生物流化床厌氧氨氧化脱氮处理垃圾渗滤液的研究

采用厌氧流化床反应器 (AFB)作为厌氧氨氧化反应器 ,对垃圾渗滤液脱氮进行了研究。以模拟废水完成了反应器的启动 ,然后加入一定比例的垃圾渗滤液 ,对垃圾渗滤液厌氧氨氧化脱氮的影响因素进行了研究 ,取得了较好的脱氮效果。实验表明 ,厌氧氨氧化脱氮对高氨氮浓度的垃圾渗滤液的处理具有较大的潜力。     

生物流化床厌氧氨氧化脱氮处理垃圾渗滤液的研究

采用厌氧流化床反应器(AFB)作为厌氧氨氧化反应器，对垃圾渗滤液脱氮进行了研究。以模拟废水完成了反应器的启动，然后加入一定比例的垃圾渗滤液，对垃圾渗滤液厌氧氨氧化脱氮的影响因素进行了研究，取得了较好的脱氮效果。实验表明，厌氧氨氧化脱氮对高氨氮浓度的垃圾渗滤液的处理具有较大的潜力。     

高基质浓度下厌氧氨氧化反应器的启动过程

采用3套厌氧序批式生物膜反应器,研究了高基质浓度对厌氧氨氧化反应器启动过程的影响。经过50 d左右培养,3个反应器氮容积去除负荷均达到0.23 kg N/(m3.d)。但是随着氮容积负荷的提高,反应器内pH也随之升高,最终超过了厌氧氨氧化菌最适生长条件,3个反应器脱氮效果逐渐下降。然后分别通过降低浓度、延长水力停留时间的方式对其脱氮效能进行恢复性研究。结果表明高基质浓度不利于厌氧氨氧化反应器脱氮能力的增强。采用低基质浓度的方式提高反应器氮容积去除负荷时,脱氮效能不仅得到了恢复,而且能够提高到0.45 kg N/(m3.d)。说明低基质难度比高基质浓度更有利于厌氧氨氧化脱氮效能的提高。     

不同泥源对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用2套上流式生物膜反应器,分别接种少量厌氧氨氧化污泥和大量硝化污泥,考察其对厌氧氨氧化反应器启动的影响。污泥接种入反应器后,测得接种厌氧氨氧化污泥的反应器(R1)内MLSS为0.22 g/L,另一个反应器(R2)MLSS为2.7 g/L。与直接接种厌氧氨氧化污泥相比,R1经过72 d的运行才显现出厌氧氨氧化特性。经过114 d的培养,前者氮去除速率由0.23 kg/(m3.d)提升到5.29 kg/(m3.d),总氮去除率大于89%;R2的氮去除速率由0.01 kg/(m3.d)提升到1.1 kg/(m3.d),总氮去除率大于84.6%。说明普通污泥启动需要一个较长的筛选过程,直接接种少量的厌氧氨氧化污泥比接种普通的污泥能够更快启动厌氧氨氧化反应器。     

污泥颗粒化快速启动厌氧氨氧化反应器的探讨

厌氧氨氧化工艺处理成本低,被认为是有应用前景的废水脱氮技术.但是,厌氧氨氧化菌生长缓慢,厌氧氨氧化反应器启动困难.探讨了几种快速启动厌氧氨氧化反应器的方法,包括投加颗粒污泥、惰性载体、絮凝剂及多价阳离子等,并对其作用机理进行了分析.     

厌氧氨氧化菌接种污泥的选择培养过程研究

厌氧氨氧化菌的2种不同接种污泥培养实验表明,厌氧消化污泥和好氧硝化污泥均可成功启动厌氧氨氧化过程.接种厌氧消化污泥比好氧硝化污泥培养的厌氧氨氧化菌启动快,但后者去除效果较好.接种好氧硝化污泥的反应器的厌氧氨氧化速率随着氨氮基质进水浓度的增加呈线性增加.进水氨氮浓度为280 mg/L时的氨氮平均去除率达91%;而接种厌氧消化污泥的相应氨氮平均去除率仅为52%.厌氧氨氧化过程以接种好氧硝化污泥来启动为宜.     

饥饿对厌氧氨氧化污泥颗粒化及污泥形态的影响

厌氧氨氧化颗粒污泥经过长期保存会逐渐解体成絮状,但目前关于保存后期的饥饿环境对不同形态污泥的影响尚缺乏深入研究。针对该问题,以饥饿15 d颗粒解体后的厌氧氨氧化絮状污泥作为接种污泥,考察了其颗粒化过程及其对于反应器启动和运行的影响,同时对比研究了絮状和颗粒状厌氧氨氧化污泥对于饥饿的响应及其活性恢复情况。结果表明:饥饿10 d后补料继续培养3个批次,厌氧氨氧化颗粒污泥反应活性的恢复速率高于絮状污泥;接种厌氧氨氧化絮状污泥80 d左右,反应器中NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率均达到100%,160 d可以实现污泥的颗粒化。此研究结果可为利用长期保存下的种泥启动厌氧氨氧化反应器提供参考。     

Anammox-MBR耦合工艺在生活污水中的脱氮性能及其机理

厌氧氨氧化工艺在处理生活污水过程中存在处理效率不稳定的问题,阻碍了其在生活污水处理中的工程应用。采用包括缺氧反应器、好氧反应器、膜组件3个部分的anammox-MBR (AX-MBR) 耦合工艺来处理生活污水,以期解决该问题。实验开始时,先投加污水处理厂好氧活性污泥进行启动,后降低反应系统的溶解氧,最后再投加厌氧氨氧化菌 (AnAOB) 。结果表明,投加AnAOB可有效提高AX-MBR的NH₄⁺-N去除率,NH₄⁺-N平均去除率由68%升至87%。实验过程中未对反应器进行温度控制,故在反应温度低于20 ℃时发现,AnAOB活性随着温度降低急剧下降。在低温环境运行时,可采用降低进水负荷的方式来保证处理效果。采用¹⁵N稳定同位素示踪法对AnAOB脱氮贡献率进行分析表明,AX-MBR氮元素的去除主要由AnAOB主导的途径完成,其脱氮贡献率可达65%。而16S高通量测序结果表明,缺氧反应器中的AnAOB主要为Candidatus Kuenenia,且缺氧反应器和好氧反应器的反硝化细菌丰度远大于氨氧化细菌丰度。这表明AX-MBR中NO₂^--N主要来源于部分反硝化,这在群落水平上证明了短程反硝化-厌氧氨氧化的存在。本研究结果可为厌氧氨氧化的工艺发展提供参考。     

厌氧氨氧化颗粒污泥的快速培养与形成机理

利用反硝化颗粒污泥掺杂少量厌氧氨氧化污泥启动厌氧氨氧化反应器,掺杂体积比为10:1,旨在快速启动厌氧氨氧化反应器并培养厌氧氨氧化颗粒污泥。结果表明,反应器连续运行60 d,成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥。反应器启动可分为细胞自溶期、活性提高期以及活性稳定期3阶段,细胞自溶期,颗粒污泥大量裂解,PN/PS由0.6升高到1.25,VSS/SS由0.45降低至0.38。活性提高期,PN/PS比值降低,VSS/SS比值回升。反应器进入活性稳定期,NH4-N、NO2-N、NO3-N 3种氮素转化比率维持在理论值1:1.32:0.26左右,PN/PS比值继续降低至0.6,VSS/SS比值回升至0.41。培养过程中污泥颜色由黑经棕逐渐变为红色,内部有大量类似于厌氧氨氧化菌的球型菌和椭球型菌。     

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.     

两级ANAMMOX串联快速启动后置反应器的性能及机理

外源添加酰基高丝氨酸内酯类信号分子(AHLs)可以提高厌氧氨氧化菌(AAOB)的活性,有助于厌氧氨氧化(ANAMMOX)的快速启动,然而,AHLs的获取会增加操作成本。基于此,本研究构建了两级ANAMMOX串联反应器,以充分利用一级反应器(R1)出水有效成分实现后置反应器(R2)的快速启动。以R1的出水为进水,并逐渐过渡到以R1出水上清液和合成废水为进水的策略运行R2;通过脱氮性能、污泥特性和微生物群落变化来验证该策略的可行性,并进行了相关的机理分析。结果表明,R2在第56天实现了快速启动,运行90 d后,在总氮容积负荷为0.6～0.7 kg·(m³·d)^-1时,总氮去除率达到93%以上,显著高于直接以合成污水启动的对照组(R3,61%)。这可归因于R1流失污泥为R2提供了稳定的生物量补充,并且其上清液包含的群体感应信号分子促进了R2中AAOB的活性提高。高通量测序结果表明,R1出水引入的有机物导致R2群落多样性升高,反硝化菌等异养菌相对丰度增加,ANAMMOX功能菌Candidatus Brocadia占比下降,然而,与R1相比,R2物质运输和代谢相关功能基因表达水平上调。以上结果说明,通过两级ANAMMOX串联实现后置反应器的快速启动是可行的。     

由anammox转为CANON工艺的调控策略及微生物响应特性

为探究全程自养脱氮工艺(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)启动和高负荷运行过程中微生物响应特性并确定有效的调控策略,基于已稳定运行的厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, anammox)系统,通过调控DO、pH和游离氨,并采取逐渐降低$ {{\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_2}} $-N和提升${ {\rm{N}}{{\rm{H}}^ + _4}}$-N的质量浓度的方式将其转为CANON工艺。结果表明：以10~20 mg·L⁻¹的游离氨为参考因素,调控DO为0.2~0.5 mg·L⁻¹、pH为7.0~7.2,可有效抑制亚硝酸盐氧化菌增殖,稳步提升氨氧化速率和氮去除速率(分别约为0.98 kg·(m³·d)⁻¹和1.67 kg·(m³·d)⁻¹),顺利启动CANON工艺;anammox和亚硝化途径对${ {\rm{N}}{{\rm{H}}^ + _4}}$-N的转化比最终稳定在0.73左右;高质量浓度(>1 800 mg·L⁻¹)的氨氮会促使anammox菌基因丰度增加,而使氨氧化菌基因丰度降低;anammox菌在CANON启动前期和高负荷条件下分别以Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia为优势菌属,而SM1A02作为可能的anammox菌属同氨氧化菌属Nitrosomona在启动过程中始终为优势菌属。     

快速启动厌氧氨氧化用于老龄垃圾渗滤液脱氮及其机理分析

基于短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液,含有大量难降解有机污染物,且氨氮和化学需氧量浓度高,C/N比低等特点。本研究以厌氧硝化污泥作为接种污泥,采用升流式厌氧污泥床反应器(UASB),快速启动厌氧氨氧化反应,对其进行深度脱氮。探究启动厌氧氨氧化反应的最佳条件和脱氮性能,根据污泥形貌特征和微生物群落结构的变化,阐明厌氧氨氧化的作用机理。结果表明,厌氧氨氧化快速启动最佳条件：温度为(30±1) ℃、初始pH为7.5、NO₂⁻/NH₄⁺为1.25~1.50、无外加碳源和MLSS为4 200 mg·L⁻¹。历经60 d后,厌氧氨氧化成功启动,进水TN容积负荷最高为0.45 kg·(m³·d)⁻¹,TN容积负荷去除速率最高为0.36 kg·(m³·d)^-1,NH₄⁺-N、NO₂⁻-N和TN去除率超过80%。同时,UASB运行至第60天时,接种污泥形貌呈现花椰菜结构,微生物群落多样性减少,Planctomycetes门为优势菌群,其丰度为44.4%。Candidatus Brocdia属为第一优势菌属,其丰度为42.8%,证实厌氧氨氧化快速启动成功,AnAOB利用NO₂⁻-N为电子受体,以NH₄⁺-N为电子供体实现深度脱氮。综上所述,厌氧氨氧化的快速启动可为短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液深度脱氮提供参考。     

2种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性比较

厌氧产甲烷菌生长缓慢,对生境环境尤为敏感,其富集难且慢,所以厌氧反应器的快速启动一直是热点研究问题。为摸清连续流搅拌槽式反应器（CSTR）处理糖蜜废水的适宜启动条件和调控方法,比较了两种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性。结果显示,以啤酒废水污水处理车间的剩余污泥为种泥,在HRT为18 h、温度35℃条件下,进水COD为4 000 mg·L-1时直接启动CSTR厌氧反应器,系统因挥发酸积累,产甲烷菌群活性受限,难以富集培养,经过近103 d的运行,系统未形成高效的厌氧甲烷发酵微生物菌群结构体系;而当采用保持HRT18 h不变,进水COD阶段性提升至4 000 mg·L-1的启动方式时,产甲烷菌群活性较高,能在较短时间内得到有效富集和培养,CSTR能成功培养具有完整甲烷发酵功能的微生物菌,COD去除率可在65 d内达到56%,反应器成功启动。     

前置反硝化曝气生物滤池的挂膜启动研究

为了解前置反硝化曝气生物滤池(BAF)的启动规律,构建了小试规模的前置反硝化BAF,采用快速排泥、逐步增大水力负荷的策略考察了其启动过程中的污染物去除情况及启动特性.结果表明,在好氧柱水力负荷为2.04 m3/(m2·h),厌氧柱水力负荷为4.08 m3/(m2·h),回流比为100%,气水比为5.6:1的情况下,前置反硝化BAF的启动需要49 d.启动过程中好氧池中硝化细菌的成熟是启动的关键.厌氧池中的反硝化细菌的成熟标志着启动的完成.启动完成后,前置反硝化BAF的出水COD、NH3-N及NO3--N分别稳定在50、15和5 mg/L以下,满足国家一级A排放标准.     

厌氧氨氧化工艺快速启动策略及其微生物特性

为探讨种泥投加及氮负荷提升方式对厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation, anammox）工艺启动中微生物丰度及群落结构的影响,采取先普通活性污泥驯化后再接种anammox种泥的方式启动anammox工艺。结果表明在活性迟滞阶段投加anammox菌种可以快速启动anammox工艺。通过缩短水力停留时间的方式增加氮负荷并可以避免直接提高进水氮浓度导致的基质毒性抑制,有利于达到更高的总氮去除负荷。稳定运行时反应器的氮去除负荷达0.51 kg·(m3·d)-1,anammox菌基因丰度为4.92×109 copies·g-1 (以VSS计),占细菌总数的2.70%。启动阶段,反应器内微生物多样性逐渐下降,检测到浮霉菌门中4个anammox菌属,以Candidatus Jettenia和Candidatus Kuenenia为主要anammox菌属。在接种污泥处于活性迟滞阶段时,结合提高进水氮浓度、缩短水力停留时间和投加anammox菌种的方式可以快速启动anammox工艺。     

外循环厌氧反应器接种好氧污泥的启动研究

内蒙古自治区某啤酒厂的外循环厌氧反应器完成了首次启动后由于操作问题,导致系统运行崩溃.第2次接种后续生物接触氧化池的好氧污泥进行重新启动,经过20 d的驯化,好氧污泥转变为活性较高的厌氧污泥;采用低负荷高去除率的方式运行40 d后,塔内形成了部分颗粒污泥;之后,为了提高颗粒污泥量快速提高进水流量,COD去除率先突然下降然后缓慢升高.当进水流量达到最大时启动结束,此时塔内颗粒污泥量和COD去除率仍在缓慢上升.     

污水厂Carrousel氧化沟溶解氧和速度分布的研究

对长沙某污水处理厂的Carrousel氧化沟进行现场测试，获得不同截面的溶解氧和速度的数据，探讨了表曝机台数、沟深、沟的长宽比、进出水位置对溶解氧和速度的影响。初步掌握了该Carrousel氧化沟内溶解氧和速度的变化规律，认为通过调节倒伞形表面曝气机，可以在沟内不同区段创造好氧与缺氧的环境，为最终实现同步硝化反硝化的高效运行做准备。     

厌氧氨氧化反应过程的三维荧光光谱解析

采用三维荧光光谱表征了厌氧氨氧化UASB反应器启动过程中和有机冲击负荷条件下的出水样品,应用平行因子分析方法解析样品中各主成分的三维荧光光谱图。研究结果表明,反应器启动阶段,出水中含有类蛋白质、类富里酸和类腐殖酸物质,主要源于接种污泥的菌体自溶和残留有机物厌氧发酵。随着反应器的运行,出水中的类蛋白质,类富里酸物质和类腐殖酸荧光物质逐渐减少。在有机冲击负荷条件下,出水中的类蛋白质组分迅速增加并成为反应器出水中的主要荧光物质。该研究为厌氧氨氧化的启动及运行控制的监控表征提供了新的方法。