CAB-MBR复合反应器实现亚硝化-脱氮除磷的启动研究

将厌氧折流板反应器(ABR)与膜生物反应器(MBR)组合的新型CAB-MBR反应器用于处理生活污水,进行亚硝化的启动研究。研究期间,温度为20~28℃,在HRT为7.5 h、混合液回流比R1和R2分别为200%和100%,DO为1 mg/L的条件下,启动运行了50 d,系统稳定后,NO-2出水浓度在4 mg/L以上,NO-2占NO-x总量的90%,短程反硝化效果良好。对COD、NH+4-N、TN和TP的平均去除率分别为94%、90%、75%和80%,出水平均浓度分别为25、3、9.5和0.7 mg/L。     

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。     

以养殖固体废弃物发酵产物为碳源的SND系统的脱氮除磷效果

在连续低曝气的SBR装置中,采用人工模拟养殖废水培养成熟脱氮除磷污泥,研究了养殖固体废弃物发酵产物为碳源的养殖废水脱氮除磷效果。结果表明:在水力停留时间(HRT)为12 h,溶氧在0.04~1.5 mg/L之间,污泥经过25d的驯化培养,反应器中形成了具有较高活性的同步硝化反硝化能力的污泥,以养殖固体废弃物发酵产物为碳源处理养殖废水,反应器中的COD、NO-3-N和NH+4-N最大去除率分别能达到97.87%、94.95%和88.90%,且NO-2-N完全不发生累积,其中C/N=7.35,即50 g湿重的养殖固体废弃物与2 L的养殖废水配比最佳,脱氮除磷效果最好,对TN的去除率在87%左右,能够较好完成同步脱氮除磷实现养殖固体废弃物的资源化利用,为循环水养殖系统零排放提供技术参考。     

前置反硝化生物滤池深度脱氮效能与影响因素

前置反硝化生物滤池具有良好的脱氮性能,被广泛用于污水的深度处理。采用该工艺对城市污水处理厂尾水进行深度处理,通过调节硝化液回流比(50%、100%、150%)和水力负荷(1.0、1.5和2.0 m~3·(m~2·h)-1),考察前置反硝化生物滤池工艺对COD、TN、NH+4-N的去除效果。结果表明,当硝化液回流比为100%时,系统对污染物去除效果最好。在进水COD、TN、NH+4-N平均浓度为120、35和15 mg·L~(-1)的水质条件下,出水COD、TN、NH+4-N平均浓度可降到7.62、5.02和0.60 mg·L~(-1),去除率分别为93.65%、85.65%和96.00%。在水力负荷为1.5 m~3·(m~2·h)-1条件下,系统对COD、TN和NH+4-N的平均去除率达到了83.00%、90.14%和95.73%,出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

HRT对UASB厌氧反硝化脱氮的影响

在反硝化脱氮的影响因素方面,研究多集中在碳源种类和碳氮比(C/N)2个方面,而对水力停留时间(HRT)的影响很少有报道。采用UASB作为厌氧反硝化反应器,进水NO_3~--N为50 mg·L~(-1),C/N比固定为1.5,分别以葡萄糖和乙酸钠作碳源,研究HRT对反硝化效果的影响。结果表明:当外加碳源为葡萄糖时,最佳HRT为6 h,此时NO_3~--N和TN的去除效果最好,去除率分别为79.5%和63.8%,出水NO_2~--N和NH_4~+-N浓度分别为4.69 mg·L~(-1)和2.22 mg·L~(-1);当外加碳源为乙酸钠时,最佳HRT为4 h,对应的NO_3~--N和TN去除率分别为99.0%和91.4%,出水NO_2~--N和NH_4~+-N浓度分别为3.08 mg·L~(-1)和0.47 mg·L~(-1)。HRT对反硝化效果有显著影响,且跟碳源种类有关。HRT会影响反硝化菌、反硝化异化还原成铵(DNRA)细菌和其他异养菌之间的平衡。     

DO浓度对间歇曝气单级自养脱氮系统N2O排放的影响

以单级自养脱氮系统为研究对象,采用有效容积为15 L的SBBR反应器,系统进水NH+4-N浓度约为360 mg/L,控制温度为(30±2)℃,采用间歇曝气方式运行,曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L逐渐下降到0.9~1.1 mg/L,研究了单级自养脱氮系统的脱氮性能与N2O排放情况。结果表明,反应器曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L下降到0.9~1.1mg/L,系统TN去除率均达到80%,但在相同运行时间内的TN去除率依次降低,NH+4-N平均反应速率从0.19 mg/(L·min)降低至0.05 mg/(L·min),NO-3-N累计产生量稳定于14.9~16.5 mg/L,NO-2-N浓度在反应器内未产生明显的积累。随着曝气段DO浓度的下降,最大N2O释放速率逐渐降低,N2O累计释放量从73.8 mg下降到61.0 mg,N2O转化率介于2.4%~2.9%。     

管式反应器处理生活污水的效能

研发了一种基于射流曝气的管式反应设备,考察了负荷和DO对反应器处理效能的影响。实验结果表明,在温度为15℃、DO 6.0 mg/L、有机负荷为1.0 kg COD/(m3.d)、氮负荷为0.30 kg TN/(m3.d)、HRT为8 h的条件下,管式反应器可使生活污水的COD、NH4+-N及TN分别从335 mg/L、105 mg/L及110 mg/L降至43 mg/L、14 mg/L及18 mg/L,去除率分别为87%、86%和83%。DO对反应器脱氮效能影响显著,DO为6 mg/L时,能构建出同步硝化反硝化系统,NH4+-N和TN的去除率分别为96.6%和86.7%。     

反硝化生物滤池用于再生水脱氮效能及动力学研究

采用反硝化生物滤池处理城市污水厂二级出水,研究了反硝化生物滤池脱氮效能及其影响因素,构建了反硝化生物滤池脱氮动力学模型。结果表明,反硝化生物滤池启动7d后出水水质稳定,对NO-3-N的去除率达到90%以上,NO-2-N积累现象消失;当外加乙酸钠作碳源并使C/N≥4.7时,对NO-3-N的去除率达到90%以上,出水NO-3-N浓度在1.0mg/L以下;反硝化生物滤池具有较高的处理负荷,当HRT≥5 min时,对NO-3-N的去除率能达到90%以上;在实验水质条件下,滤池反硝化反应遵循一级反应动力学,且反应速率常数与流速成正比。     

强化序批式生物膜反应器脱氮与人工湿地除磷联合工艺初探

为解决脱氮除磷对碳源的竞争及不同泥龄需要等问题,提出强化序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮与人工湿地除磷联合工艺.通过将SBBR系统分为2格,并采用交替运行的方式(进水和曝气),强化了碳源保存,进一步提高脱氮效率;SBBR系统出水进入栽种菖蒲(Acorus calamus L.)的人工湿地,利用基质和植物吸附等作用进一步除磷.结果表明:(1)2格交替运行SBBR脱氮效果良好,稳定时出水COD均值为34 mg/L,去除率约为93%;出水NH+4-N均值为2.0 mg/L,去除率约为94%;出水TN维持在4.5 mg/L左右,去除率约为86%;出水TP在2 mg/L附近波动,除磷效果并不理想,有时还会出现出水TP高于进水TP的释磷现象.(2)人工湿地除磷效果良好且稳定.当进水TP为0.6～6.7 mg/L时,出水TP维持在0.3～0.7 mg/L.(3)该联合工艺有良好的脱氮除磷效果.系统出水NH+4-N、TN、TP均值分别为2.0、2.4、0.5 mg/L,去除率均值分别为94%、92%、90%.     

AAOA-MBR工艺污水脱氮特性及脱氮机制

为了提高污水脱氮效果,在传统A2O工艺的基础上,增加后置缺氧段并与膜生物反应器相结合,构建了AAOA-MBR污水处理中试装置,进行了中试实验。实验结果表明,在进水COD浓度为100.00~280.00 mg/L、TN浓度为18.32~31.86 mg/L、NH+4-N浓度为12.78~24.44 mg/L时,COD、TN和NH+4-N的平均去除率分别达到了90.0%、72.1%和99.0%,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准;通过多点进水优化了内源配置,节约了碳源,强化了脱氮效果;采用膜池回流供氧,可在节能的同时保证缺氧池1的缺氧环境,提高了反硝化效果。本文的研究成果为实际污水处理工程市场提供了一套高效脱氮的新工艺。     

两段进水生物膜法OOA-MBR工艺强化生物脱氮

开发出一种两段进水生物膜法好氧/好氧/缺氧-膜生物反应器(OOA-MBR)强化生物脱氮工艺,以模拟生活污水为研究对象,重点考察了流量分配比、曝气方式和水力负荷等因素对系统运行效果的影响,并对工艺控制参数进行了优化。实验结果表明,在系统HRT 4.8 h,流量分配比为1∶1,后置MBR池曝气方式采取Air-on 4 min/Air-off 6 min模式,进水COD(380±20)mg·L-1、NH+4-N(35±5)mg·L-1、TN(35±5)mg·L-1时,出水COD、NH+4-N和TN去除率分别达到93.9%、91.8%和77.7%,出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

SBR工艺用于焦化纳滤浓盐水生物脱氮

以焦化废水超滤/纳滤/反渗透的"三膜法"深度处理工艺产生的高电导率纳滤(NF)浓盐水为研究对象,采用SBR脱氮工艺对NF浓盐水中有机污染物和总氮(TN)的去除性能进行了研究。实验结果表明,SBR脱氮工况为进水5min,缺氧搅拌8 h,好氧曝气12 h,静置2 h,出水5 min,闲置1 h 50 min,污泥浓度(MLSS)为3 000 mg/L左右时,TN平均去除率为45.45%,COD平均去除率为45.36%。通过烧杯实验研究了不同C/N比对反硝化脱氮效率的影响及其中氮形态的变化,在C/N为4∶1时,出水TN可降低至14.8 mg/L,其中NO-3-N为5.0 mg/L。研究结果证明,SBR可将电导率为12 000~16 000μS/cm的焦化纳滤浓盐水TN降低至15 mg/L以下。     

ASBR厌氧氨氧化反应器的快速启动及脱氮原理分析

以城市生活污水为基本水质进行配水,采用ASBR研究了厌氧氨氧化反应器的快速启动过程及脱氮性能。实验条件如下:T为(35±1)℃、HRT为24 h、pH为7.2～7.5,进水NH4+-N、NO2--N浓度为40～160 mg/L,TN负荷为0.08～0.34 kg TN/(m3.d),按2∶1比例混合接种好氧短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥,经49 d运行成功启动厌氧氨氧化反应器,并实现稳定运行。实验结果表明:稳定运行期NH4+-N、NO2--N去除率分别达96%和98%;NH4+-N、NO2--N去除量与NO3--N生成量比值为1∶1.05∶0.29,较为接近理论值;成功启动的反应器出水pH高于进水;系统TN去除率平均值为79.7%;反应器内存在反硝化与厌氧氨氧化的协同作用,实现了部分COD去除;污泥由深棕色絮状变成红褐色颗粒状,经SEM扫描电镜观察污泥菌群种类单一,多为球状菌,有漏斗状缺口,具有典型氨氧化菌形态特征。     

MTF-CWs工艺对剩余污泥厌氧消化液的强化脱氮效果

采用多级潮汐流人工湿地(multi-stage tidalflow constructed wetlands,MTF-CWs)处理城市污水处理厂剩余污泥厌氧消化液(excess sludge anaerobic digester liquids,ES-ADL),以垂直潮汐流的运行方式强化硝化,并根据进水NH_4~+-N和TN浓度分为2种不同工况。实验结果表明:在进水COD、NH_4~+-N和TN浓度分别为(293.68±9.62)、(845.70±11.53)和(847.00±11.47)mg·~(L-1)的条件下(工况1),出水COD、NH_4~+-N和TN浓度分别为(84.47±8.10)、(8.81±1.74)和(351.50±7.78)mg·L~(-1),COD、NH_4~+-N和TN的平均去除率分别为72.45%、98.93%和56.48%;在进水COD、NH_4~+-N和TN浓度分别为(413.31±7.47)、(1 023.85±8.32)和(1 025.78±8.31)mg·L~(-1)的条件下(工况2),出水COD、NH_4~+-N和TN浓度分别为(51.60±6.05)、(9.58±3.13)和(359.92±7.68)mg·L~(-1),COD、NH_4~+-N和TN的平均去除率分别为87.34%、99.05%和64.68%。在上述2种工况条件下,可将城市污水处理厂ES-ADL回流引起的氮循环累积量分别降低58.50%和62.19%。溶解氧消耗计算结果表明:MTF-CWs并没有提供NH_4~+-N的氧化(全程硝化或短程硝化过程)所需要的溶解氧;氮平衡计算结果表明:2种工况条件下通过非传统硝化-反硝化途径(如厌氧氨氧化)去除的总氮负荷分别占据总氮去除负荷的86.30%和82.53%。采用Miseq高通量测序技术进行菌群分析,结果表明:在反硝化脱氮贡献最大的人工湿地单元存在大量的厌氧氨氧化细菌Candidatus Kuenenia,且其占比随着取样深度(0.05～0.20m)增加而增加(其丰度由5.08%增加到13.18%),表明MTF-CWs处理ES-ADL时存在厌氧氨氧化途径。     

碱度指示MBR中同步硝化反硝化的研究

在连续的操作环境下,通过改变在膜生物反应器(MBR)中的C/N和曝气量,研究碱度对同步硝化反硝化脱氮效果的指示作用。结果发现,在反硝化完全的情况下,出水碱度(330~440 mg/L)在硝化过程中较高并与出水TN表现出好的线性关系(Alk=3.22[N]+333.08,R2=0.85);在硝化完全的情况下,出水碱度(60~280 mg/L)在反硝化过程中较低并与出水TN也有很好的线性关系(Alk=-4.93[N]+317.86,R2=0.89)。实际消耗的碱度可以作为另一个指示因子(ΔAlkexper),实际消耗的碱度随出水的NH4+-N浓度升高而降低(ΔAlkexper=-3.85[N]+149.11,R2=0.88,出水NO3--N4.5 mg/L);实际消耗的碱度随出水的NO3--N浓度升高而升高(ΔAlkexper=3.68[N]+161.11,R2=0.88,出水NH4+-N5.5 mg/L)。虽然pH的变化有一定的规律,但是对SND脱氮效果指示不灵敏。     

无污泥持留序批式预处理反应器渗滤液预处理的正交试验研究

以黑石子垃圾填埋场渗滤液强化预处理-生物接触氧化为依托,针对其处理效果的局限性,研究无污泥持留序批式预处理(WSIP)反应器正交试验,旨在优化运行参数,提高低温期间渗滤液处理效果.实验表明,COD、NH 4-N、TN去除率较高,出水可生化性较好;优化碳氮质量比,为后续好氧微生物降解创造条件;曝气时间、HRT、进水磷浓度、序批周期对NH 4-N、TN去除效果影响显著;低温期间,获得较好出水水质的最佳运行参数为曝气时间9h、HRT4d、进水磷质量浓度50mg/L、序批周期6h.     

流量分配比对改良型多级A/O工艺去除污染物的影响

改良型多级A/O工艺处理低碳源(C/N4.0)生活污水。在HRT为8 h、污泥回流比为60%、SRT为10 d的条件下,考察了流量分配比对系统去除有机物、TN、TP及硝化/反硝化能力的影响。结果表明:不同流量分配比(5∶3∶1∶1、1∶0∶0∶0、1∶1∶1∶1)对系统去除有机物及硝化能力的影响不大,出水COD、NH+4-N分别低于23.7、2.23 mg/L,但对系统脱氮除磷及反硝化能力的影响较大。流量分配比为5∶3∶1∶1时,系统能够有效利用进水碳源进行反硝化,且反硝化效果最好,出水TN、TP浓度分别为14.15和0.99 mg/L,去除率分别为79.6%和79.5%。总体而言,改良型多级A/O工艺对低碳源生活污水中污染物有很好的去除效果,这可为实际生活污水的处理提供理论依据。     

一体化A/O工艺碳氮比对脱氮除碳的影响

依据好氧硝化和缺氧反硝化生物脱氮除碳工艺原理,设计了一体化生物膜法A/O反应器,并将其应用于生活污水处理,取得了理想的处理效果。实验结果表明,水力停留时间HRT＝12 h,COD进水浓度处于150～500 mg/L范围内,COD的去除率均在90%以上,且出水均在40 mg/L以下;当C/N比为8.5以下时,NH₃-N去除率高于90%,其出水浓度小于5 mg/L;当C/N比为7.5左右时,具有较高的总氮脱除效果,TN去除率可达到70%。     

组合骨料型百喜草植生混凝土去除氮磷

以6组90 d龄期的组合骨料型百喜草植生混凝土盆栽为研究对象,用配制溶液静态培养的方法,选择氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)为主要指标,考查沸石与钢渣、沸石与浮石两种组合骨料型的植生混凝土对污染物的去除效果。结果表明,各组NH3-N 1 d、7 d的去除率分别为13.0%~16.9%和45.7%~56.7%,1 d去除率约占7 d的30%。各组TN 1 d、7 d的去除率分别为9.0%~14.1%和25.6%~39.2%,1 d去除率约占7 d的30%。各组TP 1 d、7 d的去除率分别为22.0%~33.3%和57.3%~89.3%,1 d去除率约占7 d的40%。NO-3-N、NO-2-N含量很低,NO-3-N浓度基本在0.50 mg/L以下,NO-2-N浓度变化范围在0.10 mg/L以下。综合NH3-N、TN和TP去除效果,沸石与浮石按1∶1~1∶3混合的百喜草植生混凝土具有良好的脱氮除磷效果。     

以聚己内酯作为生物反硝化固体碳源的研究

为解决水体因低碳氮比而导致脱氮效率差的问题,将颗粒聚己内酯(PCL)重新塑形为阶梯环状,研究其作为反硝化过程的生物膜载体与固相碳源的反硝化性能。结果表明,在静态实验中,平均反硝化速率为8.57 mg NO3-N/(L·h);反硝化过程为零级反应。连续填充床实验中,超过90%的硝酸盐可被去除,出水NO2-N质量浓度低于0.20 mg/L;出水NH3-N质量浓度略有上升;出水溶解性有机碳(DOC)先上升后降低至1 mg/L左右。电子扫描显微镜扫描显示,PCL阶梯环反应表面空隙率较高,表面生物膜以杆菌为主,反应后被明显腐蚀;液相色谱检测显示PCL阶梯环分子量反应前后略有下降,其结构未受到破坏;表明该材料适合作为反硝化反应的碳源的同时,又可以作为载体供微生物附着生长。