A2/O系统受低C/N冲击及修复前后的微生物活性研究

利用2套A2/O工艺装置,通过在实际污水中添加铵盐的方式模拟低C/N冲击的不利情况,采取常规工艺调控措施进行修复,研究了冲击及修复前后的微生物活性变化.结果表明,A2/O系统在受到低C/N冲击之后,耗氧呼吸速率(OUR)、脱氢酶活性(DHA)、三磷酸腺苷(ATP)和聚β-羟基丁酸(PHB)4项指标迅速响应,降幅分别为81.8%,87.0%,90.5%和72.9%.提高污泥回流比和减小污泥龄都是有效的修复措施.修复期间,4项指标均呈现先快后慢的回升规律.提高污泥回流比是通过降低冲击负荷的方式实现OUR指标的基本回复,但DHA、ATP和PHB较受冲击前水平还有10%~20%不等的差距.减小污泥龄是通过逐步排出受损污泥来消除冲击的不利影响,过程中A2/O系统的处理效果不佳,但最后4项指标能够完全恢复.     

WFSI处理低C/N比养猪废水的效果及脱氮机制

为有效处理高氨氮、低C/N比养猪废水,采用在土壤中布设木条形成木质框架的方法构建木质框架土壤渗滤系统(WFSI),并通过调控运行探讨其对化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄⁺-N)、总氮(TN)的处理效果.研究表明,对于COD、NH₄⁺-N和TN分别为160-359、253-298和317-374mg/L的养猪废水,在(25±1)℃和表面水力负荷为0.2m³/m²·d条件下,系统可在30d启动成功并达到稳定运行,其COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到61.7%、85%和36.3%左右.分析表明,WFSI中同时存在异养反硝化和厌氧氨氧化等多种生物脱氮机制,其中厌氧氨氧化的脱氮贡献可达去除总氮的42.3%以上.     

四种不同植物湿地对不同C/N比生活污水的净化效果与季节动态

进水浓度、C/N比、植物种类是影响垂直流型人工湿地对生活污水净化效果的重要因素.本文主要研究了菖蒲(Acorus calamus)、香蒲(Typha orientalis)、千屈菜(Lythrum salicaria)和水葱(Scirpus Validus)等4种植物湿地在不同碳添加及C/N比处理条件下对模拟生活污水的净化效果和季节动态.结果表明,4种湿地植物在不同C/N比(2.5∶1、5∶1和10∶1)进水条件下均能正常生长.在一个生长季内4种湿地植物对主要污染物的平均去除效率为:COD 63.41%~78.02%,TN 33.19%~52.86%,TP 52.64%~73.16%.当C/N为5∶1时,香蒲湿地的COD和TP去除效果最佳,而当C/N为2.5∶1时,菖蒲湿地的TN去除率最高.夏末秋初(7—9月)人工湿地的净化效果较好,而冬季(11月—翌年1月)去除效果明显下降.总体而言,合理地调控进水浓度、C/N比,选择最佳的湿地植物,可显著提高垂直流型人工湿地对生活污水的净化效果.     

CEM-UF组合膜-硝化/反硝化系统处理低C/N废水及种群结构分析

本研究采用具有氨氮富集分离特性的阳离子交换膜-超滤(CEM-UF)组合膜与硝化/反硝化结合处理低C/N废水,考察该系统不同流量比下低C/N废水的硝化、反硝化脱氮特性,并通过对硝化、反硝化活性污泥进行16Sr DNA高通量测序,分析功能微生物群落结构特征.结果表明,系统进水TN为60 mg·L-1,COD/TN为2.65下,各流量比下硝化均有较好效果,平均氨氮去除率为98.7%,流量比值由1∶2上升到1∶6过程中,反硝化m(COD)/m(NO-3-N)随之升高,1∶6时平均硝氮去除率达到最高,为86.28%,系统总氮去除率由22.56%上升到46.8%.Illumina高通量测序结果表明,硝化污泥中可以固氮的Proteobacteria菌门占30.9%,重要的亚硝酸盐氧化菌Nitrospirae菌门占3.06%,属水平上检测到氨氧化菌(AOB)Nitrosomonas和Nitrosospira,亚硝酸盐氧化菌(NOB)Nitrospira和Nitrobacter,AOB与NOB菌比例较高,与硝化反应器中较好的硝化效果相一致.反硝化污泥中Proteobacteria菌门占主导地位(53.13%),其次是Bacteroidetes菌门(10.93%),在属的水平上检测到Dechloromonas、Thauera、Castellaniella、Alicycliphilus、Azospira、Comamonas、Caldilinea和Saccharibacteria多种具有反硝化脱氮作用的相关菌属,反硝化菌所占比例为25.91%,反硝化污泥中具有反硝化功能的微生物丰富,反硝化效果良好.     

三相生物流化床处理低C/N污水的亚硝化过程控制研究

将短程硝化与生物流化床相结合,采用低碳氮比的人工合成污水进行启动,考察进水COD、氨氮、DO、p H对硝化和亚硝化过程的影响。研究表明,较短的水力停留时间(HRT)和较少的接种污泥量有利于生物膜的生长,能够成功实现生物流化床的快速启动。高进水氨氮浓度有助于反应器实现亚硝酸盐的积累,但是这种积累并不稳定。当反应器中p H为7.5~8.1,ρ(DO)为1.5~2.5 mg/L时,最大亚硝化率达到75%左右,氨氮去除率达85%以上。出水NO-2-N和NO-3-N浓度随进水COD浓度的增加而减少;当进水COD浓度为50 mg/L时,出水硝酸盐浓度急剧减少,亚硝酸盐浓度有所降低,反应器发生同步硝化反硝化脱氮现象。     

低C/N比条件下亚硝化颗粒污泥的培养及成因分析

利用柱形SBR反应器,以自配低C/N比废水为基质,以普通活性污泥为种泥,通过逐步缩短沉降时间和提升进水负荷培养亚硝化颗粒污泥,并对该过程进行考察.结果表明:系统运行40 d后,获得成熟的亚硝化颗粒污泥,颗粒污泥颜色为黄色,平均沉降速率达60.8 m·h-1,其中粒径大于0.45 mm的约占总数的96％;出水中亚硝酸盐累积率稳定在75％ ～ 80％,亚硝酸盐累积速率达0.6～0.8 kg·m-3·d-1;DO、温度和SRT都不是导致亚硝酸盐积累的关键因素,高浓度FA是造成本研究亚硝化成功实现的主要原因;颗粒污泥SBR的单周期反应过程可依次划分为COD迅速降解阶段、第一过渡阶段、氨氮去除优势阶段、第二过渡阶段和饥饿阶段5部分;另外,研究中还发现进水COD对颗粒污泥的形成和亚硝化过程的实现具有重要贡献.     

电解强化人工湿地处理低碳氮比污水的效能及机制

针对人工湿地对低碳氮污水处理效果差这一问题,本研究构建了电解强化潮汐流人工湿地系统,通过对比电解强化前后湿地系统脱氮除磷的效果,从微生物群落结构及污染物电化学去除机制等角度揭示电解潮汐流人工湿地强化脱氮脱磷的机制.研究结果表明：电解潮汐流人工湿地对废水中NH₄⁺-N、TN和TP的去除率（分别为88.30%、82.10%和87.74%）均高于未强化的湿地系统.纯电解过程对氨氮的去除没有影响,但是对硝态氮具有还原作用.相比于未强化的湿地系统,电解潮汐流人工湿地阳极附近基质中含有更多的铁氧键、磷氧键、羟基聚合铁等含磷沉淀物,细菌群落结构更为丰富多样,异养反硝化细菌和基于氢气的自养反硝化细菌（Rhodoblastus）丰度都较高,从而实现氮磷的高效同步去除.     

缓释碳源生态基质对低碳氮比河水脱氮效果研究

通过缓释碳源生态基质颗粒脱氮效果实验,比较了缓释碳源生态基质颗粒填料柱与普通砾石填料柱对各种形态氮的去除效果.结果发现,装填生态基质颗粒的实验组出水NO_2~--N、NO_3~--N和TN去除率分别为90.60%、90.32%和63.66%,明显高于对照组-16.39%、-1.51%和25.06%的去除率,说明缓释碳源生态基质可显著增强反硝化作用强度,提高TN去除率.高通量分析结果表明,生态基质组相对丰度超过1%的菌属数量高于对照组,其中,反硝化菌属相对丰度达到30%以上,生态基质释放的纤维素碳源有利于异养反硝化微生物的生长繁殖,使反应器内的微生物群落结构发生显著改变,提高了脱氮效率.     

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。     

温度对VFW-DP工艺净化污染河水的影响

以处理模拟污染河水的垂直流人工湿地-滞留塘(VFW-DP)组合工艺为研究对象,通过试验考察了温度对组合工艺COD_Cr去除和脱氮除磷效果的影响,同时探讨了不同进水方式对组合工艺去除污染物效果的影响。结果表明:VFW-DP对COD_Cr、$NH_{4}^{+}$-N和TP具有较好的去除效果,COD_Cr、$NH_{4}^{+}$-N和TP的平均去除率分别大于47.9%、60.0%、27.5%。在运行初期(中温期),下行式垂直流人工湿地-滞留塘(DVFW-DP)对COD_Cr、$NH_{4}^{+}$-N和TP的去除率分别为61.7%、77.1%和19.9%;上行式垂直流人工湿地-滞留塘(UVFW-DP)的去除率分别为29.5%、53.5%和35.9%:下行式进水方式更利于污染物的去除。温度对污染物的去除效果影响明显,VFW-DP在高温期的去除效果明显优于中温期和低温期。     

低C/N比条件下高效生物脱氮策略分析

针对低C/N比污水传统生物脱氮碳源不足、脱氮效率不高,提出从充分利用碳源和减少生物脱氮碳源需求量两个方面,来实现高效生物脱氮.在充分利用碳源方面,介绍了好氧缺氧分段进水工艺、脉冲式SBR工艺等改进型生物脱氮工艺;在减少生物脱氮碳源需求量方面,介绍了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、完全自养脱氮等新型生物脱氮技术.并对这些技术和工艺的原理、优势、存在的问题以及应用情况进行了简要的分析.     

硫铁填料和微电流强化再生水脱氮除磷的研究

为提高再生水质量,在不同C/N和HRT条件下,对比分析硫铁复合填料和微电流作用强化再生水深度脱氮除磷效果.结果表明,硫铁复合填料和微电流作用均能够强化氮、磷的深度去除效果,且二者结合能够使反硝化系统pH值稳定在7.2~8.5之间.系统中TN主要靠异养反硝化、氢自养反硝化和硫自养反硝化作用去除,94.04%的TP是以生成磷酸铁沉淀的形式去除.分别从填料上取生物膜,进行Miseq高通量测序,构建细菌16S rRNA基因克隆文库.结果发现,在仅有海绵铁作用系统中,同时具有异养反硝化和氢自养反硝化功能的细菌所占比例达到29.47%;硫铁复合填料和硫铁微电流作用系统中,具有硫自养反硝化功能的Thiobacillus(硫杆菌属)所占比例分别达到60.47%和40.62%.因此,硫铁复合填料和微电流作用用于强化再生水深度脱氮除磷具有明显的优势.     

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%.     

植物配置与进水碳氮比对沉水植物塘水质净化效果的影响

将3种常见湖泊沉水植物苦草(Vallisneris spiralis)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)组合构建7种沉水植物稳定塘,分析植物组合对水体氮、磷、有机物去除效果;在此基础上,模拟不同碳氮比(C/N)条件下的沉水植物塘对污水的净化效果,进而探讨碳氮比对沉水植物去污效果的影响.结果表明:(1)7种沉水植物组合对氮、磷均具有一定的净化效果,其中苦草和轮叶黑藻组成的沉水植物塘净化效果最好.(2)3种C/N(1.89、5.93、12.09)条件下,苦草黑藻植物塘的去污效果有所差异,当C/N=5.93时,对污染物的综合去除效果最佳.因此对于沉水植物稳定塘而言,沉水植物组合能取得比单类植物更好的净水效果,并且通过添加适量碳源物质,调整污水的碳氮比,可以提升沉水植物塘的净水效果,研究结果对于实际工程构建稳定塘净化污水具有理论指导意义.     

内源碳PHA的贮存对混合菌群耐低温特性的影响

本文研究碳源调控磷回收强化生物脱氮除磷（biological bio-nutrient removal-carbon regulation and phosphorus recovery,BBNR-CPR）反应器耐低温特性.不断降低BBNR-CPR反应器运行温度,发现BBNR-CPR反应器能够长期在低温（≤15℃）、低C/N比（<4.16）条件下稳定运行,维持总磷的平均去除率为91.20%,氨氮的平均去除率为81.10%,总氮的平均去除率为58.62%.随着运行时间的增加与温度的下降,BBNR-CPR反应器生物内膜具有脱氮除磷以及PHA贮存功能的种属Candidatus_Competibacter、Candidatus_Accumulibacter、Run-SP 154、Thauera、Candidatus_Nitrotoga的相对丰度不断提高,成为耐受低温条件的优势种属.在相同碳源浓度、合成PHA的时间一致的条件下,生物膜内PHA的合成量受温度影响;25、15和8℃合成的PHA量分别占生物膜干重的16.24%、11.49%和9.01%.预贮存PHA的生物膜具有耐受低温的能力;在高PHA水平,8℃和15℃的除磷效率分别为97.46%和100%,脱氮效率分别为55.15%和82.55%;而在低PHA水平,8℃和15℃的除磷效率分别为11.39%和35.02%,脱氮效率分别为0%和12.10%.