焦化废水特征有机污染物反硝化降解速率特征分析

以焦化废水特征有机污染物苯酚、喹啉、吡啶和吲哚为碳源,研究了不同C/N(COD/NO-3-N)比值进水条件下,反硝化过程中NO-2-N积累特征及反硝化动力学特征。结果表明,进水C/N比在2.5~17的条件下,均会出现NO-2-N积累的现象。当C/N比值为2.5时,NO-2-N出现稳定积累。基于完全反硝化且COD去除率最高的进水条件为,进水C/N比为6。随着C/N比值从2.5增至17,达到NO-2-N的最大积累量时间从140 min降至60 min,NO-2-N的最大积累率从51.7%降至23.1%。相同进水C/N比条件下,在NO-2-N积累阶段,NO-3-N比还原速率大于NO-2-N比还原速率,导致NO-2-N积累;在NO-2-N还原阶段,NO-3-N比还原速率小于NO-2-N比还原速率。不同进水C/N比条件下,在NO-2-N积累阶段,NO-2-N比积累速率基本不变,为0.072 g N/(g VSS·d)左右。不同进水C/N比值条件下,NO-2-N积累阶段的表观碳氮比均大于NO-2-N还原阶段的表观碳氮比。     

碳源投加方式对SBR工艺脱氮速率的影响

为了提高生物反应器的脱氮效率,研究采用SBR处理模拟生活污水,利用醋酸钠作为碳源,考察碳源投加方式对脱氮速率的影响。结果表明,当温度为10~15℃,进水COD为330~550 mg/L时,采用不同的碳源投加方式,COD去除率均高于95%。进水一次投加2.4 g碳源,COD平均反应速率为5.3 mg/(g·h),平均反硝化速率为0.28 mg/(g·h)。进水、反应器运行3 h时分别投加1.2 g碳源,COD平均反应速率为6.89 mg/(g·h),平均反硝化速率为0.37 mg/(g·h)。进水、反应6 h时分别投加1.2 g碳源,COD平均反应速率为6.50 mg/(g·h),平均反硝化速率为0.52 mg/(g·h)。进水投加1.2 g碳源、反应器运行3 h和6 h时分别投加0.6 g醋酸钠碳源,COD平均反应速率为6.2 mg/(g·h),平均反硝化速率为0.39 mg/(g·h)。分次投加碳源能够提高COD反应速率和TN去除率,同时保持较高的硝化反硝化速率。     

厨余发酵液作为反硝化碳源的规律研究

厨余发酵液中含有丰富的VFA、乳酸等快速降解有机物,以及碳水化合物、蛋白质等慢速降解的有机物,利用厨余发酵液作为外增碳源强化生物脱氮的可行性。首先利用SBR处理投加厨余发酵液后的低C/N污水,经过40 d的培养,最终TN去除率稳定在85%左右,出水COD低于40 mg/L,说明厨余发酵液具有强化生物脱氮的能力;然后利用批式实验研究其在不同C/N条件下的反硝化规律,发现当C/N≤5.1时,出水出现了NO-2-N积累现象,C/N升高到最佳的6.5时,NO-2-N积累现象消失,反硝化速率为3.77 mg NO-3-N/(g VSS·h)。     

温度和pH值对活性污泥法脱氮除磷的影响

温度和pH值是影响污水脱氮除磷效果的2个重要因素.试验采用连续搅拌槽式反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR),通过对不同温度和pH值条件下的硝化、反硝化、释磷和吸磷反应速率的测定,总结出温度和pH值对活性污泥生化反应速率的影响规律.试验表明,硝化和反硝化速率随温度的升高而加快.在5℃和33℃时,硝化速率分别为0.01 kg NH4 -N/(kg VSS·d)和0.28 kg NH4 -N/(kg VSS·d);在5℃和30℃时,反硝化速率分别为0.097 kg NO3--N/(kg VSS·d)和0.476 kg NO3--N/(kg VSS·d);但温度对吸磷和释磷速率的影响不大.pH值对硝化、反硝化、吸磷和释磷速率均有显著影响,在pH值为7.74时,硝化速率为0.095 kg NO3--N/(kg VSS·d);而在pH值为4.9和10.08时,硝化速率仅为0.005 kg NO3--N/(kg VSS·d)和0.006 kg NO3--N/(kg VSS·d).在pH值为7.85时,反硝化速率达到最大值0.36 kg NO3--N/(kg VSS·d);而在偏酸性和碱性条件下,反硝化速率显著下降.     

厨余发酵液与乙酸钠、葡萄糖脱氮性能的比较

通过与乙酸钠、葡萄糖对比,利用批式实验方法对厨余发酵液作为反硝化碳源的脱氮性能进行了研究.在不同COD/N条件下,对3种碳源的反硝化NOx--N去除率进行了比较,研究发现,当COD/N =6.5时,厨余发酵液可以满足反硝化对电子供体的要求,其反硝化潜能PD=0.146 g NOx--N /g COD.然后,在COD/N =5.0条件下,利用动力学方程对反硝化过程进行分段模拟,发现厨余发酵液组在Ss降解阶段的比反硝化速率为7.44 mg NOx--N/(g VSS·h),其整个反硝化阶段的比反硝化速率是乙酸钠组的0.77倍,是葡萄糖组的2.1倍,结果表明,厨余发酵液可以作为快速降解碳源用于反硝化脱氮.     

SBR单级自养脱氮系统氮素转化途径

利用氮素计量关系和批式实验研究了SBR系统中基于短程硝化的单级自养脱氮特性和脱氮途径。结果表明,SBR系统获得良好脱氮效果,TN最高去除负荷和去除速率分别达0.49 kg N/(m3.d)和0.20 kg N/(kg VSS.d);系统中82%的氨氮转化成气体脱除,10%的氨氮转化成硝酸盐氮。批式实验结果表明,SBR系统中的污泥同时具有厌氧氨氧化、亚硝酸盐氧化和自养反硝化活性,三者的反应速率分别为0.12 kg NH4+-N/(kg VSS.d)、0.04 kg NO2--N/(kg VSS.d)和0.03 kg NO2--N/(kg VSS.d)。综上,SBR系统中氮的脱除是短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化共同作用的结果,产生的硝酸盐是厌氧氨氧化和硝化作用所致。     

厌氧氨氧化耦合异养反硝化的脱氮性能及污泥性状

通过连续实验和血清瓶批式实验研究了厌氧氨氧化耦合异养反硝化的代谢特性。在pH 7.8、温度25℃左右、水力停留时间1.5 h和苯酚浓度18.82 mg/L的条件下,耦合反应器能长期稳定运行。结果表明,NH+4-N、NO-2-N去除率高达100%,TN去除率为87.51%。消耗的NH+4-N、NO-2-N与生成的NO-3-N之比为1∶1.49∶0.12,平均总氮容积负荷为2.53 kg/(m3·d),平均总氮去除负荷可达2.26 kg/(m3·d)。系统内异养反硝化与厌氧氨氧化存在协同和竞争关系,总氮的去除是异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌共同作用的结果。耦合系统中ANAMMOX对TN去除贡献率达到86.72%,异养反硝化对TN去除贡献率达到13.28%(其中以NO-2-N为电子受体的反硝化比例为7.16%,以NO-3-N为电子受体的反硝化比例为5.89%)。污泥性状研究表明,颗粒污泥存在3种形式:一种是ANAMMOX颗粒污泥;一种是苯酚反硝化颗粒污泥;一种是ANAMMOX菌外面包裹苯酚反硝化菌的颗粒污泥。另外,颗粒污泥的无机组分较高。污泥扫描电镜照片显示厌氧氨氧化菌为球状,反硝化菌为短杆状。     

污泥减量过程中臭氧氧化对硝化和反硝化影响的试验研究

采用AO工艺,考察了在污泥减量过程中臭氧(O3)氧化对生物系统硝化和反硝化能力的影响.结果表明,在每克SS中O3投量为0.05 g时,氧化后污泥中的CODcr由37.5 mg/L增至700mg/L,TN由4.86 mg/L增至36.6 mg/L,NH4 -N由0.353mg/L增至7.49 mg/L,NO3--N由2.19 mg/L增至5.15 mg/L.虽然氧化系统出水NH4 -N浓度略高于对照系统,但氧化系统NH4 -N的去除率大于98%,硝化能力基本没有受到O3氧化的影响.O3氧化污泥后增加的有机物作为附加的碳源循环至缺氧段,提高了反硝化的效果,当污泥氧化比例分别为10%、20%、30%时,进入缺氧段的CODCr/TN分别平均增至11.21、11.56、11.88,氧化系统的反硝化效果也随之分别提高5%、25%、37%.     

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.     

废水中硝氮和COD浓度对AD-MFC脱氮产电性能的影响

为探明废水中硝氮和COD浓度对阳极反硝化微生物燃料电池(AD-MFC)工作性能的影响,在批式操作下逐步提高进水浓度考察了AD-MFC反硝化速率和产电性能的变化,并以多个动力学模型对此过程进行拟合。结果表明,废水浓度可通过污染物降解速率来影响产电性能,硝氮浓度从50 mg/L升高至2 000 mg/L时,反硝化速率和输出电压逐渐达到最大值((1.26±0.01)kg N/(m3·d)和(1 016.75±4.74)mV),但硝氮浓度继续提高会抑制反硝化速率和产电性能。Han-Levenspiel模型可较好地表征AD-MFC的污染物降解和产电动力学行为,以该模型为基础建立了污染物去除速率、输出电压、功率密度与进水浓度之间的关系,反硝化在NO-3-N高于4 000 mg/L时才能被完全抑制。AD-MFC适用于处理不同浓度的硝酸盐废水,并对高浓度硝酸盐废水具有较好的耐受性。     

溶解氧和有机碳源对同步硝化反硝化的影响

利用SBR反应器,探讨了溶解氧(DO)和有机碳源(COD)对同步硝化好氧反硝化的影响.结果表明,DO范围在0.5～0.6 mg/L时最适合于同步硝化好氧反硝化脱氮.在同步硝化反硝化过程中出现了亚硝酸盐氮的积累,推断经由短程硝化反硝化途径.总氮的去除率随着COD/N(碳氮比)的增加而增加,当COD/N为10.05时,总氮去除率最高可达70.39%.继续增加碳氮比时,总氮去除率增加不多,并且还会导致硝化作用不完全.当存在足够的易降解有机碳源时,能发生完全的好氧反硝化作用.     

水泥厂氨排放标准存在的问题及氨排放控制

为控制水泥脱硝工程产生的氨排放问题,中国发布《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915—2013)对水泥企业氨排放限值提出明确要求。但水泥脱硝设施同步配套的氨在线检测仪记录数据表明,多数水泥厂脱硝后的氨排放浓度远超过标准限值。为此,对照火电厂相关标准和技术规范,指出了水泥工业氨排放标准和技术规范文件中存在的问题。结合实际检测数据和国外相关文献,确认水泥工业存在"本底氨"排放,水泥原料、协同处理废弃物、生产工况变化是导致本底氨排放的主要原因。选择性非催化还原(SNCR)脱硝设施产生的氨逃逸将增加氨排放浓度,反应温度窗口、停留时间、氨/氮摩尔比(NSR)、喷射方案等均会影响氨逃逸浓度。优化水泥生产工艺、SNCR脱硝工艺或配套选择性催化还原(SCR)脱硝系统等方式可有效控制水泥厂本底氨及氨逃逸。     

一株高效异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及脱氮性能

从经驯化的污泥中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化细菌,编号为TN-05,通过形态学特征观察,生理生化特征试验和核酸序列分析鉴定其为门多萨假单胞菌（pseudomonasmendocina）。同时对其进行脱氮性能研究,结果表明,TN-05具有较好的异养硝化能力,菌株在培养至48h时对总氮和氨氮去除率均能达95％以上。通过反硝化能力验证实验发现,菌株对NO3-N和N0f—N也分别具有较好的去除效率。将菌株应用于人工合成废水中,发现对废水中氨氮优先利用并能在24h时使去除率接近100％,对硝态氮和亚硝态氮也具有一定的去除效率。因此,菌株TN-05是一株同时具备异养硝化和好氧反硝化能力的高效菌株。     

焦化废水脱氮处理技术进展

评述了焦化废水脱氮处理方法,包括蒸氨法、折点加氯法、吸附法、催化湿式氧化法、烟道气治理法及生物法,介绍了传统处理方法的改进措施及其适用情况,并对生物脱氮领域最新研究理论及工艺发展方向进行了介绍。     

尿素添加剂湿法烟气脱氮的试验研究

在填有金属鲍尔环的管式吸收反应器中,分别研究了尿素含量、添加剂(三乙醇胺)浓度、吸收柱彳丁效高度、烟气浓度对NOx脱除效率的影响。试验结果表明,尿素含量和添加剂浓度的增加可以少量提高脱氮效率：烟气浓度的大小对脱氮效率的影响不大;吸收柱有效高度对脱氮效率的影响较大。     

异养硝化-好氧反硝化菌粪产碱杆菌的脱氮特性

为了对粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis No.4)的脱氮特性进行研究,提出了不同环境因子对菌株脱氮性能影响的对比实验。结果表明,该菌能利用柠檬酸钠和乙酸钠作为惟一碳源,以柠檬酸钠为碳源时脱氮活性最高,硝酸铵、氯化铵、碳酸铵和硫酸铵4种铵盐均能作为惟一氮源,而硝态氮和亚硝态氮几乎不能被该菌代谢转化;当温度在30~37℃、摇床转速超过120 r/min、p H为6~8之间时,该菌对氨氮的去除效果最好;该菌对高中低浓度的氨氮都具有很好的去除效果,对高浓度的氨氮有很好的耐受性;该菌对0%、3%盐度的适应期较短,对6%的盐度经过较长时间的适应期后,也能够快速地处理氨氮,具有良好的耐盐性。     

硝酸盐还原条件下对氯硝基苯的生物还原转化

针对对氯硝基苯和硝酸盐复合污染问题,以乙醇作为共基质,通过间歇式实验,在基质充足和不足2种条件下考察了NO3-对对氯硝基苯还原过程影响。实验结果表明,在基质充足条件下,对氯硝基苯和NO3-还原过程不互相产生抑制作用。当初始COD浓度为100 mg/L,由于基质不足,NO3-对对氯硝基苯还原过程产生竞争性抑制作用,且抑制作用随着NO3-浓度升高而增强,当NO3-浓度为150 mg/L和300 mg/L时,与空白样相比对氯硝基苯还原速率分别下降20%和54%,且溶液中出现NO2-积累,浓度分别为33.68 mg/L和44.92 mg/L。当采用生物法修复氯硝基苯化合物和硝酸盐复合污染水体时,应考虑基质的供给和硝酸盐的影响。     

膜生物反应器处理氨氮废水的研究进展

综述了膜生物反应器处理氨氮废水的三种工艺：常规活性污泥工艺、SBR工艺和A／O工艺。总结了国内外研究的工艺特征、技术参数和处理效果，并分析了其未来的研究方向和应用前景。     

不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观水的净化效果

研究了两套不同基质复合垂直流人工湿地小试装置在不同季节对富营养化景观水的净化效果,分析了温度变化对污染物去除效果的影响,考察了微生物的硝化强度和反硝化强度以及基质理化性质对植物生长状况的影响,并探讨了氮、磷的去除途径.结果表明:不同基质复合垂直流人工湿地随季节变化对浊度、COD和磷的去除效果差异不明显;温度降低对脱氮效果影响显著,对磷的去除影响不大.沸石-页岩湿地硝化强度和反硝化强度优于砾石湿地.采用沸石作为基质可以提高系统对氮的去除效率,促进湿地植物的生长.对氮、磷去除途径的分析表明:微生物的硝化反硝化作用以及基质对磷的吸附沉淀作用是复合垂直流人工湿地去除氮、磷的主要途径;植物吸收分别占湿地TN、TP去除量的16%和35%左右,也是个重要途径.