污水反硝化除磷技术研究进展

应用反硝化除磷技术,可解决传统生物脱氮除磷工艺中硝化菌与聚磷菌之间污泥龄的矛盾,以及反硝化与释磷之间的有机物之争的难题,是目前除磷技术的研究热点之一。针对传统生物脱氮除磷工艺中存在的碳源不足、耗能大等问题,介绍了几种典型的反硝化除磷工艺,并分析了反硝化除磷技术的影响因素。     

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。     

常规运行模式下循环式活性污泥工艺除磷性能的研究

研究了常规运行模式下循环式活性污泥(CAST)工艺对磷酸盐的去除,考察了运行周期内反应器选择区和主反应区中磷酸盐、硝酸盐的浓度变化,并分析了CAST反应器的除磷途径和限制性因素,在此基础上测定了系统内反硝化聚磷菌所占的比例。研究表明,系统运行稳定后,出水磷酸盐的平均值为1.9mg/L,平均去除率约为62%;系统除磷是在聚磷菌和反硝化聚磷菌的共同作用下完成的,其中反硝化聚磷菌所占比例为81.1%。     

反硝化聚磷菌群的培养驯化

以污水处理厂二沉池的活性污泥为种泥,采用SBR反应器初步完成了反硝化聚磷菌（DPB）的培养与驯化.在第1阶段的30 d里,污泥进行了厌氧-好氧驯化,聚磷菌好氧吸磷最终可基本稳定在85%左右,然后转变驯化条件进行第2阶段的厌氧-缺氧驯化,60 d后磷的去除率稳定在70%左右.通过实验得出,硝酸盐的消耗量与磷的吸收量基本呈线性关系,认为系统基本完成了污泥的驯化.     

厌氧／缺氧SBR反硝化除磷效能的研究

采用厌氧 缺氧SBR反应器对以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程进行了研究。结果表明 ,反硝化聚磷菌完全可以在厌氧 缺氧交替运行条件下得到富集。稳定运行的厌氧 缺氧SBR反应器的反硝化除磷效率 >90 % ,出水磷浓度 <1mg L。进水COD浓度对反硝化除磷的效率影响很大 ,在COD浓度 <180mg L时 ,进水COD浓度越高 ,除磷效率也就越高。较高浓度的进水COD浓度将导致有剩余的COD进入缺氧段 ,对反硝化吸磷构成不利影响。污泥龄为 16d时 ,厌氧 缺氧SBR反应器取得稳定和理想的反硝化除磷效果。污泥龄减少到 8d ,由于反硝化聚磷菌的流失导致反硝化除磷效率的下降。当污泥龄恢复到 16d时 ,经过一段时间的运行 ,反硝化聚磷菌重新得到富集 ,除磷效率恢复到 90 %以上。     

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。     

反硝化聚磷菌群的培养驯化

以污水处理厂二沉池的活性污泥为种泥,采用SBR反应器初步完成了反硝化聚磷菌(DPB)的培养与驯化.在第1阶段的30 d里,污泥进行了厌氧-好氧驯化,聚磷菌好氧吸磷最终可基本稳定在85%左右,然后转变驯化条件进行第2阶段的厌氧-缺氧驯化,60 d后磷的去除率稳定在70%左右.通过实验得出,硝酸盐的消耗量与磷的吸收量基本呈线性关系,认为系统基本完成了污泥的驯化.     

SBR法短程硝化-反硝化生物脱氮工艺的研究

针对目前传统生物脱氮工艺存在的问题 ,结合国内外在该方向的研究现状 ,以实际豆制品废水为研究对象 ,控制反应器内混合液温度在 31± 0 .5℃的条件下 ,实现了短程硝化 反硝化生物脱氮工艺 ,NO-2 N NOx N的比率始终维持在90 %以上。并在此试验基础上 ,考察了曝气时间对反应器内氮形态变化的影响及系统对进水COD和NH3 N浓度的抗冲击负荷能力。结果显示 ,曝气时间对硝化效果影响较大 ,同时 ,本工艺具有较强的抗冲击负荷能力。     

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。     

短程反硝化聚磷的反硝化特征研究

研究了温度、pH值、电子供体种类及电子受体种类对反硝化的影响.试验结果表明,(1)在相同试验条件下,亚硝酸型反硝化与硝酸型反硝化的速率与硝态氮的浓度有关.在温度为25℃、pH为7的条件下,基质浓度＜300mg/L时短程反硝化速率较快;基质浓度≥300 mg/L时,以NO3-为基质的反硝化速率较大.(2)具有大量碳源储存物(PHB)的细菌可实现快速的内源性反硝化脱氮,而处于饥饿状态的细菌的内源性反硝化效率极低.     

短程反硝化聚磷的反硝化特征研究

研究了温度、pH值、电子供体种类及电子受体种类对反硝化的影响。试验结果表明，（1）在相同试验条件下。亚硝酸型反硝化与硝酸型反硝化的速率与硝态氮的浓度有关。在温度为25℃、pH为7的条件下，基质浓度〈300mg／L时短程反硝化速率较快；基质浓度≥300mg／L时，以NO3^-为基质的反硝化速率较大。（2）具有大量碳源储存物（PHB）的细菌可实现快速的内源性反硝化脱氮，而处于饥饿状态的细菌的内源性反硝化效率极低。     

改良型A2／O-MBR工艺的反硝化除磷性能研究

重点考察了-种改良型膜生物反应器（A2／O—MBR）的脱氮除磷性能。该工艺主要特点在于对膜池硝化回流液进行了固液分离,并将上清液和浓缩污泥分别回流至缺氧池和厌氧池,这种改进提高了系统对氮、磷的同步去除效率。实验结果表明,在水力停留时间（HRT）为12h,污泥龄（SRT）为30d,混合液回流比为200％的运行条件下,进水COD、NH4＋-N、TN和TP平均浓度分别为（225±38）、（24．8±3．9）、（26．7±2．9）和（2．90±0．53）mg／L时,增加膜池硝化回流液固液分离装置前后,系统对COD和NH4＋-N的去除都维持在较高水平,而系统对TN和TP的去除效果显著提高,出水TN和TP平均浓度分别由（14．9±3．3）mg／L和（1．95±0．72）mg／L下降到（9．4±1．9）mg／L和（0．91±0．38）mg／L,表明增加膜池硝化回流液固液分离装置显著改善了A2／O-MBR系统的脱氮除磷效果。反硝化除磷活性实验结果进一步表明,改进后系统中反硝化除磷活性占总除磷活性的比例由51．5％上升至61．7％,说明增加膜池硝化回流液固液分离装置强化了系统的反硝化除磷性能。     

基质浓度对ABR-MBR短程反硝化除磷工艺效能的影响

以低C/N值生活污水为处理对象,重点考察了基质浓度对厌氧折流板反应器-膜生物反应器(ABR-MBR)系统短程反硝化除磷效能的影响.结果 表明:控制C/N/P值不变,逐步提高进水基质浓度,在工况A、B、C和D下所对应的ABR容积负荷(VLR,以COD计)分别为1.02、1.53、2.04和2.55 kg·(m3·d)-1...     

碳源类型对反硝化除磷系统的影响

选择乙酸钠、丙酸钠和葡萄糖三类典型碳源,分别考察其对反硝化除磷系统的影响。碳源的短期改变实验表明,反硝化聚磷菌对乙酸钠和丙酸钠的利用没有选择性,两者效率相近;葡萄糖作为碳源造成系统除磷能力的大幅度下降。对不同碳源系统的长期实验结果表明,以丙酸钠为碳源的除磷系统的长期运行效果与以乙酸钠为碳源的系统相近,以葡萄糖为碳源造成...     

Nitrous oxide generation in denitrifying phosphorus removal process: main causes and control measures

Despite the many benefits of denitrifying phosphorus removal process, the significant generation of nitrous oxide (N₂O), a potent greenhouse gas, remains a problem for this innovative and promising process. To better understand and more effectively control N₂O generation in denitrifying phosphorus removal process, batch experiments were carried out to investigate the main causes of N₂O generation, based on which the control measures were subsequently proposed. The results showed that N₂O generation accounted for 0.41 % of the total nitrogen removal in denitrifying phosphorus removal process, whereas, in contrast, almost no N₂O was generated in conventional denitrification process. It was further demonstrated that the weak competition of N₂O reductase for electrons and the high nitrite accumulation were the two main causes for N₂O generation, evidenced by N₂O production and reduction rates under different conditions. Accordingly, the reduction of N₂O generation was successfully achieved via two control measures: (1) the use of continuous nitrate addition reducing N₂O generation by around 91.4 % and (2) the use of propionate as the carbon source reducing N₂O generation by around 69.8 %.     

亚硝化/反硝化除磷同步发生的控制策略

针对碳源偏低城市污水,采用厌氧/限氧的序批式活性污泥反应器（A/LOSBR）,在连续（CA）和间歇曝气（IA）模式下,研究了亚硝化/反硝化除磷同步发生所需的最适控制策略。实验结果表明,在CA模式下,恒定30 L·h-1的气量,进行同步亚硝化/反硝化除磷的TN和PO43--P去除率分别为88.5%和95.9%;在IA模式下,恒定30 L·h-1的气量,且曝气百分数（AF）和曝气频率（fIA）值为0.5和24时,曝气量比CA模式节省了23%,该工艺的TN和PO43--P去除率分别为91.1%和92.9%。由此可知,同一气量下,IA模式比CA模式的更经济节能,且IA模式在低AF和高fIA工况下进行的同步亚硝化/反硝化除磷过程更稳定持续。     

亚硝酸盐对反硝化聚磷菌除磷性能的影响

为考察亚硝酸盐对反硝化聚磷菌（DPB）的影响,试验以模拟污水为研究对象,采用2个相同的SBR反应器,分别进行亚硝酸盐浓度对DPB的抑制影响和亚硝酸盐对DPB驯化过程的研究。结果表明,当亚硝酸盐浓度高于20 mg/L时,未经亚硝酸盐驯化的DPB反硝化除磷性能受到明显抑制,而经过亚硝酸盐驯化后的DPB在亚硝酸盐浓度为32 mg/L左右时,依然保持良好的反硝化吸磷性能,但以亚硝酸盐为电子受体的反硝化吸磷速率要比硝酸盐为电子受体的低21%。由此说明,亚硝酸盐对DPB反硝化除磷的抑制作用是相对的,可通过亚硝酸盐对DPB的诱导驯化来降低此抑制作用,但硝酸盐比亚硝酸盐更适合作为DPB反硝化除磷的电子受体。     

不同碳源和泥龄对反硝化聚磷的影响

在4个SBR装置(1#~4#)中,对4种不同比例的丙酸/乙酸合成废水采用厌氧/缺氧方式驯化富集反硝化聚磷菌(DPB),研究了碳源浓度和污泥龄对除磷的影响。实验结果表明:(1)厌氧段碳源COD浓度越高,释磷越充分,溶解性正磷酸盐(SOP)去除率越高;但当碳源COD浓度超过某个浓度值时,未反应完全的有机物残留于后续缺氧段对缺氧吸磷产生抑制作用。(2)污泥龄SRT=15 d时,活性污泥的性能较好,达到了较好的除磷效果。(3)在相同碳源浓度和相同的污泥龄下,随着丙酸/乙酸比例的提高,SOP的去除率逐渐的降低。说明在厌氧/缺氧环境下,碳源中丙酸比例的提高不利于系统中磷的去除。高乙酸含量的碳源更适合反硝化除磷系统。