两段式沸石多级土壤渗滤系统强化脱氮试验

针对两段式沸石多级土壤渗滤系统(MSL)第2段(缺氧段)反硝化不足的问题,采取分段进水的方式,探讨处理生活污水和受污染河流时,MSL系统的强化脱氮效果.结果表明,在分段进水后,MSL系统TN平均去除率提高26%,缺氧段反硝化能力明显提高,但仍存在最终出水NO3--N平均去除率为负值的问题.进一步将进水C/N从0.8增加到2.5后,MSL系统TN去除率从53.7%上升到89.4%,说明适宜的进水C/N是决定MSL系统氮去除能力的因素之一.分段进水对MSL系统有机物和磷的去除效果无明显影响.     

An innovative wood-chip-framework substrate used as slow-release carbon source to treat high-strength nitrogen wastewater

Removal of nitrogen in wastewater before discharge into receiving water courses is an important consideration in treatment systems. However, nitrogen removal efficiency is usually limited due to the low carbon/nitrogen (C/N) ratio. A common solution is to add external carbon sources, but amount of liquid is difficult to determine. Therefore, a combined wood-chip-framework substrate (with wood, slag and gravel) as a slow-release carbon source was constructed in baffled subsurface-flow constructed wetlands to overcome the problem. Results show that the removal rate of ammonia nitrogen (NH₄⁺-N), total nitrogen (TN) and chemical oxygen demand (COD) could reach 37.5%–85%, 57.4%–86%, 32.4%–78%, respectively, indicating the combined substrate could diffuse sufficient oxygen for the nitrification process (slag and gravel zone) and provide carbon source for denitrification process (wood-chip zone). The nitrification and denitrification were determined according to the location of slag/gravel and wood-chip, respectively. Nitrogen removal was efficient at the steady phase before a shock loading using slag-wood-gravel combined substrate because of nitrification–denitrification process, while nitrogen removal was efficient under a shock loading with wood-slag-gravel combined substrate because of ANAMMOX process. This study provides a new idea for wetland treatment of high-strength nitrogen wastewater.     

智能化控制SBBR处理不同C/N城市污水脱氮除磷性能研究

采用自主研发的智能化控制系统,以智能化控制的运行方式使序批式生物膜反应器(SBBR)形成交替运行的好氧-缺氧环境,对不同C/N人工模拟城市污水进行了脱氮磷实验研究.该实验中控制反应器内水温为25℃±1℃,曝气量为150 L/h,进水COD浓度为300 mg/L、TP浓度为5 mg/L,以TN浓度为30、60、90 mg...     

微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

同步硝化反硝化(SND)是废水处理中的新型生物脱氮工艺,和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势.本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器,研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况.结果表明,在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化,通过提高进水COD负荷和C∶N比,降低溶解氧(DO)浓度,同时增加填料床层孔隙率,可以改善SND效果.当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86 kg·(m3·d)-1和0.10 kg·(m3·d)-1,且填料床层孔隙率为81%时,COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%,实现了COD和TN的同步高效去除;同时,微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%.此外,生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化,与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致.     

低碳源条件下改良双污泥系统脱氮除磷优化研究

在低碳源废水条件下,通过对改良后的双污泥处理工艺与传统厌氧-好氧-缺氧工艺效果进行比较分析,探究解决城市生活污水碳源不足的方法.实验组反应器为改良型双污泥系统,即在原双污泥系统缺氧段增加两个阶段的微曝气(曝气量0.5 L·min~(-1)),对照组反应器为多级厌氧-好氧-缺氧SBR.结果表明,进水COD、氨氮、SOP浓度分别为200、35、10 mg·L-1时,实验组比对照组脱氮除磷效果好(去除率分别为:TN 94.8%与60.9%;TP 96.5%与75%),出水SOP浓度0.35 mg·L-1,NH+4-N浓度0.50 mg·L-1,TN浓度1.82 mg·L-1,完全满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准.采用优化后的工艺,单位碳源(以COD计)可实现的最大的氮、磷的去除量分别为0.17 g·g-1和0.048 g·g-1,可以最大程度地解决当前城市废水碳源浓度较低的问题.     

进水C/N对A~2/O-BCO工艺反硝化除磷特性的影响

采用厌氧/缺氧/好氧与生物接触氧化工艺组成的双污泥系统(A~2/O-BCO)处理实际生活污水.通过投加乙酸钠调节进水碳氮比(C/N=2.44~8.85),考察了系统的反硝化除磷特性.试验结果表明:进水有机物主要是通过改变硝化性能(即缺氧段反硝化负荷)以及聚-β-羟基链烷酸脂(PHA)的贮存和利用,进而影响系统的脱氮除磷效果.当进水C/N为4~5时,COD、TN和PO_4~(3-)-P去除率分别达到88%,80%和96%,实现了有机物、氮和磷的同步高效去除.碳平衡分析表明,A~2/O反应器去除的COD占去除总量的71.86%~77.28%,BCO反应器去除的COD仅占2%~12%,碳源的高效利用是A~2/O-BCO工艺在低C/N条件下实现深度脱氮除磷的重要原因.此外,通过进水C/N与曝气量、硝化液回流比、厌/缺氧反应时间等相关性的分析,提出了系统的优化运行策略.     

Performance of completely autotrophic nitrogen removal over nitrite process under different aeration modes and dissolved oxygen

In this study, three sequential batch biofilm reactors (SBBRs) were operated for 155 days to evaluate the performance of completely autotrophic nitrogen removal over nitrite (CANON) process under different aeration modes and dissolved oxygen (DO). Synthetic wastewater with 160-mg NH4 ⁺-N/L was fed into the reactors. In the continuously-aerated reactor, the efficiency of the ammonium nitrogen conversion and total nitrogen (TN) removal reached 80% and 70%, respectively, with DO between 0.8–1.0 mg/L. Whereas in the intermittently-aerated reactor, at the aeration/non-aeration ratio of 1.0, ammonium was always under the detection limit and 86% of TN was removed with DO between 2.0–2.5 mg/L during the aeration time. Results show that CANON could be achieved in both continuous and intermittent aeration pattern. However, to achieve the same nitrogen removal efficiency, the DO needed in the intermittently-aerated sequential batch biofilm reactor (SBBR) during the aeration period was higher than that in the continuously-aerated SBBR. In addition, the DO in the CANON system should be adjusted to the aeration mode, and low DO was not a prerequisite to CANON process.     

曝气强度对AOA膜生物反应器脱氮除磷性能的影响

考察了曝气强度为2.5、3.75和5.0 m3.（m2.h）-1条件下,厌氧/好氧/缺氧序批式膜生物反应器（AOA MBR）对模拟生活污水同时脱氮除磷性能的影响.结果表明,曝气强度对AOA MBR中COD的去除无显著影响,去除效率均在90%以上.氨氮的去除效果随着曝气强度的增加而提高,3个曝气强度下的平均去除率分别为8...     

进水C/N对富集聚磷菌的SNDPR系统脱氮除磷的影响

为了解富集聚磷菌(PAOs)的同步硝化反硝化除磷(SNDPR)系统的脱氮除磷特性,采用延时厌氧(180min)/低氧(溶解氧0.5~1.0mg/L)运行的SBR反应器,以实际生活污水为处理对象, 通过投加固态乙酸钠调节进水C/N值(约为11,8,4,3),考察其对系统脱氮除磷特性及同步硝化反硝化(SND)脱氮率的影响.结果表明:C/N对系统的除磷性能没有影响,出水PO43--P浓度均稳定在0.3mg/L左右,这是由于系统内聚磷菌(PAOs)含量高,且在低氧段可同时发生好氧吸磷与反硝化吸磷.随着C/N的增大,出水NH4+-N浓度升高,C/N下降时,出水NO3--N浓度升高.此外,随着C/N的减小,厌氧段反硝化所消耗的COD占进水COD的比例增大,SND可利用的内碳源-PHAs储存量减少,但PHV的利用率增加;当C/N为4~8时,SND现象最明显,SND脱氮率达50.8%,而其它C/N条件下,SND脱氮率都有相应程度的减弱.C/N为8时,系统出水综合指标最好,TN去除率高达80.8%.     

碳氧调控下人工湿地净化效果的协同与拮抗研究

从人工湿地脱氮效果的重要限制因子——溶解氧和碳源着手,构建了一种人工湿地碳氧联合调控脱氮系统,研究了曝气、碳源投加、碳氧联合调控下人工湿地的净化效果.结果表明,曝气促进了TSS、COD、TN、NH4+-N、TP的去除,但夏季时会导致NO3--N的积累;碳源投加提高了TN、NO3--N的去除,但冬季时会导致COD去除率的下降.碳氧联合调控下人工湿地对TN、NO3--N的去除表现出协同作用,对NH4+-N、COD的去除表现出独立作用,而对TP、TSS的去除表现出一定的拮抗作用.另外,对于以氨氮为主的“低碳高氮”污水,人工湿地碳氧联合调控系统脱氮效率达87.3%,可见该强化系统适用于“低碳高氮”污水的处理.     

移动床膜生物反应器同步硝化反硝化特性

采用挂膜填料代替传统膜生物反应器(MBR)的活性污泥,构建一种新型的移动床膜生物反应器 (MBMBR),考察其处理模拟生活污水的效果及同步硝化反硝化(SND)特性.结果表明,移动床膜生物反应器运行67 d,对模拟生活污水表现出良好的去除有机物及同步硝化反硝化能力.进水COD浓度为573.5～997.7 mg/L时,膜出水COD去除率为88.3%～99.2%.进水氨氮浓度为45.5～99.2 mg/L时,膜出水氨氮去除率为72.1%～99.8%,总氮去除率为62.0%～96.3%.批式实验结果表明,生物膜去除总氮的最佳溶解氧浓度为1 mg/L,其中氨氮和总氮去除率分别为100%和60%.生物膜系统内可能存在好氧反硝化现象.DO为3 mg/L且有机碳源充足时,生物膜总氮去除率为99.0%,SND率达到99.8%.扫描电镜对生物膜的观察发现生物膜内部存在着明显的孔隙,有利于溶解氧和有机基质从外界向生物膜内部传递.     

溶解氧对低碳源城市污水处理系统脱氮性能与微生物群落的影响

为了阐明溶解氧对低碳源城市污水处理系统脱氮除磷性能的影响,研究了供氧区溶解氧浓度分别为2~3、1~2和低于1mg·L^-1的运行条件下微生物应对低碳源环境生长与代谢特性的差异.随着供氧区溶解氧浓度的降低利用外碳源和内碳源脱氮量分别升高了20.23%和80.54%,内碳源的除磷利用效率升高了13.89%,进而使低碳源城市污水的脱氮除磷效果得到强化.高通量测序和RDA分析结果表明,降低供氧区溶解氧浓度驱动微生物群落结构的调整,促使脱氮除磷功能微生物（如：Dechloromonas菌属）的丰度显著增加.基于PICRUSt预测分析可知,在低溶解氧浓度的运行环境中微生物与基质利用、能量合成和代谢调控功能相关的基因活性更高,保证了功能微生物在低碳源条件下稳定生长并维持较高的脱氮除磷效率.本研究为提升低碳源城市污水处理系统中脱氮除磷功能微生物的生长提供理论依据.     

A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(二)系统性能和SND现象的研究

应用A/O中试装置处理实际生活污水,研究了低DO浓度下系统对有机物、氨氮和总氮的去除效果.研究结果表明,低DO浓度下COD和氨氮的平均去除率分别为85%和92%.由于进水C/N比仅为2.93,总氮平均去除率仅为64%,但提高亚硝酸氮积累率可以提高总氮去除率,当亚硝化率从15%增加到85%,总氮去除率将增加12%.氨氮去除率和硝化速率、总氮去除率具有较好的相关性.维持低DO浓度可以实现亚硝酸型同步硝化反硝化反应,基于氮的物料平衡可知它占系统总氮去除率的5%～12%,增加DO浓度将破坏同步硝化反硝化(SND)现象.     

DO C/N对同步硝化反硝化影响的试验研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)内,以模拟的城市污水为处理对象,研究DO、C/N等因素对同步硝化反硝化脱氮效率的影响。研究表明:采用连续曝气工艺,在进水COD=200mg/L,NH4+-N=30mg/L条件下,控制DO在0.5～1.5mg/L范围内时,出水TN浓度为1.98～6.3mg/L,TN的平均去除率在80%以上,最高去除率达到93.74%,并可推断出在反应系统内存在好氧反硝化菌;C/N在3.3～10之间时,C/N越高,出水NO3--N浓度越低,SND效果越好。     

部分亚硝化-厌氧氨氧化处理磁混凝生活污水

以磁混凝预处理后的生活污水为处理对象,构建了部分亚硝化-厌氧氨氧化分体式反应器,通过曝气调控与生物强化促进部分亚硝化反应的稳定进行,并耦合厌氧氨氧化反应进行深度脱氮.近100d的运行结果表明,在生物强化和间歇曝气的控制条件下,亚硝酸盐积累率达到了89.93%;提高亚硝化反应器中曝气阶段溶解氧浓度（从0.6~0.8mg/L升高至1.0~1.2mg/L）有利于氨氮与总氮去除.该系统最高能够去除95.45%的氨氮和86.28%的总氮,实现了稳定、高效脱氮;磁混凝预处理后的生活污水在亚硝化反应器中,间歇曝气条件促进了残留的溶解性有机物为反硝化提供碳源,COD总去除率达到64.65%~74.42%,并且亚硝化反应器出水与系统最终出水的有机物组分相似,主要为难降解有机物.     

添加原水改善SBR工艺处理猪场废水厌氧消化液性能

采用序批式反应器(SBR)工艺直接处理猪场废水厌氧消化液,处理系统的效率较低,COD去除率仅有10%左右,NH₄⁺-N去除率70%左右;处理出水水质较差,出水COD高于1 000mg/L,出水NH₄⁺-N在200mg/L左右;处理系统的工作不稳定,效能逐渐恶化.在猪场废水厌氧消化液中添加部分未经厌氧消化的猪场废水(原水),处理系统的处理效率明显提高,COD去除率高于80%,出水COD降到250～350mg/L;NH₄⁺-N去除率高于99%,出水NH₄⁺-N小于10mg/L;处理系统的稳定性也得到增强.添加原水后,猪场废水厌氧消化液的BOD₅/COD比值从0.19上升到0.54,BOD₅/TN比值从0.28上升到2.04,增加了微生物生长和反硝化所需的碳源,强化了反硝化作用,不仅提高了总氮去除效率,而且通过回补碱度,维持了处理系统的pH值稳定.     

AnMBR-Anammox耦合污水甲烷回收及自养脱氮的工艺特性研究

本研究分别启动了厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)和部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器(Partial Nitrification/Anammox, PN/A),两者达到稳态后耦合为"AnMBR+PN/Anammox"新系统,实现前段有机质甲烷化、后段自养脱氮的污水处理目的.耦合系统运行结果表明:化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)在AnMBR的去除率为96%,其中80.3%的COD在此段转化为CH_4,Anammox内一定的反硝化作用进一步强化了COD去除,系统COD总去除率达97%以上;氮污染物经AnMBR处理后均以NH~+_4-N形态存在,再经PN/A处理后,总氮(total nitrogen, TN)平均去除率达78%;系统出水COD和TN值分别低于13和11 mg·L~(-1).因此,AnMBR-Anammox耦合系统在同步实现污水甲烷回收、自养脱氮、低碳氮排放方面具有显著优势,本研究结果为开发AnMBR-Anammox耦合新工艺提供了理论依据.     

曝气量及COD浓度对SBBR同步硝化反硝化效能的影响

采用悬浮球形填料,以人工模拟生活污水为原水,研究了曝气量及进水COD浓度对序批式膜生物反应器(SBBR)内同步硝化反硝化(SND)效能的影响。试验结果表明,在0.025~0.070 m3/h的曝气量范围内,SBBR的COD及NH4+-N去除率都能达到90%左右,COD和NH4+-N的降解过程具有时序性,即曝气初期以COD降解为主,待COD降解基本完成后,NH4+-N降解速率才明显提高。SBBR内同步硝化反硝化效率与曝气量成反比,即曝气量越低,TN去除率越高;当曝气量为0.025 m3/h时,TN去除效率最高,达到73.26%。在200~700 mg/L的进水COD浓度范围内,COD去除率始终维持在90%左右,TN去除率随着进水COD浓度增加呈现先升高后降低的变化趋势。     

低C/N(<3)条件下SNEDPR系统启动及其脱氮除磷特性研究

为了解同步硝化内源反硝化除磷（SNEDPR）系统处理低C/N（<3）污水的脱氮除磷特性,采用厌氧/低氧（溶解氧0.5~1.0mg/L）运行的SBR反应器,以低碳城市污水为处理对象,考察了C/N对SNEDPR启动、脱氮除磷性能优化与菌群结构变化的影响.结果表明：进水C/N由4.3提高至5.15时,系统脱氮除磷性能均逐渐增强,系统总氮（TN）和PO₄^3--P去除率最高达89.3%和90.6%;降低进水C/N <3后,系统脱氮、除磷性能均呈现先降低后逐渐升高的趋势,但低C/N对PAOs（聚磷菌）除磷性能的影响高于其对反硝化聚糖菌（DGAOs）内源反硝化脱氮性能的影响,表现为TN和PO₄^3--P去除率分别先降低至21.4%和3.4%后逐渐升高至92.9%和94.1%.系统稳定运行阶段,单位COD平均释磷量和SNED率达437.1mgP/gCOD和89.1%,出水NH₄⁺-N、NO_x^--N和PO₄^3--P浓度平均为0,4.4,0.2mg/L.经136d的运行,系统内PAOs,GAOs,AOB（氨氧化菌）和NOB（亚硝酸盐氧化菌）分别占全菌的（16±3）%,（8±3）%,（7±3）%和（3±1）%,其保证了系统除磷、硝化和反硝化脱氮性能.此外,系统好氧段存在同步短程硝化内源反硝化,是实现低C/N（<3）污水高效脱氮除磷的原因.     

曝气生物滤池工艺脱氮性能及反硝化细菌群落结构特征研究

比较了两组不同填料组合的前置反硝化曝气生物滤池(biological aeration filter,BAF)脱氮工艺:陶粒-沸石BAF工艺(C-Z BAF)和沸石-陶粒BAF工艺(Z-C BAF),在不同C/N条件下的脱氮效果及滤料表面的反硝化细菌群落结构特征.结果表明,Z-C BAF对TN的平均去除效率高于C-Z BAF,且在低C/N条件下Z-C BAF的优势更加明显,当C/N为3.3时Z-C BAF的TN平均去除率比C-Z BAF高出20%.测定2种组合在不同C/N条件下的反硝化细菌群落结构发现,随着C/N的降低,2种组合反硝化细菌的物种丰度和多样性显著下降.低C/N条件下,Z-C BAF整个好氧滤池的nosZ基因优势T-RFs相对丰度>20%,而C-Z BAF好氧滤池顶端样品不能有效扩增到nosZ基因,可推断Z-C BAF的同步硝化反硝化功能优于C-Z BAF.在低C/N条件下Z-C BAF的脱氮效率明显高于C-Z BAF,因此Z-C BAF在低C/N且低浓度的有机废水处理方面更有潜力.