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     

实际生活污水短程/全程硝化反硝化处理中试研究

常温条件下,用A/O生物脱氮工艺中试试验装置处理实际生活污水,控制好氧区低DO浓度(0.5 mg/L),实现了短程硝化反硝化反应,亚硝酸氮平均积累率可达85%或更高.研究了低DO短程硝化反硝化、低DO全程硝化反硝化和高DO全程硝化反硝化3种运行方式或状态在总氮去除率、耗氧量、污泥性能和反应机理上的差别.结果表明,短程硝化反硝化是生物脱氮的最优运行方式,它可有效提高系统脱氮率、降低运行费用.短程硝化反硝化过程中缺氧区和好氧区的pH值变化幅度较大;而全程硝化反硝化过程中,缺氧区pH值变化很小或基本不变化,好氧区pH值变化幅度较大.全程硝化和短程硝化的硝化速率相差不大,但短程反硝化速率和全程反硝化速率相比增加了15%.可以应用DO和pH在线控制A/O工艺硝化反应过程.     

短程硝化生物脱氮工艺的稳定性

采用序批式活性污泥法 (SBR)处理实际豆制品废水 ,系统研究了温度和曝气时间对短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定性的影响 .结果表明 ,反应器内温度只有超过 28℃时 ,利用温度实现的短程硝化反硝化生物脱氮工艺才能稳定地运行 ;另外 ,首次发现过度曝气对短程硝化影响较大 ,在过度曝气条件下运行12d ,硝化类型就由NO₂^--N累积率为 96 %的短程硝化转变为NO₂^--N累积率为39.3%的全程硝化 .因此 ,为使短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定、持久地运行必须实现该工艺的实时控制 .     

好氧反硝化SBR工艺启动研究

该文以人工模拟的高C/N比(10)废水为处理对象,利用缺氧/好氧交替和高曝气的运行方式,以城市生活污水处理厂污泥作为接种污泥,研究了好氧反硝化序批式活性污泥反应器(SBR反应器)的启动过程。结果表明:在SBR反应器启动45 d后,出现明显的好氧反硝化过程;继续培养25 d,好氧反硝化SBR反应器的脱氮效率达到稳定。当反应器污泥负荷为0.11 kg COD/(kg MLSS·d)时,好氧反硝化SBR反应器对COD、总氮和氨氮的去除效率分别为(94.97%±0.53%)、(90.37%±5.89%)和(99.18%±0.34%)。城市生活污水处理厂污泥可用于好氧反硝化生物脱氮工艺的启动,缺氧/好氧交替和高曝气的方式可以加速好氧反硝化工艺的启动。     

不同方式实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺的比较

采用序批式活性污泥法(SBR),以实际豆制品废水为处理对象,比较了控制温度(T=310.5℃)、溶解氧(DO=0.5mg/L)和pH值(7.8～8.7)3种途径实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺.结果表明,无论从硝化速率、硝化时间、污泥沉降性能以及生物相上,控制溶解氧实现的短程硝化反硝化脱氮工艺均不如其他2种工艺.就该工艺存在的问题从活性污泥法反应动力学和微生物相上进行了理论探讨,3种途径实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺在实际工程应用中均不同程度地存在一些问题.     

一种新型短程同步硝化反硝化生物膜工艺

在对完全硝化反硝化、同时硝化反硝化(SND)、短程硝化反硝化(SHARON)和缺氧氨氧化(ANAMMOX)生物脱氮技术的研究和开发进展进行分析后,提出了一种新型短程同步硝化反硝化生物膜工艺,并在连续曝气的条件下,对该工艺进行在线监测.结果表明:NO2-的积累率能够达到80%以上,说明系统中发生了短程同步硝化反硝化现象.     

同步硝化反硝化影响因素的研究

试验采用改良SBR工艺处理人工模拟生活废水,研究不同的C/N,DO和好氧区与缺氧厌氧区体积比对同步硝化反硝化的影响,结果表明:C/N为12,ρ(DO)为1.0～2.0mg·L-1、好氧区与缺氧厌氧区体积比为1∶1时,反应器内高效稳定地实现了同步硝化反硝化脱氮过程。     

同步脱氮除磷颗粒污泥硝化反硝化特性试验研究

在厌氧/好氧交替运行的SBR反应器中,以成熟的脱氮除磷颗粒污泥为研究对象,对其硝化及反硝化特性进行研究.结果表明,静态试验中颗粒污泥的最大硝化速率为14.13 mg·(g·h)-1,最大反硝化速率为34.89 mg·(g·h)-1,最大缺氧吸磷反硝化速率为13.11 mg·(g·h)-1,污泥具有较好的硝化、反硝化性能;反应器中污泥最大硝化速率为4.60 mg·(g·h)-1,最大反硝化速率为1.43 mg·(g·h)-1;通过N的物料平衡得到,同步硝化反硝化反应去除N约为232.5 mg·d-1,占N去除总量的54.3%;另外,颗粒污泥对P和N的去除率分别在95%和90%左右,反应器具有较好的同步脱氮除磷效果.     

温度对短程硝化反硝化的影响

以间歇式活性污泥法(SBR)处理生活污水,系统考察了温度变化对短程硝化反硝化稳定性和硝化反硝化速率的影响.结果表明:在较高哌温度下((28±1)℃),通过实时控制和控制污泥龄在lOd左右,可以成功实现短程硝化反硝化.在此基础上对完全亚硝酸型硝化的污泥(NO2--N/NOx--N≈1)进行降温实验,每降1℃稳定一个多月,半年后不刻意控制温度,经历了冬季lO℃的低温,成功的稳定了常温、低温短程硝化反硝化,亚硝化率始终维持在78.8%以上.实验发现降低温度后对于AOB和NOB的活性都有很大的影响,但对于AOB的影响要大于NOB,对比氨氧化速率的影响大于比反硝化速率的影响.26℃条件下的比氨氧化速率和比反硝化速率分别是10℃条件下的4.49和2.91倍.可见降低温度对于短程系统硝化反应的影响要大于反硝化的影响.     

SBR法常、低温下生活污水短程硝化的实现及特性

采用序批式反应器(SBR)处理实际生活污水,通过实时控制好氧曝气时间,在常温下快速实现短程硝化,并在低温下长期维持稳定的短程硝化.结果表明,随着温度逐渐降低,比氨氧化速率略微减缓,27℃的平均比氨氧化速率是13℃时的1.68倍,但亚硝化积累率始终维持在90%以上,该温度区间内氨氧化反应的温度系数为1.051.通过荧光原位杂交(FISH)技术对低温下维持稳定短程硝化的污泥进行种群分析发现,实时控制策略为氨氧化菌(AOB)成为优势硝化菌群创造了有利条件,AOB的相对百分含量达到8%~9%,而亚硝酸盐氧化菌(NOB)逐渐被淘洗出反应器.在低温下要实现短程硝化,可首先在常温下利用好氧曝气时间实时控制实现亚硝态氮的积累和AOB的优势生长,然后通过逐渐降温使AOB适应在低温下生长.     

短程硝化反硝化去除高氨氮猪场废水中的氮

对比分析了运用缺氧/好氧SBR工艺处理2种COD/N不同的废水的脱氮效果,结果表明,2种废水的脱氮主要是通过短程硝化反硝化实现的,反应器中的NH4+-N浓度和pH值是控制亚硝酸型硝化的重要因素,经过部分厌氧消化的废水由于保持了较高的COD/N,脱氮效果明显好于完全厌氧消化废水,NH4+-N去除率达到98%以上,但出水反硝化不完全,投加乙酸钠后出水NOx--N由100～120mg/L减少到10～20mg/L,乙酸钠投加量以275mg/L为宜.     

强化生物除磷体系中的反硝化除磷

 采用SBR反应器,研究了以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程.结果表明,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系中.厌氧段磷的释放和COD的消耗成线性关系.通过厌氧/好氧交替运行方式,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从13.3%上升到69.4%.稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能,缺氧结束时体系中磷浓度小于1mg/L,除磷效率大于89%.     

SBR法短程反硝化动力学分析研究

实验室中采用SBR反应器,研究短程硝化反硝化工艺的影响因素,通过实验数据对SBR短程硝化反硝化工艺的反硝化动力学方程参数进行确定,通过维持SBR反应器内的水温,控制溶解氧浓度和氨氮浓度等反应条件,分析实验数据,最后推导出短程反硝化动力学方程式.实验中,由于反应起始和反应过程中COD和NO2--N浓度远大于饱和常数,所以短程反硝化反应近似于零级反应,亚硝酸盐氮和有机物浓度对反硝化速率影响很小,反硝化速率仅是温度和pH值的函数.     

城市污水SBR法短程生物脱氮的中试研究

采用处理量为60m³/d的SBR大型中试系统对实际城市污水的短程脱氮效果和稳定性进行研究.通过对传统时间控制模式和在线实时控制模式的对比分析可知,应用实时在线控制的分段进水交替缺氧/好氧运行模式,在达到相同深度脱氮效果的前提下,相对于传统运行方式的反应时间显著缩短,投加的外碳源量也缩减了25%.系统在保证平均总氮去除率98.2%的基础上,获得了较好的短程硝化效果,各好氧反应段的亚硝化率均在95%以上.精准的在线实时过程控制与交替缺氧/好氧的运行方式是短程生物脱氮实现及稳定的主要因素.     

硝化类型对污水脱氮过程中N2O产生量的影响

采用好氧-缺氧SBR系统,研究实际生活污水脱氮过程中N2O的产生与释放情况,重点考察硝化类型对脱氮过程中N2O产生量的影响.结果表明,实际生活污水脱氮过程中N2O主要产生于硝化阶段,而反硝化阶段有利于降低N2O产生量.硝化类型对脱氮过程中N2O产生量有显著影响.全程硝化和短程硝化过程中N2O-N产生量分别为1.87,0.90mg/L,短程硝化过程中N2O产生量远低于全程硝化过程中N2O产生量.在DO浓度不受限制的情况下,应用实时过程控制,实现短程硝化反硝化,可降低污水脱氮过程中N2O产生量.     

两段SBR法去除有机物及短程硝化反硝化

采用两段SBR法处理有机物和氨氮含量较高的化工废水.一段反应器(SBR1)的反应过程处于好氧状态,主要去除大部分有机物;二段反应器(SBR2)先好氧,去除剩余有机物和硝化反应,并且控制硝化反应进程至亚硝酸型硝化结束.然后缺氧反硝化,反硝化以原水作为碳源.试验结果表明:两段SBR法可以增加二段污泥中硝化菌的含量,使具有不同作用的2大类微生物群体分别在各自的反应器内生存.在进一步降低出水COD的同时,避免高有机负荷对硝化反应的冲击,使碳氮比(C/N)不再成为脱氮系统的影响因素.因此,与单一SBR法相比,两段SBR法不仅提高处理效率,还能节约能耗及外加碳源的费用.     

运行模式对同步短程硝化反硝化脱氮及微生物群落特征的影响

采用复合序批式生物膜反应器（HSBBR）处理高盐废水,实现了同步短程硝化反硝化脱氮。考察了运行模式对同步短程硝化反硝化系统COD去除和脱氮性能的影响,利用高通量测序技术分析了微生物群落的变化。结果表明:当反应器以缺氧/好氧交替模式运行时（缺氧/好氧时间比为2.0 h/4.5 h）,NH₃-N、总无机氮（TIN）和COD去除率分别为95.00%、84.83%和86.72%,出水中含有NO₂--N和NO₃--N。以完全好氧模式运行时（缺氧/好氧时间比为0.0/6.5 h）,NH₃-N去除率达到100.00%,TIN和COD去除率分别为85.94%和89.46%,出水中只含有NO₂--N。高通量测序结果表明:在门水平上,2种模式下生物膜和悬浮污泥中的优势菌均为变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）;Nitrosomonas是本研究检测出的唯一氨氧化菌（AOB）属,当反应器由缺氧/好氧交替模式转换为完全好氧模式时,悬浮污泥和生物膜中Nitrosomonas的相对丰度均增加;悬浮污泥和生物膜中优势反硝化菌属相似,包括Candidatus_Competibacter、Paracoccus、Thauera和Denitratisoma,在完全好氧模式下,悬浮污泥和生物膜中Candidatus_Competibacter和Thauera的相对丰度较低,而Paracoccus和Denitratisoma的相对丰度较高。多种反硝化菌与氨氧化菌的共同作用,使反应器能够实现高效同步短程硝化反硝化脱氮。     

污水短程硝化反硝化和同步硝化反硝化生物脱氮中N2O释放量及控制策略

采用SBR反应器考察了短程硝化反硝化和同步硝化反硝化脱氮过程中N_2O的释放.通过实时控制策略实现了短程硝化反硝化生物脱氮,亚硝化率可维持在90%以上.在溶解氧水平为0.5、 1.0、 1.5和2.0 mg/L条件下,考察N_2O的释放和亚硝化率的变化情况.结果表明,溶解氧1.5 mg/L时最有利于维持稳定的亚硝化率,同时N_2O逸出量最小,每去除1 g氨氮释放N_2O 0.06 g;在碳纤维填料SBR反应器中,通过维持较低溶解氧水平和分段投加碳源的运行方式成功实现了同步硝化反硝化,同步硝化反硝化率在79%以上.在溶解氧水平为0.2、 0.4、 1.0和1.5 mg/L时,考察N_2O的逸出情况.结果表明,溶解氧在1.0 mg/L时最有利于控制N2O的释放,每去除1g氨氮释放N2O 0.021 g,其N_2O释放量仅为短程硝化反硝化的1/3.     

间歇曝气对化肥废水的短程硝化性能影响

为提高化肥废水的脱氮效率,试验采用间歇曝气SBR(IASBR)和连续曝气SBR(CASBR)控制模式,考察常温条件下(16~26℃)化肥废水的短程硝化脱氮特性.稳定运行阶段COD去除率均达90%以上,IASBR和CASBR平均氨氮去除率分别为93.8%和87.2%,亚硝酸盐累积率分别为72.6%和65.6%.短程硝化动力学分析显示,IASBR和CASBR的NH_4~+-N和NO_2·--N最大比硝化速率之比分别达到了830:1和16:1.通过研究间歇曝气不同厌氧时间条件下的短程硝化效果,试验发现厌/好氧时间为20/40min时,短程硝化能力最强.间歇曝气的厌氧阶段能够强化AOB的活性表达,从而提高化肥废水的氨氮去除率和短程硝化性能.另外,系统中游离氨浓度(1.3~7.5mg/L)也是快速实现短程硝化的关键参数.     

溶解氧和曝气时间对好氧反硝化菌脱氮效果的影响

研究室温条件下SBR反应器中好氧反硝化脱氮过程的实现,并在此基础上研究了溶解氧和曝气时间对好氧反硝化菌脱氮效果的影响。结果表明:升高溶解氧能够明显增加COD去除率;延长曝气时间能够提高COD、NO-3-N、TN去除率;并且在溶解氧浓度为3~4 mg/L、曝气时间为6 h的条件下,好氧反硝化菌对污染物去除率较高并且稳定,对COD、硝态氮和TN的去除率分别达到92.74%、89.41%、71%左右。