快速启动厌氧氨氧化用于老龄垃圾渗滤液脱氮及其机理分析

基于短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液,含有大量难降解有机污染物,且氨氮和化学需氧量浓度高,C/N比低等特点。本研究以厌氧硝化污泥作为接种污泥,采用升流式厌氧污泥床反应器(UASB),快速启动厌氧氨氧化反应,对其进行深度脱氮。探究启动厌氧氨氧化反应的最佳条件和脱氮性能,根据污泥形貌特征和微生物群落结构的变化,阐明厌氧氨氧化的作用机理。结果表明,厌氧氨氧化快速启动最佳条件：温度为(30±1)℃、初始pH为7.5、NO₂^-/NH₄⁺为1.25～1.50、无外加碳源和MLSS为4 200 mg·L^-1。历经60 d后,厌氧氨氧化成功启动,进水TN容积负荷最高为0.45 kg·(m³·d)^-1,TN容积负荷去除速率最高为0.36 kg·(m³·d)^-1,NH₄⁺-N、NO₂^--N和TN去除率超过80%。同时,UASB...     

AnMBR对高浓度餐厨废水的处理效能

餐厨废水是一类高油、高盐、高氮等较为复杂的废水,在传统厌氧处理中面临污泥漂浮流失、有机负荷低及COD去除效果差等问题。通过构建中试规模厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane reactor, AnMBR)处理餐厨废水,考察了3个运行阶段(污泥驯化阶段、容积负荷(volume loading rate, VLR)提升阶段和污泥停留时间(sludge retention time, SRT)缩短阶段)的厌氧消化性能、稳定性能、污泥性质和膜性能变化。结果表明,在污泥驯化阶段,低负荷(1.5kg·(m³·d)^-1)污泥驯化方式能够实现AnMBR的快速启动,甲烷产率由227mL·g^-1(以COD计)迅速提升至267 mL·g^-1,COD去除率达到99%。在VLR提升阶段,当负荷由3.0 kg·(m³·d)^-1逐渐增加至12.0 kg·(m³·d)^-1时,甲烷产率由283 mL·g^-1升...     

中试厌氧膜生物反应器处理养猪废水

猪场养殖废水是一类有机污染物浓度高、悬浮物多、性质复杂的废水,在传统厌氧处理中存在消化污泥流失及处理效率低等问题。本研究采用中试规模外部浸没式厌氧膜生物反应器处理猪场实际废水,设计处理水量为1 m³·d^-1,在HRT分别为8、5、3d的3个阶段连续运行4个多月,考察了厌氧膜生物反应器的沼气产量、运行稳定性、污染物去除效果及膜组件运行性能和清洗效果。结果表明,系统运行期间ORP在-486～-545 mV;随着HRT缩短,有机负荷由0.5～1.88 kg·(m³·d)^-1升高到5 kg·(m³·d)^-1,沼气产量逐渐增大,产率为0.38～0.45 m³·kg^-1。在整个运行过程中,VFA/ALK始终小于0.1,系统运行稳定。对TCOD、溶解性COD、氨氮、TN、TP去除率分别达到74%～86%、48%～68%、7%～12.8%、4.6%～16.7%、5%,其中溶解性COD去除率占总COD去除率的55%左右。系统运行期...     

A/O双污泥工艺脱氮性能

针对传统A/O(anaerobic/oxic)工艺中反硝化细菌对有机物的利用效率低、A2N(anaerobic/anoxic-nitrification)工艺工序繁琐和出水氨氮浓度较高的问题,提出了一种泥水分离反应器,将双污泥体系与A/O工艺结合构建A/O双污泥工艺。对工艺运行过程的脱氮性能、微生物群落变化及氮素转化规律进行了研究,根据研究结果评估泥水分离反应器和A/O双污泥工艺在实际应用中的开发潜力,并总结工艺和反应器需要优化的问题,提出解决问题的思路。结果表明：在进水氮负荷为0.11 kg·(m³·d)^-1条件下,工艺的氮去除负荷可以达到0.089 kg·(m³·d)^-1,NH_⁴+-N去除率超过95%、COD去除率超过90%,TN去除率达到80%以上,该工艺能够实现长期稳定运行。反硝化过程反应速率是提升A/O双污泥工艺脱氮效率的限速步骤,强化有机物在缺氧池中的接触停留是有机物利用率提高的关键。因此,需要对现有碳源的投加方式、污水的进水方式或工艺的反应器数量进行优化,进一步...     

低负荷运行对中试ANAMMOX活性维持的影响和工艺性能恢复特征

基于前置反硝化部分亚硝化耦合部分亚硝化(PN)/厌氧氨氧化(A)垃圾渗滤液中试处理系统,研究了系统无法正常运行时维持PN/A单元低负荷运行保持ANAMMOX微生物活性的可行性,并探究了系统性能恢复特征。结果表明,低负荷运行10 d后PN/A单元总无机氮去除负荷(TINRR_PN/A)仍有0.227 kg·(m³·d)^-1,达到稳定运行阶段的43.3%,氨氮和总无机氮去除率都达到89.5%以上,说明低负荷运行可以有效缓解ANAMMOX污泥活性的衰减。采用逐步提高进水氨氮负荷结合控制DO的恢复策略,经过9 d系统性能得到完全恢复。TINRR_PN/A恢复到0.513 kg·(m³·d)^-1,达到稳定运行阶段的97.7%。高通量测序结果表明,Ca＿Anammoxoglobus菌属更能适应老龄垃圾渗滤液水质,其稳定运行阶段和恢复后的相对丰度分别为12.41%和11.19%。以上研究结果有望为厌氧氨氧化工艺的工程应用提供有益的技术指导。     

多级串联腐殖土固定床处理氨气硫化氢恶臭气体的机理

设计了腐殖土固定床串联缺氧SBR多级反应器对填埋场臭气与渗滤液进行协同处理,以气体表面负荷、水力负荷、污染物负荷为影响因素进行正交实验,探究腐殖土固定床对氨气与硫化氢的处理效能与去除机理,并运用物料衡算的方法对腐殖土固定床去除氨气的机理进行分析。结果表明：腐殖土固定床对氨气与硫化氢的平均去除率分别为95%与98%,各因素对氨气去除率的影响大小的依次顺序为气体表面负荷>污染物负荷>水力负荷,各因素对硫化氢去除率的影响大小的依次顺序为污染物负荷>气体表面负荷=水力负荷,最佳实验条件为气体表面负荷为7 m·h^-1,水力负荷为0.12 m·d^-1,氨气负荷为10 mg·(m³·h)^-1,硫化氢负荷为2 mg·(m³·h)^-1。机理分析的结果表明多级串联腐殖土固定床对氨气去除主要是靠气相与液相的分压差(浓度差),传质受进口氨气浓度、即氨气气相分压影响,此过程中气膜阻力远大于液膜阻力,近似于气膜控制过程,且各级液相氨氮等效形成的分压差距较小、气相与液...     

微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-反硝化组合工艺处理餐厨沼液

针对餐厨沼液高氨氮、低C/N的特点,采用“微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-BioClens反硝化”工艺,进行了餐厨沼液脱氮除碳的小试研究。经150 d的运行优化,系统稳定后该工艺的耗氧有机物(以COD计)、TN平均去除率分别达到81.3%和81.8%。微氧曝气单元为厌氧氨氧化单元消除餐厨沼液中有机物的影响并保留NH₄+-N,其耗氧有机物(以COD计)及NH₄⁺-N去除率分别为81.6%和13.7%,为厌氧氨氧化稳定运行提供保障。厌氧氨氧化单元是NH₄⁺-N的主要去除单元,稳定后运行后总氮去除负荷为0.480 kg·(m³·d)^-1;BioClens反硝化单元对前两段工艺中产生的NO₃^--N进行反硝化深度去除,在以乙酸钠为碳源,包埋固定化填料填充比为5%、C/N=3的情况下,其平均NO₃^--N去除率达90%。该工艺实现了对餐厨沼液经济高效处理,具有应用潜...     

连续流好氧颗粒污泥技术处理低浓度市政污水的中试研究

基于河北省某污水处理厂原厌氧池构建了中试规模3 000 m³·d^-1 (Ⅰ、Ⅱ系列)的微氧-好氧耦合沉淀一体式反应器,以低浓度市政污水为基质、接种活性污泥,成功在连续流模式下培育了好氧颗粒污泥,并研究了颗粒污泥的形貌、结构特性、污染物去除性能及微生物群落结构变化。结果表明：中试系统形成的颗粒污泥轮廓清晰、呈规则球形和椭球形,平均粒径由接种污泥的28.9μm增至90.1μm,其中粒径>100μm的占47.8%,>200μm的占9.4%;中试系统培养的颗粒污泥机械强度远高于接种污泥的;Ⅰ、Ⅱ系列平均出水NH₄⁺-N分别为1.3和1.0 mg·L^-1,平均出水TN分别为9.9和9.1 mg·L^-1,系统具有良好的脱氮效果。此外,高通量测序结果表明中试系统大量富集了好氧反硝化菌Methylophilaceae和Methylotenera,好氧反硝化途径可能在脱氮中起重要作用。本研究可为连续流好氧污泥工艺的升级改造,以及在现有污水处理厂工艺基础上发展高效...     

污泥负荷对上流式厌氧污泥床中颗粒污泥快速形成的影响

运行两个相同的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器R1和R2,设定两个反应器的初始污泥负荷(MCOD/(MVSS·d))分别为0.12、0.17 kg /(kg·d),并根据COD去除情况逐步地提高污泥负荷水平,在运行过程中控制R2的污泥负荷始终高于R1 37%～40%,以此来研究污泥负荷对颗粒污泥快速形成的影响.实验结果表明,R2内颗粒污泥的形成速率高于R1,其污泥负荷在达到0.29～0.51 kg /(kg·d)时,开始形成大量的厌氧颗粒污泥.最终R2内形成的颗粒污泥粒径为1.00～4.00 mm的占36.1%,并有6.3%的颗粒污泥粒径在4.00 mm以上;而R1中这两个粒径范围的颗粒污泥仅为11.8%和1.2%.同时R2内较大的污泥负荷也使其产生的颗粒污泥具有相对较高的VSS/TSS.最终得出结论,0.29～0.51 kg /(kg·d)的污泥负荷能加速厌氧颗粒污泥的形成过程,而低于这个污泥负荷则不利于颗粒污泥的形成.     

微丝菌型污泥膨胀的工艺负荷调控方法

提出调控工艺局部污泥负荷分布来处理污水处理厂冬季微丝菌污泥膨胀。在某AAO工艺污水处理厂开展平行反应器实验,进行显微观测和工艺模拟,发现反应器前端厌/缺氧区污泥去除负荷的差值与微丝菌丰度、污泥粒径和沉降性能有相关性。比较多种运行模式的改善效果,发现AO模式沉降性能最好,优于AAO和多点回流。反应器前端污泥去除负荷梯度可作为调控指标,实验中AO模式负荷梯度可达0.54 kg COD·(kg SS·d)~(-1),明显高于AAO、多点回流和多点进水。因此,通过优化回流和排泥操作,可以调控污泥去除负荷的沿程分布,有可能缓解冬季的微丝菌型污泥膨胀。     

微电解强化微生物菌种对高氨氮低碳氮比黑臭水的脱氮研究

针对高氨氮低碳氮比(C/N)黑臭水进行脱氮研究,通过硝化菌和反硝化菌共同作用,并在后期耦合铁碳微电解(IC-ME)强化脱氮。单因素控制变量实验表明,硝化菌和反硝化菌在30℃硝化/反硝化效果较优,平均氨氮去除率为71.62%,硝态氮去除率可达到67.52%;在溶解氧(DO)为3 mg/L时硝化效果较好,平均氨氮去除率达到了70.08%;在后期投加150 g/L铁碳填料时,反硝化效果最好,2#和3#反应器硝态氮去除率最高分别提高到了81.78%和91.17%。长时间运行反应器后,氨氮去除负荷达到0.193 kg/(m³·d),化学需氧量(COD)去除负荷达到1.786 kg/(m³·d)。单独的微生物菌种针对高氨氮低C/N黑臭水脱氮还有一定的局限性,通过后期耦合IC-ME,脱氮效率明显提升,总氮(TN)去除率可从45.65%提升到58.91%。     

短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统处理集便器污水

集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷及低碳氮比的特点。采用一体式短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统进行集便器污水的污染物去除效能研究。结果表明,将氨氮为400～500 mg·L^-1、COD约400 mg·L^-1的集便器污水作为实验进水,按照分阶段分比例的进水方式,经过约75 d运行,最终出水氨氮及总氮仅为40.20 mg·L^-1和67.40 mg·L^-1,去除率分别为90.84%和86.90%,总氮去除负荷为0.141 kg·(m³·d)^-1。微生物分析结果表明,Candidatus＿Brocadia始终是系统内的厌氧氨氧化优势菌属,且运行稳定后其相对丰度达到约30.70%。本研究可为集便器污水脱氮工艺应用技术提供参考。     

耐药菌E.coli K12:RK2负荷下群感效应对好氧颗粒污泥稳定性的影响

研究了在携带RK2质粒的供体菌E.coli K12:RK2负荷下群体感应对好氧颗粒污泥稳定性的影响,同步运行了2个反应器(R1与R2),分别向反应器中添加E.coli K12和携带RK2质粒的供体菌E.coli K12:RK2,考察了其对系统污染物去除效率、污泥形态、EPS以及AHL含量的影响,分析并验证群体感应在维持好氧颗粒污泥稳定中的作用。结果表明,R1和R2中氨氮降解及污泥形态变化趋势一致,系统氨氮降解率下降,反应器中大颗粒污泥解体、絮状污泥增多。投菌作用下,R1和R2中胞外聚合物(EPS)含量显著降低(P<0.05),分别由(369.28±67.70) mg·g^-1和(372.22±86.53) mg·g^-1(以MLSS计)降至(242.47±20.25) mg·g^-1和(175.66±37.99) mg·g^-1,且组间存在显著差异(P<0.05)。通过荧光定量PCR及荧光显微镜镜检发现RK2质粒在系统中发生接合转移。C4-HSL为系统的主要响应AHLs,在投菌后出现,R1和R2...     

连续流气提式反应器中有机物去除和氮转化的行为

以城市污水为处理对象,以絮状污泥为接种污泥,在连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(CAFB)反应器中成功培养得到好氧颗粒污泥.探讨了CAFB中颗粒污泥的形成过程、生物多样性、有机物的去除行为及氮转化特性.研究结果表明,CAFB运行第7天颗粒污泥占主要优势,系统中依次出现原、后生动物,表明颗粒污泥趋于成熟.CAFB反应器中培养的好氧颗粒污泥具有良好的COD及NH4+-N去除能力.稳定运行阶段,当进水的COD容积负荷在1.5 ～3.5 kg COD/(m3·d)的范围时,COD的去除负荷稳定在1.0～2.0 kg COD/(m3·d).控制水力停留时间为(4 ±0.25)h、溶解氧质量浓度为(5 ±0.5) mg/L,可达到最高的硝化效率,但此控制条件下反硝化作用不明显.分析认为,作为完全混合式反应器的CAFB,需要较严格的控制溶解氧才能实现同步硝化反硝化作用.     

膜生物反应器中运行参数对污泥胞外聚合物的影响

研究了膜生物反应器(MBR)中曝气强度、有机负荷和污泥停留时间(SRT)与污泥胞外聚合物(EPS)变化的关系。实验结果表明,随着气水比由20增加至40,污泥EPS逐渐下降。当气水比＞35之后,EPS趋于稳定。随着有机负荷由0.129 kg COD/kg VSS·d减小至0.016 kg COD/kg VSS·d,附着型...     

高有机负荷对好氧颗粒污泥形成和稳定性能的影响

为探究高有机负荷(organic loading rate,OLR)对好氧颗粒污泥在序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中的形成和稳定性能的影响及高OLR条件下微生物群落结构的特征,采用连续监测方法对运行过程中颗粒污泥形貌、水质、沉降性能以及EPS的变化进行探究。结果表明：在OLR为14.4 kg·(m³·d)^-1的条件下,颗粒化进程较快,43 d完成颗粒造粒;并且高OLR引起丝状菌在颗粒表面大量附着,造成颗粒沉降性能和水质处理能力不稳定;通过改变进水中蛋白胨的占比来抑制丝状菌生长,使好氧颗粒污泥系统重新恢复稳定;在此过程中,混合液悬浮固体质量浓度(mixed liquid suspended solids,MLSS)、混合液挥发性悬浮固体质量浓度(mixed liquid volatile suspended solids,MLVSS)随OLR的增加而增加,但受丝状菌增加的影响会下降,而在丝状菌消除之后,MLSS和MLVSS恢复增长;SVI随OLR的增加不断下降,而受丝状菌增加的影响会呈现上升趋势,在丝状...     

添加反硝化菌群的A2/O反硝化除磷低碳工艺启动

为探究反硝化除磷低碳工艺的实际效果,采用序批式反应器(SBR)根据底物反应速率来调节底物的流加速率,并以温度(20±2)°C、pH(7.5±0.2)和溶解氧(DO)为0的反应条件富集反硝化菌群。得到可同时利用亚硝酸盐和硝酸盐为电子受体的反硝化菌群,将其添加至厌氧-缺氧-好氧(A²/O)工艺中,以刺激反硝化细菌在反应器中发挥生物除磷功能,并开展工艺启动研究。结果表明：在加入反硝化菌群后,A²/O工艺发生了明显的反硝化除磷反应,且系统运行稳定;反硝化除磷途径的TP去除负荷均值约为0.014 8 kg·(m³·d)^-1;厌氧出水TP平均值为11.95 mg·L^-1,且缺氧吸磷量与好氧吸磷量的平均比率约为2.40,即平均反硝化除磷率高达73.34%。这表明在单污泥A²/O工艺中成功实现了反硝化除磷的启动,从而证明了反硝化菌群的生物强化作用,其中的反硝化除磷功能菌群的相对优势菌属包括Dechloromonas、Rhodobacter、Thermomonas等。本研究...     

UASB反应器处理链霉素废水启动及运行性能

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器处理链霉素生产废水,研究了中温条件下反应器启动和稳定运行中废水处理性能及厌氧污泥颗粒化过程。结果表明,通过逐步提高链霉素废水进水比例和负荷,可以实现UASB反应器的启动和稳定运行,并对高浓度链霉素实际废水具有良好的处理性能,COD去除率稳定在80%以上,COD去除负荷达7.2 kg/(m3·d),CH4产生量达到6.2 L/d。UASB反应器启动运行过程中,链霉素废水对污泥活性具有抑制影响,造成短期反应器运行性能明显下降,而后很快恢复。同时高负荷链霉素废水造成甲烷产率降低。污泥性状变化显著,污泥形态逐渐转变为颗粒态,污泥粒径增大,出现大量0.5~1.0 mm颗粒污泥,污泥VSS/SS比值升高,污泥沉降性明显增强,比产甲烷活性显著升高,表明污泥开始实现颗粒化。     

基于SBR反应器的ANAMMOX工艺的启动运行

采用SBR反应器,接种好氧硝化污泥,在142 d内于较高负荷下成功启动了厌氧氨氧化反应器.反应器总氮容积负荷(以N计)为0.43 kg/m3·d,总氮去除率最高达到93.3%,平均为80.5%;氨氮和亚硝酸盐氮的去除率最高达到93.9%和99.8%,平均去除率为81.2%和85.7%.在稳定运行阶段,氨氮去除量、亚硝酸盐氮去除量、硝酸盐氮生成量三者之间的比值为1:1.38:0.18.反应器启动过程中,出水、进水pH差值的变化趋势由负到正,然后稳定在一定范围内;且污泥性状有较大变化,污泥中微生物所占比率有所提高,整个反应器中适应厌氧氨氧化运行方式的菌种增殖较快.     

两种不同基质的垂直潜流人工湿地对尾水的处理效果研究

为提高人工湿地对污水处理厂尾水的处理效率,采用以黄铁矿和砾石为基质的两种垂直潜流人工湿地处理武汉某污水处理厂尾水,研究了不同水力负荷下人工湿地去除污染物的效果,并分析了基质的微生物群落结构。结果表明,在低水力负荷(0.4～0.7 m³/(m²·d))下,两种人工湿地对尾水化学需氧量(COD)、总氮(TN)、NO^-₃和总磷(TP)具有较好的去除效果;在高水力负荷(1.0～1.3 m³/(m²·d))下,对氨氮去除效果较好。黄铁矿人工湿地对尾水COD、TN、NO^-₃和TP的去除效果好于砾石,分析基质微生物发现,黄铁矿人工湿地中反硝化脱氮菌属主要为硫杆菌属(Thiobacillus)和硫氧化菌属(Sulfurifustis),相对丰度分别为16.68%和4.62%,且硫杆菌属具有提高磷去除能力的功能;而砾石人工湿地中反硝化脱氮菌属主要为类固醇杆菌属(Steroidobacter),相对丰度为4.56%,采用黄铁矿为基质...