曝气生物滤池在脱氮除磷工艺中的应用

对曝气生物滤池的主要特点进行分析 ,介绍了曝气生物滤池进行脱氮除磷的工艺 ,着重对PASF脱氮除磷工艺的原理、特点进行阐述 ,提出结合活性污泥与曝气生物滤池进行生物脱氮除磷工艺 ,能成功解决常规脱氮与除磷的泥龄矛盾、反硝化与聚磷菌厌氧释磷的矛盾 ,提出各种组合工艺为曝气生物滤池在污水处理中应用提供广阔的应用前景     

填料对新型曝气生物滤池污水处理效能试验研究

采用新型酶促厌氧填料、半软性填料、酶促好氧填料和PYC挂膜陶粒填料对两段错向流曝气生物滤池反应器进行污水处理试验研究,分析了4种填料对反应器污水处理效能的贡献并为反应器填料的选择提供科学依据.结果表明,以半软性填料和酶促好氧填料为组合填料的两段错向流曝气生物滤池反应器污水处理效能均优于其它填料.     

曝气生物滤池铝盐化学强化与生物协同除磷

为了解投加铝盐后曝气生物滤池的除磷效果及其对去碳、硝化功能和生物膜、生物相的影响,通过同步比较在投加药剂和不投加药剂情况下小试曝气生物滤池的净化效果和生物膜结构特征、生物相组成.结果表明,当反应器水力负荷和进水总磷(TP)负荷分别为1.3m3·m-2·h-1和0.12～0.13 kg·m-3·d-1时,TP的去除随铝盐投加量的增加而增加,但并不成正比例增加.投加铝盐后TP去除率可提高70%～86%.当投加系数≤1.5时,适当加大气水比有利于除磷,但当投加系数≥1.75时,加大气水比对TP的去除没有影响.当气水比为(3～5):1、投加系数≥1.75时,曝气生物滤池出水TP＜0.5 mg·L-1;若气水比增加到7:1时,投加系数可进一步降低至1.5.投加铝盐对浊度、COD去除的贡献率分别只有4%～7%和5%～13%,而对氨氮的去除影响甚微.投加铝盐后反应器进水端陶粒表面发现大量网状絮体,出水端却较少.投加铝盐对生物膜中微生物的种类和数量的影响很小.     

曝气生物滤池硝化脱氮的研究

采用曝气生物滤池工艺对焦化废水的脱氮进行了实验研究,从曝气生物挂膜、驯化、亚硝酸盐积累影响因子、最大进水氨氮浓度等方面进行了深入分析。结果表明:曝气生物滤池对于焦化废水是一种有效的处理手段。     

间歇曝气生物滤池生物除磷性能研究

通过间歇曝气、连续进水的运行方式使生物膜系统交替处于厌氧/好氧状态,据此研究了不同进水挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)质量浓度、运行周期以及反冲洗条件下生物滤池的生物除磷性能.实验中以模拟生活污水为处理对象,滤池水力停留时间为1.3 h,进水流速为5 L.h-1,气水比为8∶1,进水平均COD负荷、氨氮负荷和磷酸盐负荷分别为4.7、0.41和0.095 g.(L.d)-1.结果表明,在一个运行周期内生物滤池能有效实现释磷和吸磷;当进水VFAs质量浓度(以COD计)为100 mg.L-1、运行周期为6 h时,生物滤池除磷性能最佳,曝气阶段滤池出水磷去除负荷可达0.059 g.(L.d)-1,同时COD和氨氮的去除负荷分别为3.8 g.(L.d)-1和0.28 g.(L.d)-1,出水平均磷、COD和氨氮质量浓度为1.8、43.6、8.7mg.L-1,滤池中存在一定程度的氮流失;中止反冲洗使生物滤池除磷性能迅速下降,2 d后滤池除磷效率低于40%,随即恢复反冲洗使滤池除磷效果出现短暂增强,再经2 d反冲洗后除磷效率又回到原有水平.可见,在间歇曝气、连续进水的运行方式下生物滤池成功实现了生物除磷并具有较好的磷负荷去除效果,充足而稳定的进水VFAs质量浓度、适当的运行周期以及较高频率的反冲洗有利于滤池的生物除磷性能.     

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.     

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.     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性。曝气生物滤池进水氨氮为52mg／L左右、COD为100mg／L左右和回流比为200％时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0．05mg／L、COD小于25mg／L、亚硝态氮为4．7mg／L和硝态氮为7．1mg／L,COD去除率达75％,氨氮去除率达99．9％,总氮去除率达78％;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的。研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理。     

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.     

生物膜复合系统脱氮除磷的特征及微生物群落结构分析

试验研究了序批式生物膜复合系统在不同有机负荷下氮磷等营养物质的去除特性.结果表明,复合系统在COD负荷为0.35kg.kg-1.d-1(以MLSS计)时能够很好解决脱氮除磷的泥龄矛盾,TP、TN、NH4+-N去除率分别能达到96%、89%和96%,高于对照组的SBR工艺.复合系统中,悬浮污泥对硝化起主要作用,悬浮态污泥和生物膜的硝化平均贡献比为1.66;附着态生物膜对反硝化和除磷起主要作用,生物膜和悬浮态污泥的反硝化贡献比为2.19,释磷贡献比为3.5,摄磷贡献比为3.76.利用PCR-DGGE技术发现,复合系统中存在丰富的脱氮功能菌和除磷功能菌,且悬浮态与附着态微生物的相似性仅为73%,区别较大,说明两者存在一定的分工协作,与反应器的处理特性相一致.     

曝气生物滤池生物量和生物活性的试验研究

采用上流式曝气生物滤池(BAF)处理城市纳污河水,应用脂磷法和TTC-脱氢酶活性法测定填料表面的生物量和生物活性,并得出其随填科高度的变化规律.同时研究了填料高度对溶解性有机物(SCOD)和氨氮去除率的影响.结果表明,曝气生物滤池生物量和生物活性的沿程分布不均匀,沿水流方向生物量和生物活性逐渐减小,进水端约40cm厚的填料集中了生物总量的60%以上,生物总活性的65%以上.有机物浓度对于生物量和生物活性的大小有很大影响,有机物浓度较低时会成为微生物生长的限制因子,导致生物量和生物活性都比较低.生物量和生物活性的大小对污染物的沿程去除率影响较大,74.6%的有机物在进水端40cm厚的填料层内得到降解,而氨氮(NH4 -N)的硝化集中在上层填料层内.     

生物膜脱氮滤池的微生物群落结构特性

为探究生物膜脱氮滤池脱氮效能差异的微生物因素,设置组1(包括接种污泥、稳定期滤料、反冲洗后滤料微生物变化)和组2(包括反冲洗前滤料、反冲洗后不同时间段滤料微生物变化)两组实验,通过高通量测序,研究不同阶段微生物群落结构、丰度和多样性的分布情况.结果表明:接种污泥与滤料表面微生物群落结构和多样性在门水平下差异不大,但在属水平下差异显著,而相对丰度在两种分类水平下始终差异显著.反冲洗后0～4 h滤料表面微生物的OTU数目、Shannon指数、Chao1指数变化,在滤池30 cm处先升后降,而在60 cm处曲折上升,也即二者的微生物丰度和多样性变化趋势.反冲洗前后Proteobacteria始终占主导地位,相对丰度为79%～90%,Proteobacteria中Betaproteobacteria占主导优势,反冲洗后Betaproteobacteria数量相对减少,后逐渐恢复.总反硝化优势菌属相对丰度在反冲洗1 h后30 cm处由78%左右下降到70%左右,60 cm处由68%左右下降到64%左右,此时出水总氮达到最高值7.7 mg·L~(-1),之后总反硝化优势菌属及出水TN浓度逐渐恢复至正常水平,这种消长变化表明滤池脱氮效果与总反硝化优势菌属相对丰度密切相关,滤池运行状态的改变使得反硝化优势菌属的群落结构差异显著.     

强化生物除磷系统微生物群落结构对水温变化响应的试验研究

在富集聚磷菌(PAOs)且具有较高磷去除率的强化生物除磷(EBPR)系统中,通过对系统水温的控制,研究了EBPR系统微生物群落结构对温度升高和恢复的响应.结果表明,运行温度上升后,EBPR系统除磷效率急速下降.处理水温为25℃和30℃的系统恢复至20℃运行后能够恢复至原始的良好除磷状态,而处理水温为35℃的系统崩溃(磷...     

Application of a novel backwashing process in upflow biological aerated filter

To improve the efficiency of backwashing in upflow biological aerated filter (BAF), a novel backwashing process named air-water siphon backwashing (AWSB) was proposed and applied on laboratory scale. The effects of backwashing on turbidity and suspended solid (SS) in backwashing efluent using this new backwashing process were compared with those of traditional backwashing process, namely air-water backwashing (AWB). In AWB, the turbidity of backwashing efluent maintained 100 NUT when consumed 60 min and 10....     

曝气生态滤池中微生物群落组成及物种多样性

为研究曝气生态滤池滤料表面物种多样性及其净水机理,通过高通量测序和生物信息分析对曝气生态滤池(EAF)中2种填料的不同DO区域微生物丰度和多样性进行研究和分析.结果表明,在EAF运行过程中,变形菌门所占比例均在71%以上,具有绝对优势,优势菌群的大量增殖使装置具有较高的TN去除率(67%),其中好氧区海绵铁表面样本优势菌群比例最高,达到77.49%,表明海绵铁在曝气条件下更适合优势菌群变形菌门的繁殖;Alpha多样性分析发现EAF内填料表面生物膜中微生物菌落丰度均高于空白样,表明EAF较自然环境更适合微生物生长;Beta多样性分析发现装置由于曝气使优势菌群变形菌门在填料表面大量繁殖,限制了其他菌种繁殖,虽然生物多样性略有降低,但随着优势菌群大量增殖从而提升了对TN的去除能力.     

生物膜—膜生物反应器脱氮除磷性能

在膜生物反应器中投加聚乙烯悬浮填料,考察生物膜—膜生物反应器对生活污水中污染物质去除效果.结果表明,投加悬浮填料使膜生物反应器去除有机污染物质的能力得到增强,总氮、总磷的平均去除率由45.5%和47.2%分别增至57.4%和71.8%.投加悬浮填料还可以延缓膜污染,膜生物反应器中膜丝比流量在试验结束时为0.1L/(hkPa),而未投加悬浮填料的膜生物反应器中膜丝比流量降至0.036L/(hkPa).     

有机物对厌氧氨氧化生物膜反应器脱氮效能及微生物群落的影响

为考察有机物对厌氧氨氧化生物膜反应器脱氮效能的影响,采用MPN（most probable number）法和高通量测序技术,结合处理效果数据,对比分析了有无有机物影响下生物膜中微生物群落差异.试验表明：在进水有机物（COD）为30和60 mg·L^-1作用下,总氮去除率与进水COD为0 mg·L^-1时的84.10%相比较分别提高了5.08%和10.41%;COD为90 mg·L^-1时,总氮去除率降至89.05%.由MPN法和高通量测序结果可知,相对于无有机物,60 mg·L^-1有机物使反应器中反硝化菌数量增加,浮霉菌门和变形菌门丰度明显提高,且微生物群落更加丰富.有机物能影响反应器中厌氧氨氧化、反硝化脱氮效能及微生物菌落丰度,适宜的有机物浓度可使厌氧氨氧化与反硝化作用有效耦合,提高反应器的脱氮效能.本研究可为厌氧氨氧化生物膜反应器处理含有机物的实际污水提供参考价值.     

海水曝气生物滤器污染物沿程转化规律的研究

以竹制空心生化球填料生物滤器处理海水养殖废水为对象,在水力负荷为0.58m3/[m3(填料)×h]、氨氮负荷为(0.35~0.46)g/[m3(填料)×h]、有机负荷约为11.58g/[m3(填料)×h]、气水比3:1、pH值为7.8~8.0、DO浓度2.8~5.8mg/L的条件下,考察了有机物和总氨氮(TAN)的沿程转化规律,分析了污染物的空间分布特性.结果表明:在给定的运行条件下,CODMn的主要去除区间在滤器的0~10cm高度,其中CODMn和溶解性CODMn在此处的去除率分别为49.12%和34.88%;TAN的主要去除区间为0~30cm,其中10cm处TAN的去除率为18%,30cm处为55%;生物量和生物活性由下向上呈递减的分布趋势;生物滤器污染物的主要去除区间为0~30cm,受到水质、水量冲击时,较高层的填料(30~60cm)起到了缓冲作用,将下层生物膜未能降解的污染物去除.