污水生物处理实际工艺中氧化亚氮的释放：现状与挑战

介绍了污水生物处理过程中N2O的产生途径,重点分析了污水厂典型脱氮工艺的N2O释放差异及其原因,提出了城市污水脱氮处理过程N2O减排的具体措施,并估算出全国城镇污水处理厂2011年N2O释放总量约为1.26×109g(以N计),对今后关于城市污水脱氮处理过程N2O产生及减排的研究趋势进行了评估.     

序批式颗粒污泥系统中磷的变化和去向分析

在实验室序批式活性污泥法(SBR)处理系统中以普通活性污泥为接种污泥,采用厌氧-好氧的运行方式提高系统的除磷效果.同时培养颗粒污泥,并对系统中磷的变化和去向进行分析.结果表明,整个试验共运行146 d,成熟颗粒污泥平均粒径为603μm,污泥体积指数(SVI)约为30 mL.g-1,COD去除率可达90%,磷的去除率可达95%左右.颗粒污泥系统除厌氧放磷和好氧聚磷以外,还存在明显的污泥颗粒积磷现象.磷的去除途径主要为:系统排泥(出水悬浮物和专门排泥)和污泥积磷.由厌氧末期颗粒污泥的X射线衍射(XRD)分析结果可知,化学沉淀是污泥积磷的一种重要方式,大量的金属离子会与磷形成无机盐沉积在污泥颗粒上.     

高氨氮废水半短程硝化控制及曝气经济性运行优化

本研究进水模拟了污泥消化液、晚期垃圾渗滤液等高氨氮低碱度低碳氮比的废水,在碱度缺乏（不足以实现完全短程硝化）条件下获得了稳定的半短程硝化,并通过曝气量和污泥浓度（MLSS）双因素调控,实现了半短程硝化的高效经济运行.研究表明,进水碱度缺乏条件下短程硝化体系出水亚硝氮/氨氮浓度比值y与进水HCO₃^-∶NH₄⁺物质的量的比x之间存在化学计量关系 y=x/（2-x）,当进水HCO₃^-∶NH₄⁺物质的量的比为1,即进水碱度/氨氮浓度（mg·L^-1）比值为3.6时可实现半短程硝化,并通过游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）联合抑制能够实现稳态运行,亚硝酸盐积累率平均可达95%以上.实验探究了MLSS和曝气量对短程硝化反应器曝气经济性和氨氧化率的影响,通过平衡两因素作用,在保证处理效果的同时最大程度提升了反应系统的曝气经济性：当曝气量为36 L·h^-1和MLSS为2243 mg·L^-1时,反应器的曝气经济性较好,可节省约40%曝气量,且能维持较高的容积氨氮负荷（0.93 kg·m^-3·d^-1）.     

缺氧反应时间对反硝化除磷系统脱氮除磷效果的影响

反硝化除磷工艺具有节省碳源、曝气量以及污泥产量低等优点,因而在处理城市生活污水中具有显著优势。反硝化除磷效能主要在缺氧阶段完成。缺氧时间直接影响系统的脱氮除磷效率。本实验以SBR反应器在厌氧/缺氧/好氧条件下富含的反硝化聚磷菌(DPAOs)为研究对象,通过调节不同的缺氧反应时间(150 min,210 min和270 min),考察缺氧反应时间冲击对下一周期代谢的影响和长期对整个反硝化除磷系统的影响。冲击实验发现:缺氧时间的改变基本不影响下一周期挥发性脂肪酸(VFAs)的吸收以及硝氮去除。在长期缺氧反应时间不同的系统中,当缺氧时间分别为150 min、210 min和270 min时,除磷效率分别是-10.4%、62.5%、73.6%,脱氮率均达到100%。当缺氧反应时间从150 min延长到270 min时,微生物体内聚羟基脂肪酸酯(PHAs)水平和聚磷(poly-P)水平以及释磷量都升高。实验表明,缺氧时间的适当延长利于提高除磷效率。     

厌氧氨氧化污泥颗粒化机理及快速形成策略

颗粒污泥可提高厌氧氨氧化菌截留率和反应器抗冲击负荷能力,因此厌氧氨氧化颗粒污泥(anammox granular sludge, AnGS)是实现其工程化应用重要途径之一.然而,目前对其形成机理缺乏系统理解,故综述An GS的菌群结构及微生物群落间相互关系与作用,分析了目前提出的各种颗粒化机理,提出了Anammox颗粒化的4个过程以及几种加快氧氨氧化污泥颗粒化的策略,如选择最佳种泥、剪切力控制和添加金属离子等,最后讨论这些策略存在的问题和未来研究方向.     

序批式生物膜反应器同步硝化反硝化的曝气时问控制及其机制分析

装有鲍尔环填料的序批式生物膜反应器(SBBR)具有很好的同步硝化反硝化(SND)效果.从试验结果可以看出,SBBR具备了生成和保存内碳源以及产生缺氧区的良好条件;当硝化结束后,应立即停止曝气,可以降低出水TN并实现节能.分析了生物膜内各种基质、DO、聚β-羟基丁酸(PHB)的变化曲线.描述了生物膜内发生SND的过程和机制,并提出了SBBR中达到良好SND效果的曝气时间控制方式.     

强化A2/O工艺反硝化除磷性能的运行控制策略

以啤酒废水为研究对象,重点考察了如何强化A2/O工艺反硝化除磷性能,从而提高营养物去除效果、并实现节能的目的.试验中建立了3种运行控制策略:(1)根据缺氧区末端出水硝酸盐的浓度控制内循环回流量;(2)调节厌氧/缺氧/好氧区体积比以减少厌氧区出水剩余COD对缺氧磷吸收的影响;(3)向缺氧区引入旁流并调节旁流比.试验结果表明,当缺氧区末端出水硝酸盐浓度控制在1～3 mg·L-1时,不仅可强化反硝化除磷效果,而且可以节省内循环所需能耗;厌氧/缺氧/好氧区最佳体积比为1/1/2;旁流的引入可以提高低C/N比条件下TN的去除,最优旁流比为0.32.     

污泥生物炭活化过一硫酸盐降解环丙沙星

以脱水干化污泥为原料,经450℃热解制成污泥生物炭（BC）,活化过一硫酸盐（PMS）,构建BC/PMS体系,降解环丙沙星（CIP）.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、Zeta电位分析仪和电子自旋共振（EPR）分析了BC的理化性质;考察了BC投加量、PMS投加量、初始pH值和无机阴离子对BC/PMS体系降解CIP效果的影响;通过自由基淬灭实验和X射线光电子能谱（XPS）分析,深入探讨了BC/PMS体系对CIP降解机制.结果表明,CIP降解率随BC投加量和PMS投加量增大而升高,随溶液初始pH增大而降低,在BC 1.0 g·L^-1、PMS 3.0 mmol·L^-1、初始pH 6.0、CIP 20 mg·L^-1和反应时间120 min时,CIP降解率为49.09%;SO₄^2-和NO₃^-对BC/PMS体系降解效果无显著影响,HCO₃^-和Cl^-具有明显抑制作用;BC/PMS体系降解CIP是自由基途径（·OH和SO₄^-·）和非自由基途径（¹O₂）共同作用的结果,降解路径主要包括哌嗪环开环和羟基化反应.     

CANON工艺短程硝化恢复调控及微生物种群结构变化

以短程硝化恶化的全程自养脱氮工艺（CANON）污泥为研究对象,在间歇曝气序批式反应器（SBR）中开展自养脱氮运行效果的恢复调控研究,并基于微生物群落结构变化探究微生物调控机理.结果表明,高氨氮（NH₄⁺-N ≥300mg/L）和调节曝停比至1：3,可有效抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）.稳定后期,亚硝酸盐氧化率（NOR）逐渐降至2.30g N/（m³·h）,ΔNO₃^--N/ΔNH₄⁺-N逐渐降至0.13,总氮去除率（TNRR）提高到0.35kg N/（m³·d）,后延长厌氧段时间至90min,可使NOR进一步下降接近0.16S rDNA高通量测序结果表明,从恢复阶段初到稳定阶段,检测到NOB主要菌属为Nitrospira,其相对丰度从3.96%降至0.64%,Candidatus_Jettenia菌属（属于厌氧氨氧化菌（AnAOB））相对丰度从46.68%上升至49.98%.可见,通过短期提高进水氨氮浓度可使NOB得到有效抑制,并逐渐被淘汰,使AnAOB得到富集,AOB相对丰度稳态,CANON系统得到恢复.     

污泥过滤过程中滤速影响因素的试验研究

针对生物膜法出水悬浮固体偏高的问题,通过对水处理中慢滤池和滤饼过滤原理的借鉴,将生物滤池引入生物膜反应器,利用游离的活性污泥和部分脱落的生物膜及颗粒滤料组成污泥过滤层进行过滤出水以提高出水水质.在分析污泥滤层的过滤机理及滤速的主要影响因素的基础上,试验研究了滤料粒径、污泥浓度和初滤速对污泥过滤滤速的影响.试验结果表明,在滤料粒径为0 8～2 2mm,污泥浓度不大于1200mg·L-1,初滤速小于2 5m·h-1的情况下,污泥过滤平均滤速可保持在0 3～1 0m·h-1,与SBR法的沉淀、滗水时间持平,且不会产生污泥穿透现象,出水浊度均小于10NTU,具有应用的可行性.污泥主要集中在滤料表层.由于采用慢速表面过滤,滤速相对较小,滤料层中截留的悬浮固体在孔隙中堵塞的强度较弱,采用强度较低的非膨胀反冲洗即可.