水性聚氨酯(WPU)包埋活性污泥的亚硝化反应

以水性聚氨酯(WPU)为载体利用活性污泥制作成包埋固定化颗粒,置于序批式反应器(SBR)中在22.5~25.5 ℃、DO=2.0 mg·L-1条件下,逐步提高进水氨氮浓度(100~200 mg·L-1)驯化13 d后包埋颗粒亚硝化率(NAR)成功实现至90.98%。运行30 d后 NAR保持在95%以上,小试分析表明NOB活性受抑制,亚硝化处于稳定状态。然后调节曝气量,研究不同DO对亚硝化稳定性的影响。提高DO至4.5 mg·L-1,NAR仍保持在83.99%,说明活性污泥经包埋固定后对DO有较好的耐受性。通过扫描电镜(SEM)对反应器内包埋颗粒进行了微观分析。结果表明,包埋颗粒内接种污泥中细菌形态多样,含长杆、短杆及球状菌,随着运行的延续,细菌形态呈现了向短杆状球状转变的态势。     

基于包埋填料的短程硝化反硝化工艺的脱氮性能优化

为优化短程硝化反硝化工艺对模拟城市污水的脱氮处理性能,通过包埋固定化技术分别制得短程硝化、反硝化填料,形成连续流脱氮工艺。结果表明,短程硝化填料活性恢复后的氨氧化速率(AOR)可达39.83 mg∙(L∙h)⁻¹,亚硝酸盐积累率(NAR)稳定在96.60%。采用响应曲面法考察了短程硝化过程中的DO、HRT和填充率等因素对氨氮去除率(ARR)和NAR的影响,并建立了二次回归模型,通过模型预测的最佳运行工况为：HRT为3.48 h,DO为3.64 mg∙L⁻¹,填充率为20%。此时,后置反硝化包埋填料,当平均C/N为2.82时,总氮出水平均质量浓度为2.29 mg·L⁻¹,去除率稳定在94.27%,说明该工艺对城市污水具有良好的脱氮性能。高通量测序结果表明,短程硝化和反硝化包埋填料内部的功能菌均有大量增殖,并始终保持着优势地位。     

新型固定化硝化菌活性填料硝化活性的影响因素

以新型固定化硝化菌活性填料为研究对象,以游离态硝化菌为参照,分别考察了各个环境因素对固定化硝化菌硝化活性的影响,确定了最佳操作点为温度30 ℃,pH 8.0~9.0,DO 4.0 mg/L。与游离态硝化菌相比较,硝化菌固定化后并没有改变其对温度的敏感程度;固定化硝化菌可在偏碱性环境下保持较高的硝化活性;DO对固定化硝化菌的硝化活性有较大影响,需要较高的DO值来保持较高的硝化速率。为考察固定化硝化菌活性填料连续处理氨氮废水的效果,采用最佳操作点进行了连续运行实验,实验共进行60 d。结果表明,新型固定化硝化菌活性填料抗冲击负荷能力强,硝化性能高效稳定,实验条件下最高硝化速率可达到86.45 mg/(L·h)。     

双重抑制下亚硝化系统的启动及运行特性

采用连续进水（feed-batch）方式的SBR,在高氨氮负荷（1 kg·（m3·d）-1）和双重抑制下实现了亚硝化系统的启动及稳定运行。采用荧光原位杂交技术（FISH）对活性污泥中氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）种群及数量变化进行测定。结果表明,在温度（35±1）℃,进水氨氮浓度为1 000 mg·L-1的条件下,对NOB的抑制由游离亚硝酸（FNA）和DO的双重抑制转变为游离氨（FA）和DO的双重抑制,污泥亚硝酸盐氧化速率由28.16 mg·（g·h）-1（以MLVSS计）降到0.3 mg·（g·h）-1（以MLVSS计）以下,成功实现了高氨氮废水的稳定亚硝化。反应器出水NO2--N平均浓度为466.45 mg·L-1,NO2--N/NH4+-N接近1,NO3--N浓度低于20 mg·L-1,满足厌氧氨氧化（ANAMMOX）的进水基质要求。FISH结果表明,富集培养阶段AOB、NOB的优势种属由亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）及硝化螺旋菌属（Nitrospira）转变为Nitrosomonas及硝化杆菌属（Nitrobacter）,抑制过程中NOB逐渐被淘汰,最终硝化菌以Nitrosomonas为主,从微生物学角度佐证了亚硝化的稳定运行。     

包埋厌氧氨氧化颗粒污泥的生活污水CANON工艺脱氮特性

为实现厌氧氨氧化(Anammox)包埋填料在城市污水中的稳定脱氮,以除碳后的生活污水作为进水,通过间歇曝气的运行方式,研究了高氨氮废水处理系统中的厌氧氨氧化颗粒污泥(AnGS)及利用其制成的Anammox包埋填料在生活污水CANON工艺中的脱氮性能及微生物群落结构。结果表明,在生活污水CANON工艺启动过程中,AnGS系统的氨氮去除率和总氮去除率最高分别仅为65.9%和59.3%,而包埋填料后在启动仅10 d后,氨氮去除率和总氮去除率分别可达98.9%和72.4%以上,同时出水NH₄⁺-N和TN均能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》中一级A的排放要求。提高曝气阶段的DO质量浓度(2.9~3.1 mg·L⁻¹提升到3.9~4.1 mg·L⁻¹)会导致包埋填料出水NO₃⁻-N 质量浓度增长至9.7~11.1 mg·L⁻¹,从而破坏CANON工艺中的短程硝化导致出水总氮不达标。但将DO浓度恢复后,包埋填料CANON工艺的脱氮效果能够恢复。运行后的包埋填料中AAOB主要菌属Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia的占比为21.11%和1.04%,同时NOB主要菌属为Nitrospira,占比仅为0.53%,包埋填料在生活污水中能够保持AAOB菌群优势并有效抑制NOB的增长,因此将包埋固定化技术用于城市污水CANON工艺脱氮中具有广阔的前景。     

控制DO及FA条件下短程硝化过程系统稳定性研究

采用SBR工艺以水产品加工废水为研究对象,同时控制进水游离氨（FA）为0．96～1．25mg!L,溶解氧（DO）为1～2mg／L,实现了稳定的短程硝化过程。在此条件下,亚硝化率及氨氮去除率分别大于95％和88％,有机物（COD）去除率在90％以上,亚硝化速率维持在0．9666×10^-3-1．0375×10^-3mgNO2-N／（mgMLSS·h）之间。研究结果表明,同时控制DO及FA在适当范围之内可以获得稳定的短程硝化过程,并可降低系统能耗。本实验采用较低的FA浓度与较高的DO浓度（与OLAND工艺比较）得到了稳定的短程硝化过程,对水产品加工废水处理具有重要应用价值。     

木屑-硫磺填充床反硝化生物滤池强化硝酸盐去除

针对污水处理厂二级出水深度脱氮的需求,设计了以木屑与硫磺颗粒为填料（质量比1:1）的反硝化生物滤池,对碳氮比失衡的污水处理厂二级出水进行深度脱氮处理。结果表明,木屑释放碳源速率在10 d之后趋于稳定,COD中（40.6±10.0）%是反硝化菌可直接利用的VFA。反硝化生物滤池运行的最佳HRT为10 h,在此条件下,进水硝酸盐（以N计）浓度为30 mg·L-1时,出水硝酸盐浓度最低为11.5 mg·L-1,亚硝酸盐（以N计）浓度最低为1.4 mg·L-1,反硝化生物滤池内未发生硝酸盐异化还原（DNRA）作用,出水无氨氮积累。出水SO42-浓度最高为73.8 mg·L-1。反硝化生物滤池运行稳定后,出水中COD未超过30 mg·L-1,木屑释放的碳源与异养反硝化过程消耗的碳源持平,经反硝化生物滤池深度处理的出水中无过量残留有机物。出水pH稳定在6.9~7.4范围内,反硝化生物滤池无需外加碱类物质。     

低温下聚氨酯水凝胶包埋硝化菌去除氨氮

采用聚氨酯水凝胶为固定化载体制备了包埋硝化菌颗粒,并在上流式内循环反应器内以人工配制的模拟氨氮废水对包埋硝化菌颗粒进行驯化。在驯化完成后实验考察了温度变化和水力停留时间(HRT)对低温下聚氨酯水凝胶包埋硝化菌颗粒去除氨氮的影响以及出水中亚硝态氮、硝态氮的累积情况。结果表明,在进水氨氮浓度为40 mg/L,HRT为4 h,水温从22℃降低到10℃时,包埋硝化菌颗粒对氨氮的去除率从97%下降到48%,调整10℃运行时的HRT,氨氮去除率可达到75%。将进水氨氮浓度降低至15 mg/L,当HRT为4 h,温度在7~13℃范围内变动时,氨氮去除率稳定在80%左右。在整个运行过程中,保持DO充足,没有出现亚硝酸盐积累的现象。     

多级生物膜反应器对煤气化废水的处理

采用4级生物膜反应器串联处理煤气化废水,分析了反应器的启动过程、污染物去除能力及沿程水质特征,考察了水力停留时间（HRT）、进水污染物负荷对处理效果的影响。结果表明：系统在16 d的培养时间内可快速完成微生物的驯化及固定化;在连续进水、持续曝气的运行方式下,各反应器均具备对NH4+-N、COD、TN及SS的同步去除能力,在HRT=55.6 h、ρ（NH4+-N）=245~363 mg·L-1、ρ（COD）=761~1 764 mg·L-1、ρ（TN）=262~377 mg·L-1、ρ（SS）=121~143 mg·L-1的进水条件下,反应器出水NH4+-N、COD、TN及SS的质量浓度分别为0.23~1.37、16.3~26.1、91.6~139和12.3~18.5 mg·L-1,平均去除率分别为99.8%、98.1%、65.8%和88.2%,同步硝化反硝化效率为70.1%;在HRT≥39.2 h、进水NH4+-N负荷≤0.203 kg·（m3·d）-1、进水COD负荷≤1.357 kg·（m3·d）-1的条件下,出水NH4+-N、COD浓度均能满足GB 31571-2015排放标准要求。     

混合液氨氮浓度对短程硝化影响的数学模拟和实验研究

通过调节进水流量,维持混合液氨氮浓度在某一设定值,在保持混合液中挥发性悬浮固体(VSS)浓度稳定的条件下,采用数学模拟和实验方法研究混合液氨氮浓度对短程硝化的影响。数学模拟结果表明,维持一定的混合液氨氮浓度对实现短程硝化有帮助,较低温和较高DO条件下,可通过提高混合液氨氮浓度来实现短程硝化;混合液DO分别为0.6、1.5、3.0mg/L的条件下,20℃时需要维持混合液氨氮分别为2.0、3.0、5.0mg/L以上才能达到100%的亚硝酸盐氮累积率,维持短程硝化,10℃时则需要维持混合液氨氮分别为5.0、30.0、30.0mg/L以上。实验结果表明,在混合液DO为1.5mg/L条件下,通过调节进水流量维持混合液氨氮为20.0mg/L,实现了短程硝化过程,初步证明了数学模拟的结论。     

厌氧/特异性移动床生物膜反应器(A/SMBBR)组合工艺处理农药含酚废水

采用SDC-03型生物载体作为填料,考察厌氧-特异性移动床生物膜反应器对农药含酚废水中酚的去除效果,并探讨水力停留时间（HRT）、溶解氧（DO）、进水酚浓度、pH值4个影响因素对反应器处理效果的影响。实验结果表明：在水温20~35℃,进水pH为7.0~8.5,酚浓度为36.70~86.56 mg·L-1,系统水力停留时间（HRT）为10 d的操作条件下,酚可稳定在2 mg·L-1以下,运行后期酚浓度可降到0.5 mg·L-1以下,平均去除率为98.24%,最高可达99.56%。出水水质满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）的排放标准。     

固定化微生物深度降解垃圾渗滤液氨氮

采用固定化微生物深度处理垃圾渗滤液,研究水力停留时间（HRT）、溶解氧（DO）和进水pH对系统脱氮效果的影响。通过对厌氧出水和好氧出水的脱氮效果比较,探讨固定化微生物构筑物的合理位置。结果表明：固定化微生物处理厌氧出水时,最佳HRT为72 h,最佳DO为5 mg·L-1,最佳进水pH为7.5~8.5;处理好氧出水时,最佳HRT为84 h,最佳DO为5 mg·L-1,最佳进水pH为7.5~8.5;处理厌氧出水和好氧出水时氨氮平均去除率分别达到63.8%和92.6%,将固定化微生物构筑物单元设置在好氧处理之后更合理,可以充分发挥固定化微生物处理渗滤液脱氮方面的独特优势,切实解决渗滤液高效脱氮的问题。     

包埋氨氧化细菌处理合成氨工业废水

以聚乙烯醇与海藻酸钠为载体,包埋固定氨氧化细菌(AOB),研究温度、DO、初始游离氨(FA)、有机物等影响因素对其短程硝化稳定性的影响。结果表明,25~30℃时载体中氨氧化细菌占优势;DO宜控制在4.0~5.5 mg/L之间,既能满足细菌生长所需,又不至过度曝气,造成载体间的摩擦增大,减少其使用寿命;载体耐氨氮负荷能力强,同时可以抵御有机物对氨氧化细菌的伤害;当初始FA>6.5 mg/L时,氨氧化细菌的活性将受到抑制;富集氨氧化细菌的污泥包埋后氨氮去除率降低了7.5%;包埋载体在确保短程硝化作用的同时,在内部形成的缺氧区可实现反硝化脱氮,提高了系统氨氮的处理能力。     

基于分点进水的垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮性能

在垃圾渗滤液短程硝化反硝化生物脱氮过程中,过高浓度的游离氨(FA)会抑制氨氧化菌(AOB)的活性,降低系统亚硝化速率和脱氮效率.采取分点进水的方法,合理分配进入系统各单元的基质,降低反应器营养负荷和FA浓度,以期减少FA对AOB的抑制,提高脱氮效率.结果表明,通过控制DO浓度小于1.0 mg·L-1,成功实现了稳定的短...     

SBR法短程硝化处理纤维素乙醇废水的中试研究

针对纤维素产乙醇废水高有机物、高氨氮、难降解的特点,运用短程硝化反硝化脱氮工艺,基于序批式活性污泥反应器（SBR）的调试运行,研究反应器运行方式对COD去除和脱氮效能的影响,为日后纤维素乙醇废水处理的工程化提供借鉴。结果表明：通过控制DO（0.5 mg·L-1）、pH（7.6~8.5）和投加碳源等条件,可实现亚硝酸盐氮的积累和转化,最终三氮去除率稳定在70%以上;通过投加不同碳源对比实验,发现乙酸钠作为反硝化外加碳源比葡萄糖具有更高的效率;厌氧工艺处理过的纤维素乙醇废水经短程硝化反硝化工艺处理后,COD去除率维持在20%上下,表明废水可生化性极低,已不适应生物法处理,须利用化学氧化法才能进一步去除;通过周期实验,发现硝化阶段碱度过量对短程硝化进程影响并不明显,相反充足的碱度是保证硝化反应进行的必要条件。     

氨氮负荷的变化对部分硝化的影响及部分亚硝化的快速启动

部分硝化的稳定运行在一体式部分硝化-厌氧氨氧化工艺(PN/A)中至关重要。探索了在内循环接触氧化型膜生物反应器(ICCOMBR)中改变进水氨氮负荷(ALR)后,反应器中部分硝化过程受到的影响及恢复过程。结果表明：在HRT为24 h,DO为2.0~2.5 mg·L⁻¹时,系统进水ALR降为0.10 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为100 mg·L⁻¹),部分硝化过程迅速破坏;当系统进水ALR升至0.40 kg∙(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),部分硝化过程在3 d内迅速恢复;部分硝化恢复稳定后,再提高ALR至0.60 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),并通过调整HRT和DO,最终在HRT为16 h、DO为0.5~1.0 mg·L⁻¹时成功实现部分硝化;通过改变曝气量(AR),在AR为0.9 L·min⁻¹时,控制DO为(0.76±0.11) mg·L⁻¹,系统pH为9.7~8.2,可成功启动部分亚硝化。     

短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统处理集便器污水

集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷及低碳氮比的特点。采用一体式短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统进行集便器污水的污染物去除效能研究。结果表明,将氨氮为400~500 mg·L⁻¹、COD约400 mg·L⁻¹的集便器污水作为实验进水,按照分阶段分比例的进水方式,经过约75 d运行,最终出水氨氮及总氮仅为40.20 mg·L⁻¹和67.40 mg·L⁻¹,去除率分别为90.84%和86.90%,总氮去除负荷为0.141 kg·(m³·d)⁻¹。微生物分析结果表明,Candidatus_Brocadia始终是系统内的厌氧氨氧化优势菌属,且运行稳定后其相对丰度达到约30.70%。本研究可为集便器污水脱氮工艺应用技术提供参考。

     

短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用

针对垃圾填埋场渗滤液生物脱氮高耗能的问题,通过对A/O/N工艺处理垃圾渗滤液进行短程硝化反硝化调试,对溶解氧(DO)、污泥浓度(MLSS)、污泥龄(SRT)、混合液回流比、pH、碱度进行定性定量分析,研究了不同条件下垃圾渗滤液生物处理阶段COD、氨氮及总氮去除效果,探讨了影响亚硝酸盐氮积累的因素。结果表明,好氧池低溶解氧能成功启动短程硝化,垃圾渗滤液稳定实现短程硝化反硝化脱氮。运行条件为:O反应器DO浓度0.5～0.8 mg·L~(-1),N反应器DO浓度1.5～2.2 mg·L~(-1),MLSS 3 500～4 500 mg·L~(-1),污泥龄9～13 d,混合液回流比1 100%,N反应器pH 7.6～8.2,N反应器碱度1.1 g·L~(-1)。短程硝化调试后,硝化阶段亚硝化率稳定在85%以上,COD、氨氮及总氮去除率分别达95%、98.6%、94.2%以上,节省30%碳源量和20%曝气量。     

麦饭石固定化SRB污泥颗粒处理模拟煤矿酸性废水的适应性

针对多组分煤矿酸性废水（ACMD）污染严重、治理费用高的特点,采用PVA—硼酸包埋交联法制作以硫酸盐还原菌（SRB）和盐改性麦饭石为主体的固定化颗粒,依据不同水力负荷和污染负荷构造3组动态柱,对固定化颗粒进行水力条件适应性实验研究。结果表明,固定化颗粒在低水力负荷0.085 m3·（m2·d）-1,水力停留时间32.495 h下运行效果较好,SO42-和Mn2+去除率分别为65.90%和37.65%,出水COD浓度635.06 mg·L-1,总铁元素TFe释放量4.03 mg·L-1,出水pH 6.94。提高污染物SO42-和Mn2+浓度到（2 657±96）mg·L-1和（13.33±1.75）mg·L-1,SO42-和Mn2+去除率仍可达40.07%和20.52%,出水COD浓度64.07 mg·L-1,总铁元素TFe释放量2.69 mg·L-1,出水pH为7.38,综合处理效果较好,颗粒对高浓度污染物适应性较强,具有一定抗冲击负荷能力。     

悬浮填料生物膜反应器处理黑水的启动挂膜

采用自然挂膜法在低碳氮比的黑水中启动悬浮填料生物膜反应器,探讨了进水有机物和氨氮负荷率对挂膜启动的影响,分析了挂膜过程中溶解性化学需氧量(SCOD)、氨氮(NH4+-N)和总氮(TN)的去除转化规律及填料上附着生物量和填料生物相的变化规律。研究结果表明,在DO为1.5~2.5 mg/L、温度为(21±2) ℃等条件下可快速(43 d)启动生物硝化挂膜,SCOD、NH4+-N和TN去除率分别可达到84%、62%和46%,单个填料上的生物膜量达到0.49 g/个。进水SCOD、NH4+-N负荷率明显影响硝化细菌在填料上的成膜和生物硝化效率。研究认为,进水SCOD、NH4+-N 负荷率分别保持5.34 g/(m2·d)、1.44 g/(m2·d)左右,能够促快速挂膜并获得良好的短程硝化和同步硝化反硝化效果。