固定化氨氧化细菌短程硝化特性研究

以高分子聚合物为载体,采用固定化细胞增殖技术固定氨氧化细菌,研究温度、pH、碱度和溶解氧等因素对短程硝化过程的影响.实验结果表明,最适宜的温度、pH分别是30℃和8.5;当碱度/NH4 -N(质量比)=6.75时,亚硝化率为87.5%;溶解氧浓度影响氨氧化速率,但对亚硝化率影响不大,溶解氧的适宜质量浓度为403 mg/L.     

晚期垃圾渗滤液的部分亚硝化

利用实验室小试SBR在(33±1)℃的条件下,通过动态调控溶氧浓度(DO)(2～7 mg/L)和水力停留时间(2～5 d),经过130 d的运行成功启动了晚期垃圾渗滤液(NH4+-N含量1 227～2 133 mg/L)的部分亚硝化,使出水NO2--N∶NH4+-N稳定维持在1∶1左右,为后续的厌氧氨氧化工艺创造了进水条件。利用实时荧光定量PCR研究启动过程中的特异微生物氨氧化细菌的含量变化表明,氨氧化细菌的含量与NO2--N的生成速率和出水NO2--N稳定性有着显著相关性。     

生物脱氮与甲烷化耦合的EGSB-BAF工艺模拟

以活性污泥3号模型(ASM3)为平台,通过引入厌氧氨氧化和甲烷化过程、以2步硝化-反硝化取代1步硝化-反硝化过程以及区分硝酸盐和亚硝酸盐条件下的内源呼吸过程,建立了同时具有甲烷化、厌氧氨氧化和2步硝化反硝化功能的EGSB-BAF工艺模型.该模型包括5种微生物、28个生物过程,同时考虑了温度、pH值和抑制性物质对生物过程的影响.以实验室EGSB-BAF集成工艺的实验数据,结合灵敏度分析对部分模型参数进行了校核.采用校核后的模型对集成工艺EGSB段和BAF段出水的COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度进行模拟,结果表明,EGSB段和BAF段的出水中COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度的模拟值与实测值的误差在可接受范围内.表明模型能够描述工艺的主要生物反应过程,可以作为指导工艺研究、设计和运行优化的手段.     

ASBR厌氧氨氧化反应器的快速启动及脱氮原理分析

以城市生活污水为基本水质进行配水,采用ASBR研究了厌氧氨氧化反应器的快速启动过程及脱氮性能。实验条件如下:T为(35±1)℃、HRT为24 h、pH为7.2～7.5,进水NH4+-N、NO2--N浓度为40～160 mg/L,TN负荷为0.08～0.34 kg TN/(m3.d),按2∶1比例混合接种好氧短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥,经49 d运行成功启动厌氧氨氧化反应器,并实现稳定运行。实验结果表明:稳定运行期NH4+-N、NO2--N去除率分别达96%和98%;NH4+-N、NO2--N去除量与NO3--N生成量比值为1∶1.05∶0.29,较为接近理论值;成功启动的反应器出水pH高于进水;系统TN去除率平均值为79.7%;反应器内存在反硝化与厌氧氨氧化的协同作用,实现了部分COD去除;污泥由深棕色絮状变成红褐色颗粒状,经SEM扫描电镜观察污泥菌群种类单一,多为球状菌,有漏斗状缺口,具有典型氨氧化菌形态特征。     

高氨氮废水的半硝化工艺影响因素

采用泳动床反应器对含高浓度氨氮的污泥脱滤液进行了半硝化反应影响因素研究。实验结果表明,半硝化工艺可以在较高负荷条件下运行,其出水NO2--N/NH4+-N比例稳定在1.1±0.05∶1,基本满足了厌氧氨氧化工艺的进水要求。此外,温度和溶解氧对工艺运行具有重要影响,控制适宜无机碳含量与NH4+-N比值、碱度与氨氮比值有利于半硝化工艺的进行。     

好氧氨氧化菌混培物的氨氧化动力学研究

采用批式呼吸法求得好氧氨氧化菌产率系数为0.2119 mg COD/mg NH4 -NOD(或者0.7268 mg COD/mg NH4 -N)和氨氧化菌最大氨氮降解速率为0.1 mg NOD/(mg COD·h)(或者0.0292 mg N/(mg COD·h)).用间歇式批试验法,加入24 μmol/L NaN3抑制NO2--N氧化,建立氨氧化反应动力学方程,得到氨氮半饱和系数为18.38 mg NOD/L(或者5.36 mg NH4 -N/L),DO半饱和系数为0.494 mg/L.对比参数值表明,用一步硝化动力学来描述氨氧化反应动力学模型是错误的.     

厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养研究

为了防止微生物流失,向厌氧序批式反应器(ASBR)中投加纤维膜(无纺布)作为厌氧氨氧化菌的载体,而使ASBR改为厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),研究了厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养过程中氮负荷提高对ASBBR的影响。经过23d的培养,厌氧氨氧化菌的活性恢复到原有的水平,然后提高TN容积负荷培养厌氧氨氧化菌。至132d时,反应器TN容积去除负荷达到了2.060kg/(m3·d)。整个过程中NH4+-N和NO2--N去除率一直保持在98%以上。当厌氧氨氧化菌活性恢复后,NH4+-N、NO2--N消耗量与NO3--N生成量之比最终趋于一定值(1.00∶1.30∶0.25)。在培养过程中,污泥颜色逐渐由灰色变为红棕色,最终变为浅红色。结果表明,反应器运行很稳定,NH4+-N、NO2--N出水浓度非常低,在短时间内能提高到较高的容积去除负荷。可见,ASBBR很适合厌氧氨氧化菌的富集培养。     

容积负荷对厌氧氨氧化反应器运行影响的研究

采用1套有效容积为3 L的厌氧复合床作为厌氧氨氧化反应器,用提高进水基质浓度和缩短反应器水力停留时间2种方式提高反应器的容积负荷,进而研究反应器最佳的进水浓度和水力停留时间。结果表明,在HRT为24 h的条件下,反应器最佳进水浓度NH4+-N与NO2--N在110 mg/L左右;通过调节HRT发现,当HRT大于8 h时,NH4+-N与NO2--N的去除率都在80%以上。     

硝化速率法用于活性污泥活性测试的研究

以城市污水厂回流污泥中的硝化细菌(氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌)为受试生物,HgCl2为标准毒性物质,通过对两组实验--氨氧化速率实验(NH 4-N→NO-2-N)和亚硝酸盐氧化速率实验(NO-2-N→NO-3-N)的研究表明,氨氧化细菌对HgCl2的灵敏度(IC50=0.034 mmol/L)明显高于亚硝酸盐氧化细菌(IC50=0.20 mmol/L).氨氧化速率法测试活性污泥活性时,使用NH 4-N或NO-X-N指标需要120 min或更长的时间,但使用NO-2-N指标仅需30 min就可完成测试,而且结果重现性要比NH 4-N和NO-X-N好,其变异系数CV为5.9 %.     

不同进水条件下ASM1模型参数的灵敏度分析

编制了BSM1的仿真程序,并分析了不同进水条件下ASM1模型的16个参数对BSM1出水COD、TN、NH4+-N、NO3--N灵敏度的影响.结果表明,9个参数的灵敏度在规定的划分范围内没有区别,7个参数在不同进水条件下差别较明显;各参数灵敏度的变化规律,与出水的NH4+-N及NO3--N浓度变化有一定相关性;灵敏度变化与ASM1模型速率方程中的开关函数有关.研究不同进水条件下模型参数的灵敏度,有助于提高污水处理仿真计算的准确性.     

不同滤料及挂膜方式对养殖污水处理效果的研究

实验研究了填装不同滤料的4种生物滤池在3种挂膜方式下生物功能启动的情况。结果表明,相同挂膜方式下不同生物滤池中,氨氮浓度都随着系统运行时间的延长而逐渐下降,亚硝态氮浓度先上升达到峰值后下降,但悬浮球形滤料处理污水的效果明显优于其他滤料。悬浮球形滤料下不同挂膜方式,系统稳定时间不同,自然挂膜、活性污泥挂膜、优势菌挂膜三者依次约为39、30和21 d,但采用优势菌挂膜由于生物膜容易脱落,氨氮的处理效果较差。采用活性污泥法加入悬浮球形生物滤料是处理养殖污水行之有效的方法。系统运行27 d可使氨氮的浓度降低到0.033 mg/L,系统运行33 d,亚硝态氮浓度可下降到0.045 mg/L左右。     

连续流反应器污水硝化过程中的N2O释放

污水生物脱氮硝化阶段是温室气体一氧化二氮(N2O)的重要释放源。采用连续流反应器在2种进水氨氮(NH4-N,低氮反应器60 mg/L和高氮反应器180 mg/L)浓度条件下驯化硝化菌,并研究了不同初始NH4-N浓度和不同初始亚硝酸盐(NO2-N)浓度条件下所驯化硝化菌释放N2O的特征。结果表明在反应器运行过程中2个反应器释放N2O较少,均小于去除NH4-N浓度的0.01%;N2O的释放均随着初始NH4-N浓度或初始NO2-N浓度的升高而增加;不同初始NH4-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在0.51%~1.40%之间,高氮反应器驯化硝化菌在0.29%~1.27%之间;不同初始NO2-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在1.38%~3.78%之间,高氮反应器驯化硝化菌在1.16-5.81%之间。     

混合固定化硝化菌和好氧反硝化菌处理焦化废水

对传统的聚乙烯醇(PVA)固定化方法进行了改进,试制了加入麦秸粉末的固定化球和以活性炭纤维膜为载体膜固定化细胞产品。混合固定化硝化细菌和好氧反硝化细菌对经过厌氧折流板反应器酸化后的焦化废水进行脱氮,焦化废水在厌氧折流板反应器中经过18 h的酸化后,pH在8.0左右,开始进入好氧槽进行脱氮。在有效容积为5 L好氧槽中经过12 h的曝气处理,加入麦秸粉末的固定化球对氨氮的去除率高达94.3%;纤维膜固定化细胞产品对氨氮的去除率为85%。整个脱氮过程无NO^-₂-N和NO^-₂-N的积累,实现了好氧条件下的同时硝化和反硝化。     

复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究

以天然矿物质沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构建复合基质生态床,表面种植景观植物,采用下向流-上向流运行方式修复北方景观水体。分别进行静态实验及不同循环速率下的动态实验,考察对水体污染物去除过程。结果表明,2种运行方式下对水体NH⁺₄-N去除率都在85%以上,其中以1 h为循环周期的运行方式去除率达97%,较静态提高12.8%;TN去除率最高为84%;TP去除不稳定,过程缓慢。煤渣层对NH⁺₄-N的去除效果差,硝化作用不彻底与反硝化作用的加强使下层出水NH⁺₄-N 、NO^-₂-N及NO^-₃-N浓度均高于上层。提高循环速率有利于对氮的去除。     

用微电极测定曝气量对SBR系统中硝化作用的影响

为了研究曝气量对硝化作用的影响,实验采用3个相同的SBR装置,分别在曝气量为4、10和16 L/h的条件下处理人工污水,并采用自制的溶解氧、NO3-、NH4+和pH微电极测定了活性污泥絮体内部微元环境中相应基质的浓度。结果表明,曝气量为4 L/h时,活性污泥絮体内存在厌氧微区,NO3--N浓度减小了,发生了反硝化作用;而曝气量为10 L/h和16 L/h时,活性污泥絮体内发生的都是硝化反应,且NH4+-N浓度的减小量、NO3--N浓度的增大量都随着曝气量的增大而增大,pH随着曝气量的增大而减小。     

利用悬浮填料附着生物膜同步去除碳氮磷

采用移动床生物膜反应器（MBBR）处理配制模拟废水,实验结果表明,水力停留时间为6h、悬浮填料填充率为40％时,在不同C／N／P比率条件下,MBBR对COD、NH4＋-N和TN去除性能好且稳定,平均去除率分别达到90％、94．8％和62．39％以上,而TP的去除率受C／N／P值影响较大,当C／N／P的比值为100／10／1．8时,平均去除率达到58．03％。一定的溶解氧（DO）质量浓度能保证反应器中COD、NH4-N高效稳定的去除,同时是TN和TP同时去除的重要影响因素,在MBBR中最佳DO值约为3mg／L。由于附着在悬浮填料生物膜内部存在厌氧、缺氧微环境条件,在反应器中存在少量的反硝化聚磷菌。     

不同污泥源厌氧氨氧化污泥的比较

采用厌氧序批式反应器,以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为污泥源,通过对氨氮、亚硝酸盐氮、pH等指标的监测和数据分析、污泥颜色变化和菌落电镜照片的观察,研究2种不同污泥源厌氧氨氧化污泥的差异.结果表明,不同污泥源厌氧氨氧化污泥的颜色不同,污泥中具有厌氧氨氧化作用的优势菌不同;由厌氧颗粒污泥为污泥源培养出的厌氧氨氧化污泥具有较高的厌氧氨氧化活性.     

不同污泥源条件下ANAMMOX启动及其与反硝化协同脱氮对比

采用城市生活污水配水同时启动两组ASBR,R1接种好氧硝化污泥,R2按2∶1混合接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥,研究2个ANAMMOX反应器启动的可行性及其差异。实验结果表明,R1和R2均可成功启动ANAMMOX,R1需130 d,R2仅需73 d;稳定期R1和R2反应器NH4+-N、NO2--N和TN去除率分别达95.30%、91.30%、76.28%和96.2%、98.3%、90.1%,且周期内NH4+-N、NO2--N和NO3--N降解规律相似;R1和R2反应器发生的主要反应为厌氧氨氧化,但同时存在反硝化作用;2组反应器稳定运行后污泥颜色、形态及微生物组成相似,经SEM观察多为球状菌。     

ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验.在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮.氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH 4-N)、亚硝氮(NO-2-N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3·d)和0.063 kg/(m3·d)和0.126 kg/(m3·d)提升到了0.239 kg/(m3·d)、0.315 kg/(m3·d)和0.554 kg/(m3·d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间.