一种新型滤料在循环养殖水处理中的应用

实验研究了填充新型无剩余污泥悬浮型生物滤料的曝气生物滤池处理养殖废水的挂膜情况及水力停留时间（HRT）变化对曝气生物滤池处理效果及运行特性的影响。结果表明，含氨氮和亚硝酸氮浓度较高的模拟养殖污水用活性污泥挂膜，大约1个月就能使生物滤池启动。当模拟养殖污水氨氮起始浓度在2 mg/L左右时最佳水力停留时间（HRT）为0.6 h循环6 d能使氨氮浓度降到0.03 mg/L左右，亚硝酸氮有短期积累问题，但最终都能被降到0.05 mg/L以下。水力停留时间影响氨氮的去除时间，从而影响亚硝酸氮的积累。水力停留时间（HRT）对有机物（CODMn）去除影响不大，且该种滤料对有机物（CODMn）去除效果较差，去除率在28%左右。     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性.曝气生物滤池进水氨氮为52 mg/L左右、COD为100 mg/L左右和回流比为200%时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0.05 mg/L、COD小于25 mg/L、亚硝态氮为4.7 mg/L和硝态氮为7.1 mg/L,COD去除率达75%,氨氮去除率达99.9%,总氮去除率达78%;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的.研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理.     

CuO NPs短期暴露对SBR水处理效果的影响

研究了不同浓度氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)对序批式活性污泥工艺(SBR)中化学需氧量、氨氮、总磷、硝态氮和亚硝态氮去除率的影响。实验结果表明,当环境中浓度为1 mg/L和10 mg/L的CuO NPs短期暴露时(1 d),其对活性污泥生存能力和周期内有机物去除、脱氮除磷都没有造成急性影响。经过20 d的短期运行,对SBR系统出水COD、氨氮、总磷、硝态氮和亚硝态氮也没有造成明显的影响。活性污泥呼吸抑制实验结果显示,CuO NPs对活性污泥的呼吸抑制作用与浓度呈正相关性,浓度越高呼吸抑制现象越明显,低浓度CuO NPs对活性污泥活性并没有明显的抑制作用。     

硝化型曝气生物滤池的挂膜与启动

近年来,曝气生物滤池广泛应用于污水硝化过程中,硝化型曝气生物滤池应运而生。采用快速排泥挂膜法和自然挂膜法相结合的复合挂膜法,考察了进水是否含有机物对硝化型曝气生物滤池挂膜的影响。在19℃、HRT=55 min、出水DO=8 mg/L、进水NH4+-N约为50 mg/L的条件下,两滤池挂膜启动时间差异较大,进水不含有机物的1#滤池挂膜成功仅需18 d,当其运行稳定时NH4+-N的去除率达到100%;而进水含有机物的2#滤池挂膜成功需24 d,当其运行稳定时,COD和NH4+-N去除率分别为84.6%和91.2%。此结果表明,与含有机物的实际生活污水相比,采用不含有机物的模拟生活污水启动硝化型曝气生物滤池挂膜启动时间可缩短6 d,这主要是由于异氧菌产率系数比硝化菌大。     

游离和聚乙烯醇包埋门多萨假单胞菌好氧反硝化脱氮的研究

以从采自温州西片污水处理厂的活性污泥样品中分离的好氧反硝化门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20为受试对象,以聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钙-活性炭包埋固定化,研究游离和固定化细胞在人工硝态氮污水中好氧反硝化去除硝态氮的条件,以及它们对人工氨氮、硝态氮和亚硝态氮污水的氨氮、硝态氮和亚硝态氮的去除能力。结果表明:(1)游离细胞和固定化细胞去除硝态氮的适宜条件是相似的,适宜碳源为丁二酸钠、乙酸钠和柠檬酸钠,适宜碳源和KNO3质量比为10∶1,适宜温度、转速和pH分别为20~35℃、100~200r/min和6.0~9.5;(2)在适宜条件下,游离细胞和固定化细胞对人工氨氮污水氨氮的去除速率分别为8.79、1.67mg/(L·h),对人工硝态氮污水硝态氮的去除速率分别为8.17、4.54mg/(L·h),对人工亚硝态氮污水亚硝态氮的去除速率分别为16.42、7.67mg/(L·h);(3)在人工硝态氮污水中连续5批次的去硝态氮试验表明,PVA-海藻酸钙-活性炭固定化细胞是稳定的。说明门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20以及PVA-海藻酸钙-活性炭包埋制备的固定化细胞具有应用于实际废水脱氮的潜力。     

不同DO下亚硝态氮氧化菌硝化系统N 2O减量化研究

采用序批式活性污泥反应器(SBR),在富集亚硝态氮氧化菌(NOB)的基础上,考察了DO对连续进水模式下硝化过程中N_2O减量化的影响。结果表明,在污泥氨氧化菌(AOB)和NOB的比耗氧速率(SOUR)分别为(2.36±0.31)、(7.62±0.43)mg/(L·h)条件下,不外加碳源进行小试实验,氨氮均小于1.0mg/L,亚硝态氮均小于0.5mg/L。DO由0.2mg/L增至3.0mg/L过程中,随着DO增加,积累的硝态氮浓度逐渐上升,而累计产生的N_2O浓度先上升后下降。DO为0.2mg/L时,积累的硝态氮和累计产生的N_2O浓度最低,可以实现N_2O的最大减量化。在进水连续投加氨氮的方式下,氨氮氧化速率不是引起N_2O生成的关键步骤,碳源缺乏的情况下NOB硝化系统中低DO可以有效控制N_2O的释放。     

高有机物浓度下氨氮的好氧硝化

污水中往往同时含有较高浓度的有机物和氨氮,研究较高有机物浓度下氨氮的好氧生物硝化,以为工程应用提供实践和理论依据。考察了COD浓度为1 200 mg·L~(-1),好氧活性污泥处理氨氮废水过程中COD、NH_4~+-N的去除情况,硝态氮、亚硝态氮的生成情况。在整个驯化阶段,氨氮的最高去除率达到86.42%,COD最高去除率达到85.40%,同时亚硝态氮的最大生成量为15.97 mg·L~(-1),硝态氮的最高生成量为5.14 mg·L~(-1),且8 h的短期实验显示,COD、NH_4~+-N的去除可以同步进行。     

不同挂膜方式生物滴滤塔处理含H2S恶臭气体

采用菌剂挂膜,活性污泥挂膜和自然挂膜3种不同方式形成生物滴滤塔,考察挂膜方式对生物滴滤塔去除H2s恶臭气体的影响。结果表明,当进气H2S浓度为5mg／m3时,菌剂挂膜、活性污泥挂膜、自然挂膜形成的生物滴滤塔出气H2s浓度分别为15．7～17．4、11．6～14．8和15．0～15．9μg／m3;塔内压降分别为3—4mm水柱、6mm水柱和4—5mm水柱;喷淋后滤出液中硫酸根的浓度分别为14、22和17mg／L,硫的转化率分别为45％、60％和50％。当进气H2S浓度增大至7mg／m3时,3个塔经过7d的调整后,均能达到稳定状态,稳定后3个塔中出气H2s浓度和压降基本没变,喷淋后滤出液中硫酸根浓度依次增大至25、31和30mg／L左右。采用活性污泥挂膜形成的生物滴滤塔处理H2s的能力比菌剂挂膜和自然挂膜的高。     

亲水性多孔载体在流化床中的生物膜形成过程分析

采用实验制备的一种新型亲水性多孔聚合物作为流化床反应器中生物膜附着生长的载体,实现流态化水力条件下的生物挂膜过程.在3个结构尺寸相同的流化床反应器中考察了接种污泥浓度、进水有机负荷及载体粒径对亲水性多孔载体生物挂膜量的影响,试验结果表明,接种污泥浓度为30 g VSS/L、进水TOC值为350 mg/L、载体粒径为5～8 mm时载体表面的附着生物量最大,反应器运行12 d的载体附着生物量达到4.45 g VSS/L,膜结构稳定,表现出较活性污泥法更高的活性.在进水TOC、氨氮浓度分别为350 ms/L、50 mg/L,HRT为6 h的情况下,两者的去除率分别达到了97.1%和64.3%,表明载体上的生物膜对污水中TOC及氨氮的去除表现出高效率.挂膜后载体表面上的微生物以丝状菌为主,孔壁上的微生物以球菌和杆菌为主要生物相,证明载体内外表面皆适宜微生物的生长,并且形成合理的生物相分布.     

不同挂膜方式生物滴滤塔处理含H2S恶臭气体简

采用菌剂挂膜,活性污泥挂膜和自然挂膜3种不同方式形成生物滴滤塔,考察挂膜方式对生物滴滤塔去除H₂S恶臭气体的影响。结果表明,当进气H₂S浓度为5 mg/m³时,菌剂挂膜、活性污泥挂膜、自然挂膜形成的生物滴滤塔出气H₂S浓度分别为15.7~17.4、11.6~14.8和15.0~15.9 μg/m³;塔内压降分别为3~4 mm水柱、6 mm水柱和4~5 mm水柱;喷淋后滤出液中硫酸根的浓度分别为14、22和17 mg/L,硫的转化率分别为45%、60%和50%。当进气H₂S浓度增大至7 mg/m³时,3个塔经过7 d的调整后,均能达到稳定状态,稳定后3个塔中出气H₂S浓度和压降基本没变,喷淋后滤出液中硫酸根浓度依次增大至25、31和30 mg/L左右。采用活性污泥挂膜形成的生物滴滤塔处理H₂S的能力比菌剂挂膜和自然挂膜的高。     

基于SIMULINK的硝化反应动力学模型的仿真

利用MATLAB/SIMULINK对序批式生物膜反应器内的氨氧化细菌与亚硝酸盐氧化菌的生化反应进行仿真预测。模型的验证结果表明,适当的选择模型中的溶解氧浓度、碱度以及温度3种参数,SIMULINK仿真动力学模型能够比较准确地对氨氧化细菌与亚硝酸氧化细菌处理生活污水的过程进行仿真和预测.NH4+-N、NO2--N和NO3--N 3种基质仿真值的绝对平均误差最大为15.88,最小为1.13;NH4+-N、NO2--N和NO3--N的Nash.Suttcliffe模拟效率系数分别为99.36%、98.64%和99.25%;此外,还对SIMULINK仿真动力学模型中的溶解氧浓度、碱度以及温度进行了灵敏度分析,结果表明,温度的灵敏度最大、溶解氧次之、碱度灵敏度相对最小。     

混合固定化硝化菌和好氧反硝化菌处理焦化废水

对传统的聚乙烯醇(PVA)固定化方法进行了改进,试制了加入麦秸粉末的固定化球和以活性炭纤维膜为载体膜固定化细胞产品。混合固定化硝化细菌和好氧反硝化细菌对经过厌氧折流板反应器酸化后的焦化废水进行脱氮,焦化废水在厌氧折流板反应器中经过18 h的酸化后,pH在8.0左右,开始进入好氧槽进行脱氮。在有效容积为5 L好氧槽中经过12 h的曝气处理,加入麦秸粉末的固定化球对氨氮的去除率高达94.3%;纤维膜固定化细胞产品对氨氮的去除率为85%。整个脱氮过程无NO^-₂-N和NO^-₂-N的积累,实现了好氧条件下的同时硝化和反硝化。     

用微电极测定曝气量对SBR系统中硝化作用的影响

为了研究曝气量对硝化作用的影响,实验采用3个相同的SBR装置,分别在曝气量为4、10和16 L/h的条件下处理人工污水,并采用自制的溶解氧、NO3-、NH4+和pH微电极测定了活性污泥絮体内部微元环境中相应基质的浓度。结果表明,曝气量为4 L/h时,活性污泥絮体内存在厌氧微区,NO3--N浓度减小了,发生了反硝化作用;而曝气量为10 L/h和16 L/h时,活性污泥絮体内发生的都是硝化反应,且NH4+-N浓度的减小量、NO3--N浓度的增大量都随着曝气量的增大而增大,pH随着曝气量的增大而减小。     

复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究

以天然矿物质沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构建复合基质生态床,表面种植景观植物,采用下向流-上向流运行方式修复北方景观水体。分别进行静态实验及不同循环速率下的动态实验,考察对水体污染物去除过程。结果表明,2种运行方式下对水体NH⁺₄-N去除率都在85%以上,其中以1 h为循环周期的运行方式去除率达97%,较静态提高12.8%;TN去除率最高为84%;TP去除不稳定,过程缓慢。煤渣层对NH⁺₄-N的去除效果差,硝化作用不彻底与反硝化作用的加强使下层出水NH⁺₄-N 、NO^-₂-N及NO^-₃-N浓度均高于上层。提高循环速率有利于对氮的去除。     

不同因素对人工湿地基质脱氮除磷效果的影响

在人工配制的污水中投入一定量的基质,不同条件下振荡培养,评价沸石、炉渣和陶瓷滤料3种基质在不同因素影响下对氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)的吸附能力。结果表明,不同吸附时间时,沸石对NH4+-N的吸附效果最好,陶瓷滤料对TP的吸附效果最好;进水浓度对沸石吸附NH4+-N的影响较大,其吸附量随进水浓度的增大而增大,进水浓度对炉渣和陶瓷滤料吸附NH4+-N及炉渣吸附TP影响不大;3种基质对NH4+-N和TP的吸附量均是随吸附剂量的增加而降低,要达到较好的去污效果,应根据实验结果考虑基质投入量;pH值对沸石吸附NH4+-N影响显著,pH值6～7范围内吸附效果最好,pH值8～12的碱性条件有利于基质对TP的吸附。     

ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验.在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮.氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH 4-N)、亚硝氮(NO-2-N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3·d)和0.063 kg/(m3·d)和0.126 kg/(m3·d)提升到了0.239 kg/(m3·d)、0.315 kg/(m3·d)和0.554 kg/(m3·d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间.     

不同污泥源厌氧氨氧化污泥的比较

采用厌氧序批式反应器,以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为污泥源,通过对氨氮、亚硝酸盐氮、pH等指标的监测和数据分析、污泥颜色变化和菌落电镜照片的观察,研究2种不同污泥源厌氧氨氧化污泥的差异.结果表明,不同污泥源厌氧氨氧化污泥的颜色不同,污泥中具有厌氧氨氧化作用的优势菌不同;由厌氧颗粒污泥为污泥源培养出的厌氧氨氧化污泥具有较高的厌氧氨氧化活性.     

基于功能基因表达的高氯酸盐与硝酸盐氮修复

为更好地研究环境中高氯酸盐离子(ClO-4)与硝酸盐氮(NO-3-N)混合污染的共同降解。选用pcrA、cld基因表征参与高氯酸盐降解的细菌,NirS基因表征反硝化细菌,16S rRNA基因表征整个细菌群落的活性。通过对高浓度硝酸盐氮与高氯酸盐混合污染降解体系内不同时间点不同种基因的表达分析,实时定量的反应复杂环境中混合污染物生物降解机理。结果表明,在外源添加足够的醋酸盐作为电子供体条件下,NO-3-N与ClO-4质量浓度比为5∶1时,硝酸盐氮的存在不会完全抑制ClO-4的降解,当NO-3-N降解完全时,可以加快ClO-4的降解过程。在有硝酸盐氮存在的混合降解体系内,pcrA和cld基因与ClO-4的浓度变化之间的相关性不是很高,证明该功能基因对复杂环境中特定生物群落的表征有一定局限性。     

生物脱氮与甲烷化耦合的EGSB-BAF工艺模拟

以活性污泥3号模型(ASM3)为平台,通过引入厌氧氨氧化和甲烷化过程、以2步硝化-反硝化取代1步硝化-反硝化过程以及区分硝酸盐和亚硝酸盐条件下的内源呼吸过程,建立了同时具有甲烷化、厌氧氨氧化和2步硝化反硝化功能的EGSB-BAF工艺模型.该模型包括5种微生物、28个生物过程,同时考虑了温度、pH值和抑制性物质对生物过程的影响.以实验室EGSB-BAF集成工艺的实验数据,结合灵敏度分析对部分模型参数进行了校核.采用校核后的模型对集成工艺EGSB段和BAF段出水的COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度进行模拟,结果表明,EGSB段和BAF段的出水中COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度的模拟值与实测值的误差在可接受范围内.表明模型能够描述工艺的主要生物反应过程,可以作为指导工艺研究、设计和运行优化的手段.     

Gaseous Ammonia Uptake in Compost Biofilters as Related to Compost Water Content

Abstract

Sewage sludge and yard waste compost were used as biofilter materials and tested with respect to their capacity for removing ammonia from air at different water contents. Ammonia removal was measured in biofilters containing compost wetted to different moisture contents ranging from air dry to field capacity (maximum water holding capacity). Filters were operated for 15 days and subsequently analyzed for NH₃/NH₄ ⁺, NO₂ ^-, and NO₃ ^-. The measured nitrogen species concentration profiles inside the filters were used to calculate ammonia removal rates. The results showed that ammonia removal is strongly dependent on the water content in the filter material. At gravimetric water contents below 0.25 g H₂O g solids^-1 for the yard waste compost and 0.5 g H₂O g solids^-1 ammonia removal rates were very low but increased rapidly above these values. The sewage sludge compost filters yielded more than twice the ammonia removal rate observed for yard waste compost likely because of a high initial concentration of nitrifying bacteria originating from the wastewater treatment process and a high air-water interphase surface area that facilitates effective ammonia dissolution and transport to the biofilm.