤其是异养硝化细菌的生长受到了严重的抑制;而温度的变化对反硝化细菌的影响主要体现在群落结构的变化.     

A/O生物脱氮工艺的反硝化动力学试验

通过SBR反应器间歇试验,研究了投加外碳源后系统的反硝化潜力和反硝化速率的变化.结果表明,向原有淀粉废水中投加外碳源乙醇废液后,可以明显提高系统的反硝化速率和反硝化潜力,反硝化速率由0.74mg/(g·h)增加到2.11mg/(g·h),反硝化潜力由5.6mg/L增加到16.2mg/L.脉冲投加淀粉废水进行缺氧反硝化间歇试验,可以获得系统污泥动力学信息,确定原水的反硝化潜力,并可估计城市污水处理厂的总反硝化潜力,因此可以预测获得最小出水硝酸氮浓度的控制策略.相对于COD/N,如果确定了系统反硝化潜力和污水水质能获得更多信息.     

乙酸钠和无机盐对部分亚硝化反应器运行性能的影响

通过间歇试验和连续流反应器的运行试验,探索了实现部分亚硝化反应的控制条件,考察了乙酸钠和无机盐对部分亚硝化工艺效能的影响.结果表明,通过控制进水碱度、溶解氧和水力停留时间,可在气升式反应器中实现稳定的部分亚硝化,反应器出水适宜后续厌氧氨氧化反应器处理.乙酸钠对部分亚硝化反应器的运行性能有重大影响.添加乙酸钠后,反应器出水氨氮浓度不变,亚硝氮、硝氮和总氮浓度减小,且变化程度与所添加的有机物浓度呈正相关,乙酸钠引发反硝化是造成影响的主要原因.短期批次试验表明,在摩尔浓度相同的条件下,NaCl、KCl和Na2SO4对氨氧化活性的影响程度接近,盐浓度为150mmol·L-1时,氨氧化活性为未添加盐时的60%.连续流试验证明,通过逐渐提高盐浓度,部分亚硝化反应器能适应25g·L-1盐度的水质.当盐度大于27g·L-1时,出水水质不合要求.亚硝酸细菌对高盐度胁迫比硝酸细菌敏感.