基于不同接种污泥复合型厌氧氨氧化反应器的快速启动特征

为获得快速启动厌氧氨氧化的最佳污泥源及厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成工艺,采用本实验室自主研发复合型CAMBR反应器(厌氧折流板反应器(ABR)+膜生物反应器(MBR),分别接种厌氧颗粒污泥(R1)和絮状反硝化污泥(R2),考察不同接种污泥的厌氧氨氧化启动特征和颗粒化程度.结果表明,R1与R2反应器分别耗时45 d和60 d均成功快速启动厌氧氨氧化,其启动过程均可分为活性停滞期、活性提高期、活性稳定期3个阶段,但每个阶段氮素的去除规律略有不同,稳定运行期内,R1和R2反应器内NH_4~+-N和NO-2-N的平均去除率均高达95%以上;此外,R1反应器中形成了直径0.8~1.6mm为主的厌氧氨氧化红色颗粒污泥,R2反应器则以不规则块状和絮状为主,颗粒化程度较低,两个反应器内均可观察到红色颗粒污泥上浮现象;稳定运行期内NH_4~+-N、NO-2-N和NO_3~--N之间的定量关系分析表明:R1反应器内可能存在着硝酸盐型厌氧氨氧化,致使NH_4~+-N过量转化,R2反应器内则为典型亚硝酸盐型厌氧氨氧化.     

ASBR研究进展

厌氧序批式反应器(ASBR)是一种新型的高速厌氧反应器,从促进ASBR快速启动、温度对ASBR的影响、ASBR对多种有机废水废物的处理3个方面,系统地总结、概括了近十来年国内外关于ASBR应用基础和应用研究的结论和成果。     

CSTR和MBR反应器的短程硝化快速启动

为实现短程硝化的快速启动,采用完全混合反应器(CSTR)和膜生物反应器(MBR)进行短程硝化启动性能对比研究,考察两个反应器在启动时间、氮素转化和污泥性能3个方面的差异.结果表明在进水C/N=1,温度为30℃±1℃,pH为7.5~8.0,DO为0.6~1.0 mg·L~(-1),结合缺氧/好氧比为1∶3(15 min∶45 min)和缩短HRT,CSTR和MBR分别运行56 d和44 d成功启动短程硝化,MBR启动周期较短.运行至第14 d、第28 d和第56 d时,CSTR和MBR亚硝累积率平均为51%、66%、89%和50%、71%、93%,硝酸盐氮生成速率(以NO_3~--N/MLVSS计)依次为7.4、4.0、1.7和7.6、3.5、1.0 mg·(g·h)~(-1),MBR在第28 d和第56 d表现出较高的亚硝累积率和较低的NO_3~--N产率,有利于短程硝化的快速启动.整个运行过程中,两个反应器内的亚硝化污泥均呈黄色,SVI在55~110 mL·g~(-1),MLVSS/MLSS稳定在0.6~0.8左右,良好的污泥性能为CSTR和MBR短程硝化的快速启动创造了有利条件.MBR在短程硝化快速启动中展现出更明显的优势.     

一种复合菌剂YDEM2对厌氧反应器快速启动的研究

为了快速启动厌氧反应器,该文自主研发了由光合细菌、芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌组合而成的复合菌剂YDEM2。分别在间歇进水和连续进水的条件下,研究了YDEM2对厌氧反应器的启动效果。结果发现:接种YDEM2的厌氧反应器启动效果明显优于未接种的对照。连续进水反应器中,在19.3 kg/(m³·d)(以COD计)容积负荷下,接种YDEM2的反应器COD去除率稳定达到95%以上的启动时间,由未接种的47 d缩短到36 d,VSS/TSS达到70%的时间由50 d缩短到36 d,并且在厌氧反应器快速启动过程中培养出性能良好的颗粒污泥。表明YDEM2可促进厌氧反应器的启动,在实际工程中具有一定的推广应用价值。     

锥组对ASBR性能的影响及其流场模拟

结合计算流体动力学(CFD)流场模拟,分析研究了二次流场下锥组对厌氧序批式反应器(ASBR)处理效果和污泥性状的影响。结果表明:锥组改善了双层搅拌桨下的二次流场,增强了ASBR的混合和污泥沉降效果,促进了污泥颗粒化,增加了污泥浓度,从而提高了处理效率和抗有机负荷冲击能力。在试验范围内,有机负荷越高,锥组对处理效果的改善越明显,在COD容积负荷为1.2 kg/(m3·d)时,设有锥组的ASBR出水ρ(COD)为450 mg/L,而未设锥组的为930 mg/L;通过锥组的浅层沉降作用和污泥在锥壁上的滚动压缩作用,污泥沉降效果明显提高,颗粒化速度加快,在运行初期设有锥组的ASBR即可在15 min内沉至出水液面以下,而未设锥组的ASBR需要约30 min,且在40 d时,R2中有45.4%污泥实现了颗粒化,而R1中只有32.5%。     

ASBR反应器处理豆制品废水的试验

采用厌氧序批式活性污泥法处理食品加工废水。试验研究了反应器的最佳进水、反应时间比,从而得出最低进水pH值和最少加碱量,同时还研究了反应器在常温和低温下的处理能力,以及pH冲击、搅拌频率、消毒液对反应器的影响。结果表明:最佳进水、反应时间比为2.5h4.5h,此时进水pH值降低到5.0,加碱量大大减少;CODCr去除率随温度的降低而降低,25℃时,CODCr去除率为83.45%,20℃时,CODCr去除率降至73%左右,15℃时,CODCr去除率只有57%左右;本工艺条件下最佳搅拌频率为每小时搅拌10min,反应器对pH冲击具有一定耐受能力,但消毒液对处理效果影响较大且恢复困难。     

ASBR反应器厌氧氨氧化脱氮II:反应动力学

研究了ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器稳定条件下周期内的基质动力学特性以及过程抑制动力学特性,并得到适合描述上述特性的动力学模型.其中,稳态下周期内基质去除模型是首次被调查研究,研究发现,修正的Logistic模型和修正的Boltzmann模型相比Grau二级基质去除模型和修正的Gompertz模型而言,更适合描述稳态下周期内基质去除特性,并且通过模型得到了周期内任意t时刻下的出水总氮和总氮去除率预测公式.运用Haldane模型和Aiba模型建立了出水FA浓度与总氮去除负荷(TN RR)以及出水NO2--N浓度与总氮去除负荷(TN RR)之间的关系,结果表明:Haldane模型更适合用来描述基质抑制动力学特性,模型预测得到的出水FA和出水NO2--N抑制浓度分别为72.36mg/L和140.60mg/L.上述动力学模型的应用和动力学参数的获得可能会有助于ASBR反应器的优化设计和过程控制.     

厌氧氨氧化反应器的启动实验研究

针对厌氧氨氧化反应(ANAMMOX)难以快速启动的问题,以城市污水处理厂活性污泥为接种污泥,以固定床反应器模拟厌氧氨氧化反应器,进行反应的启动实验研究.实验中利用超级恒温水浴箱使反应器温度控制在30℃,pH在6.7～8.3,并用曝氮气法降低人工废水中的溶氧,为AAOB提供最佳的繁殖生长条件.反应器内填充的无纺滤布和悬浮...     

ASBR反应器厌氧氨氧化脱氮Ⅰ:工艺特性与控制策略

采用ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器,考察了反应器启动特性并提出了反应器优化启动策略,并且从基质控制和环境控制两方面分析了ANAMMOX工艺过程控制策略.启动优越性表现为:17d结束菌体自溶,出现了ANAMMOX现象;第51d由物料衡算知AAOB的产量超过反硝化菌;经100多d的培养,获得了砖红色小颗粒状污泥.由基质控制分析可知,要实现稳定运行,需控制进水NO2--N浓度低于240mg/L,否则会受到亚硝酸盐的抑制.由环境控制分析可知,ΔpH与进水流量Q的乘积(ΔpH.Q)同氨氮去除负荷之间存在良好的线性关系, pH值可以用作反应器运行状况的指示性参数.同时发现,稳定阶段周期内的ORP与pH值具有良好线性关系,ORP可以表述氨氮去除速率的变化趋势,根据ORP曲线的“转折点”得到了ANAMMOX反应脱氮延迟时间.     

ASBR处理热水解污泥的启动试验研究

进行了中温、高温厌氧序批式反应器(ASBR)处理热水解污泥的启动试验,同时与中温连续流搅拌反应器(CSTR)进行对比,ASBR 启动期包括种泥驯化期、过渡期和稳态期 3 个阶段.启动过程中污泥固体物质在 ASBR 中不断积累而保持较高的固体停留时间(SRT),有助于提高处理效率.污泥中蛋白质生化降解产生的氨氮提高了体系的缓冲能力,pH值保持在 6.60~7.72之间.当水力停留时间(HRT)为 20d、容积负荷为 2.71kg COD/(m3d) 时,中温 ASBR、高温 ASBR 和中温 CSTR 的总 COD(TCOD)去除率分别为 67.71%、64.55%、60.25%.相应地, ·中温、高温 ASBR 的平均日产气量比中温 CSTR 分别提高 15%、10%.     

ASBR工艺的研究现状与发展

厌氧序批式反应器(ASBR)由于生化推动力大、投资小、操作简单和运行灵活而倍受关注,但它存在压力波动、容易引起挥发性有机酸积累、颗粒污泥形成慢等不利因素,限制了该技术的推广应用.本文介绍了厌氧序批式反应器的操作模式、影响因素以及目前国内外最新的研究进展,并指出要推动这项技术的工业化应用所需要解决的问题.     

匹配厌氧氨氧化的SHARON工艺启动研究

氧化部分氨氮到亚硝酸氮,然后进行完全自养厌氧氨氧化反应,即称SHARON-ANAMMOX工艺,该工艺是近年开发的针对高浓度氨氮废水生物处理较为经济合理的技术之一。其过程控制的关键是第一步亚硝化(SHARON)工艺积累亚硝酸菌,并使氨氮氧化到亚硝酸氮的转化率控制在50%左右,以最合理满足厌氧氨氧化对底物的需求。在进水pH=7.6,ρ(氨氮)=750 mg/L时顺利启动了SHARON反应器,氨氮的转化率达50%左右。研究结果表明,进一步提高氨氮浓度和进水pH,反应器可以维持稳定运行。     

复合式厌氧折流板反应器启动性能研究

研究了以厌氧污泥接种的复合式厌氧折流板反应器(HABR)的启动,考察了其快速启动过程中的处理效果及颗粒污泥的形成。结果表明:在中温(34±1)℃条件下,先固定进水浓度为1000 mg/L,逐步缩短水力停留时间(HRT):48 h-24h-12 h,后固定HRT为18 h,并逐步提高COD浓度的方法,HABR在38 d内完成了启动。启动完成时容积负荷为3.3 kgCOD/(m3.d),COD去除率>95%,出水pH在6.9~7.2,挥发性脂肪酸(VFA)的浓度小于2 mmol/L。启动过程中表现出了明显的生物相选择和分离特性,同时证明HABR中填料上的生物量对COD的去除有一定的作用。     

高温ASBR处理水热改性污泥的工艺特性

采用高温ASBR处理水热改性污泥.结果表明,高温ASBR处理水热改性污泥的有机负荷(COD)由7.762kg/(m3·d)提升到13.106kg/(m3·d)后,会导致反应器内VFA的积累,pH和产气量的下降,反应器出现"酸化"现象.这种酸化现象属可恢复性酸化.系统恢复后,ASBR的有机负荷(COD)能达到10kg/(m3·d).高温ASBR在有机负荷(COD)为2.523、4.196、7.762、10.091kg/(m3·d)时的产气率(CH4/COD投入)分别为250、247、219、187mL.高温ASBR的有机负荷OLR与产甲烷速率MPR和COD产气率之间都呈现良好的线性关系,随着OLR的增加,产甲烷速率增大,COD产气率减少.     

厌氧氨氧化工艺的启动及有机物浓度对其影响研究

鉴于反硝化菌与厌氧氨氧化菌具有相似的生理特性,采用CSTR反应器研究了以异养反硝化污泥启动厌氧氨氧化系统的可行性,并考察了其对高氨氮废水的处理潜能。反应器运行170 d后,试验结果表明,此方法可快速培育出具有厌氧氨氧化活性的污泥,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别可达99.20%和99.69%。在此基础上考察了有机物浓度对厌氧氨氧化性能的影响,结果表明:低浓度(ρ(COD)≤150 mg/L)有机物可促进厌氧氨氧化活性,而高浓度(ρ(COD)≥200 mg/L)有机物抑制厌氧氨氧化进程,该系统最适ρ(COD)/ρ(NH_4~+-N)为2.14,此时NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为99.41%和99.65%。     

季戊四醇废水处理方法的研究

采用水解酸化一序列式活性污泥法（HA－SBR法）相结合技术处理季戊四醇废水，试验结果表明：（进水CODCR为726－1800ml/L,出水CODCR小于100ml/L,CODCR去除率为88.1%-95.8%，出水能满足国家排放标准。     

啤酒废水同步脱氮除磷工艺启动研究

为了将短程硝化反硝化与A/O法除磷同时应用于SBR工艺处理啤酒废水,通过改变序批式反应器(SBR)工艺运行方式,使活性污泥依次经历厌氧、好氧、缺氧3个阶段,控制ρ(MLSS)=4 700 mg/L、pH=7.5～8.0、DO=0.3～0.5 mg/L(好氧阶段)。反应器内短程硝化反硝化同步除磷效果明显,氨氮去除率大于90%,亚硝酸盐积累率大于85%,磷去除率大于98%。试验结果表明短程硝化反硝化与A/O法除磷可同时应用于SBR工艺处理啤酒废水。     

F/M对ASBR中基质的吸收、储存和利用影响

研究了不同F/M（COD/VSS）下以葡萄糖为基质时厌氧序批式反应器（ASBR）中的微生物代谢规律.结果表明,在序批操作条件下,水解产酸菌对葡萄糖的代谢存在2条并列的途径,即直接代谢为VFA和首先转化为胞内储存物糖原,然后糖原再被转化为VFA.前者约占进水COD的34%～38%,而后者则高达41%～46%.F/M越高,糖原的储存量越大,当F/M分别为0.27、 0.20和0.14时,单位质量污泥糖原的最大储存量分别为116.8、 81.1和62.4 mg/g.糖原的储存减缓了VFA的积累,为ASBR反应器的高效和正常运行创造了条件.     

ASBR处理食品废水中DOM转化过程的荧光光谱

利用厌氧序批式反应器(ASBR)处理食品废水,结合三维荧光光谱技术考察不同反应时段废水中溶解性有机物(DOM)的光谱特征和物质来源,并建立DOM特征峰荧光强度与氨氮浓度的关系.工艺运行结果表明:食品废水经过ASBR处理后,进水的COD从1100mg/L降至91mg/L,COD去除率达到91.73%,说明ASBR反应器可有效降解食品废水中的有机物质.三维荧光光谱显示,5种物质的特征荧光峰,即高激发波长色氨酸(峰A)、低激发波长色氨酸(峰B)、可见光区富里酸(峰C)、紫外光区富里酸(峰D)、类腐殖酸(峰E).随着厌氧生物处理的进行,峰A、峰B和峰C的荧光强度表现为先增加后减少的趋势;峰D荧光强度表现为微弱增加趋势;峰E荧光强度为先减少后增加趋势.荧光光谱指数FI、HIX、BIX表明,废水具有明显生物源特征.建立高激发波长色氨酸、低激发波长色氨酸特征峰荧光强度与色氨酸荧光强度之和与氨氮浓度在反应周期内的相关性,其相关系数分别为0.8136、0.9390、0.9153,说明可通过三维荧光光谱技术快速监测食品废水厌氧生物处理过程中的氨氮浓度.