厌氧氨氧化颗粒污泥快速培养及其抑制动力学

为实现厌氧氨氧化颗粒污泥(ANAMMOX granular sludge,AGS)的快速培养,采用上流式厌氧污泥床(up-flow anaerobic sludge bed,UASB)工艺,在添加少量絮状厌氧氨氧化污泥(flocculent ANAMMOX sludge,FAS)的反应器内填充生物流离球作为填料,对ANAMMOX的启动及FAS的颗粒化进行研究.同时利用Haldane模型研究AGS的基质抑制动力学特性.结果表明,利用生物流离球作为填料,实现了ANAMMOX的启动,总氮去除率达85%以上,总氮容积负荷为0. 72 kg·(m3·d)-1,并在127 d内成功培养出直径1. 0～3. 0 mm的AGS.动力学研究表明,反应器内AGS对氨和亚硝酸盐的最大反应速率分别为1. 46 kg·(kg·d)-1和1. 76 kg·(kg·d)-1,半抑制速率分别是852. 2 mmol·L-1和108. 2 mmol·L-1.与絮状污泥相比,AGS能承受更高的氨和亚硝酸盐抑制浓度,并保持较高的反应速率.采用含有海绵的生物流离球作为填料,能有效加速反应器的启动,加快AGS的形成,对厌氧氨氧化工艺的实际运行具有积极的意义.     

硝化包埋菌颗粒氨吸附性能及动力学特性

采用水性聚氨酯(WPU)和聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)制作硝化污泥包埋菌颗粒,同时对比无污泥空白包埋菌颗粒,研究不同初始氨氮浓度、p H、温度、盐度等对包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附性能的影响;通过吸附等温线、吸附热力学以及吸附动力学对包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附过程进行解析.结果表明,硝化包埋菌颗粒的吸附容量大于空白包埋菌颗粒,WPU包埋菌颗粒的吸附容量高于PVA-SA;初始氨氮浓度升高,包埋菌颗粒的平衡吸附容量增大,同时随着时间的增长,吸附容量呈现先升高后降低最终逐渐达到平衡的过程;中性条件(p H=7)下包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附性能最好,温度和盐度的升高抑制NH_4~+-N的吸附;热力学研究表明该吸附过程是一个放热的过程.吸附等温线显示包埋菌的NH_4~+-N吸附过程同时符合Langmuir等温式和Freundlich等温式,在高能量水平上显示为多层吸附,在低能量水平下显示为单层吸附;包埋菌的NH_4~+-N吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,表明NH_4~+-N与包埋菌颗粒表面存在化学基团的相互作用.     

海水优化ANAMMOX包埋固定化及其处理含海水污水的脱氮性能

为提高包埋厌氧氨氧化菌材料的机械稳定性,通过实验对包埋原材料组合进行筛选并在制备过程中添加海水对材料性能进行优化.结果显示：最优材料配比为聚乙烯醇（PVA 125 g·L^-1）-海藻酸钠（SA 20 g·L^-1）-活性炭（40 g·L^-1）,固化时间为18 h.添加海水优化后,由于霍夫迈斯特效应,胶珠内部孔径较大且分布不均,机械稳定性和生物容纳量明显高于淡水组,根据拉曼光谱解析表明添加海水后胶珠中-OH可更大程度与交联剂发生交联反应.利用活化后的包埋菌处理含海水污水,经过21 d的运行NH₄⁺-N去除率达到90%左右,化学计量比△NH₄⁺-N：△NO₂^--N：△NO₃^--N稳定在1：（1.04±0.1）：（0.17±0.02）,自第21 d开始静止运行至第46 d后负荷提升1倍,氨氮去除率和化学计量比无明显波动,总氮去除率稳定在85%左右,总氮去除负荷为0.2kg·（m³·d）^-1.     

氧化石墨烯强化厌氧氨氧化菌的脱氮性能

采用氧化石墨烯（GO）增强厌氧氨氧化菌的脱氮性能.通过批次试验观察GO对厌氧氨氧化菌的影响,结果表明：当GO浓度为0.15g/L时,厌氧氨氧化菌脱氮性能最好,总氮去除率比无GO的空白组提高18.6%;当GO剂量达到0.2g/L时,厌氧氨氧化菌活性受到抑制,总氮去除率比空白组降低了26.0%.通过对照实验研究GO对厌氧氨氧化菌脱氮性能的长期影响,结果表明：添加GO的R2反应器在每个基质浓度阶段的平均总氮去除率分别为85.3%,83.2%,81.1%,80.8%,均高于未添加GO的R1反应器.对R2反应器周期内脱氮性能进行动力学分析发现,修正的Boltzmann模型和修正的Gompertz模型比修正的Logistic模型更适合描述GO作用下周期内基质去除特性,并且通过模型得到了周期内任意t时刻下的出水总氮浓度和总氮去除率预测公式.     

盐度和曝气时间对包埋颗粒短程硝化启动的影响及其动力学分析

针对短程硝化反应器启动时间长、效果不稳定等问题,使用水性聚氨酯(WPU)制作硝化污泥包埋颗粒,利用SBR设置盐度梯度以及不同曝气时间进行批次实验,启动短程硝化;通过控制最佳反应条件启动UASB短程硝化反应器,同时进行动力学分析。结果表明:在批次实验过程中,随着盐度的增加,氨氮去除率(η_A)及NO_2~--N积累率(R_(NAR))先上升后下降。当NaCl浓度为10 g·L~(-1)时,短程硝化效果最佳,η_A为55%,R_(NAR)为90%;不同曝气时间对短程硝化的稳定性有较大的影响,曝气时间为8 h时短程硝化效果最稳定,η_A和R_(NAR)分别达到56%和96%。控制NaCl浓度为10 g·L~(-1),HRT为8 h,成功实现了UASB短程硝化反应器的启动;包埋颗粒对氨氮的动力学特性符合Haldane基质抑制动力学模型,具有优良的动力学特性。研究可为包埋颗粒与短程硝化工艺的耦合脱氮提供参考,并为含盐废水的处理提供技术支持。     

DPR-SNED系统处理低C/N城市污水与硝酸盐废水的运行特性

为实现低C/N城市污水与含硝酸盐废水的同步处理,采用SBR接种活性污泥,通过合理控制厌氧/缺氧/低氧时间和溶解氧(DO)浓度,实现了反硝化除磷耦合同步硝化内源反硝化(DPR-SNED)系统的启动,并对启动过程中系统的脱氮除磷特性进行了研究.结果表明采用厌氧/低氧的运行方式,控制厌氧时间为3 h,好氧段DO浓度为0. 5～1. 0 mg·L-1,60 d可实现同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统的启动,出水PO_4~(3-)-P浓度0. 5 mg·L-1,系统氮磷去除率维持在90%以上,COD的去除率维持在80%以上,系统SNED率和CODins率分别维持在70%和95%左右;随后改变运行方式,采用厌氧/缺氧/低氧的方式运行,缺氧段前进含硝酸盐废水,45 d可实现DPR-SNED系统的启动,缺氧末PO_4~(3-)-P浓度1. 1 mg·L-1,出水PO_4~(3-)-P浓度0. 5 mg·L-1,系统磷、COD去除率均维持在90%以上,氮去除率维持在88%以上,系统SNED率和CODins率分别维持在62%和90%左右. DPR-SNED系统的成功启动后,厌氧段聚糖菌和聚磷菌对城市污水有限碳源的充分利用和强化储存,可为后续缺氧段及好氧段的脱氮除磷提供充足的内碳源.此外,DPR-SNED系统缺氧段内源短程反硝化的进行保障了系统在低C/N(4)条件下的高效脱氮.