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。     

高浓度氨氮废水同步硝化反硝化性能研究

利用序批式反应器研究了溶解氧浓度和进水碳氮比对高浓度氨氮废水脱氮性能的影响.结果表明,溶解氧浓度降低实现了短程同步硝化反硝化,并提高了反应器脱氮效率.反应器运行经历了外部碳源的摄取、PHB储存、PHB有氧氧化和同步硝化反硝化作用,PHB作为同步硝化反硝化过程中反硝化的电子供体.     

溶解氧和有机碳源对同步硝化反硝化的影响

利用SBR反应器,探讨了溶解氧(DO)和有机碳源(COD)对同步硝化好氧反硝化的影响.结果表明,DO范围在0.5～0.6 mg/L时最适合于同步硝化好氧反硝化脱氮.在同步硝化反硝化过程中出现了亚硝酸盐氮的积累,推断经由短程硝化反硝化途径.总氮的去除率随着COD/N(碳氮比)的增加而增加,当COD/N为10.05时,总氮去除率最高可达70.39%.继续增加碳氮比时,总氮去除率增加不多,并且还会导致硝化作用不完全.当存在足够的易降解有机碳源时,能发生完全的好氧反硝化作用.     

高氨氮污泥脱水液短程硝化反硝化的启动及稳定

采用A/O-CSTR工艺处理高氨氮污泥脱水液。进水氨氮浓度浓度约为375 mg/L,C/N比小于1.0,反硝化碳源明显不足。A/O反应器完成短程硝化反应,CSTR定期投加初沉污泥作为碳源进行反硝化。两者联合达到总氮去除的目的。实验研究短程硝化反应的启动过程,以及CSTR出水回流对短程硝化和系统脱氮效果的影响。实验结果表明系统具有良好的硝化反硝化效果。A/O反应器亚硝酸盐积累率迅速提高并稳定在90%以上。CSTR有效利用初沉污泥实现了稳定的反硝化。出水回流有利于提高总氮去除率,在回流比为200%时,系统平均总氮去除率达到85%以上。     

常温条件下短程硝化反硝化生物脱氮影响因素的研究

试验采用SBR工艺研究了不同盐度、NH 4-N、pH和温度等因素对含盐废水短程硝化反硝化的影响.发现在20～25 ℃,pH＞8.5条件下,通过提高进水氨氮浓度可以使亚硝化率\达到90%以上.实验证明,亚硝酸菌有较高的耐盐性,能在高盐环境中保持良好的活性.     

碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响

针对农村污水普遍存在碳源不足的问题,研究了不同碳源种类对反硝化脱氮过程的影响。选用SBR,以乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖为碳源,分别控制COD∶N值为4.5、5、6.5、6.5,对反应器脱氮速率以及氮素指标变化规律进行了研究。结果表明：投加乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖时,其平均反硝化速率分别为0.050、0.031、0.034、0.026 g·(g·h)⁻¹;有机物结构越复杂,意味着代谢过程越复杂,反硝化所需时间亦相对延长;投加乙酸钠、乙醇、葡萄糖、蔗糖时,当硝酸盐基本被完全消耗时,分别于第50、70、70、70 min时反应器中亚硝酸盐积累量达到了最大值;以葡萄糖为碳源时,最大亚硝酸盐积累率为42.5%;而以乙酸钠和乙醇为碳源时,最大亚硝酸盐积累率次之,分别为23.2%和19.5%;以蔗糖为碳源时,最大亚硝酸盐积累率最小,仅为7.0%。以上研究结果可为低浓度农村污水处理过程中针对外加碳源种类的选择提供参考。     

常温下连续流短程硝化反硝化研究

常温(26～30℃)下应用连续流短程硝化反硝化工艺处理模拟城市生活污水,对连续流短程硝化反硝化污泥的运行参数进行了研究.结果表明,在常温、进水NH4 -N为50 mg/L、曝气区pH为7.5～8.0、曝气量为0.3 L/min、曝气区水力停留时间为4 h的条件下,NO2- -N/(NO3- -N NO2- -N)达0.677,TN去除率为35%左右;在上述条件下,无需调节曝气区pH,选择前置反硝化区与曝气区的体积比为1:2、前置反硝化区水力停留时间为2 h、回流比为2:1时,连续流短程硝化反硝化工艺的TN去除率达88.9%,COD去除率达92.7%;pH的变化规律正确反映了系统运行状况,可作为系统运行的实时控制参数.     

盐度对活性污泥硝化功能的影响

利用批量试验研究了盐度对常规活性污泥(非耐盐污泥)硝化功能的影响;通过逐步提高试验水的NaCl浓度驯化活性污泥,考察了驯化污泥的硝化功能;并进一步研究了适应于某NaCl浓度的耐盐硝化菌在受到盐度冲击时,其硝化功能的变化.结果表明,常规活性污泥中的硝化菌对盐度较敏感,当试验水中的NaCl质量浓度达到10.0 g/L时,污泥比硝化速率降低86%;通过逐步提高试验水的NaCl浓度对活性污泥进行长期驯化,可以驯化出耐盐硝化菌,耐盐污泥的比硝化速率接近于常规活性污泥的比硝化速率;适应于某NaCl浓度的耐盐硝化菌在受到盐度冲击时,NaCl浓度突然增加会对其产生更强的抑制作用.     

碳源和COD/N对短程反硝化处理垃圾焚烧渗沥液产N2O的影响与调控

采用短程硝化反硝化工艺处理垃圾焚烧渗沥液厌氧出水,研究反硝化过程中碳源种类（乙酸钠、甲醇、葡萄糖）和碳氮比（1.5、2.5、3.5、5.0）对N2O产生的影响,以实现N2O的高效产生。结果表明,反硝化系统中N2O的产生受外加碳源种类和碳氮比影响较大。在反硝化所需碳氮比（COD/N=5.0）条件下,高效产N2O的碳源种类为乙酸钠,N2O转化率为6.9%。以乙酸钠为碳源,在碳氮比为3.5时N2O产量最大,N2O转化率可达15%。通过最佳产N2O条件下微生物群落分析发现,一些有助于N2O产生的反硝化菌得到富集。因此,通过碳源和COD/N等参数的调控,能够实现垃圾焚烧渗沥液反硝化段N2O的高效产生。     

实时控制SBR系统中的短程硝化反硝化

以人工模拟高氨氮废水为研究对象,采用循环间歇式曝气方式,以溶解氧浓度(DO)和pH值为过程控制参数,对SBR系统进行实时控制、全程跟踪.根据此过程中COD、NH4 -N、NO2--N和NO3--N 4项水质指标的变化情况,研究SBR系统中的短程硝化反硝化工艺.实验结果表明,在短程硝化反硝化工艺中,采用较高曝气量,并且在曝气过程中用DO和pH值作为过程控制参数是可行的.     

不同阳离子和碳氮比对反硝化性能及亚硝酸盐氮积累的影响

在序批式反应器(SBR)中,采用乙酸钠为碳源,通过硝酸钠和硝酸钙的交替投加、微量元素的投加以及碳氮比(COD/NO₃⁻-N)的改变,探究了不同控制条件对反硝化性能及NO₂⁻-N积累的影响,并分析了反应器中微生物种群演替特征。结果表明,在以乙酸钠为碳源的SBR中,Ca²⁺浓度过高会抑制反硝化。以NaNO₃为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率维持在50%左右;相同条件下,以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率仅有20%。反应器中补充适量磷元素后,硝酸盐氮还原率提高至62%,同时有少量的亚硝酸盐氮积累。当C/N比提高为4后,硝酸盐氮还原率大于98%,长期运行下亚硝酸盐氮积累率平均为83.8%。高通量测序分析结果表明,变形菌门和拟杆菌门在系统中占主导地位。NO₂⁻-N积累的关键功能菌属是Thauera菌属,其最高占比为17.25%。以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,Thauera菌属占比仅为0.14%。以上研究结果为短程反硝化的快速启动和稳定运行提供参考。     

碳源对静置/好氧/缺氧SBR脱氮除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,分别以丙酸钠、乙酸钠/丙酸钠(1:2 碳/碳)、乙酸钠和葡萄糖为外加碳源,建立同步脱氮除磷的静置/好氧/缺氧序批式反应器(SOA-SBR)。通过比较长期运行过程中各反应器的脱氮除磷效果,考察不同碳源对静置/好氧/缺氧SBR脱氮除磷性能的影响,并通过分析典型周期内氮、磷元素及微生物体内储能物质的变化,探究其影响机理。结果表明,丙酸钠为碳源时SBR能获得96%的最佳除磷效果以及78.3%的总氮去除率;乙酸钠为单一碳源时可取得92.3%的除磷率和93.7%的总氮去除率;而混合碳源对于氮、磷的去除能力介于丙酸钠和乙酸钠之间;葡萄糖为单一碳源时系统对于磷和总氮的去除率仅26%和36.7%。丙酸钠和乙酸钠均能取得良好的同步脱氮除磷效果,但乙酸钠对总氮去除能力更佳。通过分析典型周期中内聚物含量变化表明,微生物体内聚羟基脂肪酸酯(PHA)和糖原质含量的变化与系统反硝化能力和溶解性正磷酸盐(SOP)去除效果呈正相关性。     

添加前处理垃圾渗滤液污泥反硝化效能及微生物学分析

以探究前处理垃圾渗滤液作为去除高浓度硝态氮外加碳源的可行性为目的,建立SBR系统R0、R1(分别以无水乙酸钠、前处理垃圾渗滤液+无水乙酸钠作为碳源),采用模拟高浓度硝态氮废水培养获得快速高效反硝化活性污泥,考察了其脱氮效能并进行了分子生物学分析。结果表明：在PLL添加体积分数为10%时,R1系统在2.5 h内可将硝态氮几乎完全去除,反硝化速率高达58.05 mg·(g·h)⁻¹,是R0系统的1.79倍;16S rDNA扩增子测序结果显示,R0、R1反应器内微生物种群类别较为相似,丰度位于前3位的优势反硝化菌分别为假单胞菌属(Pseudomonas)、陶厄氏菌属(Thauera)和Pannonibacter,但相对丰度存在差异;经qPCR测定,实验组R1中反硝化基因narG、nirK、nirS和norB的相对表达量显著高于对照组R0。前处理垃圾渗滤液作为外加碳源可以提高污泥反硝化活性。     

基于KLa、OUR厨余发酵液对SBR硝化作用的影响

通过与乙酸钠的对比,首先监测了厨余发酵液作为SBR外增碳源,对反应器氨氮去除的影响,然后利用批式实验方法,研究了2种碳源的投加量与活性污泥KLa、OUR的关系。结果显示,厨余发酵液的投加会引起SBR出水氨氮的浓度,小幅度升高到0.9 mg/L,乙酸钠的投加对SBR出水氨氮浓度影响不大;随着厨余发酵液和乙酸钠投加量的不断升高,饱和DO、KLa都会下降,并且,厨余发酵液对混合液氧气传递能力的影响要小于乙酸钠,当投加量为300 mg/L COD当量时,反应器DO仍可维持在6 mg/L,满足硝化作用对DO的要求;厨余组OUR比乙酸钠组小25.1%,其中,AOB耗氧阶段OUR比乙酸钠小52.3%,说明厨余发酵液的投加对硝化菌活性,尤其是AOB的活性有影响。     

垃圾渗滤液补充反硝化碳源强化脱氮效果

垃圾渗滤液中含有大量易被微生物利用的挥发性脂肪酸,若其可以作为城镇污水处理厂的补充碳源,将对降低碳源投加成本和实现垃圾渗滤液的资源化利用有重要意义。在实际城镇污水处理厂考察了垃圾渗滤液补充进水碳源的脱氮效果,并进一步对比了传统碳源(甲醇、乙酸钠)、垃圾渗滤液及垃圾渗滤液在不同pH条件下产生的水解酸化液作为碳源时的反硝化效果。结果表明,实际城镇污水处理厂投加乙酸钠作为补充碳源时总氮去除率仅提高3%左右,而在进水中混合垃圾渗滤液后提高了约10%。垃圾渗滤液与乙酸钠作碳源时NO3--N去除率均>97%,但垃圾渗滤液为碳源时最大比反硝化速率高达8.8 mg·(g·h) -1(以MLSS计),是乙酸钠为碳源时的1.7倍;垃圾渗滤液中性和碱性水解酸化液为碳源时,反硝化效果相差不大,最大比反硝化速率为4.5~4.8 mg·(g·h) -1(以MLSS计),NO3--N去除率仅为70%左右。垃圾渗滤液或其水解酸化液是否可以作为强化脱氮效果的补充碳源取决于基质本身的性质。     

不同碳源下的间歇曝气反硝化实验研究

本实验研究在序批式模式下高浓度硝酸盐的反硝化,比较用甲醇、醋酸钠和消化污泥上清液作碳源。实验发现,间歇曝气有助于提高反硝化污泥的沉降性能,而厌氧条件下,污泥的沉降性能差。污泥浓度4~5gVSS/L下,3种碳源都能有效地进行反硝化。最大硝酸盐去除率为0486gNO3N/gVSS·d。开始阶段,亚硝酸盐浓度增加,但用醋酸盐和硝化污泥上清液作碳源,其浓度最终下降为零。     

HRT对UASB厌氧反硝化脱氮的影响

在反硝化脱氮的影响因素方面,研究多集中在碳源种类和碳氮比（C/N）2 个方面,而对水力停留时间（HRT）的影响很少有报道。采用UASB 作为厌氧反硝化反应器,进水NO3--N 为50 mg·L-1,C/N 比固定为1.5,分别以葡萄糖和乙酸钠作碳源,研究HRT 对反硝化效果的影响。结果表明：当外加碳源为葡萄糖时,最佳HRT为6 h,此时NO3--N和TN的去除效果最好,去除率分别为79.5%和63.8%,出水NO2--N和NH4+-N浓度分别为4.69 mg·L-1和2.22 mg·L-1;当外加碳源为乙酸钠时,最佳HRT为4 h,对应的NO3--N和TN去除率分别为99.0%和91.4%,出水NO2--N和NH4+-N浓度分别为3.08 mg·L-1和0.47 mg·L-1。HRT对反硝化效果有显著影响,且跟碳源种类有关。HRT会影响反硝化菌、反硝化异化还原成铵（DNRA）细菌和其他异养菌之间的平衡。     

碳源投加方式对SBR工艺脱氮速率的影响

为了提高生物反应器的脱氮效率,研究采用SBR处理模拟生活污水,利用醋酸钠作为碳源,考察碳源投加方式对脱氮速率的影响。结果表明,当温度为10~15℃,进水COD为330~550 mg/L时,采用不同的碳源投加方式,COD去除率均高于95%。进水一次投加2.4 g碳源,COD平均反应速率为5.3 mg/(g·h),平均反硝化速率为0.28 mg/(g·h)。进水、反应器运行3 h时分别投加1.2 g碳源,COD平均反应速率为6.89 mg/(g·h),平均反硝化速率为0.37 mg/(g·h)。进水、反应6 h时分别投加1.2 g碳源,COD平均反应速率为6.50 mg/(g·h),平均反硝化速率为0.52 mg/(g·h)。进水投加1.2 g碳源、反应器运行3 h和6 h时分别投加0.6 g醋酸钠碳源,COD平均反应速率为6.2 mg/(g·h),平均反硝化速率为0.39 mg/(g·h)。分次投加碳源能够提高COD反应速率和TN去除率,同时保持较高的硝化反硝化速率。     

碳源类型及进水量分配对CMICAO工艺脱氮除磷的影响

研究了分别以葡萄糖和乙酸钠为碳源时多点交替进水阶式A2/O(CMICAO)工艺氮磷的去除效果,以及在不同进水C/N比时各进水量分配对脱氮除磷效果的影响。结果表明,在相同的进水COD浓度下,乙酸钠比葡萄糖更适合作为碳源,更能提高脱氮除磷效率。以葡萄糖为碳源时,COD为200mg/L、C/N比为5、缺氧池与厌氧池进水配比为1:2时,出水COD、TN、氨氮和TP浓度分别为28.5、10.8、2.1和0.5mg/L,均达到国家一级A排放标准。若采用葡萄糖作为碳源,投加量以使进水C/N比为5~7.5为宜,外加碳源时缺氧池与厌氧池进水分配比可统一采用1:1。