利用亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集

依据DPB原理,利用SBR动态反应器和静态释/聚磷装置.以A2/O工艺厌氧段污泥为种泥,研究以亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集,同时对选择、富集污泥的反硝化聚磷性能进行了考察.结果表明:利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌存在于A2/O厌氧段污泥中,通过厌氧/好氧和厌氧/缺氧方式运行后,聚磷菌总数由1400个/mL增加到32 000个/mL,其中反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例也由14.5%提高到81%,磷酸盐和亚硝酸盐去除率分别由最初的8.65%和7.55%上升到91%和95.62%;筛选与富集利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌时,缺氧段进水COD的浓度须控制在10 mg/L以下;当体系处于稳定状态,且亚硝酸盐氮浓度高达30 mg/L时,并未对反硝化聚磷菌的生存产生抑制和体系运行产生干扰,此时磷酸盐出水低至1.06 mg/L.     

硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响

采用SBR反应器，详细研究了硝酸盐浓度及其投加方式对反硝化除磷过程的影响。结果表明，缺氧环境下的反硝化吸磷速率与作为电子受体的硝酸盐浓度有很大的关系，硝酸盐浓度越高．吸磷速率越快。当硝酸盐浓度较低．不足以氧化反硝化聚磷菌细胞内的PHB从而导致体系反硝化除磷效率的下降。相同浓度的硝酸盐，采用流加的方式可以获得比一次性投加更高的反硝化吸磷速率。缺氧环境下，反硝化脱氮量与磷的吸收量成良好的线性关系．借助于反硝化聚磷菌，反硝化脱氮与除磷可在一种环境中完成，有效解决了废水中COD不足的问题．同时达到了节省能源和降低污泥产量的目的。     

不同碳源和泥龄对反硝化聚磷的影响

在4个SBR装置(1#~4#)中,对4种不同比例的丙酸/乙酸合成废水采用厌氧/缺氧方式驯化富集反硝化聚磷菌(DPB),研究了碳源浓度和污泥龄对除磷的影响。实验结果表明:(1)厌氧段碳源COD浓度越高,释磷越充分,溶解性正磷酸盐(SOP)去除率越高;但当碳源COD浓度超过某个浓度值时,未反应完全的有机物残留于后续缺氧段对缺氧吸磷产生抑制作用。(2)污泥龄SRT=15 d时,活性污泥的性能较好,达到了较好的除磷效果。(3)在相同碳源浓度和相同的污泥龄下,随着丙酸/乙酸比例的提高,SOP的去除率逐渐的降低。说明在厌氧/缺氧环境下,碳源中丙酸比例的提高不利于系统中磷的去除。高乙酸含量的碳源更适合反硝化除磷系统。     

反硝化除磷的影响特性试验

采用SBR反应器(厌氧/缺氧/好氧工艺),分别研究了乙酸盐及硝酸盐浓度变化对反硝化除磷的影响特性。试验结果表明,当进水COD浓度>230mg/L时,乙酸盐浓度的变化对释磷、除磷速率等影响并不显著。在硝酸盐浓度<30mg/L时,硝酸盐浓度越高,缺氧段除磷速率也就越高。在C/P>23,C/N>5条件下,SBR系统对磷、氮去除率在90%以上。     

反硝化除磷的影响特性试验

采用SBR反应器（厌氧/缺氧/好氧工艺）,分别研究了乙酸盐及硝酸盐浓度变化对反硝化除磷的影响特性.试验结果表明,当进水COD浓度＞230 mg/L时,乙酸盐浓度的变化对释磷、除磷速率等影响并不显著.在硝酸盐浓度＜30 mg/L时,硝酸盐浓度越高,缺氧段除磷速率也就越高.在C/P＞23,C/N＞5条件下,SBR系统对磷、氮去除率在90%以上.     

进水碳氮磷比对反硝化除磷效果及碳源转化利用影响

厌氧/缺氧序批式活性污泥反应器中,以乙酸钠为单一碳源培养反硝化聚磷菌,考察了碳氮磷比对反硝化除磷效果及碳源转化利用的影响。结果表明:(1)进水有机碳源的浓度直接影响厌氧段磷的释放。进水碳氮磷质量比为20∶6∶1时,系统反硝化除磷效果最佳,去除氮磷所需的耗氧有机物最少,磷酸盐和总氮去除率分别达到98.1%和98.8%。(2)胞内聚β-羟基丁酸(PHB)的积累和消耗与COD的降解、糖原质的合成有良好的相关性。进水COD越高,厌氧段PHB的储存量越大,合成1.0mg/g的PHB约需要降解5mg/L的COD。缺氧段PHB为反硝化除磷提供能量并再合成糖原质,生成0.63mol的糖原约需要消耗1mol的PHB。     

硝酸盐对反硝化除磷过程的影响分析

在厌氧/缺氧间歇反应器内考察了硝酸盐进水浓度及进水方式对反硝化除磷过程的影响。结果表明：在缺氧阶段,反硝化除磷菌(DPBs)可将硝酸盐转化为亚硝酸盐,当硝酸盐浓度较低时,DPBs以亚硝酸盐为电子受体吸磷。进水COD浓度为220 mg/L,正磷浓度为6.8 mg/L,硝酸盐初始浓度为26 mg/L时,系统达到最佳脱氮除磷效果,期间亚硝酸盐浓度积累至10.71 mg/L。采用连续流投加硝酸盐的方式更利于氮磷的高效去除。     

长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷系统污泥除磷方式的转化

采用交替厌氧/缺氧/好氧运行的序批式活性污泥反应器(SBR),通过梯度投加电子受体NO_3~-,考察长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷(EBPR)系统的性能及除磷方式的转化。结果表明,当进水COD为300～450mg/L、PO_4~(3-)(以P计,下同)和氨氮分别为8、14mg/L时,驯化期间TN去除率均保持在75%以上,长期缺氧吸磷驯化对COD和氨氮的去除没有影响。硝态氮投加量为5mg/L时,EBPR系统因电子受体投加不足除磷性能迅速恶化,增加硝态氮投加量至10mg/L,经过近30d的恢复,缺氧吸磷率最高可达97.67%,进一步提高硝态氮投加量至15mg/L,系统内硝态氮的积累导致缺氧吸磷率下降。污泥吸磷小试结果表明,经缺氧吸磷驯化后,即使除磷性能欠佳的低浓度电子受体系统污泥也具有良好的反硝化吸磷能力,可见经NO_3~-长期驯化的缺氧吸磷系统有利于筛选以NO_3~-为电子受体的反硝化聚磷菌。     

反硝化除磷颗粒污泥的活性恢复及对生活污水处理能力

实验利用序批式反应器(SBR)考察反硝化除磷颗粒污泥搁置1个月后重新投入运行,其活性恢复能力及对实际生活污水的处理效果。结果表明,颗粒污泥搁置后外观由淡黄色转变为灰黑色,颗粒重新投入反应器,11 d后颜色基本恢复,污泥浓度及活性迅速增加;对COD处理能力的恢复历时14 d,去除率稳定在80.32%以上;颗粒污泥对NH4+-N和PO34--P的去除在40 d时也恢复到正常水平;反硝化聚磷菌(DNPAOs)活性恢复期为50 d。颗粒污泥对低碳氮比的实际生活污水处理结果显示,当C/N<5.1时(生活污水比例>60%),无法满足系统内微生物生长要求,需要外加适量碳源进行补充。     

反硝化聚磷菌颗粒污泥的培养、特性及活性恢复研究

以污水处理厂二沉池回流污泥为接种污泥,在序批式活性污泥反应器(SBR)中通过调整运行条件诱导培养反硝化聚磷菌(DPB)颗粒污泥,实现反硝化过程和聚磷过程的有效结合。经过3个阶段的培养,DPB颗粒污泥对COD、TP、氨氮的去除率均达90%以上,系统具备缺氧条件下同步反硝化聚磷的能力。获得的DPB颗粒污泥平均粒径为1.0～2.0mm,平均沉速为50～70m/h,具有良好的物理特性和沉降性能,有利于减小污泥处理负荷,提高脱氮除磷效率。DPB颗粒污泥胞外聚合物(EPS)含量明显提高,其中多糖和蛋白质分别为从原接种污泥的21.58、11.22mg/g提高到56.32、34.15mg/g;搁置30d后的DPB颗粒污泥,可在SBR重启30d内恢复原有活性及反硝化聚磷效果。     

改进型A~2/O工艺处理城市生活污水的脱氮除磷效能研究

在分析传统A2/O工艺缺陷的基础上,提出了一种改进型A2/O工艺。为了防止回流污泥中的硝酸盐进入厌氧区,在传统A2/O工艺的厌氧区后面增加一个体积较小的缺氧选择池,回流污泥进入缺氧选择池,并进行反硝化消耗回流污泥中的硝酸盐;同时,在缺氧区通过反硝化除磷实现"一碳两用"。结果表明,改进型A2/O工艺有较好的脱氮除磷效果,在COD为298mg/L、TN为55mg/L左右、TP为7mg/L左右时,系统对COD、TN、TP的平均去除率分别为88.44%、77%、95%。     

反硝化聚磷机理试验

通过实验研究缺氧反硝化聚磷 ,揭示DPB细菌在厌氧和缺氧交替环境下的厌氧释磷、缺氧反硝化吸磷及CODCr变化规律。结果表明 ,DPB细菌在缺氧条件下可利用NO-3 作最终电子受体进行吸磷 ,其吸磷效果及反硝化速率高于常规脱氮除磷工艺。     

SBR新型运行方式下的反硝化脱氮除磷效能

为了提高低碳源污水脱氮除磷的效率,在传统SBR的基础上,通过改变SBR的运行方式和结构,构建了厌氧、好氧和缺氧在同一反应器中不同部位同时进行的反硝化除磷双泥系统。探究SBR工艺新的运行方式下的反硝化除磷脱氮效能,实验表明,在最佳运行工况下,即厌氧(进出水)30 min→上部好氧90 min(下部厌氧90 min)→缺氧50 min→沉淀10 min,系统对COD、氨氮、总氮和总磷的去除率分别达到94%、82.08%、76.78%和95.47%,出水能达到国家污水综合排放一级A标准(GB18918-2002)。     

亚硝酸盐对反硝化聚磷菌除磷性能的影响

为考察亚硝酸盐对反硝化聚磷菌（DPB）的影响,试验以模拟污水为研究对象,采用2个相同的SBR反应器,分别进行亚硝酸盐浓度对DPB的抑制影响和亚硝酸盐对DPB驯化过程的研究。结果表明,当亚硝酸盐浓度高于20 mg/L时,未经亚硝酸盐驯化的DPB反硝化除磷性能受到明显抑制,而经过亚硝酸盐驯化后的DPB在亚硝酸盐浓度为32 mg/L左右时,依然保持良好的反硝化吸磷性能,但以亚硝酸盐为电子受体的反硝化吸磷速率要比硝酸盐为电子受体的低21%。由此说明,亚硝酸盐对DPB反硝化除磷的抑制作用是相对的,可通过亚硝酸盐对DPB的诱导驯化来降低此抑制作用,但硝酸盐比亚硝酸盐更适合作为DPB反硝化除磷的电子受体。     

(AO)_2SBR同步脱氮除磷的研究

以人工配水为研究对象,采用厌氧/好氧/缺氧/好氧交替运行的序批式反应器,研究了(AO)2SBR系统同步脱氮除磷的效果,并结合批式实验讨论了同步脱氮除磷的反应机理。研究结果表明,该系统以厌氧1.5 h、好氧1 h、缺氧3h、好氧0.5 h的方式运行,在DO=2.5 mg/L,SRT=15 d的条件下,具有良好的脱氮除磷效果,配水中的总氮、总磷、COD和总有机碳的去除率分别为96.26%、99.87%、90.46%和85.57%。批式实验表明,合成的内碳源越多,氨氮的硝化越充分,反硝化除磷越多。     

改良型A2／O-MBR工艺的反硝化除磷性能研究

重点考察了-种改良型膜生物反应器（A2／O—MBR）的脱氮除磷性能。该工艺主要特点在于对膜池硝化回流液进行了固液分离,并将上清液和浓缩污泥分别回流至缺氧池和厌氧池,这种改进提高了系统对氮、磷的同步去除效率。实验结果表明,在水力停留时间（HRT）为12h,污泥龄（SRT）为30d,混合液回流比为200％的运行条件下,进水COD、NH4＋-N、TN和TP平均浓度分别为（225±38）、（24．8±3．9）、（26．7±2．9）和（2．90±0．53）mg／L时,增加膜池硝化回流液固液分离装置前后,系统对COD和NH4＋-N的去除都维持在较高水平,而系统对TN和TP的去除效果显著提高,出水TN和TP平均浓度分别由（14．9±3．3）mg／L和（1．95±0．72）mg／L下降到（9．4±1．9）mg／L和（0．91±0．38）mg／L,表明增加膜池硝化回流液固液分离装置显著改善了A2／O-MBR系统的脱氮除磷效果。反硝化除磷活性实验结果进一步表明,改进后系统中反硝化除磷活性占总除磷活性的比例由51．5％上升至61．7％,说明增加膜池硝化回流液固液分离装置强化了系统的反硝化除磷性能。     

一种新型A2/O工艺处理特性

为提高传统A2/O工艺在碳源不足情况下的脱氮除磷效率,发明了一种改良型的污水处理工艺,该工艺通过在好氧池中增设生物相选择器实现结构较好的颗粒污泥与松散絮体污泥的分离,在低污泥龄运行条件下获得了良好的同步脱氮除磷效果.当进水COD为900 mg/L,SRT分别为30 d和20 d时,新型和传统A2/O工艺其COD和TN去除率均可达到90%和70%以上,但TP去除率并不理想.当污泥龄为10 d时,新型工艺的COD,TN,TP去除率分别为(96.7±0.9)%、(83.2±2.0)%和(87.6±2.5)%,在提高除磷效率的同时保持了良好的脱氮效果.当进水COD为300 mg/L、SRT为10 d时,新型和传统A2/O工艺TN去除率分别为(77.6±1.1)%和(58.1±3.9)%,TP去除率分别为(85.4±1.2)%和(66.4±8.3)%,表明在进水基质浓度较低的条件下,新工艺优于传统工艺.另外,在SRT为10 d时,新型和传统A2/O好氧池中TN亏损比分别为22.8%和7.8%,表明新工艺TN去除率的提高得益于同步硝化反硝化,TP去除率的提高得益于低污泥龄.