碳氮比对低温投加介体生物反硝化脱氮的影响

污水的生物脱氮效果受低温抑制,投加氧化还原介体有利于反硝化过程。采用规格相同的序批式反应器,使用人工配制硝酸盐废水和经过驯化的活性污泥,考察了不同碳源浓度(碳氮比)对低温(10℃)投加氧化还原介体1, 2-萘醌-4-磺酸(NQS)污水生物反硝化脱氮过程的影响。结果表明:当碳源浓度(以COD计)为150～400mg·L~(-1) (碳氮比为1.8～4.7)时,脱氮效率随碳氮比的升高而升高;当碳源浓度为400～550 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7～6.5)时,脱氮效率随着碳氮比的升高而降低;当碳源浓度为400 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7)左右时效果最好,总氮去除率最高为64.7%。对于脱氮速率,介体强化脱氮速率随着碳氮比的升高而升高。同时,探讨了投加介体污水生物反硝化脱氮的机理,发现投加介体降低了体系的氧化还原电位(ORP),有利于反硝化脱氮反应的进行。     

前置反硝化生物滤池深度脱氮效能与影响因素

前置反硝化生物滤池具有良好的脱氮性能,被广泛用于污水的深度处理。采用该工艺对城市污水处理厂尾水进行深度处理,通过调节硝化液回流比(50%、100%、150%)和水力负荷(1.0、1.5和2.0 m~3·(m~2·h)-1),考察前置反硝化生物滤池工艺对COD、TN、NH+4-N的去除效果。结果表明,当硝化液回流比为100%时,系统对污染物去除效果最好。在进水COD、TN、NH+4-N平均浓度为120、35和15 mg·L~(-1)的水质条件下,出水COD、TN、NH+4-N平均浓度可降到7.62、5.02和0.60 mg·L~(-1),去除率分别为93.65%、85.65%和96.00%。在水力负荷为1.5 m~3·(m~2·h)-1条件下,系统对COD、TN和NH+4-N的平均去除率达到了83.00%、90.14%和95.73%,出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

固体碳源反硝化滤池脱氮效果及沿程生化特性

在污水处理工艺末端嵌入固体碳源反硝化滤池,可以不改变污水处理厂的原有工艺提高总氮去除效率,方便应对污水厂的提标压力和低碳源污水的脱氮问题。针对生化池尾水硝酸盐特性,以聚己内酯(PCL)作为填充床构建了固体碳源反硝化生物滤池,研究了该反应器的脱氮性能以及生物滤池的沿程生物量和微生物群落结构。结果表明,TN为32.0~37.7 mg·L~(-1)、硝态氮为30.2~34.9 mg·L~(-1)的生化池尾水进入该固体碳源反硝化池后,在HRT为1.5 h的情况下,出水TN在1.1~3.5 mg·L~(-1)之间,硝态氮低于1 mg·L~(-1),平均去除率均大于94%。研究发现,固体碳源反硝化滤池对硝态氮的转化去除主要发生在40 cm填料以下;生物量的大小也随滤层高度的增加逐渐降低,且与滤层高度呈良好的线性负相关关系(y=-0.471x+38.77,R~2=0.976)。采用PCR-DGGE技术研究了固体碳源反硝化滤池的沿程微生物群落结构特征,发现滤层底部(进水端)尽管生物量多,但微生物多样性低,滤池的中部是生物多样性最丰富的区域,香农威尔指数分别为1.95和2.40。DGGE图谱特征条带的16S rDNA序列分析表明生物膜中微生物变形菌门(Proteobacteria)占优势,主要微生物包括能降解PCL的细菌Comamonas,以及常见的反硝化细菌Dechloromonas、Rubrivivax和发酵产乙酸的硫酸盐还原菌Desulfobacter,从微生物群落关系结构角度支撑了固体碳源反硝化过程的顺利进行。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明,当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L~(-1),COD值为4 000～5 000 mg·L~(-1)时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m~3·d)~(-1)、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L~(-1))、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中NO_x~--N浓度为154.5 mg·L~(-1),仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L~(-1))。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L~(-1),TN≤15 mg·L~(-1),进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

碳氮比对不同滤料反硝化滤池脱氮效果的影响

以乙酸钠为碳源,分别考察了以石英砂和生物陶粒为滤料的2种反硝化滤池在不同C/N比条件下的脱氮效果,并对生物膜量和微生物种群进行了分析。结果表明:2种滤池对硝酸盐和TN都有较好的去除效果,且生物陶粒滤池要明显优于石英砂滤池;从经济性考虑,C/N比为4时的碳源投加量是最佳的,此时石英砂池和生物陶粒池出水TN平均浓度分别低于10 mg·L~(-1)和5 mg·L~(-1),亚硝酸盐含量在0.5 mg·L~(-1)以下。2柱的生物膜量沿着水流方向都逐渐减少,且生物陶粒池的生物膜量明显高于石英砂池。高通量测序结果表明,2滤池系统的物种多样性相差不大,在门的分类水平上,2个系统的主要优势菌群都属于Proteobacteria(变形菌门),含量在94%以上;在属的分类水平上,2柱的反硝化功能菌都主要是Dechloromonas(脱氯单胞菌属)和Thauera(陶厄氏菌属),但含量上存在一定差异。     

反硝化生物滤池反冲洗周期优化及水力特性

为探究反硝化生物滤池(DNBF)的最适运行参数和反冲洗周期,分别以石英砂和火山岩构建起2套DNBF,优化了水力停留时间(HRT)和碳氮比(C/N);通过滤池的处理效果、停留时间分布(RTD)分析和水力模型拟合确定了最佳的反冲洗周期。结果表明:在DNBF稳定运行后,2种填料的滤池处理效果相近,当HRT和C/N分别为2 h和4∶1时,出水的化学需氧量(COD)和总氮(TN)分别是(28.3±1.2) mg·L~(-1)和(2.5±0.3) mg·L~(-1),此时碳源利用率较高;由脱氮性能和RTD分析得出的最佳反冲洗周期为1 d,出水COD和TN可分别达到(17.9±1.4) mg·L~(-1)和(1.8±0.2) mg·L~(-1);当反冲洗周期延长后,滤池出水COD上升,脱氮性能大幅度下降,RTD曲线出峰从1θ(标准化时间)提前到0.5θ处、1.25θ和1.5θ处出现沟流现象,滤池中的流态趋向于混流式的多釜串联模型。通过RTD实验揭示不同反冲洗工况下DNBF内部水力特性的变化,可用于优化滤池的反冲洗周期。     

碳源对反硝化生物滤池运行及微生物种群的影响

以某城市污水厂二级出水为原水,以甲醇、乙酸钠为碳源,研究了不同碳源对反硝化生物滤池运行的影响,并借助16S rDNA测序技术对滤池生物膜的微生物群落组成和结构进行了解析。结果表明,采用逐渐增加滤速的方式进行挂膜,乙酸钠滤池在启动7 d后出水水质稳定,NO_3~--N去除率在96%以上,NO_2~--N积累消失;甲醇滤池则需要9 d。稳定运行期,甲醇和乙酸钠滤池达到最大反硝化效率所需碳氮比均为4.5~5.5,出水TN1.0 mg·L~(-1)。乙酸钠滤池沿过滤方向硝酸盐氮降解较快。与甲醇相比,乙酸钠微生物产量高、运行周期短、反冲洗时间长,且药剂投加量高。从滤池脱氮效率、运行稳定性和成本等方面综合考虑,甲醇可作为最佳碳源。微生物在属水平进行聚类分析结果表明,以甲醇、乙酸钠为碳源的反硝化生物滤池中的微生物种群存在差异。甲醇滤池中与反硝化有关的属占36.68%,其中优势菌属Methylophilus,属于嗜甲基型菌属。乙酸钠滤池中与反硝化有关的菌属占58.38%。其优势菌属为Arobacter,可利用有机酸还原硝酸盐。     

以红薯浸泡液为碳源的生物反硝化

为选择低碳氮比污水生物脱氮中合适的碳源,以搅拌罐浸泡淀粉类物质释放碳源,在确定利用红薯浸泡液为碳源后,以浸没式生物滤池为反应器进行生物反硝化实验。实验结果表明:20 g红薯置于2 L自来水中,采用250 r/m in的搅拌速度,搅拌频率为每搅拌3 h停1 h,2 d后得到的浸泡液COD浓度平均为5 921 mg/L,最高可超过7 000 mg/L;将此红薯浸泡液和污水以1∶50的流量比例,采用分别投加的方式进入反应器,污水中总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及氨氮的平均去除率分别为88.6%、91.6%、88.2%和54.8%,出水COD平均在30 mg/L以下;在红薯浸泡液COD浓度为5 700 mg/L左右时,进水中亚硝酸盐氮浓度与硝酸盐氮浓度比为3∶2时总氮去除率为95.3%,当该比例为2∶3时总氮去除率为88.2%。研究表明,红薯浸泡液是一种经济合适的碳源,采用红薯浸泡液作为低碳氮比污水生物处理中反硝化的碳源是可行的。     

短期有机冲击下船用景观一体化反硝化除磷装置的处理效能

为高效、稳定处理船舶生活污水,研究了船用景观一体化反硝化除磷装置面对短期水质波动的效能变化,采用富集反硝化聚磷菌(DPAOs)的ABR-CSTR连续流组合工艺耦合生态单元处理船舶生活污水,对比了ABR进水容积负荷(VLR)为1.2 kg·(m~3·d)~(-1)、COD为350 mg·L~(-1)的基准条件,通过短期内提高进水中有机底物的浓度,来模拟1.5倍和2.0倍进水有机负荷的有机冲击,此外通过控制硝化液回流比及溶解氧获得应对冲击的调控策略。结果表明:在2种短期冲击下,COD去除率分别为94.1%和92.6%,出水BOD和TN可达标,生物单元出水磷平均为0.76 mg·L~(-1)和1.14 mg·L~(-1),缺氧吸磷量为7.13 mg·L~(-1)和5.82 mg·L~(-1),生态单元可深度降解氮磷及缓冲波动;在1.5倍VLR下,调整硝化液回流比由200%至300%,反硝化吸磷量由7.10 mg·L~(-1)升至7.41 mg·L~(-1),在2.0倍冲击下,提高硝化液回流比对系统除磷帮助甚微,将DO从1.5 mg·L~(-1)升至2.0 mg·L~(-1),吸磷量由5.17 mg·L~(-1)升至6.01 mg·L~(-1),系统反硝化除磷效果得以提升;污泥特性方面,ABR内MLVSS/MLSS比值和EPS量随有机底物浓度的提高而上升,厌氧段EPS增幅最大,可由154.5 mg·g~(-1)升至164.2 mg·g~(-1)和183.4 mg·g~(-1)。ABR-CSTR-生态单元一体化装置面对短期有机冲击具有稳定处理效果,研究结果可为船舶生活污水的治理提供参考。     

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NO_3~--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NO_3~--N和TN的去除效果最好,去除率分别为79.5%和63.8%,出水NO_2~--N和NH_4~+-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NO_3~--N和TN去除率分别为99.0%和91.4%,出水NO_2~--N和NH_4~+-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。     

两阶段曝气生物滤池的硝化性能

曝气生物滤池(BAF)是近年来受到广泛关注的一种新型污水处理技术,具有占地面积少、投资费用低、处理效率高、出水水质好等优点。现已被应用于许多污水处理厂的二级处理、深度处理以及污水的回用。实验以陶粒为填料,自行设计了升流式两阶段BAFs(UBAFs)处理模拟生活污水,考察了反应器运行条件对COD与氨氮去除影响,并探讨了UBAFs反应器内氮流失及同步硝化反硝化情况。结果表明,UBAFs对生活污水处理具有良好的净化效果。在进水COD和氨氮浓度分别为200~363 mg/L和16.8~31.3 mg/L条件下,UBAFs处理出水水质均达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)标准,能够满足回用要求。通过采用氮平衡分析方法和借助电子扫描电镜技术,初步认为UBAFs反应器脱氮方式是由于在UBAFs第一阶段局部厌氧环境中以传统方式进行硝化反硝化脱氮,第二阶段是在好氧条件下,异养好氧硝化菌的同步硝化反硝化脱氮。     

碳源强化下的硫自养/异养反硝化协同作用

为强化硫自养反硝化过程,通过向连续稳定运行的硫自养反硝化反应器内投加少量碳源以进行强化,乙酸钠投加量分别为5.99、11.98、23.96 mg·L~(-1)。分析投加前后反应器内硝氮、COD、硫酸根和耗碱量的变化;研究了碳源强化下硫自养反硝化运行效能及反应机理。结果表明,投加少量碳源可增强自养反硝化过程硝氮的去除效果;在3种碳源投加量条件下,COD的利用率均大于85%,但硫酸盐生成量并未减少;在5.99 mg·L~(-1)碳源投加量下,系统实际耗碱量大于以硫酸根和COD计的理论耗碱量,而在11.98 mg·L~(-1)和23.96 mg·L~(-1)投加量下,实际耗碱量均介于2种理论值之间。在投加少量碳源后,自养反硝化脱氮效果明显提高,异养反硝化趋势随着碳源投加量的增加而增加。     

湿地植物作为低C?N比生活污水反硝化碳源的研究

以风车草、香根草、再力花、芦荻、美人蕉5种湿地植物作为低C/N比生活污水的反硝化碳源材料。静态碳源释放实验中,5种湿地植物释碳能力为风车草再力花芦荻香根草美人蕉,风车草COD释放量最高,可达(129.2±6.2)mg/(g·L),其TN、TP的释放量相对较低。静态反硝化脱氮实验中,风车草和再力花脱氮效果最好,反硝化出水中硝态氮质量浓度均降低至3mg/L左右,硝态氮去除率均达88%左右,出水COD均在100mg/L左右,COD去除率均达到84%左右。在低C/N比生活污水反硝化脱氮中试实验中,以风车草为反硝化碳源,出水中TN、COD去除率可分别达到73%、75%左右,说明风车草是一种良好的低C/N比生活污水深度处理的反硝化碳源材料。     

CASS工艺园区污水处理厂提标改造为AAO+三级处理工艺后的运行效果对比分析

为深入落实长江大保护政策,对南京经济技术开发区污水处理厂实施了提标改造。提标工艺为粗细格栅+曝气沉砂池+AAO+高效沉淀池+滤布滤池+消毒。结果表明:在该工艺运行过程中,进水可部分选择性地或全部越过厌氧池进入缺氧池,从而强化反硝化脱氮;在好氧池池末端前置投加除磷药剂,不仅可去除一定的COD和TP,还有强化二沉池污泥压缩、泥水分离的效果;借助碳源投加可提高来水可生化性;增加一套占地面积小、处理效果稳定的高效沉淀池+滤布滤池+消毒三级处理工艺,可控制出水水质,使其持续稳定达标;提标后出水COD、TP、TN、NH_3-N、SS的平均质量浓度分别由37.9、0.323、11.18、1.94、19 mg·L~(-1)降低至22.3、0.029、4.55、0.08、3 mg·L~(-1),污水直接处理成本由0.47元·t~(-1)增加到0.78元·t~(-1);提标后出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准,部分指标满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类水标准要求。该提标改造项目的实施经济效益可行、社会效益显著,可为同类型污水处理厂提标改造工作提供参考。     

某污水处理厂A2/O工艺冬季生物反硝化过程的影响因素研究

针对污水处理厂冬季反硝化脱氮效率不佳的问题,以常州市某污水处理厂A~2/O工艺为研究对象,模拟探讨了不同外加碳源、碳源投加量、溶解氧(DO)和硝态氮浓度对生物处理系统反硝化脱氮能力的影响。结果表明,外加有机碳源对系统的反硝化效能有明显的强化效果。3种外加有机碳源(乙酸、乙醇和乙酸钠)中,乙酸为最佳碳源。当乙酸投加量为40mg/L时,系统反硝化脱氮效率最高,比反硝化速率可达1.964mg/(g·h),反硝化碳耗最少,为7.14 mg/mg。DO与比反硝化速率成反比,DO≤0.20mg/L时,反硝化能力最强。硝态氮初始质量浓度为20mg/L左右时,反硝化能力最强。在实际工程应用中,可以通过提高硝化效果或直接调整回流比实现反硝化脱氮最优条件,将有助于提高系统的冬季脱氮效果。     

厨余垃圾短程发酵产物的性质及其反硝化性能

针对厨余垃圾的短程自由发酵过程,考察了不同初始固体浓度在60 h内对发酵过程和发酵产物的影响,结果表明,短程自由发酵是一种不完全的水解酸化过程,初始固体浓度为(13±0.5)%时有机酸(以COD计)产量最高(16.56 g·L~(-1))。短程发酵液是以碳水化合物为主,同时也包含了乳酸、乙酸、蛋白质和丁酸等的混合物碳源。发酵液的反硝化性能通过硝酸盐利用速率(NUR)实验来验证,结果表明COD/N=6是最优条件,该条件下的反硝化速率v_(DN)=12.89 mg·(g·h)-1(以VSS计)和反硝化能力P_(DN)=0.174 g·g~(-1)(以COD计),同时短程发酵液中快速降解有机物组分为58.35%。     

玉米叶水解液作为好氧反硝化的补充碳源分析

为了降低生物脱氮的碳源成本,首次对玉米叶作为好氧反硝化替代碳源进行研究。先将玉米叶水解预处理,使有机碳源更容易被螯台球菌(Chelatococcus.daeguensis)TAD1获得。在温度为50℃、转速为160 r·min~(-1)的条件下,分别考察玉米叶水解液、柠檬酸钠与玉米叶水解液混合物作为碳源时TAD1的好氧反硝化性能,以及初始pH、NO_3~--N、NO_2~--N浓度对好氧反硝化的影响。结果表明:初始NO_3~--N为100 mg·L~(-1),柠檬酸钠与玉米叶水解液比例为1∶4时好氧反硝化效果最好,其最佳pH为8.0,此时脱氮率为96.79%。初始NO_3~--N为250 mg·L~(-1)时,以玉米叶水解液为唯一碳源时,反硝化速率高达24.30 mg·(L·h)~(-1),脱氮率高达97.20%。总的来说,NO_3~--N为50~100 mg·L~(-1)时,混合液更适宜作为TAD1的碳源;当NO_3~--N为150~300 mg·L~(-1)时,玉米叶水解液更有优势,可以完全取代传统碳源进行反硝化。相似地,NO_2~--N为30~50 mg·L~(-1)时,混合液更适宜作为TAD1的碳源;当NO_2~--N为50~150 mg·L~(-1)时,玉米叶水解液更具优势。     

水力停留时间对天然纤维素类固体碳源反硝化滤池处理效果的影响

为了有效去除低C/N(质量比)生活污水中的TN,考察了水力停留时间(HRT)对以稻秆、玉米芯和大豆壳等天然纤维素为填料和固体碳源(以下简称碳源)的反硝化滤池的脱氮效果的影响,从COD、TN、TP去除规律和不同阶段释碳速率的变化,分析和比较不同HRT和碳源种类下反硝化滤池的脱氮性能,获得了不同碳源对应的最佳HRT,并探讨了最适碳源种类。以稻秆、玉米芯、大豆壳为碳源时,反硝化滤池的最佳HRT分别为2.0、2.0、4.0h,出水TN分别为0.3、0.2、0.4mg/L,TN去除率均为97.8%以上,此时出水COD、TP分别为37.6～44.9、0.4～0.6mg/L。玉米芯释碳速率低,释碳持久稳定,投加玉米芯为碳源的反硝化滤池在4个月后仍可保持高效、稳定的反硝化脱氮性能。     

生物絮凝-AAAO中试系统污染物去除特性及反硝化除磷菌的培养

为降低污水处理成本并实现出水稳定达标,采用中试规模生物絮凝-AAAO工艺处理城镇生活污水,并模拟生物絮凝污泥厌氧消化所产生的碳源,用于强化反硝化除磷菌(DPAO)驯化效果。实验结果表明:生物絮凝系统抗冲击负荷能力较强,化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)平均去除率可达67.23%、 27%与68.93%。将模拟厌氧消化后产生的碳源投加至厌氧池促进DPAO的驯化后,AAAO系统对COD、TN和TP去除率分别提升31.53%、37.67%和26.37%,反硝化吸磷率最高可达62.97%,二沉池出水COD、TN均满足一级A出水标准,TP可低于0.30 mg·L-1。生物絮凝-AAAO工艺脱氮除磷效果较好,可为污水处理厂节能降耗运行奠定基础并有望得到广泛应用。     

短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用

针对垃圾填埋场渗滤液生物脱氮高耗能的问题,通过对A/O/N工艺处理垃圾渗滤液进行短程硝化反硝化调试,对溶解氧(DO)、污泥浓度(MLSS)、污泥龄(SRT)、混合液回流比、pH、碱度进行定性定量分析,研究了不同条件下垃圾渗滤液生物处理阶段COD、氨氮及总氮去除效果,探讨了影响亚硝酸盐氮积累的因素。结果表明,好氧池低溶解氧能成功启动短程硝化,垃圾渗滤液稳定实现短程硝化反硝化脱氮。运行条件为:O反应器DO浓度0.5～0.8 mg·L~(-1),N反应器DO浓度1.5～2.2 mg·L~(-1),MLSS 3 500～4 500 mg·L~(-1),污泥龄9～13 d,混合液回流比1 100%,N反应器pH 7.6～8.2,N反应器碱度1.1 g·L~(-1)。短程硝化调试后,硝化阶段亚硝化率稳定在85%以上,COD、氨氮及总氮去除率分别达95%、98.6%、94.2%以上,节省30%碳源量和20%曝气量。