控制BNR工艺好氧、反硝化除磷效果因素实验研究

以实验室动态生物营养物去除(BNR)工艺(BCFS)运行实验为基础,采用静态实验,研究了厌氧初始COD、碳源种类和反应时间对好氧吸磷和反硝化除磷效果的影响,同时将二者进行对比.实验结果表明,好氧吸磷效果随厌氧初始COD升高而增加.厌氧初始COD相同时,以葡萄糖为碳源的实验吸磷速率最快,4 h好氧反应后残余PO34-浓度最低;但以乙酸和丙酸为碳源的实验表现出更强的超量吸磷能力.缺氧条件下,常规反硝化细菌(OHO)引起的常规反硝化限制了本来就速率较低的反硝化除磷过程.当厌氧初始COD为400 mg·L-1时,以葡萄糖、乙酸和丙酸为碳源的实验中反硝化除磷占总除磷量的比例分别为46.12%、32.03%和21.96%.     

不同碳源对EBPR启动期聚磷菌的影响研究

以实验室序批式反应器(SBR)为强化生物除磷工艺(EBPR)载体,接种具有初步除磷功能的污泥后,以乙酸∶丙酸=1∶1(按各自折算的COD计)为混合碳源(以下简称混酸),厌氧初始pH 7.6±0.1,富集聚磷菌(PAO)。启动30 d后,EBPR反应器中为PAO和聚糖菌(GAO)的混合菌属,此时从反应器中取泥样进行批式试验,分别考察乙酸、丙酸及混酸对聚磷菌的富集和厌氧释磷的影响。结果表明:在EBPR启动期内,乙酸作为单一碳源时释磷量最大,但混酸碳源释磷效率最高,最有利于PAO富集;丙酸作为单一碳源时降解率最大而释磷量最小,不适合EBPR启动期的PAO富集。     

反硝化除磷污泥的厌氧释磷与缺氧吸磷特性研究

为研究厌氧释磷过程中的影响因素,以连续流A 2N双污泥中试污泥为样品,考察了碳源种类、碳源浓度、pH值以及温度对反硝化除磷污泥厌氧释磷的影响。结果表明:乙酸为碳源时释磷效果最佳,其次是葡萄糖,甲醇为碳源时释磷效果较差。MLSS为1 200 mg/L左右时,投加200 mg/L的COD即可保证充分释磷。pH值为6.3~8.8,对厌氧释磷效果影响不大,适当提高pH值有利于提高释磷速率。温度为20~30℃,释磷效果较好。另外,实验同时研究了反硝化除磷污泥分别利用不同电子受体(硝氮、氧气)的吸磷特性。以硝氮为电子受体的反硝化吸磷过程中,前15min的反硝化吸磷脱氮速率最高,吸磷速率与反硝化速率分别为11.5、10.4 mgN/gVSS·h;以氧气为电子受体的好氧吸磷过程中,前15 min的好氧吸磷速率最高,达到20.4 mgP/gVSS·h,大约为反硝化吸磷的2倍。     

反硝化聚磷污泥厌氧释磷影响因素研究

采用静态试验的方法研究了温度、MLSS、VFA浓度、碳源种类等对反硝化聚磷污泥厌氧释磷的影响,研究结果表明:随着温度的升高厌氧释磷速率有所增加,但厌氧释磷速率与温度之间并不是简单的线性关系,温度对厌氧释磷的长期作用还有待考察;在一定范围内增加污泥浓度与碳源可以有效地强化厌氧释磷效果;反硝化除磷脱氮工艺处理实际生活污水时,建议厌氧池停留时间为4～6 h,在工艺首端设置水解酸化池将有利于厌氧释磷效果的强化.     

污泥处理过程中厌氧再释磷的影响因素研究

对序批式活性污泥反应器(SBR)试验装置和T型氧化沟污水处理厂的释磷总量进行了研究.同时,利用实验室和污水厂SBR装置考察了富磷污泥中的硝酸盐浓度、碳源种类、初沉池污泥投配比等因素对富磷污泥厌氧再释磷的影响.结果表明:每日通过泥线释磷返回水线的磷约占日处理磷量的10%～16%;不同有机基质诱导的污泥释磷速率不同,乙酸钠等低级脂肪酸能快速诱导污泥再释磷;硝酸盐的存在对污泥再释磷有明显的抑制作用,4h后当NO3--N浓度降低到0.2mg·L-1以下时磷将快速释放;初沉污泥的投加会使释磷时间提前4h,随着初沉污泥投配比的提高,释磷速率会相应提高,但释放总量不变.试验结果可以为SBR污水厂污泥处置过程中控制富磷污泥磷的再释放提供参考.     

硝态氮及碳源浓度对A-AAO工艺厌氧释磷影响的研究

为进一步提高A-AAO工艺的厌氧释磷效率,本文以稳定运行A-AAO工艺的污泥为研究对象,考察碳源浓度和污泥回流液硝态氮浓度对厌氧释磷速率的影响。研究结果表明:污泥回流液硝氮浓度越高,厌氧释磷速率越缓慢,且最大释磷量也较低,硝氮浓度从0 mg/L增加到20 mg/L时,释磷速率从0.150 mg TP/(gMLVSS·min)降低到0.103 mgTP/(gMLVSS·min),最大释磷量也从23.95 mg/L减少到15.97 mg/L。碳源浓度显著影响了厌氧区最大释磷量,进水碳源浓度(以乙酸钠投加计算)分别为100,200和300 mg/L,最大释磷总量分别为10.59 mg/L,19.62 mg/L及25.48 mg/L。     

碳源类型、温度及电子受体对生物除磷的影响

以中试氧化沟系统活性污泥为研究对象,开展了碳源类型、温度、电子受体和COD浓度对释磷、吸磷过程的影响研究.结果表明:25℃时,以生活污水、乙酸钠和葡萄糖为不同碳源,葡萄糖的释磷、吸磷速率最小,分别为5.12 mg·(g·h)-1和6.43 mg·(g·h)-1,生活污水和乙酸钠的释磷、吸磷速率数值相近.在12、16、20和25℃时,以乙酸钠为碳源,释磷、吸磷速率随温度的升高有不同程度的增加;且好氧吸磷速率随外加COD浓度的增大而减小.当以氧、硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体时,吸磷速率的大小排序为:氧硝酸盐亚硝酸盐;缺氧吸磷过程的硝酸盐和亚硝酸盐的消耗量与吸磷量之间的化学计量关系(P吸收/N消耗,质量比)分别为0.96和0.65.     

MDAT-IAT同步脱氮除磷工艺活性污泥在不同基质中的厌氧释磷特性研究

对改进型MDATIAT(ModifiedDemandedAerationTankIntermittentAerationTank)同步脱氮除磷工艺中活性污泥在不同基质下的厌氧释磷特性进行了研究.在葡萄糖、甲酸钠、乙酸钠和丙酸钠4种单一基质中,活性污泥厌氧释磷量分别为1.58、3.55、3.04和1.86mg·L-1;释磷速率分别达到0.02、0.05、0.15和0.10mg·L-1·min-1.另外,在葡萄糖、甲酸钠、乙酸钠和丙酸钠组成的混合基质中的活性污泥厌氧释磷试验结果表明,混合基质中活性污泥释磷量和释磷速率均大于4种单一基质中的释磷量和释磷速率,分别达到8.51mg·L-1和0.31mg·L-1·min-1.     

富磷污泥厌氧发酵过程中乙酸浓度对磷释放的影响

以强化生物除磷(EBPR)污泥为研究对象,考察了不同初始乙酸浓度条件下富磷污泥厌氧发酵过程中磷及相关指标的变化,并探讨释磷机制.结果表明:初始乙酸浓度对污泥最大释磷量影响不大,(73.1±2.2)%的污泥总磷量(TP)以磷酸盐的形式释放到液相中,其主要来自聚磷的分解.聚磷的分解途径包括:1)聚磷菌(PAOs)通过吸收乙酸贮存聚β-羟基烷酸酯(PHA)的厌氧生物释磷机制释放磷酸盐;2)PAOs的维持作用导致的聚磷直接分解过程.当初始乙酸浓度不充足时,生物释磷过程受限制,聚磷以相对较慢的速率直接分解;随着乙酸浓度的增大,生物释磷速率增快,同时随之增加的PHA含量能促进污泥的水解酸化.上清液中PO43--P和Mg2+浓度在达到最大值后出现了下降的现象,其可能形成鸟粪石等沉淀.根据试验数据,本文提出了从富磷污泥中回收磷的策略,即可在厌氧消化开始前向污泥中投加一定量碳源,并在发酵24h内分离上清液进行磷回收,这样不仅可以快速大量地从上清液中回收磷并减少沉淀引起的管道堵塞等问题,还可消除高浓度磷酸盐对厌氧消化的影响.     

磷酸铁污泥的生物还原释磷及其影响因素研究

以污水处理厂化学除磷工艺产生的磷酸铁(FePO4)污泥为研究对象,在厌氧条件下,考察了铁还原细菌(IRB)还原FePO4释放磷的可行性,并探讨了不同碳源、C/Fe摩尔比、添加蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)对IRB利用FePO4还原释磷的影响.研究结果表明,通过驯化可从普通活性污泥富集IRB,且利用IRB可对难溶性沉淀FePO4进行生物还原.IRB能够利用葡萄糖、乙酸钠及丙酸钠作为唯一电子供体,使FePO4发生异化还原,产生Fe(Ⅱ)并释放磷酸盐,且泥水混合液中Fe(Ⅱ)累积量与上清液中磷累积量变化趋势一致.在等摩尔碳量前提下,葡萄糖为碳源时释磷率可达51.6%,比乙酸钠和丙酸钠分别高13.8%和20.3%;以葡萄糖为碳源,C/Fe摩尔比为5:1时释磷率最大;添加电子穿梭体AQDS可使FePO4污泥释磷率提高12.6%.     

好氧颗粒污泥处理制糖工业废水厌氧出水的除磷特性研究

制糖工业废水经厌氧生物处理后,COD大幅下降,但是出水中N、P含量仍然较高,严重破坏水体生态平衡.利用好氧颗粒污泥对制糖工业废水的厌氧出水进行脱氮除磷处理,讨论了其除磷过程.经复合底物(乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐)培养的好氧颗粒污泥直径1.7 mm,SVI为38.43 mL.g-1,TP去除率达90.9%,出水磷含量仅为1.3 mg.L-1,单位COD释磷率为0.571,厌氧条件下磷的释放速率达到5.73 mg.(g.h)-1,好氧颗粒污泥表现出较好的沉淀性能和较高的除磷活性.由于底物中丙酸盐、丁酸盐含量增加,使得聚磷菌在反硝化过程中NO3--N的利用率增加,即消耗单位质量的NO3--N可以吸收更多的磷.好氧颗粒污泥及其胞外聚合物中P元素的含量与其中Mg、Ca、Fe元素的含量表现出很高的相关性,胞外聚合物对P的吸附使得体系除磷能力进一步增强.通过对污泥反硝化除磷的研究发现,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的61.9%,其吸磷量与消耗硝酸盐的比值[m(P)/m(NO3--N)]为1.14.     

聚磷菌富集实验及其内源特征探究

通过磷酸盐释放速率(PRR)测定、荧光原位杂交技术(FISH)及LIVE/DEAD细胞染色技术,分别研究了生物营养物去除(BNR)系统与富集聚磷菌(PAOs)序批式反应器(SBR)系统中PAOs在好氧环境下的衰减特征.结果表明,当富集聚磷菌SBR系统进料中碳源(三水合乙酸钠和丙酸)是以36d为一个循环周期方式投加时,即三水合乙酸钠24d和丙酸12d,系统中PAOs富集比例可达91%.测定与计算结果表明,生物营养物去除(BNR)系统与富集聚磷菌SBR系统中PAOs衰减速率分别为0.113d-1和0.181d-1,死亡速率分别为0.048d-1和0.036d-1.这说明由细胞死亡引起的PAOs数量衰减在两个系统中分别占细胞总衰减的42%(BNR)和20%(SBR),而由细胞活性降低引起的活性衰减分别占细胞总衰减的58%(BNR)和80%(SBR).由此可见,PAOs数量衰减在其细胞总衰减中只占较小一部分,而绝大部分衰减是由活性衰减所引起.     

基于碳源优化的反硝化除磷及微生物特性

接种厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化（AAO-BCO）系统的反硝化除磷污泥,采用厌氧/缺氧/好氧-序批式（AAO-SBR）系统,重点考察了乙酸盐和丙酸盐配比（1：0,2：1,1：1,1：2和0：1）对反硝化除磷效率的影响,同时通过高通量测序对比了不同配比下微生物菌群结构的变化.结果表明,5种工况下,AAO-SBR系统均具有较高的有机物去除和反硝化除磷能力.而当乙酸钠/丙酸钠=1：0时,厌氧阶段在高效利用COD（87.63%）的同时完成聚-β-羟基烷酸（PHAs）的合成（174mgCOD/gMLSS）,释磷量高达31.22mg/L;缺氧阶段PO₄^3--P的去除（74%）伴随着NO₃^--N反硝化（90%）,PHAs利用率为72.4%,实现了氮磷的高效去除.高通量测序结果表明：不同碳源配比影响了微生物菌群的丰富度和多样性,其中变形菌门（Proteobacteria,31%~76%）、绿弯菌门（Chloroflexi,1%~26%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,2%~31%）等占据绝大比例,而乙酸钠、丙酸钠共存时,微生物的多样性较好.当乙酸钠为单一碳源时,系统中聚磷菌（PAOs,21.364%）在与聚糖菌（GAOs,2.317%）的竞争中占绝对优势.     

不同共基质条件下上流式厌氧污泥床反应器中硝基酚的降解研究

用实验室规模的2个UASB反应器,分别研究了以葡萄糖和乙酸钠为共基质条件下3-硝基酚(3-NP)和2,6-二硝基酚（2,6-DNP）的降解效果.结果表明,对3-NP的降解,用葡萄糖作共基质的效果明显好于以乙酸钠为共基质;而对2,6-DNP的降解,乙酸钠作共基质效果更好.在含3-NP废水厌氧降解实验中,保持进水COD浓度为2 500 mg/Ｌ左右,HRT为26 h,以葡萄糖为共基质时,进水3-NP浓度可提高到254.6 mg/Ｌ,3-NP的去除率保持在99.0%以上;以乙酸钠为共基质时,保持HRT为30 h,3-NP浓度可提高到71.6 mg/Ｌ,3-NP去除率在90.0%以上.在含2,6-DNP废水厌氧降解实验中,保持进水COD浓度在2 500 mg/Ｌ左右,HRT为35 h,以葡萄糖为共基质时,2,6-DNP浓度可提高到170.0 mg/Ｌ,2,6-DNP的去除率保持在98.0%以上;以乙酸钠为共基质时,保持HRT为30 h,2,6-DNP最大浓度可提高到189.5 mg/Ｌ,2,6-DNP的去除率在99.2%以上.     

A2/O-BCO系统中碳源类型对反硝化除磷及菌群结构的影响

采用厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化(A²/O - BCO)工艺处理低碳氮(C/N)比污水, 考察单因素碳源(阶段Ⅰ: 乙酸钠; 阶段Ⅱ: 乙酸钠+丙酸钠; 阶段Ⅲ: 丙酸钠)对有机物去除以及同步脱氮除磷的影响, 并重点探究乙酸钠、丙酸钠混合碳源条件下内碳源(PHA、Gly)的转化利用以及反硝化除磷(DPR)机理, 同时通过高通量测序对比了不同阶段微生物菌群结构的演变规律.结果表明: 混合碳源提高了有机物、氮、磷的同步去除效率, 厌氧段内碳源转化量为226mg/h, 释磷量高达30.58mg/L, DPR效率稳定在90%以上; 批次试验表明反硝化聚磷菌(DPAOs)占聚磷菌(PAOs)的比例为72.42%, 基本实现了DPAOs的富集; 高通量测序结果表明混合碳源更有利于形成独特的OTUs菌群, PAOs(包括Accumulibacter和Acinetobacter)和DPAOs (包括Dechloromonas和Pseudomonas)总量高达29.13%(> 16.18%(阶段Ⅲ) > 14.34%(阶段Ⅰ)), 有效促进了碳源的高效利用以及反硝化除磷效率; BCO反应器中氨氧化菌(AOB, 包括Nitrosomonas和Nitrosomonadaceae)和亚硝酸盐氧化菌(NOB, 以Nitrospira为主)总量从3.89%(N1)增加到23.09%(N2)、37.23%(N3), 为反硝化除磷提供充足的电子受体; 此外, 建立了基于碳源高效利用的运行调控策略, 以期为A²/O - BCO工艺的推广应用提供理论参考.     

厌氧序批式反应器(ASBR)处理生活垃圾快速机械脱除水实验研究

采用厌氧序批式反应器处理生活垃圾快速机械脱除水,研究了常温与中温反应器启动及运行过程中有机物的去除效率,以及稳定运行过程中单个周期的运行特性。结果表明:中温ASBR具有较高的生活垃圾快速机械脱除水预处理效能,当进水COD为9 000~13 000 mg/L,HRT为48 h时,中温ASBR对COD的去除率为95%以上,每去除1 g COD能产生沼气428.5 mL。生活垃圾快速机械脱除水在处理的过程中能产生一定的碱度,中温ASBR出水pH较进水的更高,稳定在6.8~8.0。在研究典型周期运行特性时,发现中温及常温下ASBR处理生活垃圾快速机械脱除水的最短水力停留时间分别为9,14 h,中温ASBR处理机械脱除水更具优势,酸化风险亦较低。     

高含氮养殖污水厌氧-好氧组合处理实验研究

采用批次厌氧消化和实验模拟SBR法处理低浓度蛋鸡粪污水,侧重研究厌氧消化时间对好氧后处理效果的影响,同时讨论了对COD、NH4+-N、TN和TP去除原因.厌氧消化的时问分别为3d,6d,9d,12 d,15d,18 d,好氧后处理的工艺周期为12 h.好氧阶段持续时间为30 d.结果表明,鸡粪等高含氮养殖污水能够采用厌...     

混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响

以乙酸钠和丙酸钠1:2混合作为碳源,进水COD浓度分别为200,400,600,800mg/L,研究混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响,并通过比较微生物体内储能物质的变化,探讨混合碳源浓度对生物脱氮除磷性能影响的机理.结果表明,当进水磷和氨氮浓度分别为12,30mg/L时,随着进水COD由200增加至800mg/L,磷去除率由39.9%提升至86.4%(氮去除率从13.5%提升至96.4%).进水COD为400mg/L时单位挥发性悬浮固体(VSS)的磷和氮去除量达到最高[分别为(4.31±0.08)和(6.15±0.22)mg/g].当进水COD由200增加至400mg/L时生物除磷活性增强,而COD继续增加会使污泥沉降性能变差,脱氮除磷生物活性降低.好氧吸磷和同步硝化反硝化主要由微生物体内储能物质多β羟基烷酸盐(PHA)驱动,当进水COD为400mg/L时单位VSS消耗的PHA最多.混合碳源浓度通过影响碳源的好氧代谢,使微生物体内储能物质的积累/转化量不同,进而影响系统的脱氮除磷性能.