基于PHB碳源驱动的同时硝化/反硝化除磷过程

构建厌氧/限氧曝气的序批式生物系统(A/OLASBR),以碳源偏低模拟城市污水为对象,在连续(CA)和间歇曝气(IA)模式下,研究以PHB为碳源驱动的同时硝化/反硝化除磷(SNDPR)过程,并考察了PHB、氧化还原电位(ORP)和pH值的变化规律与SNDPR持续稳定性之间的关系.结果表明,在恒定气量为40 L·h-1的CA模式下TN和TP去除率分别为79.9%和92.8%;而IA模式下曝气百分数(AF)和曝气频率(fIA)值为0.5和24时,TN与TP去除率分别为87.9%和93.5%,PHB降解速率平稳,ORP均值均化程度最好,ORP和pH值的稳定性最强.因此,低AF和高fIA的IA模式可缓冲PHB降解速率,均衡硝化与反硝化除磷速率,有利于SNDPR过程的持续稳定,且ORP均值的均化程度与ORP和pH值的稳定性可控制SNDPR过程的持续稳定.     

pH调控对淘米水厌氧发酵的挥发性脂肪酸组成及奇偶数比率的影响

为了分析餐厨类固体废物的厌氧发酵性质,以淘米水为对象研究了其厌氧发酵过程,并通过调控pH观察厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)组成及奇偶数比率的变化。结果表明:不调控pH时,偶数VFAs占主导地位,在VFAs达到峰值时,偶数VFAs为2 057.0mg/L;当pH为4.0、5.0时,丁酸含量最高;当pH为6.0、7.0时,乙酸含量最高;当pH为8.0时,丙酸含量最高。调控pH对VFAs奇偶数比率有明显影响。     

碳氮磷比例失调城市污水的同步脱氮除磷

为解决现行同步脱氮除磷工艺处理南方地区碳、氮、磷比例失调城市污水中，因C／N、C／P偏低，碳源不足而降低脱氮除磷效率的难题，试验以碳源偏低的广州市城市污水为研究对象，采用厌氧／好氧交替运行的SBR系统，通过对厌氧、好氧时段的合理调控，在无需额外添加碳源的条件下，有机物、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别可达90％、72％、41％和99％，不仅能使有机物和氮的出水指标达到国家排放标准，而且总磷出水浓度能达0．5mg／L以下。通过进一步分析同步高效脱氮除磷的影响因素和控制条件，得出合理污泥龄的控制是实现同步脱氮除磷的关键，厌氧／好氧交替运行的方式不仅强化了磷的释放和吸收，而且降低了碳源偏低和硝酸盐对同步脱氮除磷影响的结论。     

剩余污泥在微氧条件下利用VFAs合成PHAs的工况优化

针对2种脱氮除磷工艺的剩余污泥,在微氧条件下,以花生渣厌氧发酵产生的VFAs为碳源,控制反应时间为5 h,DO≤0.2 mg·L~(-1),COD为650～750 mg.L~(-1),对比2种不同工艺的剩余污泥合成聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的量,并探究了增设前置曝气对微氧条件下剩余污泥合成PHAs的影响。结果表明,在微氧条件下,连续流中同步亚硝化反硝化脱氮除磷系统二沉池的剩余污泥(R1)和采用A~2O工艺的实际水厂的剩余污泥(R2)合成PHAs最高量分别为108.6 mg·g~(-1)和58.58 mg·g~(-1),R1比R2更具有合成PHAs的能力;在增设前置曝气实验中,曝气时间的延长和曝气量的增大均可促进PHAs的合成;当曝气气量为50 L·h~(-1)时,曝气20 min后,R1合成的PHAs最高为172.5 mg·g~(-1)。氧化还原电位(Eh)是微氧条件下PHAs合成过程中的重要指示参数,当Eh值为最低时,PHAs合成量最多。以上结果可为脱氮除磷工艺剩余污泥利用廉价碳源合成PHAs提供参考。     

淘米水内在发酵特性与VFAs的量化关系变化规律

为了研究餐厨类废弃物定向产挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)的基质释放机理,将淘米水作为单一研究对象,探究其分别在原始状态和不同p H值下VS、SCOD、氨氮、可溶性糖与VFAs之间的量化关系和关联程度。结果表明,淘米水原始状态下有机质转化为VFAs的转化率较低,调节p H值使内在发酵特性含量和VFAs总量有显著增加,其中p H=7对其影响最大,VFAs产率(以VS计)为267. 14 mg/g,VFAs/SCOD比值为55. 84%,氨氮溶出量(以VS计) 20. 24 mg/g,可溶性糖转化率为88. 3%。VS和SCOD与VFAs关联程度大,其次是氨氮、可溶性糖,VFAs大部分由有机质水解产生,少部分来自氨氮溶出、可溶性糖转化。p H值不会改变量化和关联趋势,但使产酸天数和发酵周期提前。     

不同电极材料对阴极硝化耦合阳极反硝化微生物燃料电池性能的影响

为解决传统MFC反硝化菌在好氧阴极难以富集且脱氮效果差的问题,通过构建石墨MFC和碳刷MFC以阴极硝化耦合阳极反硝化的方式脱氮除碳,并对比分析2种不同电极MFC的性能。结果表明:在相同条件下石墨MFC的最大功率密度为6.71 W·m~(-3)NC,开路电压为902.13 mV;碳刷MFC的最大功率密度为5.11 W·m~(-3)NC,开路电压819.04 m V。启动阶段前15 d碳刷MFC的总氮去除率更高,之后石墨MFC的总氮去除率接近100%,碳刷MFC的总氮去除率在95%左右。石墨MFC的COD去除率高达93%,碳刷MFC的COD去除率在83%左右。相比于传统MFC,阴极硝化耦合阳极反硝化MFC不需要调节pH。相比于碳刷电极,石墨电极MFC可以启动和挂膜同时进行,缩短挂膜时间,且产电性能和脱氮除碳效果更好。     

厌氧时聚-β-羟基丁酸酯(PHB)最大化积累的影响因子

为实现有限碳源的最大化利用,在厌氧/限氧曝气序批式生物系统的基础上,以碳源偏低的模拟城市污水为对象,分析比较厌氧阶段典型周期内不同碳源浓度,总磷浓度对聚-β-羟基丁酸酯(PHB)积累的影响,并考察了运用新的前曝气模式对PHB积累的影响。结果表明,当碳源浓度为140、280和400 mg/L时,PHB积累的最大值分别为10.53、22.75和32.61 mg/g;当总磷浓度为6、12和18 mg/L时,PHB最大积累值分别为25.75、32.54和38.27 mg/g。说明进水碳源浓度和总磷浓度与PHB的最大积累量呈正相关,且碳源浓度对PHB积累量的影响比总磷浓度的影响大。比较无前曝气时厌氧PHB最大积累量,前曝气时间为10、20和30 min的最大积累量分别增长了25.1%、57.1%和69.5%,说明增设前曝气运行方式有利于PHB的积累。     

同步亚硝化/反硝化除磷的调控因子及菌群分析

针对碳源偏低的城市污水,文章采用厌氧/限氧的连续流活性污泥反应器,控制水力停留时间为14 h,污泥回流比为1,COD为80～180 mg/L、TP为8.95～12.25 mg/L、NH_4~+-N为30～33.5 mg/L,考察溶解氧(DO)和二沉池沉淀时间对亚硝化/反硝化同步反应的影响,并对系统微生物菌群进行研究分析。结果表明,污泥中AOB与NDPAOs 2种菌群属类的配比为1.113时,DO范围在0.4～0.7 mg/L,二沉池沉淀时间为3 h,A/OLA连续流中亚硝化和反硝化2个生化反应平衡,脱氮除磷效果最佳,TP的去除率为98.32%,TN的去除率为98.61%。     

亚硝酸盐对反硝化聚磷菌除磷性能的影响

为考察亚硝酸盐对反硝化聚磷菌（DPB）的影响，试验以模拟污水为研究对象，采用2个相同的SBR反应器，分别进行亚硝酸盐浓度对DPB的抑制影响和亚硝酸盐对DPB驯化过程的研究。结果表明，当亚硝酸盐浓度高于20 mg/L时，未经亚硝酸盐驯化的DPB反硝化除磷性能受到明显抑制，而经过亚硝酸盐驯化后的DPB在亚硝酸盐浓度为32 mg/L左右时，依然保持良好的反硝化吸磷性能，但以亚硝酸盐为电子受体的反硝化吸磷速率要比硝酸盐为电子受体的低21%。由此说明，亚硝酸盐对DPB反硝化除磷的抑制作用是相对的，可通过亚硝酸盐对DPB的诱导驯化来降低此抑制作用，但硝酸盐比亚硝酸盐更适合作为DPB反硝化除磷的电子受体。     

间歇式活性污泥反应器内短程同步硝化反硝化的研究

以絮状活性污泥为种泥，以模拟城市生活污水为处理废水，在间歇式活性污泥反应器（SBR）内进行污泥的驯化和培养，通过控制运行条件在SBR内成功实现了NO2-N的积累和短程同步硝化反硝化。实验结果表明，NO2-N积累阶段，控制温度（31±1）℃、曝气量40～45L／h、污泥泥龄9—15d，SBR内NO2-N积累率可达95％-96％。培养成熟的好氧颗粒污泥平均粒径为3—5mm，用其进行短程同步硝化反硝化实验，一个反应周期5h结束后SBR出水的COD，NO2-N，TN去除率分别达92％，95％，85％。