以PHAs为固体碳源的城镇二级出水深度脱氮研究

利用从连续运行的缓释碳源滤料滤池中取出的聚羟基脂肪酸酯(PHAs)颗粒,研究了微生物和硝酸盐对其的总有机碳(TOC)释放速率的影响,并研究了温度、pH值、硝态氮浓度对其反硝化速率的影响.结果表明:原有的和附着有微生物的PHAs颗粒在去离子水中TOC释放速率分别为0.030,0.053mg/(g·d),远低于水中有硝酸盐时的TOC释放速率[进水NO3--N为30mg/L时,TOC释放速率为0.533mg/(g·d)].温度和pH值对反硝化速率影响较大, pH值为7.5时,在15~35℃范围内, 30℃下的反硝化速率最大,为0.067mg/(g·h);温度为30℃时,pH值在6.0~9.0范围内,pH值为7.8时的反硝化速率最大,达到0.061mg/(g·h).反硝化速率与NO3--N浓度之间的关系符合Monod方程,最大反应速率和半饱和常数分别为4.74mgNO3--N/(gSS·h)和56.6mg/L.     

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.     

以麦秆作为好氧反硝化碳源的研究

采用室内试验装置,研究以麦秆为碳源和反应介质的生物反应器在好氧条件下去除地下水中硝酸盐的影响因素和效果。结果表明,以麦秆为碳源的反应器启动快,反硝化反应受温度及水力停留时间影响大。28℃时N的去除量约33℃的3倍。当室温为(27±1)℃,进水硝酸盐氮浓度为50mg/L、水力停留时间56.85h时,反应器对氮的去除率在94.64%以上;当水力停留时间为12h时,氮去除率<50%。同时反硝化反应受pH值和进水NO3--N浓度的影响。当pH值为6.7时,N的去除率最高,达90%以上。反硝化速率与NO3--N浓度显著呈线性关系。     

氢自养反硝化去除饮用水中硝酸盐的试验研究

研究了附着生长型序批式反应器内以氢气为电子供体的自养反硝化技术对饮用水中NO3的去除效果.采用透气膜作为氢气的扩散装置,增强氢气的传质效率,降低其爆炸的危险性.结果表明,氢自养反硝化技术能够有效地去除饮用水中的NO-3,NO-3;-N和TN的最高去除速率分别达6.45 mg/(L·h)和4.89 mg/(L·h),NO-2-N有累积,最大累积量达11.58 mg/L.反应结束时,出水pH值为10.56,DOC增长了0.91 mg/L.建立了NO-3和NO-2还原反应的零级动力学模型,动力学常数分别为0.33～0.60 g/(g·d)和0.37～O.45 g/(g·d).氢气压力大于40 kPa时,My-3-N和TN的去除速率变化不大,分别为(5.97±0.08)mg/(L·h)和(4.25±O.04)mg/(L·h);氢气压力为25 kPa时,NO-3和TN的去除速率均显著降低.进水pH值为6抑制了反硝化反应,NO-3-N的去除速率仅为1.83 mg/(L·h);pH值高于8利于反硝化进行,No-3-N的去除速率为3.13 mg/(L.h).     

不同初始pH值下反硝化包埋颗粒的动力学特性

采用批式实验研究了不同初始pH值下反硝化包埋颗粒在反应过程中NO_2~--N、NO_3~--N、TN和pH值的变化规律,并探究了反硝化包埋颗粒的动力学特性.结果表明,在进水NO_3~--N为30mg/L,反应温度控制在30℃,C/N比为6,反应周期为5h条件下,反硝化污泥经包埋后经过2周的适应性培养即表现出很好的反硝化性能,不同的初始pH值下,反硝化过程中NO_3~--N的去除主要在0~lh内,NO_2~--N的积累在1h时达到最大,同时pH值出现拐点,在1h达到最大后略有降低,这一拐点可以作为亚氮积累达到最大时的指示参数.动力学研究表明,反硝化最大比反硝化速率K_(den)出现在pH=7.5和8.0时,为2.9mgNO_x~--N/(gMLVSS·h),表明最适宜反硝化包埋颗粒的pH值为7.5~8.0,TN去除率在91.7%以上.通过硝酸盐氮的比反硝化速率和亚硝酸盐氮的比反硝化速率的比较,可知在反硝化过程中硝酸盐氮的还原速率都大于亚硝酸盐氮的还原速率,是造成亚氮积累的原因.     

乙酸钠作为碳源不同污泥源短程反硝化过程亚硝酸盐积累特性

为探究乙酸钠作为碳源时,不同污泥源外源短程反硝化过程中亚硝酸盐积累特性,采用1号和2号SBR分别接种某污水处理厂二沉池和同步硝化反硝化除磷系统剩余污泥,通过合理控制初始硝酸盐浓度和缺氧时间,实现了短程反硝化的启动,并考察了其在不同初始COD和NO3--N浓度条件下的碳、氮去除特性。试验结果表明:以乙酸钠为碳源,1号和2号SBR可分别在21d和20d实现短程反硝化的成功启动,且其NO2--N积累量和亚硝酸盐积累率(NAR)均维持在较高水平,分别为12.61mg·L-1、79.76%和13.85mg·L-1、87.60%。当2号SBR初始NO3--N浓度为20mg·L-1,且初始COD浓度由60mg·L-1升高至140mg·L-1时,系统实现最高NO2--N积累时间可由160min逐渐缩短至6min,同时NO3--N比反硝化速率(以VSS计)由3.84mg·(g·h)-1增加至7.35mg·(g·h)-1,初始COD浓度的提高有利于实现短程反硝化过程NO2--N积累。2号SBR初始COD浓度为100mg·L-1,当初始NO3--N浓度由20mg·L-1增加至30mg·L-1时,系统NAR均维持在90%以上,最高可达100%(NO3--N初始浓度为25mg·L-1);当初始NO3--N浓度≥35mg·L-1时,系统COD不足导致NO3--N不能被完全还原为NO2--N。此外,在不同初始COD浓度(80、100、120mg·L-1)和NO3--N浓度(20、25、30、40mg·L-1)条件下,2号SBR的脱氮除碳和短程反硝化性能均优于1号SBR。     

初始pH值对微生物反硝化的影响

采用模拟硝酸盐污染地下水(简称模拟水)驯化培养反硝化菌,并对初始pH对反硝化菌脱氮能力的影响进行研究。研究结果表明:反硝化菌在初始pH分别为7.0、7.5、8.0、8.5的模拟水中生长速率较快,且反硝化进行到16 h时对应硝态氮的平均还原速率最大,分别为5.48,5.52,5.41,5.50 mg/(L·h),明显高于初始pH为6.5和6.0时3.47,4.67 mg/(L·h)的最大平均还原速率;在反硝化进行到36 h时,初始pH为7.0~8.5的模拟水中的总氮去除率均达到90%以上,pH为7.5时总氮去除率最高,为97.1%。     

含水层介质中1株异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定与脱氮性能

从受氮污染浅层含水层介质中分离纯化得到1株高效异养硝化-好氧反硝化细菌XK51,经过菌落形态、生理生化特性及16S rDNA基因序列分析,鉴定该菌株为假单胞菌属恶臭假单胞菌(Pseudomonas Putida)。脱氮性能结果表明:XK51为兼性反硝化细菌,能在好氧或缺厌氧条件下高效反硝化脱氮,最大和平均反硝化速率分别为27.3,4.4 mg/(L·h),硝酸盐脱除率为95.3%;该菌株同时具有较高异养硝化能力,最大和平均硝化速率分别为4.2,1.4 mg/(L·h),氨氮脱除率为98.5%。XK51最佳碳源为柠檬酸三钠,适宜生长温度为28~35 ℃,最适温度为30 ℃;适宜生长pH为6.5~8.0,最适pH为7.0。XK51可同时进行异养硝化及同步硝化-反硝化,培养期间未出现明显亚硝酸盐和硝酸盐累积,在含氮污废水处理和地下水氮污染修复方面具有潜在工程应用价值。     

利用可生物降解聚合物为碳源和生物膜载体脱氮及其动力学特性研究

以闭合循环养殖系统去除硝酸盐为目的,研究了以一种非水溶性可生物降解多聚物材料(BDPs)PBS颗粒作为反硝化碳源和生物膜载体的填料床反应器对于废水中硝酸盐的去除效果及动力学特征.结果表明,在温度为(29±1)℃,进水NO 3--N浓度为25～334 mg/L的条件下,进水NO 3--N负荷0.107～1.098 kg/(m3.d)为最适进水负荷.当进水负荷为1.098 kg/(m3.d)时,可达到最大NO 3--N体积去除负荷0.577 kg/(m3.d).进一步增加进水NO 3--N负荷则NO 3--N体积去除负荷开始下降.动力学研究结果表明,以PBS作为碳源和生物膜载体的反硝化速率遵循一级反应动力学.用Eckenfelder模型拟合,并求出常数n值和K值,建立的动力学模型采用该参数可以预测出水NO 3--N浓度.对模型的预测值与实际值采用统计软件SPSS16.0做方差分析表明,p0.05,分别为p=0.5530.05和p=0.6320.05,模型预测值与实际值无显著性差异.     

一种新型异养自养集成工艺处理地下水硝酸盐试验

研究了一种利用电化学产氢自养反硝化(electrochemical hydrogen autotrophic denitrification)与固相异养反硝化(solid-phase heterotrophic denitrification)集成技术去除地下水中硝酸盐的方法.这种方法能够高效去除水中的硝酸盐且操作简单.试验结果表明,当进水NO3--N浓度为70mg·mL-1,电流强度控制在40mA,HRT为3.9h时,出水中NO3--N浓度为1.2mg·mL-1,硝态氮去除率达到98.3%,TN去除率达到95.6%,反应器中没有NO2--N积累,且pH值稳定在7.0~8.1之间.     

pH对高氨氮渗滤液短程生物脱氮反硝化过程动力学的影响

为考察实际高氨氮垃圾渗滤液短程生物脱氮过程pH对以NO2--N为电子受体反硝化动力学的影响,本研究采用缺氧/厌氧UASB-SBR生化系统处理实际高氨氮垃圾渗滤液,在SBR系统实现稳定短程生物脱氮(120d运行)的基础上,取SBR反应器内的污泥进行不同NO2--N浓度(5、10、20、40、60、80和100mg·L-1)和恒定pH梯度(6.5、7.0、8.0和8.5)下的反硝化批次试验,基于建立的反硝化动力学方程,确定不同pH条件下以NO2--N为电子受体的反硝化动力学常数.试验结果表明,反硝化菌的还原活性受pH影响较大,pH6.5、7.0和8.5时的最大比反硝化速率(k)分别为pH8.0时的49%、61%和63%;4种pH条件下,NO2--N比反硝化速率与其初始浓度均符合Monod方程,然而不同pH下Monod方程曲线一级反应部分的长短不同,由此导致半饱合常数(Ks)和最大比反硝化速率(k)差异较大,pH8.0下Ks和k最大,分别为15.8mg·L-1和0.435g.g-1.d-1.     

生物滤器处理海水养殖水过程中亚氮积累与影响因素

实验研究了竹环填料曝气生物滤器在处理高盐度、低氨氮负荷的海水养殖水体过程中NO2--N的积累现象,考察了进水有机负荷、NH4+-N负荷、温度、pH值和溶解氧等运行条件以及反硝化作用对NO2--N积累的影响.结果表明,在进水有机负荷为0.65~0.75kg/(m3·d)、NH4+-N负荷为0.058~0.077kg/(m3·d)、温度为20.9~22.2℃、pH值为7.50~8.14和溶解氧为7.43~9.73mg/L条件下,生物滤器内较低的溶解氧(0.91~1.36mg/L)是NO2--N积累的主要原因.同时,研究了反硝化过程中低溶解氧、不同碳氮比(C/N)及碳源类型等因素对NO2--N积累的影响,查明了生物滤器内含氮化合物的浓度变化与反硝化细菌的数量和功能,验证了反硝化过程对NO2--N积累的影响,明确了反硝化作用对NO2--N积累的促进作用.     

选择性排泥改善颗粒污泥亚硝化性能的研究

通过好氧颗粒污泥反应器160d的运行,考察了选择性分离颗粒污泥对改善短程硝化工艺长期稳定运行的有效性.反应器整个运行过程分3个阶段,在第一阶段污泥停留时间(SRT)仅通过出水中携带的污泥自行调控,SRT极高,造成颗粒污泥的解体以及短程硝化性能的恶化.阶段2和阶段3中通过排出颗粒污泥床顶部污泥,控制SRT分别为(45±5),(30±5)d,氨氧化细菌(AOB)活性有明显提升.NO2--N比累积速率由阶段1运行时的7.44mg/(g·h)上升至阶段2时的8.08mg/(g·h)和阶段3时的9.14mg/(g·h);相反,NO3--N比产生速率从3.01mg/(g·h)下降至SRT为(30±5)d时的1.54mg/(g·h);阶段3出水中亚硝化率达80%以上.以上结果表明,通过选择性分离颗粒污泥控制SRT是实现短程硝化颗粒污泥工艺长期稳定运行的一种有效调控策略.另外,分析认为反应器高径比越大以及引入与NOB竞争亚硝酸盐基质的微生物均有利于该策略的实施.     

选择性排泥改善颗粒污泥亚硝化性能的研究

通过好氧颗粒污泥反应器160d的运行,考察了选择性分离颗粒污泥对改善短程硝化工艺长期稳定运行的有效性.反应器整个运行过程分3个阶段,在第一阶段污泥停留时间(SRT)仅通过出水中携带的污泥自行调控,SRT极高,造成颗粒污泥的解体以及短程硝化性能的恶化.阶段2和阶段3中通过排出颗粒污泥床顶部污泥,控制SRT分别为(45±5),(30±5)d,氨氧化细菌(AOB)活性有明显提升.NO2--N比累积速率由阶段1运行时的7.44mg/(g·h)上升至阶段2时的8.08mg/(g·h)和阶段3时的9.14mg/(g·h);相反,NO3--N比产生速率从3.01mg/(g·h)下降至SRT为(30±5)d时的1.54mg/(g·h);阶段3出水中亚硝化率达80%以上.以上结果表明,通过选择性分离颗粒污泥控制SRT是实现短程硝化颗粒污泥工艺长期稳定运行的一种有效调控策略.另外,分析认为反应器高径比越大以及引入与NOB竞争亚硝酸盐基质的微生物均有利于该策略的实施.     

移动床生物膜反应器处理废水的特性研究

以氧吸收速率(Rou)为指标,研究了移动床生物膜反应器内两相污泥中自养菌和异养菌的生物活性.分别测定了不同温度和不同负荷下,反应区内悬浮相和附着相污泥的Rou.结果表明:温度为5 ℃时,自养菌的硝化活性为18 ℃时的60%左右;附着相微生物的硝化能力较悬浮相微生物低20%～30%;该反应器具有良好的抗低温和负荷冲击的能力.该反应器内2个反应区中附着相和悬浮相污泥的生物活性为:反应区Ⅱ悬浮相>反应区Ⅰ悬浮相>反应区Ⅱ附着相>反应区Ⅰ附着相.反应区Ⅰ,Ⅱ的反硝化速率分别为0.44和0.63 mg/(g·h),说明后者污泥的反硝化活性好于前者.试验结果还表明,在反应器内NO2--N的积累量非常低.      

锯末+乙醇作为混合碳源去除地下水中硝酸盐的影响因素研究

本试验采用室内试验装置,研究了 pH、温度、硝酸盐浓度对锯末+乙醇作为混合碳源去除地下水中硝酸盐的影响结果表明,pH值在5～10内变化时对锯末+乙醇混合碳源体系的硝酸盐去除率影响较大,pH ＞7时的硝酸盐去除率明显高于pH ＜7时的去除率;并且随着pH值的增加,亚硝酸盐的积累量越多,锯末+乙醇混合碳源体系最佳的pH值范围是7～8.锯末+乙醇混合碳源体系受温度的影响较大,温度为8.5、15℃时的反硝化速率显著低于25℃时的速率,25℃时的反硝化速率分别是8.5、15℃时的3倍和1.5倍,锯末+乙醇混合碳源体系适宜的温度范围为25 ～35℃进水硝酸盐浓度也会影响锯末+乙醇混合碳源体系的反硝化效果,硝酸盐氮浓度在67.8 ～113 mg·L-1范围内变化时,反应体系的硝酸盐去除效果较好反应初期,硝酸盐浓度越大混合碳源体系的反硝化速率就越低,可能较大的硝酸盐负荷对反硝化细菌产生毒害作用而不利于硝酸盐的去除.     

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·...     

合成氨废水短程反硝化特性研究

取自强化A/O工艺处理合成氨废水中试装置的活性污泥,在pH、碳源和温度均不为限制性因素条件下,短程反硝化和全程反硝化均为零级反应.结果表明,相对于全程反硝化,短程反硝化可以节约14.1%的碳源和55.7%的反硝化时间;初始NO2--N为36.82 mg.L-1时反硝化最快,比反硝化速率（以NO2--N/VSS计）为0.509 g.（g.d）-1;pH为7.5时反硝化速率最快,实际运行中应避免缺氧区pH〉9;选择性增殖的反硝化菌对甲醇和乙醇形成了良好的适应性,却对葡萄糖和乙酸等其它低分子易降解有机物产生了不适应性.     

影响亚硝化过程和硝化过程因素的动力学模型分析

用数学模型模拟了1L初始氨氮浓度60 mg·L-1且无其它氮源的污水完全混合批式硝化过程,并分别计算了溶解氧、温度、微生物群落对硝化过程的影响.模拟结果表明,DO浓度降低时各物质转化速度也降低,DO=0.5 mg·L-1和氨氧化细菌占优势时NO2--N的转化率可高于50%,因而低浓度溶解氧有利于NO2--N积累;不同温度的氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌代谢速度不同,温度升高对氨氧化细菌的促进作用更大,亚硝酸盐氮浓度最大值随温度升高而增大,温度高于30℃有利于NO2--N的积累;此外硝化动力学方程对底物最大比氧化速率的灵敏度要高于亲和常数的灵敏度,但二者均低于微生物构成对模拟结果的影响,溶解氧和温度对硝化过程的影响也均不如微生物构成显著,因此要确保亚硝化过程的实现,必须保持系统中氨氧化细菌占优势.     

复三维电极-生物膜反应器脱除饮用水中硝酸盐的试验研究

研究了连续流复三维电极-生物膜反应器在不同电流、温度和pH条件下的反硝化性能.结果表明,在电流从0mA增加至100mA的过程中,NO3--N去除率随电流增大而升高;电流为100mA时NO3--N去除率最高,达到了73.8%,出水NO3--N浓度为8.27mg.L-1;电流高于100mA时,NO3--N去除率略有下降.电流从0mA增加至150mA的过程中,NO2--N积累量先增加后减少;电流为60mA时NO2--N的积累最为严重.温度为31～35℃时,反硝化效果较好,出水NO3--N浓度低于10mg.L-1;温度为35℃时,NO3--N去除率最高,达到了85.5%.pH值为7.2～8.2时,反硝化效果较为理想,出水NO3--N浓度在10mg.L-1以下,NO2--N浓度低于1mg.L-1.该反应器具有较好的pH缓冲性能,进水pH从5.5上升至9.0的过程中,其出水pH可维持在7.6～8.2,NO3--N去除率在59.6%～80.2%.此外,电流、温度和进水pH还对氨氮的生成量和总磷的去除产生明显影响.通过复三维电极-生物膜反应器与纯电化学反应器的对比试验,对氨氮产生和总磷去除的可能原因进行了分析和探讨.