An innovative membrane bioreactor and packed-bed biofilm reactor combined system for shortcut nitrification-denitrification

An innovative shortcut biological nitrogen removal system, consisting of an aerobic submerged membrane bioreactor (MBR) and an anaerobic packed-bed biofilm reactor (PBBR), was evaluated for treating high strength ammonium-bearing wastewater. The system was seeded with enriched ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and operated without sludge purge with a decreased hydraulic retention time (HRT) through three phases. The MBR was successful in both maintaining nitrite ratio over 0.95 and nitrification efficiency higher than 98% at a HRT of 24 h. The PBBR showed satisfactory denitrification efficiency with very low effluent nitrite and nitrate concentration (both below 3 mg/L). By examining the nitrification activity of microorganism, it was found that the specific ammonium oxidization rate (SAOR) increased from 0.17 to 0.51 g N/(g VSS·d) and then decreased to 0.22 g N/(g VSS·d) at the last phase, which resulted from the accumulation of extracellular polymers substances (EPS) and inert matters enwrapped around the zoogloea. In contrast, the average specific nitrite oxidization rate (SNOR) is 0.002 g N/(g VSS·d), only 1% of SAOR. Because very little Nitrobactor has been detected by fluorescence in situ hybridization (FISH), it is confirmed that the stability of high nitrite accumulation in MBR is caused by a large amount of AOB.     

异养硝化/好氧反硝化菌生物强化含海水污水的SBR短程硝化系统初探

研究了异养硝化-好氧反硝化菌应用于短程硝化系统的可行性.采用生物强化技术将4株高效异养硝化-好氧反硝化菌投入耐盐短程硝化污泥中,考察了其对含海水污水的SBR短程硝化系统的强化效果,并比较了强化系统与原系统的差异性.结果表明,强化系统的NO2--N最大积累量比原系统降低34.92%,而且到达NO2--N最大积累量的时间比原系统提前2h.强化系统的TN和COD在硝化段中后期持续降低,硝化结束时其TN和COD去除率比原系统高出15.24%和5.39%,NH4+-N去除率和亚硝化率比原系统高出6.85%和14.47%.强化系统的pH比原系统高0.46,而ORP低25.84mV.强化系统的性能提升是由强化菌的异养硝化作用和好氧反硝化作用引起的.当受到70%海水盐度冲击时,强化系统的稳定性高于原系统,强化菌的加入有效地抑制了系统从短程硝化向全程硝化转变的趋势.在强化系统与原系统运行的各阶段,强化菌种的数量发生了变化,且随着系统排泥强化菌大量流失.本研究为异养硝化-好氧反硝化菌应用于短程脱氮系统的可行性提供了理论参考.     

不同曝气量对SBBR短程硝化微生物特性及氮转化的影响

在实验室规模的序批式生物膜反应器(SBBR)中研究了不同曝气量(7.2、12.0、15.6L·h-1,对应反应器中平均溶解氧浓度分别为0.5、0.8、1.2mg·L-1)下生物膜的生物特性变化及短程硝化过程规律.结果表明:减小曝气量使反应器内溶解氧浓度降低,将导致生物膜的总生物量下降,生物膜中氨氧化菌逐渐成为优势菌,无论数量还是生物活性均高于亚硝酸氧化菌,利于亚硝酸盐积累;在一个反应周期中,生物膜对溶解氧需求的分配是不同的,曝气初期溶解氧主要用于异氧菌对COD的降解,其后用于氨氮转化.根据上述规律,提出在短程硝化过程中采用"梯级递减式曝气"供氧新策略,即在反应初期保持一种较大的曝气量,提高反应器溶解氧浓度,促进COD快速降解,随后保持一种小曝气量使反应器中溶解氧维持较低的浓度,从而促进亚硝酸盐积累及优化供氧效率.     

生物炭A/O工艺短程硝化反硝化研究

环境温度下,以生物活性碳A/O工艺实现短程硝化反硝化处理城市生活污水。研究了具有短程硝化反硝化功能的生物活性碳污泥培养,并对HRT、曝气量及A/O体积比、回流比进行了讨论。结果得到在环境温度20~26℃,进水NH4+-N浓度150 mg/L,HRT为8 h,曝气量0.3 L/min条件下,亚硝酸积累率高达75%,达到了短程硝化目的;在A/O体积比为1:2,回流比为2:1时,短程硝化反硝化的TN去除率高达86.9%,COD去除率达92.7%;生物活性碳污泥在试验阶段无污泥膨胀发生,SVI稳定在150左右;处理实际城市生活污水,系统运行稳定,COD、NH4+-N、TN去除率分别平均达91.3%,98.8%,90.2%。     

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.     

影响短程硝化反硝化的因素

短程硝化反硝化是指将硝化过程控制在亚硝化阶段,随后在缺氧条件下进行反硝化的生物脱氮过程,其关键是如何控制硝化过程中影响HNO2积累的因素,分析影响HNO2积累因素,包括温度、游离氨、pH值、溶解氧、有害物质和泥龄,探讨实现短程硝化反硝化的途径。     

基于HPR在线监测控制SBR曝气历时实现短程脱氮

应用新型自动呼吸-滴定测量仪在线测量pH值、HPR等信号,进行了在SBR内实现短程脱氮的研究.采用SBR处理人工合成废水,COD和NH4+-N浓度分别为360,40mg/L,温度稳定在20℃,DO低于2mg/L,基于HPR在线监测控制SBR曝气历时.运行约60d后,亚硝酸盐积累率达到88%,COD和NH4+-N去除率均在90%以上,稳定实现了短程硝化反硝化.应用HPR估计硝化过程的NH4+-N浓度发现,NH4+-N实测值与基于HPR的计算值间存在良好的线性关系,相关系数为0.9722;计算值整体低于实测值,主要是由曝气初期的滴定启动滞后所致.     

高氮低碳废水生物脱氮研究进展

针对传统生物脱氮工艺在处理高氨氮、低碳源废水时存在的问题,提出了短程硝化一反硝化和厌氧氨氧化两种生物脱氮新技术,初步探讨了影响亚硝酸盐积累和厌氧氨氧化工艺的因素。介绍了半硝化-厌氧氨氧化工艺的原理和特征,为高氨氮、低碳源废水生物脱氮工艺的没计提供 全新的理论和思路。     

交替好氧/缺氧短程硝化反硝化生物脱氮Ⅱ.过程控制模式的确定

对交替好氧 缺氧短程硝化反硝化生物脱氮工艺中曝气和搅拌时间的控制模式进一步研究 .结果表明 ,ORP(氧化还原电位 )和pH的一阶和二阶导数变化可以作为控制交替好氧和缺氧运行方式的过程控制参数 .在此基础上 ,建立了控制交替好氧和缺氧时间的过程控制模式 .按照所建立的过程控制模式对进水COD、氨氮和总氮浓度分别为 194 5 5～ 92 4 90mg·L-1,2 5 6 8～ 81 4 8mg·L-1和 36 4 6～ 90 5 5mg·L-1.的废水实施交替好氧 缺氧控制 ,经过 2个月的运行 ,COD、氨氮和总氮的下降率和去除率仍然保持在 90 % ,99%和 92 % .因此 ,交替好氧 缺氧短程硝化反硝化生物脱氮工艺控制模式是可行的 ,它不但科学地分配了好氧和缺氧时间 ,提高了反应速率 ,而且为最终实现该工艺的模糊控制奠定了理论基础     

控氧生物膜系统对微污染水体的脱氮性能

通过控制生物膜系统溶解氧(DO)浓度分别为0.5~1 mg/L(Ⅰ)、1~2 mg/L(Ⅱ)、2~3 mg/L(Ⅲ),研究在微污染城市河道水体中实现短程硝化反硝化的可行性。研究表明,在3个系统中,化学需氧量(COD)、氨氮(NH+4-N)和总氮(TN)的平均去除率分别稳定在62.3%、38.6%和38.2%(工况Ⅰ),65.5%、59.4%和28.2%(工况Ⅱ),66.1%、77.3%和22.8%(工况Ⅲ)。系统中各形态氮素含量及其变化情况分析表明,在具有一定NH+4-N去除率前提下,控制体系处于低DO浓度(1 mg/L),亚硝酸盐氧化菌(NOB)生长及活性受到抑制,NO-2-N明显累积,经反硝化作用直接转化为氮气(N2),实现了微污染城市河道水体中的短程硝化反硝化。