新型高效反硝化除磷工艺

针对传统生物脱氮除磷工艺中存在的问题,简述了反硝化除磷工艺所具有的优点及其代谢途径．提出了两种典型的反硝化除磷工艺,并介绍了反硝化除磷技术的影响因素和测定方法。反硝化除磷技术的应用可解决传统生物脱氮除磷工艺中硝化菌污泥龄与聚磷菌污泥龄的差别以及反硝化菌与聚磷菌之间有机物之争的难题。     

生物脱氮除磷新工艺的研究进展

传统的脱氮除磷工艺存在许多不足之处 ,经济、高效、低耗的可持续脱氮除磷工艺已成为污水处理的发展方向。在分析中 ,介绍了运用短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷理论的工艺 :SHARON工艺、CANON工艺、ANAMMOX工艺、SHARON与ANAMMOX联合工艺、DEPHANOX工艺、BCFS○R工艺的机理和研究进展     

生物脱氮除磷新工艺的研究进展

传统的脱氮除磷工艺存在许多不足之处，经济、高效、低耗的可持续脱氮除磷工艺已成为污水处理的发展方向。在分析中，介绍了运用短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷理论的工艺：SHARON工艺、CANON工艺、ANAMMOX工艺、SHARON与ANAMMOX联合工艺、DEPHANOX工艺、BCFS工艺的机理和研究进展。     

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。     

A2/O工艺中的反硝化除磷

A2/O工艺是一种最简单的同步脱氮除磷工艺,但由于其系统中固有的基质竞争和污泥龄等矛盾,在实际应用中特别是处理低C/N比污水时脱氮除磷效率较低.反硝化除磷工艺作为近年来颇受关注的污水生物处理新技术.由于在脱氮除磷过程中可以在碳源利用上耦合,可从一定程度上缓解A2/O工艺中的基质竞争矛盾,使得其在处理低C/N比污水时也能实现较高的脱氮除磷效率.就反硝化除磷的技术原理,结合其在A2/O工艺中的最新研究成果及其控制策略,对A2/O工艺中的反硝化除磷的实现、维持及影响因素进行了分析和探讨,并对其发展方向进行了展望.     

生物同步脱氮除硫工艺研究进展

传统生物脱氮除硫过程中存在着许多问题。近年来,通过对脱氮微生物的深入研究,生物脱氮技术取得了突破性进展,而在生物同步脱氮除硫方面发展相对缓慢。总结了包括反硝化除硫、硫酸盐还原—自养反硝化—硝化、反硝化氨氧化以及硫酸盐型厌氧氨氧化等生物同步脱氮除硫工艺的特点,分析了各自的工艺原理及面临的挑战,并提出了今后的研究方向。     

高效脱氮除磷耦合技术物料平衡系统的构建

为了明确系统中反硝化脱氮的具体途径,在传统活性污泥工艺物料衡算方法的基础上,构建了基于短程硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷耦合技术的新型物料平衡系统。以AAO工艺为例,计算了系统稳定运行期间,碳、氮和磷的物料流向,量化了反硝化的5种脱氮途径。结果表明,通过物料衡算推导,系统短程硝化（PN）效率为64．36％。同步硝化反硝化（SND）效率为57．37％;反硝化除磷（DPR）效率为7．82％。对反硝化途径的分析发现,通过亚硝酸盐型同步硝化反硝化去除的氮占32．7％,而作为除磷电子受体得到去除的氮占11．4％。     

添加反硝化菌群的A2/O反硝化除磷低碳工艺启动

为探究反硝化除磷低碳工艺的实际效果,采用序批式反应器(SBR)根据底物反应速率来调节底物的流加速率,并以温度(20±2) °C、pH(7.5±0.2)和溶解氧(DO)为0的反应条件富集反硝化菌群。得到可同时利用亚硝酸盐和硝酸盐为电子受体的反硝化菌群,将其添加至厌氧-缺氧-好氧(A²/O)工艺中,以刺激反硝化细菌在反应器中发挥生物除磷功能,并开展工艺启动研究。结果表明：在加入反硝化菌群后,A²/O工艺发生了明显的反硝化除磷反应,且系统运行稳定;反硝化除磷途径的TP去除负荷均值约为0.014 8 kg·(m³·d)⁻¹;厌氧出水TP平均值为11.95 mg·L⁻¹,且缺氧吸磷量与好氧吸磷量的平均比率约为2.40,即平均反硝化除磷率高达73.34%。这表明在单污泥A²/O工艺中成功实现了反硝化除磷的启动,从而证明了反硝化菌群的生物强化作用,其中的反硝化除磷功能菌群的相对优势菌属包括Dechloromonas、Rhodobacter、Thermomonas等。本研究可为探索基于传统活性污泥系统的低碳生物脱氮除磷工艺,并更好地利用反硝化除磷菌(DPAOs)提供了案例参考。     

双泥膜法SBR脱氮除磷效果研究

通过实验室小试,以人工模拟生活污水为研究对象,考察了基于反硝化除磷理论开发的双泥膜法SBR工艺的脱氮除磷效果。长期试验结果表明：双泥膜法SBR工艺能使硝化菌和除磷菌各自在最佳的环境中生长,解决了传统工艺中脱氮和除磷的矛盾,节省了碳源和能源,并取得了稳定高效的脱氮除磷效果。在进水C∶N∶P为25∶5∶1,换液比为75%的情况下,系统对COD,TP和NH⁺₄-N的平均去除率分别为89.13%、96.12%和86.78%。     

内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺脱氮除磷性能研究

针对传统Pasveer氧化沟内缺氧段碳源难以被反硝化菌充分利用的问题,采用内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺,并进行中试规模实验研究,考察了不同内回流比条件下系统的脱氮除磷效果。研究结果表明,在内回流比为200%的情况下,系统的脱氮除磷效果最好,出水TN和TP的浓度分别降至12.7 mg/L和0.34 mg/L,去除率分别达到61.9%和89.2%。内置缺氧区的设置一方面能使有限的碳源充分用于反硝化,另一方面,促使了反硝化吸磷现象的发生,这使得系统在进水碳源较低的情况下仍能够获得上佳的脱氮除磷效果。但是,过高的内回流比会导致好氧区亚硝酸盐的积累,这对生物除磷是不利的。     

为置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺脱氮除磷性能研究

针对传统Pasveer氧化沟内缺氧段碳源难以被反硝化菌充分利用的问题,采用内置缺氧区的改良型Pasveer氧化沟工艺,并进行中试规模实验研究,考察了不同内回流比条件下系统的脱氮除磷效果。研究结果表明,在内回流比为200％的情况下,系统的脱氮除磷效果最好,出水TN和TP的浓度分别降至12．7mg／L和0．34mg／L,去除率分别达到61．9％和89．2％。内置缺氧区的设置一方面能使有限的碳源充分用于反硝化,另一方面,促使了反硝化吸磷现象的发生,这使得系统在进水碳源较低的情况下仍能够获得上佳的脱氮除磷效果。但是,过高的内回流比会导致好氧区亚硝酸盐的积累,这对生物除磷是不利的。     

反硝化聚磷一体化设备中的聚磷菌

研究了新型生物脱氮除磷新工艺反硝化聚磷一体化设备中反硝化厌氧池活性污泥的兼性厌氧微生物组成，数量及其在该除磷系统中功能，结果表明，稳定运行期反硝化厌氧池内活性污泥混合液的兼性厌氧微生物总数大大多于启动期，稳定期和启动期分离的兼性厌氧微生物有假单胞菌属，副球菌属和肠杆菌科，通过对三种纯菌株进行吸放磷研究，三种菌都有不同程度的聚磷功能，说明反硝化菌也具有聚磷作用。     

投加介体对污水低温生物反硝化除磷的影响及磷形态变化

污水生物反硝化除磷可以克服传统生物脱氮除磷工艺碳源不足的缺点,利用硝酸盐代替氧气作为电子受体,同时进行脱氮除磷和有机物去除,实现“一碳两用”,但是低温会降低反硝化除磷效率。在低温(10±1) ℃条件下,利用序批式反应器(SBR)(90 min厌氧,330 min缺氧,1^#(空白对照)和2^#(投加介体)),投加氧化还原介体1,2-萘醌-4-磺酸盐(NQS),研究了反硝化除磷效率的变化。结果表明：相较于空白对照实验,投加介体NQS强化了污水低温生物反硝化除磷效果,总氮去除率从37.67%提高至51.47%,提高了1.37倍;总磷去除率从53.45%提高至96.50%,提高了1.81倍。此外,研究还发现介体NQS的投加促进了水中磷酸盐形成有机磷(Org-P)的过程,污泥中磷的主要形态是可溶性磷(SRP)和Org-P,最大含量分别为35.78 mg∙L⁻¹和51.09 mg∙L⁻¹;空白对照反应器污泥中磷的主要形态是SRP和Fe-P,最大含量分别为45.61 mg∙L⁻¹和40.67 mg∙L⁻¹。以上研究结果可为低温条件下提高污水生物反硝化除磷效果提供参考。     

北方某污水厂MBBR工艺升级改造后的高效脱氮除磷效果

为研究北方某污水厂经过MBBR提标改造后,在秋冬季进水碳源较低的条件下生化段脱氮除磷率高于理论值的原因,采用沿程水质测定法及小试实验的方法验证其脱氮除磷效果,并通过基于16S rRNA的高通量测序对好氧段微生物菌群进行分析。结果表明,系统在好氧区存在显著的TN去除,去除率约占15%~20%,在缺氧区存在显著的TP去除,去除率高达63.04%,显示系统内发生了同步硝化反硝化(SND)和反硝化除磷现象。通过小试实验验证了好氧SND现象主要来自于悬浮载体,得益于悬浮载体生物膜功能菌分层分布;反硝化除磷现象则得益于系统较长的缺氧停留时间及较短的泥龄。系统中SND和反硝化除磷的存在是系统在低碳源消耗条件下取得高效脱氮除磷效果的主要原因;微生物菌群分析验证了SND现象主要来源于悬浮载体;悬浮载体上硝化菌群相对丰度为28.56%,是污泥的14倍,反硝化菌相对丰度约8.34%,为SND效果的发生提供了微观保证;污泥中存在Candidatus Accumulibacter、Acinetobacter和Tetrasphaera,为该污水厂存在反硝化除磷及高效除磷现象提供了微观证据。     

3株反硝化聚磷菌的分离与鉴定

通过烛缸法培养富集、分离,结合除磷试验、硝酸盐还原产气试验及异染颗粒和PHB颗粒染色辅助检验相结合的方法筛选,得到3株具有较高脱氮除磷效率的反硝化聚磷菌DNPA8, DNPA9和DNPA10。在富氮富磷培养基中培养48 h,各菌株的脱氮率均大于75%,除磷率均大于78%。采用多相分类的方法确定了3株反硝化聚磷菌的分类地位,DNPA8为嗜麦芽寡养单胞菌,DNPA9为水生丛毛单胞菌属首次发现的反硝化聚磷菌;DNPA10为约翰逊氏不动杆菌。该研究结果为富营养化水体的治理提供了有效的菌种资源。     

改进型双泥反硝化除磷脱氮工艺 --一种可望从根本上解决脱氮除磷矛盾的新工艺

在对单污泥系统同时脱氮除磷内在矛盾分析的基础上,探讨了目前国内外双泥系统优化脱氮除磷的可行性,提出了强化解决氮磷矛盾的新工艺——改进型双泥反硝化除磷脱氮工艺。本研究利用SBR反应器对改进型工艺进行了实验室模拟,并为该系统的进一步完善提出了建议。     

CASS反应器内反硝化聚磷菌处理生活污水的性能

以实际生活污水作为处理对象,创造出适宜反硝化聚磷菌富集的条件,研究CASS工艺去除有机物同步反硝化脱氮除磷的性能。经过阶段 I、阶段 II 2种运行模式共计66 d的污泥培养,实现反应器的稳定运行,出水化学需氧量、氨氮、TN、TP的去除率平均值分别为90.47%、95.02%、84.71%和99.09%。通过释/吸磷实验测定稳定运行阶段的污泥,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例达到80.00%,且典型周期内磷的吸收量与硝酸盐的去除量呈线性关系。在此运行模式下,该CASS运行模式可同时高效去除有机物、总氮与总磷,并且对反硝化聚磷菌具有较高的富集效率。     

蠕虫床污泥减量对A2O-MBR系统中细菌特性的影响

蠕虫捕食是实现污泥减量最有前景的技术之一,具有高效和环保的优点。为了考察蠕虫捕食对污水处理系统微生物特性的影响,建立了厌氧-缺氧-好氧-膜生物反应器(A~2O-MBR)与蠕虫床耦合系统,并以传统的A~2O-MBR、A~2O-MBR-空白蠕虫床耦合系统为对照,3组系统同时稳定运行120 d,采用16S rRNA高通量测序对反应器的微生物特性进行对比分析研究。结果表明,A~2O-MBR-蠕虫床系统微生物丰度变大,多样性降低,有效促进了优势菌的富集;耦合系统中脱氮除磷功能菌得到强化,其中反硝化除磷菌比例达12.71%,使脱氮与除磷过程相互协同,蠕虫床的耦合提高了A~2O-MBR系统脱氮除磷效能。以上研究结果为蠕虫捕食技术在污泥减量与污水处理中的工程应用提供了一条有效途径。     

侧流磷回收强化主流脱氮除磷微观现象评价

在低碳源污水脱氮除磷时外加碳源虽然明显有效,但这会增加运行费用,且增加间接碳排放量。为此,考虑侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺,以解决低碳源进水对脱氮除磷的限制。基于变型UCT工艺,建立侧流磷回收单元,仅以调节pH方式实现磷沉淀。结果表明,实验确定的最佳侧流比为15%,调节侧流上清液pH至9.5~10.5即可实现较高的磷回收效率。此外,分析了侧流磷回收强化主流脱氮除磷作用,并进一步评估污泥性状、微生物活性与丰度等微观变化。通过实验,详细剖析并总结了侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺引起的微观现象,重点对污泥沉淀性能、胞外聚合物（EPS）变化、微生物（硝化细菌、聚磷菌、反硝化除磷菌等）活性与丰度等进行了深入分析与评价。以上研究结果有助于侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺推广应用。     

反硝化除磷菌驯化富集方式的探讨

以SBR反应器分别采用一段式和二段式培养方法对反硝化除磷菌进行了驯化富集.结果表明,一段式和二段式培养方法驯化完成后的活性污泥沉降性能均较好,污泥体积指数(SVI)分别约为60、50 mL/g,反硝化除磷菌占聚磷菌的比例达到了77%和71%.两种培养方法下反硝化除磷菌PO3-4-P去除率和脱氮率分别达到了97%和95%以上,缺氧结束时水中PO3-4-P质量浓度小于1 mg/L.驯化完成后污泥的含磷率最高达到了3.7%(质量分数).因此,采用一段式或二段式驯化方法均能实现反硝化除磷菌的有效富集.