混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响

以乙酸钠和丙酸钠1:2混合作为碳源,进水COD浓度分别为200,400,600,800mg/L,研究混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响,并通过比较微生物体内储能物质的变化,探讨混合碳源浓度对生物脱氮除磷性能影响的机理.结果表明,当进水磷和氨氮浓度分别为12,30mg/L时,随着进水COD由200增加至800mg/L,磷去除率由39.9%提升至86.4%(氮去除率从13.5%提升至96.4%).进水COD为400mg/L时单位挥发性悬浮固体(VSS)的磷和氮去除量达到最高[分别为(4.31±0.08)和(6.15±0.22)mg/g].当进水COD由200增加至400mg/L时生物除磷活性增强,而COD继续增加会使污泥沉降性能变差,脱氮除磷生物活性降低.好氧吸磷和同步硝化反硝化主要由微生物体内储能物质多β羟基烷酸盐(PHA)驱动,当进水COD为400mg/L时单位VSS消耗的PHA最多.混合碳源浓度通过影响碳源的好氧代谢,使微生物体内储能物质的积累/转化量不同,进而影响系统的脱氮除磷性能.     

单级好氧生物除磷工艺处理生活污水

采用SBR单级好氧生物除磷工艺处理生活污水,检验该工艺处理实际污水的可行性和稳定性,并与传统厌氧/好氧工艺进行比较.结果表明,当进水磷浓度为2~10mg/L时,SBR单级好氧生物除磷工艺能高效去除污水中的磷,经过长期运行去除效果稳定,去除率保持在90%以上,最高可达98.6%.该工艺对污水中的氨氮、TN、COD等污染物也具有良好的去除效果,平均去除率分别在92%、87%、90%以上,并可实现同步脱氮除磷.SBR单级好氧生物除磷工艺无厌氧段实现强化生物除磷,与传统厌氧/好氧工艺相比,除磷能力相当,但运行成本较低,经济性优势明显.     

溶解氧对好氧/延长闲置SBR除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,乙酸钠为外加碳源,考察不同溶解氧(DO)浓度下好氧/延长闲置(O/EI)序批式反应器的除磷效果,并通过分析典型周期内磷元素及微生物体内各储能物质的变化,探究DO浓度对O/EI工艺除磷性能的影响机制.结果表明,低DO浓度(1 mg·L-1)条件下,O/EI系统具有良好的除磷效果,除磷率高达96%,单位污泥除磷量为5.02 mg·g-1;而当DO浓度较高(4 mg·L-1)时,反应器内磷的去除率降至50%,单位污泥除磷量仅2.81 mg·g-1.研究表明,在DO浓度为1 mg·L-1时,微生物能合成较多聚羟基脂肪酸酯(PHAs),糖原的合成及利用较少,系统好氧吸磷量远高于其他反应器,并在闲置期释放出更多聚磷酸盐.可见,DO可通过影响微生物体内PHAs和糖原的合成及转化,闲置期释磷,好氧前期释磷及好氧吸磷,进而影响系统的除磷性能.     

Ca~(2+)在好氧颗粒污泥形成中的作用

通过运行序批式生物反应器与摇瓶实验相结合方法,在进水中投加不同数量Ca2+(0～200mg/L),考察了Ca2+在好氧颗粒污泥形成中的作用.当SBRⅠ、Ⅱ进水Ca2+含量分别为30、100mg/L,运行20d后,两反应器中均出现了好氧颗粒污泥.运行前50d,SBRⅠ中颗粒污泥浓度MLSS与污泥沉降指数SVI指标明显好于SBRⅡ;运行80d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥浓度MLSS均稳定在7.5g/L,SVI分别为46～48mL/g、45～47mL/g,差异很小.反应器运行90d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥Zeta(ζ)电位为-12.5～-12.6mV;摇瓶实验中,当进水Ca2+为0～200mg/L,运行至60d时,摇瓶中污泥Zeta电位为-14.1～-14.4mV;进水中Ca2+含量的增加对污泥Zeta电位影响很小,没有引起好氧颗粒污泥Zeta电位的明显差异,电中和在颗粒污泥形成过程中并不起重要作用.随着进水Ca2+浓度增加,颗粒污泥中的微生物数量与种类都逐渐丰富,Ca2+有助于促进污泥中微生物多样性.接种污泥及SBR中颗粒污泥的元素含量分析表明,好氧颗粒污泥Ⅰ、Ⅱ与接种污泥相比,颗粒污泥中Ca、Mg、K、Na含量均有所减少,Fe含量分别增加了4.42%、7.82%.具有良好絮凝作用的金属离子与EPS间形成的高分子生物聚合体可能是促进好氧颗粒污泥形成的主要原因.反应器运行期间,SBRⅡ对污染物的去除性能始终高于SBRⅠ,运行70d后,SBRⅠ、Ⅱ中颗粒污泥对NH4+、COD去除率较高达到90%以上,对TN、TP的去除率为65%～70%.     

单级好氧除磷工艺与厌氧/好氧除磷工艺的对比研究

以A/O工艺和单级好氧除磷工艺为研究对象,利用生活污水中存在最广泛的乙酸钠作为单一碳源,对比研究了2组SBR（A/O工艺,SBR1;单级好氧除磷工艺,SBR2）的除磷效果.连续进行3个月的研究表明,2组SBR在稳定除磷阶段的除磷率和单位污泥的除磷水平分别为91.72%和3.23 mg.g-1（SBR1）与71.70%和2.91 mg.g-1（SBR2）.进一步研究还发现：在SBR1中PHA合成的同时伴随着糖原质的消耗,而在SBR2中PHA合成的同时伴随糖原质的积累,这意味着单级好氧除磷工艺中PHA的合成无需糖原质的参与;在静置阶段,2组SBR都表现出了很明显的释磷现象,但SBR2具有更高的释磷水平（释磷量分别为2.6 mg.L-1和13.28 mg.L-1）.SBR1和SBR2体现出不同的除磷能力的原因很有可能是2组SBR的微生物在代谢过程中储能物质在消耗和存贮的循环过程中存在差异.     

进水氨氮浓度对静置/好氧/缺氧SBR脱氮除磷性能的影响

在4个序批式反应器(SBR)R1、R2、R3和R4中,以静置段代替传统厌氧段,采用后置缺氧,考察进水氨氮浓度分别为20,30,40,50mg/L对静置/好氧/缺氧SBR脱氮除磷性能的影响.结果表明,R1、R2、R3和R4长期运行中磷去除率分别为82.3%、92.8%、92.6%和89.1%,总氮(TN)去除率分别为97.2%、88.6%、84.5%和72.6%.静置段省却搅拌,但仍起厌氧段作用,仍可实现生物强化除磷.4个反应器好氧段均发生同步硝化-反硝化(SND),分别贡献14.7%、16.6%、17.8%和14.8%的进水后TN量,且后置缺氧段利用糖原驱动反硝化,脱氮效果较好,出水TN分别为0.57,4.43,6.61,13.70mg/L.研究表明,进水氨氮浓度可影响静置释磷、好氧摄磷、反硝化除磷.静置段代替厌氧段的后置缺氧工艺可取得较好脱氮除磷效果,且节约成本,简化工艺.     

DO浓度对EBPR耦合SND处理低C/N污水的影响

为了解厌氧/好氧运行的序批式反应器（SBR）中,强化生物除磷（EBPR）与同步硝化反硝化（SND）的耦合脱氮除磷特性,以实际低C/N （约为3.5）生活污水为处理对象,先通过调控进水C/N考察其对EBPR启动和聚磷菌（PAOs）富集情况的影响,再通过调控好氧段DO浓度考察其对系统脱氮除磷性能、SND率及碳源转化特性的影响.结果表明,DO浓度为2.0mg/L,当进水C/N由3.2提高至7.5并降至3.8时,反应器出水PO₄^3--P浓度由3.9mg/L逐渐降至0.5mg/L以下,且厌氧释磷量（PRA）由3.3mg/L逐渐升高至约30mg/L.此后,当DO浓度逐渐降至约1.0mg/L时,SND现象愈加明显,且其与EBPR耦合使得系统总氮（TN）和PO₄^3--P去除率分别提高至85%和94%.但当DO浓度约为0.5mg/L时,硝化过程进行不完全,亚硝酸盐积累较为明显,耦合系统中存在同步短程硝化反硝化现象.DO浓度为约1.0mg/L时,系统具有最高的脱氮除磷性能.此外,当DO浓度由2.0mg/L降至0.5mg/L时,PAOs较聚糖菌（GAOs）在厌氧内碳源储存中的贡献逐渐减小（P_PAO,An由30.3%逐渐降至20.2%）,PRA降低约7mg/L.DO浓度为1.0~1.5mg/L最有利于系统厌氧段内碳源PHA的合成.     

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%.     

低溶解氧条件下分段进水对SBR工艺脱氮除磷效果的影响研究

针对传统生物法处理低C/N生活污水存在曝气量过饱和、有机碳源不足和脱碳效率低等问题,开展了低溶解氧(DO)条件下分段进水SBR运行模式的试验研究,对比分析4种低DO条件下传统SBR工艺与分段进水SBR运行模式的脱氮除磷效果。结果表明:传统SBR工艺中,CODCr去除率达到90%以上,而二段进水方式下其去降率下降了20%;采用4种不同DO条件下,一段进水方式下SBR反应器的脱氮效率较低,出水中TN分别为17.4mg/L、19.5mg/L、18.6mg/L、21.6mg/L,其中当DO为1.0mg/L时SBR反应器的脱氮效率最高,TN去除率达到45%,而TP去除率分别为19%、25%、22%、21%;对于二段进水,同样的DO条件下,其中当DO为1.0mg/L时SBR反应器的脱氮除磷效果最佳,脱氮除磷去除率分别提高了17%、20%。通过分段进水,提高了进水中反硝化细菌和聚磷菌对原有有机物的利用率,从而提高了SBR反应器的脱氮除磷效率。     

甲醇和乙醇对SBR单级好氧生物除磷的影响研究

分别以甲醇(SBR1#)和乙醇(SBR2#)作为碳源,研究了其对单级好氧生物除磷的影响.结果表明,稳定运行条件下,SBR1#磷的平均去除量为6.56mg/L,平均去除率为52.63%.SBR2#中磷的平均去除量为11.22mg/L,去除率为90.34%. SBR1#和SBR2#一个周期运行中好氧吸磷速率分别为1.62mg/(g×h)(以PO43--P计)和5.31mg/(g×h)(以PO43--P计),其中SBR2#出水磷的浓度低于检出限,SBR2#的储能物质总累积量比SBR1#多.相比之下,乙醇是作为除磷碳源效果较好.静置期,由于SBR2#中聚磷菌生物活性较SBR1#高,代谢旺盛,其释磷量高于SBR1#.     

pH值对SBR单级好氧生物除磷的影响

在2个序批式反应器(R1、R2)中,以合成废水为对象,研究了不同pH值(R1:pH 8±0.2; R2:pH 7±0.2)对单级好氧生物除磷的影响;并通过比较周期中主要储能物质的变化,探讨了产生不同除磷效果的原因.结果表明,R1与R2均具有较高除磷性能, R1与R2中的平均去除率分别为94.9%,83.5%,pH值对SBR单级好氧生物除磷有一定的影响.导致R1具有较高除磷性能的原因是其对聚磷的依赖程度更大.好氧段R1糖原积累量低于R2(R1为1.42mmol/g, R2为1.55mmol/g),但降解量却高于R2(分别为1.41,1.19mmol/g);静置期,R1中糖原无明显变化,R2中则观察到明显的糖原降解.R1与R2均有明显的释磷现象, R1释磷量高于R2(释磷量分别为9.65,7.33mg/L).整个周期中,R1中PHA 无明显变化,而R2中则在好氧段有少量减少,静置期有少量上升.     

不同丙酸盐/乙酸盐比对单级好氧生物除磷的影响

在2个序批式反应器(R1、R2)中,采用合成废水,研究了废水中常见的两种挥发性脂肪酸(VFAs)盐-丙酸盐和乙酸盐-的不同浓度比值(R1:丙酸盐/乙酸盐=0.165;R2:丙酸盐/乙酸盐=2.00)对于单级好氧生物除磷的影响.结果表明,经过30d的驯化后,R2的除磷效果要优于R1,R1和R2的平均去除率分别为77.95%和84.79%.但是,R1中单位微生物的除磷性能要好于R2,R1单位微生物磷平均去除量为8.66mg/g,R2为8.03mg/g.静置期,R1和R2中均有明显的释磷现象,但R2释磷量大于R1,单位微生物的释磷量也大于R1,可能的原因是R1中尚有部分糖原在静置期分解供能,而R2中全为聚磷分解供能.     

镁离子浓度对SBR生物除磷系统的影响

通过不投加镁离子（R1）、投加8 mg/L镁离子（R2）以及投加24 mg/L镁离子（R3）,分析镁离子对SBR生物除磷体系的影响.结果表明,适量镁离子的添加会加速聚磷菌的富集,有助于维持生物除磷系统的稳定运行.在稳定运行阶段,镁离子不充足的系统（R1）磷酸盐去除率逐渐下降至50%以下,系统呈恶化趋势,而在镁离子充足的...     

Comparison of conventional and inverted A2/O processes: Phosphorus release and uptake behaviors

Two full-scale systems operated in parallel, a conventional A²/O system consisting of anaerobic, anoxic and oxic compartments in succession and an inverted system consisting of anoxic, anaerobic and oxic compartments without internal recycle, were compared in terms of their phosphorus removal performance, with an emphasis on phosphate (P) release behaviors, using both operational data and simulation results. The inverted system exhibited better long-term phosphorus removal performance (0.2 ± 0.3 vs. 0.7 ± 0.7 mg/L), which should be attributed to the higher P release rate (0.79 vs. 0.60 kg P/(kg MLSS·day)) in the non-aerated compartments. The P release occurred in both the anoxic and anaerobic compartments of the inverted system, resulting in more efficient P release. Although the abundances of the ‘Candidatus Accumulibacter phosphatis' population in the two systems were quite similar ((19.1 ± 3.27)% and (18.4 ± 4.15)% of the total microbe (DAPI stained particles) population in the inverted and conventional systems, respectively, by fluorescence in situ hybridization (FISH)), the high-concentration DAPI staining results show that the abundances of the whole polyphosphate accumulating organisms (PAOs) in the aerobic ends were quite different (the average ratios of the poly-P granules to total microbes (DAPI stained particles) were (45 ± 4.18)% and (35 ± 5.39)%, respectively). Both the operational data and simulation results showed that the inverted system retained more abundant PAO populations due to its special configuration, which permitted efficient P release in the non-aerated compartment and better P removal.     

上流双层填料单级自养脱氮反应器启动与运行

通过接种亚硝化与厌氧氨氧化污泥,以无机高氨氮（110~130mg/L）废水为对象,研究上流式双层填料反应器的启动与运行.反应器上层与下层分别以沸石和聚氨酯海绵作为填料,启动两种填料高度比分别为2：3和3：2的1号和2号反应器,历时139d成功建立自养脱氮系统.结果表明,1号反应器最高总氮去除率达84.4%,2号最高总氮去除率达81.8%,总氮去除负荷分别达0.15,0.14kgN/（m³·d）.进水未添加有机碳源时,2号△NO₃^--N/△NH₄⁺-N一直稳定在特征值0.11附近,自养脱氮系统更为稳定.在添加有机碳源情况下,2个反应器总氮去除率都得到提升,△NO₃^--N/△NH₄⁺-N也更为稳定.说明一定浓度的有机物能强化系统稳定运行,提高系统脱氮性能.反冲洗稳定后,1号反应器出水NO₃^--N由未反冲洗前的17.61mg/L降低到10mg/L以下,说明适当的反冲洗可以有效恢复反应器运行,反冲洗与NOB抑制手段相结合能更好地维持反应器的长期稳定运行.     

温度及反硝化聚磷对SBMBBR脱氮除磷的影响

实验在维持进水COD、PO^3-₄-P和NH⁺₄-N浓度分别为450 mg/L 、10 mg/L和40 mg/L左右的条件下,考察了较低温度（14℃±1℃）和较高温度（24℃±1℃）对SBMBBR（序批式移动床生物膜反应器）除磷脱氮效果的影响.结果表明,14℃±1℃和24℃±1℃下,PAOs（聚磷菌）的释磷量分别为54 .7 mg/L、19 .7 mg/L;除磷率分别为98 .3%、83 .4%;脱氮率分别为87 .8%、98 .4%.较低温度有利于PAOs的富集,但不利于硝化的进行;较高温度有利于硝化反硝化的进行,但PAOs不再是污泥系统的优势菌种.同时在经过较长时间（3个月）厌氧/好氧运行的污泥系统中进行了厌氧/缺氧反硝化除磷实验,该系统内反硝化聚磷除磷效果较好,反硝化吸磷占总吸磷量的80%左右.     

不同电子受体除磷污泥相似性与菌群结构研究

分别以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体,采用3组SBR反应器培养除磷污泥,连续126d的稳定运行表明:以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体除磷污泥对TP平均去除率分别为84.8%, 78.7%, 87.4%,出水TP平均浓度分别为0.758, 0.931, 0.632mg/L.采用高通量测序技术对不同电子受体除磷污泥的相似性与菌群结构进行了研究,结果表明,以硝酸盐,亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷污泥具有近似的菌群结构,与好氧除磷污泥菌群结构差异较大.基于各样品主导OTUs序列的系统发育关系及其比例的分布,主导微生物主要可以分为5个簇.通过序列比对,在97%的序列相似度条件下,种泥中聚磷菌与聚糖菌序列比例为0.716%与0.368%,以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体除磷污泥中聚磷菌与聚糖菌序列比例分别为1.78%, 2.53%, 4.80%与1.44%, 1.32%, 30.9%,厌氧-缺氧条件有利于抑制聚糖菌.亚硝酸盐为反硝化除磷污泥电子受体时潜在公共卫生安全隐患.