陶瓷膜微氧曝气MABR强化PN/anammox工艺处理餐厨沼液

针对餐厨沼液高COD、高氨氮的特点,采用“陶瓷膜-微氧曝气-MABR”组合工艺处理餐厨沼液。将陶瓷膜作为预处理单元对沼液中的TSS及部分耗氧有机物(以COD计)、NH₄⁺-N进行去除,出水进入微氧曝气单元后,耗氧有机物被进一步去除,并维持NH₄⁺-N处于较低的硝化率。当微氧曝气单元运行稳定后,在MABR单元中启动一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺,进行深度脱氮研究。结果表明:陶瓷膜对TSS去除率达98%,COD降低了73%,NH₄⁺-N去除率为14%;经过50 d的驯化,在DO低于0.5mg·L^-1的条件下,微氧曝气单元COD降低了90%,平均NH₄⁺-N损失率仅为12.7%;出水三维荧光光谱显示剩余耗氧有机物为类富里酸和类腐殖酸,难以进一步被生物降解;MABR单元经过148d的驯化启动,成功实现一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的稳定运行,尾气压力为0.025 MPa时处理效果最佳,NH_...     

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...     

AnEMBR-IFFAS耦合工艺处理石化废水

石化废水具有成分复杂、生物毒性和可生化性差等特点,废水中的高浓度耗氧有机物(以COD计)以及有毒物质会抑制生物活性,传统厌氧/好氧工艺在处理此类废水时难以达到理想效果。为强化生物处理效果,构建了一种新型电化学强化厌氧膜生物反应器(AnEMBR)与基于悬浮生物载体的生物膜与活性污泥复合工艺(IFFAS)处理实际石化废水。通过AnEMBR构建的生物电化学系统去除COD,并通过IFFAS内的改性载体实现同步硝化反硝化(SND)以去除NH₄⁺-N和TN。运行期间COD去除率大于95%,在^-1.2 V的外加电压下缓解不可逆膜污染并回收沼气(CH₄占比90.7%)。稳定运行阶段的COD、 NH₄⁺-N、 TN的平均去除率可达到97.9%、93.1%和72.2%,平均出水COD为52.11 mg·L^-1、NH₄⁺-N为3.70 mg·L^-1、TN为15.19 mg·L^-1<...     

异养硝化-好氧反硝化菌YZ-12的脱氮性能及其对养殖废水的处理效果

为获得高效脱氮菌,从南昌县一中型养猪厂曝气池筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌株YZ-12,经过16S r RNA基因序列分析,鉴定其为Klebsiella oxytoca;随后检测了该菌株的硝化和反硝化能力。结果表明,在NH₄⁺-N质量浓度为100 mg·L-1的硝化培养基和NO₃^--N质量浓度为400 mg·L-1的反硝化培养基中,NH₄⁺-N去除率在96%以上,NO₃^--N去除率在99%以上,无NO₃^--N、NO₂^--N积累。同时,还考察了碳源、氮浓度、C/N、p H、盐度5种单因素对菌株脱氮效果的影响。结果表明,菌株最佳脱氮条件为C/N=10、p H=7、盐度≤10 mg·L-1、NH₄⁺-N质量浓度≤150 mg·L-¹、NO₃     

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...     

污泥接种策略与联氨促进垃圾渗滤液厌氧氨氧化工艺快速启动及其运行效果

针对厌氧氨氧化工艺启动速度慢及在垃圾渗滤液中脱氮效率低的问题,探究了厌氧氨氧化工艺在处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液中的快速启动及稳定运行策略。结果表明,厌氧氨氧化工艺接种反硝化污泥:anammox颗粒污泥=9:1的启动效果最佳,100 d时TN去除率可达75.1%。但由于垃圾渗滤液中COD较高,异养反硝化菌生长迅速且严重影响厌氧氨氧化菌活性。通过投加6 mg·L^-1的N₂H₄之后,异养反硝化菌活性受到抑制,反应器内厌氧氨氧菌占据主导地位,Candidatus Kuenenia菌相对丰度由0.2%提升到10.6%,TN去除率及氮去除速率分别达90.6%和0.143 kg·(kg·d)^-1以上。在厌氧氨氧化工艺中投加适量N₂H₄可实现垃圾渗滤液的稳定高效自养脱氮。     

土著反硝化菌对巢湖流域稻田泥土脱氮效果的影响

生物修复技术削减途经土壤中的硝态氮是一种环境友好且生态效益高的方法。构建了含不同填料的A (土壤)、B (土壤+木屑)、C (土壤+木屑+蜡样芽孢杆菌)、D (土壤+木屑+土著反硝化菌) 4种渗透反应柱,将从土壤填料中筛选出单株具有良好反硝化性能的土著反硝化菌(Pseudomonas sp.P10)和来源于湖泊底泥的反硝化菌蜡样芽孢杆菌分别接种至渗透反应柱,探究土著反硝化菌对巢湖流域同源水稻田土壤填充渗透反应柱脱氮效果的影响。结果表明,向反应柱中接种土著反硝化菌Pseudomonas sp.P10可缩短反应柱去除NO₃^--N的启动时间,填料为土壤与木屑的B柱对NO₃^--N去除率可达96.05%。接种土著反硝化菌的D柱出现了NH₄⁺-N积累现象,B、C、D柱中积累的[NO₂^--N]均低于2.4 mg·L^-1。在30 mg·L^-1和50 mg·L^-1的...     

水平渗滤系统的污染物去除效果及动力学分析

基于人工快渗(CRIS)和水平潜流人工湿地(HSSFCWs)构建了水平流人工渗滤系统(HFCIS),研究了该系统对耗氧有机物(以COD计)、氨氮(NH₄⁺-N)的沿程去除情况和污染物在系统内的垂向分布情况,并进行了动力学分析。结果表明,在水力负荷为0.083 m·d^-1、进水耗氧有机物(以COD计)浓度为220～630 mg·L^-1、NH4+-N质量浓度为13～47 mg·L^-1时,COD、NH₄⁺-N的去除率分别为88.6%和91.9%以上。在水力负荷为0.25 m·d^-1的条件下,进水耗氧有机物(以COD计)和NH₄⁺-N质量浓度分别为613～690mg·L^-1和36～48mg·L^-1时,总去除率分别为95.5%和78.2%以上。水平方向沿程污染物质量浓度呈现逐渐衰减的趋势,污染物降解符合一阶动力学模型,去除速率常数在CR...     

拔风管对分流式复合潜流人工湿地脱氮性能的影响

当分流式复合潜流人工湿地(HCW)以生活污水为外加碳源深度处理猪场废水时,系统因复氧能力不佳而面临NOx--N难以稳定获取的难题。为了确保HCW高水平的硝化性能及TN去除率,以拔风管为增氧设施并探究了其对系统氮素转化性能及微生物特性的影响。结果表明,对于由下向流(DF)单元和上向流(UF)单元串联而成的分流式HCW,其中可形成以硝化/反硝化作用和短程反硝化/厌氧氨氧化(DMOA)作用为主的多路径耦合脱氮反应体系;拔风管的布设不会明显改变HCW中的氮素转化模式,但该设施的增氧作用可强化DF单元的硝化性能,并可提升后续UF单元中反硝化菌群及厌氧氨氧化菌(AnAOB)的丰度,进而可实现系统中各脱氮途径强度的提高及其脱氮性能的优化;当DF单元中拔风管的布设数量为4时,HCW中参与脱氮的优势菌属包括Nitrosomonas、Nitrospira、Thauera和Candidatus＿Brocadia,此时系统的COD、TP、TN和NH₄⁺-N去除负荷分别可达(10.34±1.20)、(0.46±0.02)、(4.92±1.55)和(3.86±1.19)...     

外源性海藻糖强化好氧脱氮菌处理高盐废水的菌群特性

为提升高盐胁迫下好氧脱氮功能菌群的富集丰度及脱氮性能,解决高盐废水生物脱氮效率低的问题,助推好氧脱氮功能菌在高盐废水处理的工程应用,将海藻糖添加到已富集好氧脱氮功能菌的膜曝气生物膜反应器(membrane aerobic biofilm reactor,MABR)中,构建高盐废水的海藻糖生物强化处理系统,从反应器脱氮性能、菌群多样性以及脱氮功能基因丰度等方面探究高盐废水中海藻糖对好氧脱氮菌的强化机制。结果表明：实验组(C₄₀、C₁₂₀、C₃₆₀和C_{1 080})中NH₄⁺-N、TN和COD去除率相较对照组(C₀)分别提高了10.70%、32.72%、27.36%、19.45%,8.32%、28.36%、22.53%、17.63%和12.09%、31.14%、25.27%、25.06%;外加海藻糖提高了菌群在高盐废水中的脱氮效率,浓度为120μmol·L^-1时,NH₄⁺-N...     

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。     

一体式PN/A耦合EBPR工艺高效低耗处理实际低C/N主流城市污水

针对低C/N城市污水脱氮除磷因碳源不足存在能耗、药耗高以及脱氮除磷效率低等问题,开发一体式短程硝化/厌氧氨氧化(PN/A)耦合强化生物除磷工艺(EBPR),以降低碳源消耗和能耗、提高脱氮除磷效率,从而实现高效低耗减污降碳。通过构建悬浮污泥和生物膜共存的混合系统,采用厌氧-好氧运行模式以及间歇曝气,考察短程硝化/厌氧氨氧化与强化生物除磷过程的耦合效果。结果表明,反应器能长期稳定运行,出水总无机氮(TIN)质量浓度稳定低于4 mg·L^-1,溶解态磷(DP)质量浓度约0.2 mg·L^-1,TIN平均去除率大于90%,DP的平均去除率大于85%,平均脱氮负荷为53 mg·(g·d)^-1,强化间歇曝气能够在系统内实现NOB抑制,亚硝氮积累率可达60%以上,甚至100%。控制悬浮污泥好氧污泥龄为3.5 d,NOB由悬浮污泥向填料转移。由于生物膜传质受限,系统的亚硝氮积累率并未受到影响。该系统内厌氧氨氧化活性提高了5倍,厌氧氨氧化菌以Candidatus Brocadia为主,相对丰度为1.1%,较主流条件下提高了2.75倍。本研究结...     

磺胺嘧啶对纯膜MBBR氨氧化性能及氨氧化菌群的影响

通过向NH₄⁺-N质量浓度为30 mg·L^-1的合成废水中投加不同剂量磺胺嘧啶(SDZ)(0、1、3、5、7和10 mg·L^-1),比较了SDZ浓度对一台60 L单级纯膜移动床生物膜反应器(pure MBBR)的氨氧化速率、amo A基因丰度和氨氧化细菌(AOB)种群结构的影响,揭示了磺胺嘧啶对纯膜MBBR系统中氨氧化作用的影响机制。结果表明:1～3 mg·L^-1的SDZ显著提升了纯膜MBBR系统的氨氧化速率(P<0.05),出水NH₄⁺-N质量浓度可降低至(0.19±0.10) mg·L^-1;5～10 mg·L^-1的SDZ仍能促进NH₄⁺-N去除,但氨氧化速率变化相对平缓。相比于氨氧化古菌(AOA),AOB为纯膜MBBR氨氧化的主导者,AOB amo A基因丰度是AOA amo A基因丰度的12.2～168.5倍。1～10 mg·L     

外加AHLs对厌氧氨氧化颗粒污泥UASB启动的影响

厌氧氨氧化(anammox)颗粒污泥反应器的启动是其工程化应用的重要前提。选用升流式厌氧污泥床反应器(UASB),投加外源信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs),探究其对anammox污泥颗粒化过程的影响,以此考察anammox颗粒污泥工艺启动方式。结果表明,联合投加N-DL-己酰基高丝氨酸内酯(C6-HSL)和N-DL-辛酰基高丝氨酸内酯(C8-HSL)信号分子组(R1)和甲醇对照组(R2)中NH₄⁺-N、NO₂^--N和TN的去除率分别为87.09%、89.13%、76.83%和82.37%、84.39%、69.49%。R1和R2中粒径>0.45 mm的污泥占比为50.67%和35.05%,R1中污泥颗粒化程度高于R2。胞外聚合物(EPS)质量浓度(以每克可挥发性悬浮物)分别为138.31、116.95 mg·g^-1。Anammox功能基因hzo、hzs B基因拷贝数呈增长趋势,且R1高于R2。Anammox菌属Candidatus Brocadia的相对丰度分别为3...     

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...     

城市污水中部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺NOB抑制策略的研究进展

城市污水具有低温低氨氮(NH₄⁺-N)的特点,不利于亚硝酸盐氧化菌(NOB)的长期稳定抑制,而NOB的过度增殖会导致出水硝氮(NO₃^--N)指标升高,对其他功能微生物产生竞争性抑制作用,进而降低部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN/A)系统的脱氮性能和稳定性。以氨氧化菌(AOB)、NOB、厌氧氨氧化菌(AnAOB)等功能微生物动力学参数、生长特性为基础,探讨了主流条件下的城市污水处理系统中优势功能微生物的变迁。综述了当前普遍采用的低溶氧(DO)限制、好氧-缺氧交替、生物强化、投加抑制剂、泥龄(SRT)筛选、低亚氮等NOB抑制策略,并总结了单一抑制策略无法长期、稳定抑制NOB活性,需进一步考察多重策略的联合作用。继而,从性能和工艺复杂程度,对目前普遍采用的实现多重策略联合调控的反应系统进行了探讨。提出采用活性污泥模型(ASM)与实验相结合的方法,为助力主流PN/A工艺运行调控提供了新思路,并指出深化基础理论的研究,开发新型的组合工艺强化NOB的抑制及脱氮性能稳定也是可行的发展方向。     

铁/锰矿基人工湿地脱氮除磷性能及机理

铁氧化物和锰氧化物均可在缺氧条件下介导氨氮(NH₄⁺-N)的氧化去除,这2项技术被称为铁氨氧化(Feammox)和锰氨氧化(Mnammox)。此外,金属氧化物对总磷(TP)也有去除能力,因此,在人工湿地中具有良好的应用前景。为比较铁矿基和锰矿基人工湿地的脱氮除磷效果,本研究建立了铁矿基人工湿地(CW-Fe)、锰矿基人工湿地(CW-Mn)和砾石对照组人工湿地(CW-C)3组人工湿地。结果表明,CW-Fe和CW-Mn的脱氮除磷性能均优于CW-C。尽管锰矿对NH₄⁺-N的吸附作用最强,但CW-Fe却表现出了更优越的NH₄⁺-N长期去除性能。在基质对NH₄⁺-N的吸附饱和后,CW-Fe对NH₄⁺-N的去除率仍有39.93%～62.4%,而CW-Mn只有29.15%～35.4%。由于铁矿和锰矿溶出的金属离子能与磷酸盐结合形成稳定的沉淀,从而有效去除TP,CW-Fe和CW-Mn均有...     

城市生活污水短程硝化系统的恢复与启动

为了实现主流的短程硝化反硝化和厌氧氨氧化,设计了基于pH-DO和阀ON-OFF间歇曝气的在线控制系统,搭建了中试级别的短程硝化SBR,在高DO条件下基于城市生活污水恢复种泥活性后,加入反硝化稳定短程,最后接入厌氧氨氧化滤池实现全过程自养脱氮。将脱氮率、NO-2-N积累率等作为考察指标,研究了系统的启动过程和稳定性。结果表明:控制SBR(sequencing batch reactor)中DO=2~2.5 mg·L~(-1)、HRT=8~10 h、SRT=4~5 d、T=25℃,启动恢复3个月后,系统能保持90%以上的NO-2-N积累率、NO-2-N/NH+4-N=0.96±0.18;短程硝化反硝化能达到50%左右的NH+4-N去除率,60%左右的TIN去除率;短程硝化接厌氧氧氨氧化能保证90%左右的NH+4-N去除率和TIN去除率,出水达一级A标准。由实验结果分析,系统在高DO条件下能恢复短程硝化污泥的活性,基于pH-DO和阀ON-OFF间歇曝气的在线控制系统稳定性高,能保证短程硝化系统的稳定运行;恢复活性后,后接厌氧氨氧化滤池能实现中试级别的全过程自养脱氮。     

不同分子量聚乳酸的异养反硝化脱氮性能及脱氮反应机制

聚乳酸(PLA)是一种发展潜力巨大的反硝化固体碳源。为探究不同分子量PLA反硝化脱氮路径及机制,以不同分子量PLA为固体碳源研究了PLA的静态释碳性能和反硝化脱氮效果,考察了反硝化出水溶解性有机质(DOM)组分和微生物群落结构。结果表明：PLA释碳稳定,在清水和脱氮反应器中出水COD均能稳定在20 mg·L^-1;PLA分子量越低,脱氮效果越好,5 000 g·mol^-1分子量PLA的NO₃^--N去除率和反硝化速率达到100%和1.29 mg·L^-1·h^-1。PLA脱氮路径有2条：一是反硝化功能菌群利用水解微生物分解PLA释放的小分子碳源作为电子供体进行异养反硝化作用;一是微生物利用溶解性微生物代谢产物等有机物进行反硝化脱氮。该研究结果可为PLA固体碳源在反硝化脱氮工艺中的高效应用提供参考。     

多级好氧生物膜/厌氧颗粒反应器的PN/A工艺启动与调控

厌氧氨氧化细菌(AnAOB)和氨氧化细菌(AOB)的同时快速富集是短程硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺高效运行的关键。本研究构建了一种多级好氧生物膜/厌氧颗粒污泥反应器(MOBAPR)。MOBAPR的好氧生物膜/厌氧颗粒结构不仅可有效保留生物质,还为AnAOB和AOB同时富集创造空间条件。在MOBAPR中,首先通过控制pH和间歇曝气在15 d内实现PN工艺的快速启动,然后在稳定运行的PN工艺基础上,61 d后实现了PN/A工艺的快速启动,脱氮率达到(83.41±2.45)%。16S rRNA基因测序结果表明,MOBAPR中AOB(27.09%)和AnAOB(9.99%)成功实现同时富集。此外,在PN/A工艺运行过程中,气液比(曝气速率与进水速率的比值)是一个与NRE高度相关的操作参数。气液比的优化控制不仅可以提高MOBAPR的脱氮性能,还可以在溶解氧(DO)低至无法控制时代替DO控制。