温度对ABR-MBR复合工艺处理生活污水的影响及其微生物群落分析

将厌氧折流板反应器(ABR)与膜生物反应器(MBR)优化组合(CAMBR)用于处理实际生活污水,研究温度对该反应器处理效能的影响,并采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对其内部微生物群落结构进行分析.试验水力停留时间为7.5 h、混合液回流比R1为200%,R2为50%、pH为6.5~8.5、溶解氧3 mg·L-1左右.控制3个温度梯度:中温(25℃±5℃),低温(10℃±5℃),高温(35℃±5℃).结果表明系统稳定运行后,温度对系统去除COD的影响很小,COD的去除效果很好.中温和高温环境,系统出水水质较好,TN平均去除率为70%,出水平均浓度为9 mg·L-1,TP平均去除率为73%,出水平均浓度低于0.8 mg·L-1.低温环境,TN平均去除率仅为57%,出水平均浓度为15 mg·L-1;TP平均去除率降至67%,出水平均浓度为1 mg·L-1.DGGE图谱表明,整个试验过程,系统内微生物类群保持多样性分布,同时优势菌群突出;在同一时期内,各反应池菌群相似性较高,但各隔室微环境的改变使得ABR和MBR内微生物菌群结构仍存在明显差异,强化了ABR和MBR的各自功能,有效保证了系统脱氮除磷效果.     

厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)反应是指在厌氧或者缺氧条件下,厌氧氨氧化微生物以NO2--N为电子受体,氧化NH4+-N为氮气的生物过程。该过程是一种新型自养生物脱氮反应,反应无需外加有机碳源,且污泥产生量小,相对于传统硝化/反硝化脱氮工艺具有显著优势,对处理含高氨氮废水特别是低有机碳源废水具有重大的潜在实际应用价值。近年来,厌氧氨氧化为主体的污水处理工艺已经在各种类型废水处理中得到成功应用,取得了显著的经济和环境效益。综述了厌氧氨氧化反应中常用的亚硝化-厌氧氨氧化工艺(Sharon-Anammox工艺)和完全自养脱氮工艺(CANON工艺)的作用原理、环境调控因子与功能性微生物种群动态分布等最新研究进展,且阐述了两工艺在垃圾渗滤液、厌氧消化液和猪场养殖废水等低碳氮比废水的处理应用效能和最优化控制参数等,为厌氧氨氧化为主体的污水处理工艺的工程化应用提供了技术支撑。最后,总结并介绍了国内外厌氧氨氧化工艺现场规模化应用实例和控制参数,同时,对厌氧氨氧化污水处理工艺实际应用的研究前景及亟待解决的问题进行了展望,认为现场应用中Anammox菌的快速富集培养、有机碳源对Anammox菌的抑制效应以及厌氧氨氧化工艺的广谱适用性等将是厌氧氨氧化工艺大规模应用的难点和热点问题。为厌氧氨氧化工艺实际应用控制和推广提供了理论基础,具有重要的理论和现实意义。     

季节变化对人工湿地与生态塘组合工艺脱氮除磷性能影响

针对太湖流域执行的严格排放标准,以及太湖三山岛农村生活污水分布面广而分散和水质水量不稳定等问题,提出人工湿地与生态塘组合工艺。研究了季节变化对组合工艺脱氮除磷性能的影响,试验结果表明:系统运行1年,组合工艺在不同季节对COD、NH+4-N和TP均具有较好的去除效果,平均出水水质可达GB 3838—2002《地表环境质量标准》Ⅲ类标准;TN平均出水水质接近GB 3838—2002Ⅴ类标准;在不同季节,组合工艺对污染物去除效果不同,对COD和TP去除率为:夏季>秋季>春季>冬季,对NH+4-N和TN去除率为:冬季>夏季>秋季>春季,系统单位面积对COD、NH+4-N、TN和TP去除量为:夏季>秋季>春季>冬季。     

连续流CSTR反应器中好氧污泥的颗粒化及其特性

采用连续流完全混合反应器(CSTR)对好氧污泥的颗粒化进行试验研究。以乙酸盐作为碳源、由营养和微量元素配制的人工配水作原水(COD=150~500 mg/L、pH=6~7)、以污水处理厂活性污泥接种,在常温(25~30℃)条件下,经过20多天的运行,培养出外观为淡黄色、颗粒粒径为1~5 mm(平均为2~3 mm)的好氧颗粒污泥。污泥颗粒化过程由EPS作用下的自絮凝、大量丝状菌的缠裹及细颗粒间的黏附结合等作用产生,经过絮凝核的形成、絮凝核的黏附、颗粒的形成和颗粒的成熟等几个阶段。反应器运行稳定高效,在水力停留时间为2.82 h、COD有机负荷为4.24 kg/(m3.d)的条件下,COD、NH4+-N和PO43--P的去除率分别为85%~90%、90%和50%~70%。颗粒污泥具有极好的沉降性能,沉降速度达30~58 m/h。     

生物膜反应器中低氨氮浓度废水的亚硝化

在连续流生物膜反应器中通过控制DO、pH和HRT,对低氨氮浓度废水进行了亚硝化的实验研究。结果表明,在进水氨氮浓度为35～45 mg/L,温度为34℃的情况下,当DO=1.4～1.5 mg/L,pH=8.3,HRT=6 h时,氨氮的去除率与亚硝态氮的积累率均可达到80%左右,实现了较好的氨氮降解及稳定的亚硝态氮的积累。     

ABR+复合人工湿地处理分散性生活污水的中试研究

研究了ABR+复合人工湿地组合工艺处理分散性生活污水的运行效能及ABR中颗粒污泥的特性。结果表明:在pH和温度的范围分别为6.5～8.5,17.0～28.8℃,ABR和复合人工湿地的HRT分别为3 h(容积负荷平均为1.3 kgCOD/(m3.d)及1.3 d(水力负荷平均为24.6 cm/d)的条件下,系统对COD、NH4+-N、TN、TP和浊度均有较好的去除效果,其平均去除率分别为76%、69%、56%、87%和86%,出水浓度平均分别为37 mg/L、2.73 mg/L、6.93 mg/L、0.18 mg/L和5.05 NTU,ABR中形成了性状良好的颗粒污泥。     

温度对复合厌氧折流板膜生物反应器处理生活污水效能的影响

将新型CAMBR反应器（厌氧折流板反应器（ABR）与膜生物反应器（MBR）优化组合）用于处理生活污水，研究温度对该反应器处理效能的影响。实验水力停留时间7．5h，混合液回流比设置为200％，pH值为6．5～8．5，溶解氧3mg／L左右。控制3个温度梯度：高温（32～37％），中温（20～25℃），低温（5～10％），每个温度运行35d。结果表明，在高温条件下，系统出水COD、NH4．N、TN和TP平均浓度分别为25、0．5、12．5和0．7mg／L。在中温条件下，系统出水COD、NH4＋-N、TN和TP浓度分别30、1．2、12．5和0．4mg／L。在低温条件下，COD和TP分别经过15d和20d调整适应，出水可恢复至35mg／L和1mg／L。由于低温（10％以下）对硝化细菌产生强烈抑制，出水NH4＋-N去除率最终稳定在35％，TN去除率为40％。低温条件下，该反应器应用于污水处理中需注意适当保温，以保证出水水质。     

CAB-MBR复合反应器实现亚硝化-脱氮除磷的启动研究

将厌氧折流板反应器(ABR)与膜生物反应器(MBR)组合的新型CAB-MBR反应器用于处理生活污水,进行亚硝化的启动研究。研究期间,温度为20~28℃,在HRT为7.5 h、混合液回流比R1和R2分别为200%和100%,DO为1 mg/L的条件下,启动运行了50 d,系统稳定后,NO-2出水浓度在4 mg/L以上,NO-2占NO-x总量的90%,短程反硝化效果良好。对COD、NH+4-N、TN和TP的平均去除率分别为94%、90%、75%和80%,出水平均浓度分别为25、3、9.5和0.7 mg/L。     

限NH4+和限NO2-厌氧氨氧化系统的运行特性及微生物种群特征

在控制进水TN浓度<50 mg·L^-1、水力停留时间为2.0 h和水温为20℃条件下,采用连续流完全混合式反应器对比研究了限NH₄⁺和限NO₂^-厌氧氨氧化系统的脱氮效能及微生物种群特征.结果表明,尽管两厌氧氨氧化反应器维持了类似的TN去除负荷［0.45~0.5 kg·（m³·d）^-1］和TN去除率（70%左右）,但限NH₄⁺厌氧氨氧化反应器中ΔNO₃^-/ΔNH₄⁺呈现更快的上升趋势.批式试验及高通量测序结果表明,限NH₄⁺厌氧氨氧化反应器比限NO₂^-反应器具有更为显著的功能及微生物种群空间异质性.Candidatus_Brocadia是两反应器中的优势厌氧氨氧化菌属,限NH₄⁺条件下Candidatus_Brocadia在大粒径颗粒污泥中的富集水平（53.9%）显著高于絮体污泥（19.1%）;而在限NO₂^-条件下颗粒污泥与絮体污泥中Candidatus_Brocadia的相对丰度差别不大,分别为28.1%和21.3%.两反应器中均有Nitrospira存在且主要生存于絮体污泥中,对O₂的需求应是驱动Nitrospira于絮体污泥中生长的关键因素;此外,限NH₄⁺（即NO₂^-富余）环境可以促进Nitrospira的生长繁殖.综上,提出了基于选择性排泥的限NH₄⁺厌氧氨氧化系统优化运行策略.