曝气生物滤池反冲洗特性的研究

曝气生物滤池集生物膜的强氧化降解能力和滤料截留效能于一体,是一种适合大规模回用、高效、低耗的污水再生工艺,也是升级改造的良好选择。反冲洗是曝气生物滤池运行中的一个关键步骤,合理优化反冲洗过程有助于改善其整体运行性能。根据反冲洗废水浊度变化确立了合理的反冲洗方式,并给出相关的反冲洗强度和反冲洗历时参数,以期为曝气生物滤池处理印染废水的设计和运行提供参考。     

曝气生物滤池反冲洗污泥特性研究

研究了曝气生物滤池(BAF)反冲洗污泥的生物相组成、生物活性、沉降特性及絮凝性能。结果表明,BAF反冲洗污泥具有较强的生物活性和絮凝性能,将其作为生物絮凝剂预处理生活污水时,最佳投加量为0.05～0.1体积比(反冲水占混合液体积比),对污水中COD和SS的去除率分别为21.2%～26.8%和34.2%～37.5%,能够达到预处理目的。     

短程硝化-反硝化生物滤池脱氮机制研究

研究了短程硝化生物滤池的调控因素以及短程硝化-反硝化生物滤池的脱氮机制.结果表明,针对城市污水处理厂二级出水中的氨氮和总氮,在水温为(30±1)℃的条件下,提高进水pH值有助于硝化生物滤池中亚硝酸盐的积累,较好地实现短程硝化过程,当进水pH值平均为8.5时,亚硝酸盐的积累达到最大.沿硝化生物滤池水流方向,pH和DO的变化呈相反趋势,亚硝酸盐的积累呈增加趋势,在反应器出水口较好地实现了亚硝酸盐的积累.短程硝化-反硝化生物滤池对NH4+-N有较好的去除效率(90%以上);当反硝化生物滤池进水COD/TN为3.0时,出水TN的浓度降低到8～9 mg.L-1的范围,去除率稳定在79%～81%.     

基于微电极技术的反硝化滤池生物膜特性分析

为研究反硝化滤池中溶解氧对反硝化作用的影响,制备性能良好尖端直径在30μm以内的氧(O2)以及硝酸盐(NO3-)微电极,以此为测试工具,对反硝化滤池中生物膜内部O2、NO3-微环境分布进行测试,通过建立扩散-反应方程,获得生物膜微环境耗氧及反硝化活性特征.研究结果表明,溶解氧在生物膜内部呈明显的下降趋势,从主体溶液氧浓度约1mg/L下降至生物膜300μm深度处约为0.生物膜内部反硝化活性区域发生在300~600μm深度范围内.该条件下反硝化滤池生物膜的氧利用速率常数以及反硝化速率常数之间的比值为1.46,溶解氧对反硝化过程的影响是显著的.     

基于生物膜模型的脉冲生物滤池硝化效果模拟

针对脉冲生物滤池的硝化功能,依据物料衡算方程、Fick第一定律构建生物膜传质子模型以及简化的ASM3模型,建立生物膜反应子模型。以Matlab软件为平台编程,模拟在沿脉冲生物滤池水流方向上基质浓度,并依据实测值和参数灵敏度进行分步校正。实测和模拟结果均表明:COD、NH+4-N、NO-2-N的去除主要集中在脉冲生物滤池的中上部、中部、下部,COD和氨氮去除率分别为45%、50%。当改变有机负荷和布水周期时,氨氮去除率随有机负荷的增大而减小,随布水周期的增大而增大。     

耦合反硝化的CANON生物滤池脱氮研究

为探究有机物对全程自养脱氮(CANON)工艺的脱氮性能的影响,采用上向流火山岩填料反应器处理模拟废水,在反应器最优工况下实现亚硝化、厌氧氨氧化与反硝化的耦合.结果表明,滤柱在氨氮浓度为200mg/L时的最优总氮去除率均值可达76.73%,总氮去除负荷为2.82kgN/(m3·d).C/N为0.2的有机物水平对反应器的脱氮效果具有促进作用,并可通过HRT的调节实现总氮去除率大于89%(理想条件下CANON的最大脱氮率).因此,通过控制C/N可以提升滤柱氮素去除效率.     

反硝化生物滤池稳定运行的影响因素研究

以高浓度硝氮废水为研究对象,考察反硝化生物滤池(DNBF)的启动情况以及稳定运行时饥饿时间、水力停留时间(HRT)和进水负荷对硝氮去除率的影响。结果表明:经过36 d的启动驯化后,DNBF对浓度为100 mg/L的硝氮去除率达90%以上;饥饿10 d后,DNBF重新启动13 d后可恢复到饥饿前的脱氮水平;进水硝氮浓度150 mg/L时,HRT从2 h增加到6 h后,硝氮去除率从48.8%升高到79.9%;而当进水负荷从0.59 kg/(m3·d)增加到3.28 kg/(m3·d)时,去除率基本稳定在81.4%。     

两段曝气生物滤池的同步硝化反硝化特性

采用两段曝气生物滤池进行了实际生活污水的试验研究,控制 A 段水力负荷在 22.01m³/(m²d),气水比为 6:1,研究了 B 段气水比分别为 3:1、2:1 和 1:1 时,反应器的运行情况.结果表明,两段曝气生物滤池处理生活污水的出水稳定,当 B 段反应器的气水比为 2:1 时,去除效果最佳.B段具有明显的同步硝化反硝化特征,当气水比较低时主要进行短程的同步硝化反硝化.对B段反应器0.9m高度处的生物膜进行了静态试验,结果表明,生物膜的比硝化速率为 1.458mg NH₃-N/(gMLSS·h);当 DO 和 pH 值等影响因子适宜的情况下,有机碳源的存在不影响硝化作用的进行;反硝化过程中,对亚硝酸进行反硝化的速率比对硝酸盐进行反硝化的速率高 1.15 倍,缩短了反硝化所需时间.     

前置反硝化-硝化生物滤池工艺物料平衡分析

针对前置反硝化(DN)-硝化(CN)生物滤池工艺进行碳(COD)、氮、磷平衡分析,建立了该工艺的物料衡算方法。分析结果表明:DN池中反硝化的碳源主要是甲醇,占DN池反硝化碳源量的70.8%。入流总氮中有13.7%通过CN池的同步硝化反硝化过程去除;入流COD中有46.4%通过CN池中异养菌的好氧氧化去除;入流磷总量约有75.9%被微生物利用。CN池中硝化过程耗氧量为29.0%,占供氧量的比例最大。     

反硝化生物滤池的挂膜与启动

研究了反硝化生物滤池的挂膜与启动过程,为反硝化生物滤池的挂膜过程提供理论依据。在滤速1．2ngh（HRT=20min）时,当反硝化生物滤池运行到第25天时,进水硝态氮质量浓度由50mg／L左右下降到25mg／L左右时,硝态氮去除负荷由1．18kg／（m^3·d）下降到1．10kg／（m^3·d）,负荷变化很小,说明挂膜成功。在反硝化生物滤池中,氨氮主要由反硝化细菌的合成作用去除,去除率不高。在碳源和硝态氮浓度都充足的情况下,反硝化反应遵循零级反应动力学规律,反硝化速率与污染物浓度无关,只与反硝化菌的数量有关。     

曝气生物滤池好氧反硝化脱氮的研究

采用某钢铁厂含氮废水,利用生物滤池工艺,研究了曝气生物滤池的挂膜、溶解氧、碳氮比对好氧反硝化脱氮的影响.结果表明,利用富含好氧反硝化菌的富集菌液进行挂膜,16 d基本完成挂膜,脱氮率90%.当溶解氧较低时(DO为1.5～4.2mg/L),随着溶解氧的增大,反硝化效率提高,其中以DO为3.5 mg/L时的效果最好,脱氮率为95.4%.随着曝气量继续增加,脱氮率有所下降,当DO为8.0 mg/L时,脱氮率仍有44.8%.可推断系统中有好氧反硝化菌,存在以O2作为电子受体的好氧反硝化现象.随着碳氮比(COD/N)增大,反硝化效果提高.当COD/N为6～7时,基本能够满足反硝化所需碳源.此时脱氮率大于96%,亚硝态氮在整个反应过程中几乎没有积累,COD去除率在85%左右.     

低浓度环丙沙星对曝气生物滤池生物膜硝化过程及硝化微生物的作用影响

以曝气生物滤池(BAF)作为研究对象,考察了低浓度环丙沙星(CIP)对其生物膜微生物硝化过程及其功能微生物的作用影响,采用荧光定量PCR方法定量检测分析了4种环丙沙星抗性基因(CIP-ARGs)在硝化作用过程中的丰度变化,并探讨了其与硝化微生物之间的相关关系.结果表明,CIP对生物膜氨氧化阶段影响较小,但对亚硝酸盐氧化阶段具有一定抑制作用.通过对氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB,包括Nitrobacter和Nitrospira)的定量检测结果分析可知,CIP对生物膜亚硝酸盐氧化转化过程的抑制主要是通过对Nitrobacter和Nitrospira的抑制实现的.此外,CIP的加入对生物膜中aac和qepA抗性基因的变化影响较小,但对parC和oqxB的影响较大.通过相关性分析可知,Nitrobacter与parC之间具有显著相关性,Nitrospira与oqxB之间同样具有显著相关性,推测生物膜中不同硝化微生物的遗传因子中可能携带有CIP-ARGs.     

膜曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理人工合成废水,在单一反应器内实现了同时去碳脱氮.结果表明,当进水COD和NH^＋₄-N浓度分别为338 mg/L和75 mg/L,HRT为14 h,炭膜腔内压力为13.6 kPa时,COD、NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为82.5%、 95.1%和84.2%.但是在反应器运行的后期TN去除效率明显下降,主要是因为高有机负荷导致无纺布上的微生物过度繁殖,严重影响了硝化过程的进行.通过荧光原位杂交和扫描电镜技术观察生物膜微生物结构,得出厌氧或兼氧菌主要分布在生物膜外层的缺氧区,而氨氧化菌主要分布在生物膜内层的好氧区.硝化细菌和反硝化细菌在生物膜内的共存实现了炭膜曝气生物膜反应器的同步硝化反硝化.     

曝气生物滤池的生物膜及其微生物种群特征

研究了曝气生物滤池处理模拟生活污水稳态运行时反应器内生物膜的形态特征、生物量和微生物的活性变化特征,分析了生物膜及微生物种群的空间变化规律.结果表明,曝气生物滤池的生物膜形态、颜色和厚度具有沿水流方向渐变的特点,而生物膜密度则在垂直方向上分布不均匀,靠近载体表面部分空隙较大;生物量沿水流方向出现逐步递减的趋势,生物膜活性变化呈现明显的倒“V”型特点;微生物种群组成多样,食物链长且相互交叉,系统营养结构复杂,高端营养级微生物种群所占比例较高,底物利用范围大,沿水流方向可形成不同代谢类型微生物的优势群落.     

生物滤池中亚硝化过程的研究

实验采用生物滤池工艺对高氨氮下的亚硝化过程进行了研究,逐步优化运行,结果表明：DO为1．0mg／L,pH值为7．5～8．0,回流比为4时,系统可获得高效稳定的NO2^--N积累。     

前置反硝化曝气生物滤池处理生活污水的动力学研究

实验推导了前置反硝化曝气生物滤池工艺处理生活污水的有机物、氨氮、硝态氮的去除动力学模型,研究该工艺有机污染物去除机理和脱氮效能。填加火山岩滤料的前置反硝化曝气生物滤池工艺对生活污水具有良好的处理效果,COD,NH+4-N和TN的平均去除率分别可达到85.1%,97.0%,63.8%。     

生物膜系统同时硝化和反硝化的实验研究

实验采用人工配水,对生物膜系统中COD和氮的去除进行了研究。实验中pH控制在7.0～7.5左右,温度为20℃～28℃。本实验研究了不同溶解氧、水力停留时间和碳氮比对总氮去除率的影响。实验结果表明,生物膜系统中同时硝化和反硝化具有一定的可行性。在C/N比为8∶1,水力停留时间6h时,溶解氧为0.5～1.0mg/L时,总氮的去除率达53.6%。     

生物膜富集系统的同步短程硝化反硝化研究

在自制生物膜反应器中接种精养鱼塘底泥进行富集培养,以期启动同步短程硝化反硝化过程。富集过程中记录反应器进、出水DO、NH4+-N、NO2--N和NO3--N变化。经过179 d运行后,反应器NH4+-N去除率达80%以上,出水NO2--N浓度非常低,低至检测极限以下,且没有NO3-积累。实时荧光定量PCR技术定量富集培养前后研究氨氧化细菌、反硝化细菌密度和厌氧氨氧化细菌数量,发现反应器中氨氧化细菌和反硝化细菌浓度分别增加了53.4倍和8.3倍,未检出厌氧氨氧化菌。综合上述结果判断生物膜反应器内启动了同步短程硝化反硝化过程。     

以PHBV为碳源和生物膜载体的生物反硝化研究

采用了一种可生物降解聚合物(BDP)聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)作为碳源和生物膜载体去除水体中的硝酸盐.结果表明:以PHBV为碳源和载体的反硝化系统启动时间短,硝酸盐氮(NO3--N)去除率高于93%;水力停留时间(HRT)对反硝化效果影响显著,但反硝化系统对进水硝酸盐氮负荷具有较好的抗冲击能力;出水DOC(溶解性有机碳)浓度低于27.5mg/L,表明PHBV具有一定的控释碳源的能力;反应器不同高度脱氮效果差异显著,反应器中层(10-15cm) 处获得最大NO3--N去除率.     

一体化生物膜反应器同时硝化和反硝化性能研究

开发制作了一体化生物膜反应器，并对其进行了处理生活污水的试验研究。在考察该新型生物膜反应器对生活污水的脱碳、脱氮效果的同时．分析了D0、C，N及碱度在反应器内的分布，并在反应器内存在宏观和微观DO梯度的前提下，研究了各区污泥的硝化和反硝化性能。结果表明．由于存在不同的DO浓度分区，反应器内C，N，碱度的分布有一定梯度：批式试验结果表明，不同分区的污泥都同时具有硝化能力和反硝化能力，但活性明显不同。由于同时硝化和反硝化反应的发生．反应器对于生活污水的处理不需外加碳源和补充碱度，硝化率和TN去除率可以分别达到92%和82％。