SBR快速实现短程硝化及影响因素

基于建立的序批式反应器(SBR),探索实现城市生活污水短程硝化的主要控制因素。研究结果表明,废水温度维持在(30±1)℃、pH值为7.8~8.2的条件下,采用间歇曝气的运行方式,仅驯化培养29 d,成功实现短程硝化,亚硝氮积累率为95%左右。通过对比发现,间歇曝气方式优于连续曝气方式,间歇曝气能有效地将溶解氧(DO)浓度控制在1.0 mg/L以下,从而有利于进行短程硝化反应。此外,温度和pH可以影响亚硝氮的积累效果;当温度在25~35℃、进水pH为7.8~8.2时,亚硝氮的积累情况较好,积累率在91%以上。     

间歇曝气条件下短程硝化的实现及影响因素研究

研究间歇曝气条件下短程硝化的实现及温度、pH值和DO对实验效果的影响。以城市生活污水为研究对象,采用间歇曝气方式进行短程硝化实验,利用接种法培养驯化亚硝化细菌。实验研究结果表明,经过22 d的培养驯化,成功获得了亚硝化细菌,亚硝酸盐的积累率达到90％左右。在温度为25℃、pH为7.5、DO＜1 mg/L的条件下,亚硝酸...     

不同碳源下的间歇曝气反硝化实验研究

本实验研究在序批式模式下高浓度硝酸盐的反硝化,比较用甲醇、醋酸钠和消化污泥上清液作碳源。实验发现,间歇曝气有助于提高反硝化污泥的沉降性能,而厌氧条件下,污泥的沉降性能差。污泥浓度4~5gVSS/L下,3种碳源都能有效地进行反硝化。最大硝酸盐去除率为0486gNO3N/gVSS·d。开始阶段,亚硝酸盐浓度增加,但用醋酸盐和硝化污泥上清液作碳源,其浓度最终下降为零。     

基于曝气方式控制的碳捕获预处理黑水部分亚硝化工艺

短程硝化是短程生物脱氮工艺的前提与难点,通过曝气控制实现短程硝化具有操作灵活、成本低等优点。本文采用序批式活性污泥反应器,对比分析了高氧持续曝气、间歇曝气和低氧持续曝气3种曝气方式实现碳捕获预处理黑水短程硝化的效果和微生物群落结构的差异。结果表明：相对于高氧持续曝气和间歇曝气,低氧持续曝气工况亚硝态氮累积率(NAR)更高,出水NO₂⁻-N/NH₄⁺-N更接近厌氧氨氧化进水的水质要求;高氧持续曝气工况能逐步洗脱Nitrospira,同时提高AOB和Nitrobacter的相对丰度;低氧持续曝气工况显著降低了Nitrobacter的相对丰度,但低DO条件下AOB丰度降低并出现了Nitrospira。以上研究结果表明,针对碳捕获后的黑水,采用高氧持续曝气与低氧持续曝气交替组合运行的控制策略有助于实现更好的短程硝化效果和运行稳定性。     

模拟光伏间歇曝气两级SBR的脱氮除磷效果

基于农村生活污水间歇排放和太阳能能量密度昼夜变化特征,模拟光伏间歇曝气两级SBR处理农村污水,将聚磷菌(PAOs)和硝化菌分开控制在2个反应器中生长,分别命名为厌氧(缺氧)/好氧SBR(A/OSBR)和硝化SBR(N-SBR)。考察进水时间和回流对系统脱氮除磷效果的影响以及单个运行周期内污染物、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)和pH变化规律。结果表明,当进水时间为60 min和5 min,系统对TP的去除率分别为20.6%和56.5%;N-SBR出水与生活污水按1:2比例进入A/OSBR中,系统对TN、TP的去除率分别为57%和30.6%;N-SBR具有稳定的硝化效果,NH4+-N的去除率均能达到90%以上。DO和pH曲线的突跃点与反应终点保持一致,可将其作为实时控制参数。     

曝气强度对同时硝化反硝化（SND）脱氮过程中N2O排放的影响

为了控制污水脱氮中N2O排放,在不同曝气强度下研究了好氧硝化段同时硝化反硝化（SND）系统的N2O排放特性,并采用PCR—DGGE技术分析微生物群落特征。结果发现,随着曝气强度的增强,系统总氮去除率下降,但脱氮中N2O—N所占比例则上升,实验中从低到高3个曝气强度下,总氮去除率分别为80．01％、65．28％和58．62％,脱氮中N2O—N所占的比例为1．89％、7．84％和9．20％。PCR—DGGE分析显示,和低曝气强度下相比中、高曝气强度下系统微生物群落发生明显变化,但中曝气强度和高曝气强度下系统微生物群落表现出较高相似性。这表明,不同曝气强度下系统N2O排放受到氮素转化和微生物群落变化的影响。适宜曝气强度不仅提高总氮去除率,还可有效控制N2O排放。     

温度对亚硝化及氧化亚氮释放的影响

采用批次实验的方法探讨了3种不同温度(15℃,25℃,35℃)对亚硝化及其过程中温室气体氧化亚氮释放情况。结果表明,温度对亚硝化过程及氧化亚氮的释放有显著影响。在15～35℃范围内,随着温度的升高,氨氧化率和亚硝化积累率逐渐升高,N2O释放量也逐渐增大,35℃可以作为适宜的亚硝化温度,平均氨氧化率为50.9%,亚硝化积累率为55.6%,NO2--N与NH4+-N出水浓度比为1.1,氨氧化率,亚硝化积累率和出水中亚硝氮与氨氮浓度比较合适,从而可以为厌氧氨氧化工艺提供合适的进水,但在此温度下平均N2O释放量相对较高,为1.494μg/g MLSS。     

SBR新型运行方式下的反硝化脱氮除磷效能

为了提高低碳源污水脱氮除磷的效率,在传统SBR的基础上,通过改变SBR的运行方式和结构,构建了厌氧、好氧和缺氧在同一反应器中不同部位同时进行的反硝化除磷双泥系统。探究SBR工艺新的运行方式下的反硝化除磷脱氮效能,实验表明,在最佳运行工况下,即厌氧(进出水)30 min→上部好氧90 min(下部厌氧90 min)→缺氧50 min→沉淀10 min,系统对COD、氨氮、总氮和总磷的去除率分别达到94%、82.08%、76.78%和95.47%,出水能达到国家污水综合排放一级A标准(GB18918-2002)。     

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯对硝化型曝气生物滤池的影响及其去除效能

为探究邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)对硝化反应的影响及其去除情况,采用2座下向流硝化型曝气生物滤池进行对比实验.其中一座滤池进水DEHP浓度为100 μg/L,另一座滤池进水中不添加DEHP作为空白对照.对比实验期间氨氮负荷先后调整为0.6 kg NH4+-N/(m3·d)和1.5 kg NH4+-N/(m3·d)2个工况.通过60 d的对比实验,结果发现,2种工况下进水加DEHP的滤池,出水亚氮积累率分别为83.92%和80.71%,氨氮去除率分别为97.52%和49.39%;进水不加DEHP的滤池,出水亚氮积累率分别为64.15%和49.37%,氨氮去除率分别为98.77%和49.34%.DEHP的加入均促进了滤池出水中亚氮的积累,但对氨氮的去除不产生影响.进水加DEHP的滤池在0.6 kg NH4+-N/(m3·d)氨氮负荷下运行时,氨氮去除率沿水流方向逐渐提高,在滤床深度为1 400 mm处达到98.40%.亚氮积累率沿水流方向呈现先升高后降低的趋势,在滤床800 mm处达到最高值94.21%.在2个工况条件下,下向流硝化型曝气生物滤池对DEHP的平均去除率分别为91.71%和89.38%.大部分DEHP是在滤池进水端200 mm之内去除的.     

颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响.采用Monod模型描述反硝化反应动力学,得到有机物半饱和常数为4.72 mg/L,亚硝态氮半饱和常数为2.26 mg/L,最大亚硝态氮降解速率为0.0069 mgNO2--N/(mg MLSS·h).微量NO2对反硝化具有抑制作用,采用反竞争性可逆抑制模型描述了微量NO2对反硝化速率的影响,得到微量NO2下的最大反硝化速率为0.006865 mg NO,2--N/(mg MLSS·h),亚硝态氮半饱和常数为0.1 mg/L,NO2抑制系数为1.53 mg/L.在通入51.3、102.7、205.4和308.1 mg NO2/m3时Nox的损失量分别是78.7%～99.4%、81%～99.4%、65.1%～97.9%和38.9%～89.7%,相当部分的Nox损失.     

短程硝化过程中NO-2-N高效富集的工艺条件实验研究

针对厌氧氨氧化工艺需要提供充足的亚硝酸盐氮为电子受体的问题,利用培养基对SBR中具有一定短程硝化功能的污泥进行富集培养,得到氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的数量之比为104︰1,并研究了工艺条件对短程硝化的影响,结果表明,适合氨氧化菌生长的最佳温度为30℃、pH为7.5、nHCO^-₃/nNH⁺₄-N值为1。以适合氨氧化菌生长的最佳环境条件优化SBR,在进水氨氮浓度为250 mg/L时,氨氮的转化率达到90％以上,亚硝酸盐氮积累率维持在85％以上,反应器中氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌的数量之比为10³∶1,亚硝酸盐的高效积累为厌氧氨氧化工艺处理高氨废水的过程提供了稳定的电子受体。     

H2-MBfR反硝化效能及影响因素

氢自养反硝化因资源节约、无二次污染,是可持续的低碳污水处理工艺。为探究氢基质膜生物膜反应器(hydrogen-based membrane biofilm reactor)反硝化的快速启动及其脱氮性能,考察了不同进水浓度、pH、氢通量(J_m)等关键因素对H₂-MBfR反硝化过程的影响,分析了系统的微生物群落特征。结果表明：不同接种污泥14 d内反应器的反硝化效率均可稳定在98%以上,接种反硝化污泥更有利于快速启动;在氢气足够的条件下,通过提高进水NO₃^--N浓度和缩短水力停留时间(HRT),反应器运行负荷提高了3.3倍,系统维持稳定、高效的反硝化性能,相对于异养反硝化,可节省CO₂的理论排放量约为0.83~1.25 g(以NO₃^--N计);最佳初始pH在7.5左右,反硝化过程中亚硝酸盐的积累率最低;J_m与反硝化速率具有很好的一致性,提高J_m有利于提高反硝化效率。16s rRNA高通量测序结果表明,变形菌门Proteobacteria是H₂-MBfR系统中主导菌门,随着系统反硝化性能提升,该门类菌属达到47.5%。unclassified_f__Comamonadaceae、norank_f__Blastocatellaceae、Hydrogenophaga和Rhodobacter是H₂-MBfR系统中典型的反硝化菌属,在稳定期总丰度可达到46%左右。     

双重抑制下亚硝化系统的启动及运行特性

采用连续进水（feed-batch）方式的SBR,在高氨氮负荷（1 kg·（m3·d）-1）和双重抑制下实现了亚硝化系统的启动及稳定运行。采用荧光原位杂交技术（FISH）对活性污泥中氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）种群及数量变化进行测定。结果表明,在温度（35±1）℃,进水氨氮浓度为1 000 mg·L-1的条件下,对NOB的抑制由游离亚硝酸（FNA）和DO的双重抑制转变为游离氨（FA）和DO的双重抑制,污泥亚硝酸盐氧化速率由28.16 mg·（g·h）-1（以MLVSS计）降到0.3 mg·（g·h）-1（以MLVSS计）以下,成功实现了高氨氮废水的稳定亚硝化。反应器出水NO2--N平均浓度为466.45 mg·L-1,NO2--N/NH4+-N接近1,NO3--N浓度低于20 mg·L-1,满足厌氧氨氧化（ANAMMOX）的进水基质要求。FISH结果表明,富集培养阶段AOB、NOB的优势种属由亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）及硝化螺旋菌属（Nitrospira）转变为Nitrosomonas及硝化杆菌属（Nitrobacter）,抑制过程中NOB逐渐被淘汰,最终硝化菌以Nitrosomonas为主,从微生物学角度佐证了亚硝化的稳定运行。     

DO浓度对间歇曝气单级自养脱氮系统N2O排放的影响

以单级自养脱氮系统为研究对象,采用有效容积为15 L的SBBR反应器,系统进水NH+4-N浓度约为360 mg/L,控制温度为(30±2)℃,采用间歇曝气方式运行,曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L逐渐下降到0.9~1.1 mg/L,研究了单级自养脱氮系统的脱氮性能与N2O排放情况。结果表明,反应器曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L下降到0.9~1.1mg/L,系统TN去除率均达到80%,但在相同运行时间内的TN去除率依次降低,NH+4-N平均反应速率从0.19 mg/(L·min)降低至0.05 mg/(L·min),NO-3-N累计产生量稳定于14.9~16.5 mg/L,NO-2-N浓度在反应器内未产生明显的积累。随着曝气段DO浓度的下降,最大N2O释放速率逐渐降低,N2O累计释放量从73.8 mg下降到61.0 mg,N2O转化率介于2.4%~2.9%。     

微量NO2对厌氧氨氧化甲烷化反硝化耦合影响的动力学分析

采用批试验方法,研究微量NO₂对颗粒污泥厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合的影响。基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO₂强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数（30.55）、NO₂半饱和常数（1.96 mg/L）、NO₂抑制常数（0.0082 mg/L）和基础速率系数（0.0314）。微量NO₂对甲烷化和反硝化动力学可用反竞争性抑制动力学方程进行描述。甲烷化的最大比乙酸盐去除速率为0.15 mg COD/（mg VSS·h）,乙酸盐半饱和常数为395 mg COD/L,NO₂抑制系数为0.623 mg/L。反硝化的亚硝酸盐氮最大去除速率0.00685 h^-1,亚硝酸盐氮半饱和常数 0.214 mg/L,NO₂抑制系数为22.4 mg/L。试验中大部分的NOx气体物质出现损失。     

CuO/TiO2-H2O2可见光催化亚甲基蓝脱色效果及影响因素研究

以水解法制备的锐钛矿型TiO2为载体,制备了CuO/TiO2型光催化剂.以亚甲基蓝为对象,在可见光照射下研究了H2O3加入量、pH值和催化剂投加量对脱色效果的影响,同时与改性前的TiO2催化剂进行了脱色效果的对比.结果表明亚甲基蓝在碱性条件下能较好脱色,H2O2用量和CuO/TiO2催化剂投加量分别为每1 000 mL反应液各加入10 mL和0.1 g时脱色最好;另外,TiO2催化剂也在碱性条件下能较好脱色,H2O2用量和催化剂投加量分别为每1 000 mL反应液各加入12.5 mL和0.1 g时脱色最好.最优条件下对比实验表明,CuO/TiO2型催化剂在可见光照射下具有很高的催化活性,亚甲基蓝2 h脱色率达到88%,远好于改性前的TiO2和Degussa P25催化剂.