废水生物脱氮技术探讨

随着人们生活水平的日益提高,所排放的氮化合物对水质的影响越来越大。中国“十二五”期间也将增加氮化合物的削减任务,所以废水生物脱氮技术也就成了日后水污染治理的焦点问题,目前国内外研究的热点主要集中在如何改进传统的硝化－反硝化工艺,提出了适合低碳高氨氮废水生物脱氮的新工艺。通过综述传统生物脱氮原理及工艺,短程硝化－反硝化脱氮技术和同步硝化－反硝化技术,对各种废水生物脱氮工艺进行了探讨。     

生物脱氮工艺研究进展

通过对传统生物脱氮运行机理,运行参数的研究,分析了短程硝化-反硝化、同时硝化反硝化、好氧反硝化、厌氧氨氧化等几种生物脱氮新工艺的基本原理及最新研究现状.另外,分析了厌氧氨氧化所存在的缺点及应用前景.     

废水生物脱氮机制研究进展

废水脱氮越来越受人们重视,而生物脱氮以它独特的优势受到人们的青睐。通过从生物脱氮的微生物,微观机制,宏观环境三个方面论述,重点论述了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、异养硝化好氧反硝化的脱氮机制,为以后的生物脱氮研究提供较为完整的资料。     

生物脱氮技术研究的新进展

针对传统生物脱氮工艺存在的问题，在该领域展开了同时硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化3项新技术的研究。有针对性地对3项新技术的理论基础、研究进展、控制参数及妥善解决方法作了阐述，并就未来的发展进行了展望，为污水生物脱氮技术更深入地研究提供了借鉴。     

SBR法对焦化废水生物脱氮研究

采用SBR工艺对焦化废水的有机物降解和生物脱氮进行了研究。试验结果表明。焦化废水的生物脱氮是以短程硝化／反硝化的途径存在的，而且在好氧阶段存在同时硝化／反硝化（sND）过程。好氧阶段的反硝化效率约占整个反应周期脱氮效率的37．0％。SBR反应器对NH3-N的去除效率在95．8％-99．2％．CODCr的去除效率在85．3％～92．6％。由于出水中NO2-N的积累。NO2—N对CODCr浓度贡献值得关注。     

硝化速率测定和硝化细菌计数考察脱氮效果的应用

通过对闵行污水处理厂、某石化厂污水处理厂生物脱氮系统硝化段活性污泥的硝化速率测定和硝化细菌计数，并结合其运行水质数据，分析了两污水处理的脱氮效果差异及其原因。结果表明，生物脱氮系统化段的硝化速经和硝化细菌数量是判断生物脱氮效果的重要依据。     

影响MBR脱氮效率的因素研究

采用重力出流式膜生物反应器,考察了采用2种脱氮运行方式对生活污水脱氮的效果,同时对影响脱氮效率的相关因素进行了分析．研究结果表明,C／N是影响A／O与同步硝化反硝化（SND）2种运行方式脱氮效率最关键的因素．当C／N比小于12时,A／O方式的脱氮效率高于SND;随着C／N的升高,A／O与SND脱氮效率的差距逐渐缩小．对于A／O运行方式,在低C／N条件下可以通过提高回流比与增加缺氧段的HRT来提高系统的总氮去除率．而对于SND运行方式,好氧反硝化的完成是建立在有足够有机物作碳源的基础上,此时,DO的控制就成为提高脱氮效率的关键因素．     

双循环两相组合生物处理工艺强化脱氮机制研究

新型生物脱氮除磷工艺———双循环两相 (BICT)生物处理工艺 ,采用人工配水在设定工况下对BICT工艺试验装置的脱氮过程和脱氮机理进行了研究。试验表明 ,BICT工艺脱氮机理为序列式硝化反硝化。独立生物膜法硝化区的设置 ,强化了系统的硝化能力 ,从而提高了系统的脱氮效率的稳定性和可靠性。在适宜条件下脱氮效率可达 80 %以上 ,出水TN <1 5mg L。     

实际生活污水短程/全程硝化反硝化处理中试研究

常温条件下,用A/O生物脱氮工艺中试试验装置处理实际生活污水,控制好氧区低DO浓度(0.5 mg/L),实现了短程硝化反硝化反应,亚硝酸氮平均积累率可达85%或更高.研究了低DO短程硝化反硝化、低DO全程硝化反硝化和高DO全程硝化反硝化3种运行方式或状态在总氮去除率、耗氧量、污泥性能和反应机理上的差别.结果表明,短程硝化反硝化是生物脱氮的最优运行方式,它可有效提高系统脱氮率、降低运行费用.短程硝化反硝化过程中缺氧区和好氧区的pH值变化幅度较大;而全程硝化反硝化过程中,缺氧区pH值变化很小或基本不变化,好氧区pH值变化幅度较大.全程硝化和短程硝化的硝化速率相差不大,但短程反硝化速率和全程反硝化速率相比增加了15%.可以应用DO和pH在线控制A/O工艺硝化反应过程.     

固定化微生物脱氮

应用固定化微生物技术开展单级生物脱氮的研究。结果表明，固定化硝化与反硝化混合污泥可以实现单级生物脱氮，效果好于未固定化污泥，氨氧化速率和总无机氮的脱中分别提高到未固定化污泥的１．７倍和１３．４倍。结果还表明光硬化树脂也是一种较好的固定化介质。     

MBR与A／O工艺处理低温高盐废水的对比试验研究

就MBR和A／O工艺对高盐废水（50％海水）进行处理效果试验研究,比较了氨氮及总氮去除率随温度的变化情况。试验结果表明：低温条件下MBR与A／O工艺经过长期驯化能够稳定运行且获得较高的去除率;随温度从25qC降低到15℃、9℃、5℃时,MBR工艺的COD去除率从81．6％变化到79％、81．1％、82．7％,A／O工艺的COD去除率从67．9％变化到66．6％、65．5％、78．4％。MBR工艺的氨氮去除率从75％变化到68．3％、57．8％、54．6％,A／O工艺的氨氮去除率从70．4％变化到55．9％、49．2％、48．9％,可见COD受温度变化的影响要比氨氮受温度变化的影响小,但经过一段时间的驯化之后,去除效果逐渐变好,并且MBR工艺比A／O工艺受温度变化的冲击要小,处理效果也相对较好。     

FND-CASS工艺与CASS工艺处理城市污水的对比试验研究

为强化CASS工艺脱氮除磷效果,提出FND-CASS工艺。FND-CASS工艺与CASS工艺的对比试验结果表明:FND-CASS工艺在有机污染物去除和氨氮的硝化方面能力略有下降,但是在脱氮除磷方面,在节省耗氧量的前提下具有明显的优势。在同样的进水流量且DO浓度控制较低的运行条件下,FND-CASS工艺的TN去除率达到80.52%,TP去除率达到80.44%,而通常的CASS工艺的TN和TP的去除率仅分别为73.51%和67.00%。     

滇池柴河小流域暴雨径流氨氮的输移过程研究

氨氮通过暴雨径流的冲刷和土壤颗粒物的携带进入水体,对受纳河流、湖泊造成污染。以柴河小流域为单元,从输出源、输移过程、河道汇集过程这几个方面对2011年7、8月2场暴雨径流中的氨氮进行分析。结果表明:氨氮主要是吸附于土壤颗粒表面进行输移,所以土壤颗粒流失是氨氮流失控制的关键;氨氮浓度跟沉降时间的Pearson相关性均在-0.855(P<0.05)之上,呈显著负相关;2场暴雨中,均是颗粒物粒径小于0.000 8 mm的水样的氨氮浓度较大,说明粒径较小的颗粒物对氨氮的吸附量较大;氨氮的入河系数与污染源及输移过程氨氮含量的Pearson相关性在0.914(P<0.05)以上,说明入河系数与污染源及输移过程含量密切相关。氨氮的入河系数为0.12⁰.22,说明研究区域80%以上的氨氮被边坡、沟渠截留,效果良好,值得认真对待。     

混凝-SBR法对污泥沼液脱氮回用的实验研究

采用混凝-SBR法处理污泥发酵产生的沼液,研究了混凝-SBR法对污泥沼液的脱氮效果和影响因素。结果表明:SBR在进水C/N为1.5,曝气时间8 h,反硝化补充C/N(COD与总氮的比值)为0.25时,其总氮去除率可达78.8%。沼液经过混凝-SBR法处理后,总氮去除率大于80%,其出水ρ(TN)小于100 mg/L,可用于发酵料液的配制,实现污泥沼液脱氮回用的目的。     

污水处理厂SNAD工艺小试

在污水处理厂室外,以A/O除磷工艺出水为基质,启动全程自养脱氮(CANON)生物滤柱反应器.反应器启动成功后,进水中投加葡萄糖作为有机碳源,启动同步短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化(SNAD)工艺,研究SNAD生物滤柱处理城市生活污水的效果.结果表明,第119～128 d,CANON工艺氨氮去除率大于95%,最大出水总氮浓度为13. 0 mg·L~(-1),超过了北京市地标一级A排放标准.第129 d在进水中投加葡萄糖30 mg·L~(-1)启动SNAD工艺,第133～187 d时SNAD工艺总氮去除率在85%左右,出水总氮浓度为5. 5～7. 3 mg·L~(-1).第195d观察到滤柱出现堵塞现象,在第196 d对反应器进行反冲洗,反冲洗后的30d期间,反应器总氮去除率大于85%,出水总氮浓度维持在6. 2～7. 2 mg·L~(-1).与CANON工艺相比,SNAD工艺提高了总氮去除率,将出水总氮浓度降低了6 mg·L~(-1),使出水氨氮和总氮浓度达到北京市地标一级A标准.     

UASB1-A/O-UASB2深度处理垃圾渗滤液

针对传统垃圾渗滤液生物处理TN去除率低、投加碳源成本高的问题,采用UASB1-A/O-UASB2(单级上流式厌氧污泥床+缺氧/好氧+后置上流式厌氧污泥床)工艺处理实际垃圾渗滤液,实现NH₄+-N和TN的同步深度脱除,并且定量解析了A/O反应器实现并维持稳定短程硝化的影响因素. 结果表明:以V(垃圾渗滤液)∶V(生活污水)为1∶5的混合液作为进水,其ρ(COD_Cr)、ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)分别为1 700~1 800、660~700和650~680 mg/L,最终出水COD_Cr、TN和NH₄+-N去除率均在95%以上,出水ρ(TN)为38 mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求. 在好氧反应器中,FA(游离氨)与FNA(游离亚硝酸)对NOB(硝化细菌)的联合抑制作用是实现NO₂--N积累率稳定在80%以上的主要原因,而产生的NO₂--N和NO₃--N可在UASB2中以难降解的有机物为碳源,通过反硝化途径被去除. 研究显示,组合系统可实现对TN的深度去除.      

应用紫外/氯组合工艺去除微污染原水中氨氮的特性研究

针对饮用水中氨氮超标对环境造成的污染问题,采用紫外/氯组合工艺对饮用水中氨氮进行降解研究.结果表明,紫外/氯高级氧化工艺可以有效去除水中氨氮.一方面,自由氯和氨氮之间发生取代反应将氨氮转化为氯胺,254 nm紫外光可有效裂解N—Cl键,一氯胺在254 nm处的摩尔吸光系数为354 L·mol~(-1)·cm~(-1),量子产率为0.68 mol·E~(-1);另一方面,自由氯光解产生的自由基可直接氧化氨氮.随着紫外辐照剂量的增加,氨氮和总溶解性氮(TN)的浓度逐渐减少,当紫外辐照剂量达到1000 mJ·cm~(-2)时,氨氮(起始浓度2 mg·L~(-1))和TN的去除率分别为53%和35%,相比单独氯化条件下分别提高了20%和15%.随着Cl_2/N的增加,氨氮和TN的浓度逐渐减小,当Cl_2/N≥1.6时,紫外/氯组合工艺对氨氮的去除率接近100%,当Cl_2/N1.6时,紫外/氯工艺对TN的去除率相比单独氯化工艺提高了30%左右.此外,氨氮去除率随pH升高而增加,而TN去除率随pH升高而降低.本研究结果可为紫外/氯组合工艺在水厂中的实际应用提供有效的理论和技术支持.     

螯合铁对厌氧铁氨氧化脱氮效能及微生物群落的影响

为深入了解厌氧铁氨氧化反应微生物群落组成特征,本实验选取螯合铁对厌氧铁氨氧化脱氮效果进行了研究,并分析了微生物群落结构、功能及共现网络关系.厌氧反应器经过77 d运行,腐殖酸铁组、柠檬酸铁组、乙二胺四乙酸铁钠组和氨三乙酸铁组总氮去除率分别为83.32%、43.67%、55.07%和12.65%,腐殖酸铁是厌氧铁氨氧化更有效的电子受体.反应结束后,腐殖酸铁组中的脱氮菌群Comamonadaceae丰度约为17.57%,柠檬酸铁组中铁还原菌群Clostridium丰度为47.70%,乙二胺四乙酸铁钠组中脱氮菌群Thermomonas丰度为20.11%.微生物功能预测结果表明,铁循环、硫循环和氮循环关系密切,铁代谢和硫代谢对于脱氮有重要作用;在腐殖酸铁组中,铁呼吸和氮循环相关功能强度较其它组高.通过共现网络推测出Tessaracoccus是螯合铁厌氧铁氨氧化体系的关键物种.     

净化铁锰氨生物滤池内氨氮转化途径

为考察净化铁锰氨生物滤池内NH₄+-N的转化途径,利用氮素计量关系和沿程试验研究了净化铁锰氨生物滤池内产生TN_loss(氮损失)的原因和NH₄+-N转化途径. 结果表明,净化铁锰氨生物滤池内DO消耗异常,TN_loss不守恒,当进水ρ(NH₄+-N)平均值分别为1.262、2.296、3.111 mg/L时,NLR(氮损失率)分别能达到7.89%、12.91%、17.73%. 利用硝化反应和CANON(全程自养脱氮)方程式计算得出理论TN_loss和TDOC(理论耗氧量),与实际TN_loss和ADOC(实际耗氧量)的差值分别小于±0.030、±0.10 mg/L,各阶段NH₄+-N 通过CANON途径转化的比例分别为48.58%、60.77%、68.10%,硝化反应和CANON途径共同参与了NH₄+-N转化. 沿程试验结果表明,整个试验阶段,NO₂--N在滤层中均有积累,并在滤层厚度为10~18 cm内出现NO₂--N和NH₄+-N共存的现象,进一步证明CANON途径是净化铁锰氨生物滤池内产生TN_loss的原因.      

UASB-A/O耦合工艺处理高含氮印染废水中试

通过现场中试考察了UASB-A/O耦合工艺分类处理印染废水的效果. 在前处理废水UASB进水流量为0.065 m3/h,染色废水UASB进水流量为0.260 m3/h,同时A/O工艺混合液回流比为200%的情况下,该耦合工艺对印染废水中污染物去除效果最好:最终出水ρ(COD_Cr)<200 mg/L,ρ(NH₃-N)<10 mg/L,ρ(TN)<15 mg/L;染色废水和前处理废水在耦合工艺的UASB段都实现了高效厌氧氨化,染色废水厌氧出水ρ(NH₃-N)占ρ(TN)的比例稳定在80%以上,前处理废水稳定在85%以上,并且在常温厌氧条件下也可以实现较好的氨化效果;通过调整前段UASB的运行参数可有效实现对VFAs(挥发性脂肪酸)的调控,使之为缺氧反硝化提供充足的高品质碳源,以达到高效脱氮的目的;耦合工艺对印染废水中的PVA(聚乙烯醇)有较好的处理效果,UASB段对PVA的去除率在10%~40%之间,A/O段对PVA的去除率稳定在60%以上.