短程硝化-反硝化生物滤池脱氮机制研究

研究了短程硝化生物滤池的调控因素以及短程硝化-反硝化生物滤池的脱氮机制.结果表明,针对城市污水处理厂二级出水中的氨氮和总氮,在水温为(30±1)℃的条件下,提高进水pH值有助于硝化生物滤池中亚硝酸盐的积累,较好地实现短程硝化过程,当进水pH值平均为8.5时,亚硝酸盐的积累达到最大.沿硝化生物滤池水流方向,pH和DO的变化呈相反趋势,亚硝酸盐的积累呈增加趋势,在反应器出水口较好地实现了亚硝酸盐的积累.短程硝化-反硝化生物滤池对NH4+-N有较好的去除效率(90%以上);当反硝化生物滤池进水COD/TN为3.0时,出水TN的浓度降低到8～9 mg.L-1的范围,去除率稳定在79%～81%.     

生物活性炭对不同C/N比废水同步硝化反硝化脱氮效果的影响

以连续运行的生物活性炭(biological actived carbon,BAC)填料反应器为研究对象,与序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor,SBR)对比,考察了BAC的加入对不同C/N比废水同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification,SND)脱氮效果的影响.在室温(15~27℃),初始溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度2~3 mg·L-1条件下,以甲醇做外加碳源,分别设置进水C/N比为3、5、8和10运行120个周期,比较两反应器的脱氮效果及稳定性.结果表明,C/N比由3依次升至5和8时BAC填料反应器脱氮效果优于SBR,TN平均去除率分别达44.88%、58.07%和66.64%.继续增大进水C/N至10,SBR发生污泥膨胀,而BAC反应器仍能保持63.65%的TN去除率.实验证明BAC在单一反应器内创造了多样的溶解氧环境,为SND创造了适宜的条件.BAC的加入减小了过量有机碳对硝化系统带来的影响,扩大了反应器的C/N比适用范围,增加了运行的稳定性,提高了有机物的脱氮容量,为高效脱氮提供了可能.     

集成模块系统同步硝化反硝化处理低碳氮比污水的试验

以模拟低C/N比污水为研究对象,采用集成模块式污水处理装置与技术,在反应器主反应区实现了同步硝化反硝化(SND),研究了在不同DO、HRT、C/N比、pH值下污水氨氮、总氮的去除,研究结果表明,DO=1.2~1.4mg/L,总HRT=20h(主反应区HRT=8h),原水C/N=5:1,pH=7.5时,NH3--N可以从15mg/L降至2.5mg/L,总氮可以从20mg/L降至4mg/L,去除率可以达到83%和80%;主反应区SND动力学模型求解得出集成模块式污水处理SND动力学方程及反硝化过程中硝酸盐氮饱和常数 =1.55mg/L,远高于普通活性污泥反硝化过程中的饱和常数0.06~0.2mg/L.集成模块式污水处理技术能高效去除低C/N比污水中的总氮,且具有运行稳定和抗冲击等优点.为中小城镇生活污水深度脱氮提供了技术支持和理论基础.     

CAST工艺处理低温低碳氮比市政污水中试研究

我国北方某县城采用CAST工艺处理市政污水,由于工业废水、洗浴及供暖的地热水直接排放到市政管网,导致污水厂实际进水C/N在1.4左右,且水质波动较大,改造前污水厂CAST工艺中污泥浓度过低,出水碳氮磷等指标均不达标。中试研究将原来的CAST池进行了改造,改造后的CAST工艺通过优化填料加入量及位置、控制污泥龄、增加负荷等策略,在不添加化学药剂的情况下,可高效处理低温、低C/N比市政污水,且抗冲击负荷能力强,出水COD及氮、磷等指标可稳定优于一级A标准。     

新型后置反硝化工艺处理低C/N(C/P)比污水脱氮除磷性能研究

从内碳源有效利用角度出发,开发了新型连续流后置反硝化AOA工艺,将厌氧段混合液按一定比例分流至缺氧段,从而强化缺氧段反硝化除磷作用.进水NH₄⁺-N和PO₄^3--P浓度保持在(38.31±2.03) mg·L^-1和(5.74±0.13) mg·L^-1,在不同运行阶段进水COD分别控制在300 mg·L^-1和250 mg·L^-1,考察了AOA工艺处理低C/N(C/P)比污水过程影响因素.当进水C/N比和C/P比分别为7.41±0.26和52.36±1.25时,通过将SRT由10 d延长到16 d,系统TN和PO₄^3--P去除率分别稳定在65.86%±2.06%和90.00%±3.97%;当进水C/N比、C/P比降至6.14±0.32和43.40±1.37时,在SRT为16 d条件下,将A/O/A体积比由1/3/1调整为1/2/2,TN和PO₄^3--P去除率分别升至69.76%±3.36%和98.73%±1.82%.结果表明,采用控制SRT、调整好氧/缺氧HRT等策略,可保证处理低C/N(C/P)比污水AOA工艺高效稳定运行.     

A~2/O-曝气生物滤池工艺处理低C/N比生活污水脱氮除磷

以低C/N比实际生活污水为研究对象,重点考查了A2/O-曝气生物滤池生化系统的脱氮除磷特性.同时,考虑到A2/O工艺的主要功能是除磷及反硝化,而曝气生物滤池则以硝化为目的.因此,通过缩短A2/O的泥龄,可将硝化过程从A2/O中分离出去,让曝气生物滤池完成硝化,实现硝化菌和聚磷菌的分离,并解决了硝化菌和聚磷菌泥龄之间的矛盾.试验结果表明,该生化系统可实现有机物、氮和磷的同步去除.在平均C/N比为4.2,内回流比R为250%的条件下,平均进水COD、TN、TP分别为239.9、57.3和5.1mg·L-1,平均最终出水COD、TN、TP分别为34.1、13.3和0.1mg·L-1,去除率分别为85.8%、76.9%和98.3%.曝气生物滤池对氨氮几乎保持了100%的去除率.序批试验表明,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例为40.5%.     

低碳氮比生活污水短程硝化反硝化的快速启动研究

该文采用循环式活性污泥法(CAST)反应器,结合运行参数调控,考察了不同接种物对低碳氮比(C/N)生活污水短程硝化反硝化启动的影响。结果表明,在低温(9～13℃)、较高的溶解氧(DO 3.0～4.0 mg/L)条件下,接种常规活性污泥难以实现短程硝化反硝化。接种氨氧化菌剂,并调整DO(0.5～1.5 mg/L)、p H(8.0±0.1),第4天亚硝氮积累率达到96.69%,实现短程硝化;受进水低COD值影响,反硝化细菌难以快速繁殖,反硝化效果差,TN去除率仅为16.61%。接种反硝化菌剂,控制DO 0.5～1.5 mg/L、pH 7.8,第14天,亚硝氮积累率为88.49%,成功实现短程硝化反硝化;此外,生活污水进水波动较大,通过添加组合填料可有效提高CAST系统的抗冲击性能。该研究可为低C/N比生活污水短程硝化反硝化过程的快速启动提供参考。     

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.     

投加介体强化低温污水生物反硝化脱氮的研究

冬季低温条件下,污水脱氮效果容易变差。研究了在低温(10±1)℃条件下,投加介体1,2-萘醌-4磺酸(NQS)对生物反硝化脱氮的影响。实验结果表明:当硝态氮的浓度为65~85 mg/L,温度控制在(10±1)℃条件时,生物的反硝化脱氮性能变差,但投加介体后可以显著改善这种性能,硝态氮的浓度从开始的84.27 mg/L降为64.34 mg/L,与空白实验硝态氮去除率的15.78%相比,投加介体可以使硝态氮的去除率提高到23.65%,脱氮速率达2.66 mg NO_x~--N/(g VSS·h)。     

曝气生物滤池好氧反硝化脱氮的研究

采用某钢铁厂含氮废水,利用生物滤池工艺,研究了曝气生物滤池的挂膜、溶解氧、碳氮比对好氧反硝化脱氮的影响.结果表明,利用富含好氧反硝化菌的富集菌液进行挂膜,16 d基本完成挂膜,脱氮率90%.当溶解氧较低时(DO为1.5～4.2mg/L),随着溶解氧的增大,反硝化效率提高,其中以DO为3.5 mg/L时的效果最好,脱氮率为95.4%.随着曝气量继续增加,脱氮率有所下降,当DO为8.0 mg/L时,脱氮率仍有44.8%.可推断系统中有好氧反硝化菌,存在以O2作为电子受体的好氧反硝化现象.随着碳氮比(COD/N)增大,反硝化效果提高.当COD/N为6～7时,基本能够满足反硝化所需碳源.此时脱氮率大于96%,亚硝态氮在整个反应过程中几乎没有积累,COD去除率在85%左右.     

速分球生物滤柱处理低C/N比废水脱氮除磷研究

速分球生物滤柱是速分技术与曝气生物滤池技术的结合。具有污泥消化和无需反冲洗等优点。实验采用速分球生物滤柱实验装置,以低C/N比生活污水为处理对象,考查了单污泥前置反硝化A2/O系统的脱氮除磷特性。实验结果表明,在平均C/N比为1.6,内回流比R为100%的条件下,平均进水COD、氨氮、TP分别为440.7、274.0和13.6 mg/L,平均去除率分别为77.0%、19.2%和42.4%。系统对氨氮的去除率较低,对总磷的去除率要明显高于对氨氮的去除率。结论得出,系统脱氮除磷的效果不理想。     

移动床生物反应器处理低C/N比生活污水试验研究

通过移动床生物膜反应器处理低C/N比生活污水的试验研究,探讨了填料填充率、曝气量和水力停留时间对处理效果的影响,确定出了适合反应器的填充率为53%,最佳曝气量为0.07L/h,最佳水力停留时间为8h。在该实验条件下,COD平均去除率在85%左右,TN去除率最高为62%,平均生物浓度2.63mg/L,生物膜活性强,结果表明反应器对低C/N比生活污水有较好的处理效果。     

玉米芯和稻草秸秆强化潜流人工湿地对低C/N污水的处理效果

人工湿地在处理低C/N污水时存在碳源缺乏而严重限制反硝化进行的问题.为了补充反硝化需要的碳源,选择了玉米芯和稻草秸秆作为外加碳源引入湿地系统,对比两种碳源对湿地脱氮的强化效果.结果表明,通过11 d的纯水浸提释放实验发现,碳素累积释放量：稻草秸秆［（145.17±9.44） mg·g^-1］>玉米芯［（57.41±5.04） mg·g^-1］;氮素累积释放量：稻草秸秆［（2.31±0.09） mg·g^-1］>玉米芯［（0.66±0.08） mg·g^-1］.在观测的时间内,玉米芯和稻草秸秆累积释放碳氮比平均值分别为94.78和63.64.相比于稻草秸秆,玉米芯更适合作为外加碳源.在为期58 d的潜流人工湿地实验中,发现除了第8~12 d,添加玉米芯和稻草秸秆人工湿地出水中ρ（COD）超过50 mg·L^-1外,其它时间都低于50 mg·L^-1.在观测期间,添加玉米芯人工湿地的NO₃^--N去除率为93%~99%,具有良好的反硝化性能.而添加稻草秸秆人工湿地在运行后期NO₃^--N去除率最低只有76.8%,反硝化速率明显下降.对照组NO₃^--N去除率只有76.2%~77.7%,出现了明显碳源不足的现象.碳源不足还造成了NO₂^--N的蓄积.添加稻草秸秆和对照组人工湿地中NO₂^--N的出水质量浓度分别是玉米芯人工湿地的2.5~6倍和6~26倍.与添加稻草秸秆比,添加玉米芯可以使人工湿地中NO₂^--N出水质量浓度得到更显著地降低（P<0.05）.玉米芯、稻草秸秆和对照组人工湿地TN去除率分别为83.75%~93.49%、76.59%~78.85%和67.85%~72.56%,三者之间存在显著性差异（P<0.01）.最后,通过对玉米芯进行了稀碱加热预处理,使玉米芯的碳素累积释放量提高到（93.73±17.49） mg·g^-1,累积释放的碳氮比提高至175.8,进一步提高了玉米芯的释碳性能,表现为更合适的外加碳源.     

连续流好氧颗粒污泥系统处理低COD/N实际生活污水的工艺优化

在连续流合建式反应器中接种成熟好氧颗粒污泥处理低碳氮比(COD/N)的实际生活污水,研究了曝气量和水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对连续流好氧颗粒污泥系统脱氮除磷和颗粒污泥稳定性的影响.结果表明,当曝气量为300 m L·min-1(表观气速为1.2 cm·s-1)、HRT为7.5 h时,反应器对化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)和总磷(total phosphorus,TP)去除率达到最高,分别为76.34%、51.23%和53.70%.整个系统在此条件下能够稳定运行,污泥浓度(mixed liquor suspended solids,MLSS)为2 000 mg·L-1左右,污泥体积指数(sludge volume index,SVI)保持在50 m L·g-1以下,好氧颗粒污泥形态完整,沉降性能良好.低COD/N的实际生活污水促进了好氧颗粒污泥胞外多聚物(extracellular polymeric substance,EPS)的增长,蛋白质(protein,PN)和多聚糖(polysaccharide,PS)的比值高达17.9,相对于PS,PN对颗粒污泥的稳定性有更大的促进作用.     

基于分区供氧与溶解氧调控的低C/N比污水短程硝化反硝化

针对城镇污水中碳源不足、C/N比低导致脱氮性能不佳的问题,建立了A2/O中试装置,通过调整系统缺氧/好氧分区比例及好氧区溶解氧水平,探究亚硝氮积累率及氮类污染物去除情况.结果表明,在DO为2. 0～2. 5 mg·L~(-1)条件下,改变缺氧/好氧分区比例对系统的影响较小,难以实现短程硝化;当控制DO为0. 5～0. 8 mg·L~(-1)、V_缺∶V_好=1∶1时为系统最优工况,此时系统好氧区末端亚硝氮积累率稳定在62%以上,出水总氮降至9. 0 mg·L~(-1),能够实现深度脱氮的目标.分析硝化菌表观活性可知,最优工况下SAOR与SNOR分别(以N/VSS计)为0. 14 g·(g·d)~(-1)和0. 04 g·(g·d)~(-1),二者差值较试验其他阶段更为明显,即NOB活性受到更高程度抑制是提高亚硝氮积累率的直接原因. Illumina MiSeq测序结果表明,该阶段NOB数量显著低于其他阶段.通过间歇OUR法分析缺氧区进出口碳源组成情况,结果表明最优工况下系统通过短程硝化节约碳源27. 3%,可生化性COD在缺氧区消耗63. 6%,远高于其他阶段,是低C/N比城市污水实现深度脱氮的碳源有力保障.     

固定化好氧脱氮菌及其在低C/N鸭场废水处理中的应用

为解决集约化畜禽养殖废水处理工艺（厌氧-缺氧/好氧-缺氧/好氧）中普遍存在的出水NO₃--N浓度超标的问题,试验将一株具有高效去除NO₃--N能力的好氧细菌Pseudomonas mendocina LYX固定于丝瓜络,并制备成菌剂,研究其在最佳脱氮条件下对鸭场废水深度处理的强化效果.结果表明:①在C/N为5、培养温度为35℃、pH为8、ρ（DO）为3.45 mg/L的条件下,P.mendocina LYX达到最优脱氮效果.②固定化菌剂投加后,反应器中NO₃--N和COD_Cr的去除率较菌剂强化前分别提高了40%和20%,ρ（NO₂--N）提前达到峰值,反硝化进程被明显推进.③反应器运行至第17天时,污泥中好氧脱氮菌Pseudomonas的相对丰度由最初的0.03%升至8.50%,反应器内微生物多样性显著增加,此时,NO₃--N和COD_Cr去除率均达到最大值,分别为86%和79%.④反应器运行至第22天时,污泥中Pseudomonas的相对丰度降至0.59%,菌剂强化作用逐渐减弱,反应器中NO₃--N和COD_Cr去除率基本与菌剂强化前持平,菌剂强化效果具有周期性.研究显示,固定化P.mendocina LYX菌剂有望在好氧条件下通过原位强化解决低C/N水质中的NO₃--N污染问题,具有较好的应用前景.      

低碳氮比废水生物脱氮新技术

传统的除氨氮工艺需要消耗较多的氧气,且对于低碳氮(C/N)比的废水,需外加有机碳源才能进行反硝化。详细阐述了同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化和全程自养脱氮等生物脱氮新技术的特点,应用前景以及存在的问题。提出了今后的研究方向。     

间歇曝气MBR处理低碳高氮磷城市生活污水研究

采用间歇曝气膜生物反应器对低碳高氮磷型城市生活污水进行了处理研究.结果表明,在水力停留时间12h、曝气/停曝周期30min/60min和不排泥的运行条件下,可去除90%以上的COD、接近100%的氨氮和80%以上的总氮,但系统对磷基本无去除能力.系统内硝化作用完成得快速且充分,而反硝化作用则是总氮去除的限制性步骤.试验还发现,膜污染速率与反应器内污泥浓度呈正线性关系,污泥浓度越高,膜污染速率越大.     

生物活性碳反应器强化生活污水同步硝化反硝化:C/N影响研究

在生物活性碳(BAC)反应器中探究了C/N对实际生活污水同步硝化反硝化的影响。结果表明C/N对化学需氧量(COD)的去除影响不明显,然而对NH+4-N和总氮(TN)的去除影响较显著。随C/N由3.2升高至7.2,NH+4-N的去除效率由81%升高至91%,TN的去除效率也由35%升高至68%。然而继续升高C/N至9.1,NH+4-N和TN的去除效率却分别下降至87%和51%。生物活性碳反应器处置实际污水的最佳C/N为7.2。较传统SBR活性污泥反应器,BAC反应器能够依赖活性碳实现溶解氧区域化,从而有助于反硝化过程。     

纳米氧化铜对颗粒污泥处理城镇低C/N污水的影响

为了探究纳米氧化铜(CuO NPs)对颗粒污泥处理低C/N废水过程中脱氮除磷性能的影响,文章建立4组序批式反应器,以实际废水为探究对象,探究不同浓度CuO NPs影响下颗粒污泥特征及脱氮除磷规律。结果表明,低浓度CuO NPs(2.0 mg/L)对颗粒污泥主要特征及脱氮除磷性能影响不显著,而高浓度CuO NPs(超过10.0 mg/L)则会降低颗粒污泥生物量,提高污泥SVI,降低颗粒污泥脱氮除磷效率。当CuO NPs浓度为20.0 mg/L时,颗粒污泥稳定运行期混合液悬浮固体(MLSS)的浓度下降至4 256～4 369 mg/L,总氮和总磷的去除效率分别下降至59.3%和70.2%,均显著低于0.01 mg/L CuO NPs组别。营养盐周期变化分析表明,CuO NPs对反硝过程、厌氧释磷及好氧吸磷过程均具有显著抑制作用。此外,CuO NPs能影响颗粒污泥的主要特征,CuO NPs提高了胞外聚合物的含量,并主要提高蛋白质的含量。酶活性分析表明高浓度CuO NPs抑制了生物脱氮除磷关键酶的活性。