厌氧氨氧化反应器研究进展

厌氧氨氧化是废水生物脱氮研究的新领域,厌氧氨氧化反应器影响厌氧氨氧化菌的富集、厌氧氨氧化过程的启动、运行的稳定性和处理效果,是其中十分重要的研究内容.本文根据厌氧氨氧化反应的基本特征,分析了反应过程对反应器的主要要求;通过对固定床反应器、流化床反应器、气提式反应器、上流式厌氧污泥床(UASB)等反应器的运行参数和运行结果的比较,分析了各种类型反应器的主要优缺点,并对反应器今后的发展方向提出了建议.表2参37     

电子受体及中间产物对厌氧氨氧化的影响

研究了厌氧氨氧化混合培养物对不同基质(硝酸盐、亚硝酸盐)的转化特性，确定了氨和硝酸盐、亚硝酸盐转化比例(物质的量)分别为1.085、0.897．亚硝酸盐转化成硝酸盐的比率为14.97％．在培养液中加入厌氧氨氧化的中间产物羟胺可以加速反应的进行．图3表2参9     

氨氮废水的厌氧氨氧化生物脱氮研究

利用从厌氧污泥中筛选和驯化的厌氧氨氧化（Anammox）菌直接启动UASB反应器,通过缩短水力停留时间（HRT）提高系统运行负荷,探讨水力停留时间对模拟废水脱氮性能的影响。结果表明,（1）富含Anammox菌的颗粒污泥能够快速启动反应器（只需14d）。（2）连续91d的HRT测试期间,系统具有良好的脱氮性能,且随着HRT的缩短,系统的脱氮效率具有波动上升的特点。NH4＋-N、NO2--N和TN（总氮）的平均去除率超过70.0%。（3）系统总氮容积负荷（TNLR）和总氮去除负荷（TNRR）最大值（以N计）分别为2.04kg·m-3·d-1和1.56kg·m-3·d-1。（4）系统能够比较好的遵循Anammox生物脱氮的理论途径：NH4＋-N、NO2--N的去除速率与NO3--N的生成速率的比例为1？1.15？0.22,与其相应理论值（1？1.32？0.26）非常接近。     

厌氧氨氧化电子受体的研究

研究发现,除已经证实的硝酸盐外,常规生物反硝化反应的两种中间产物亚硝酸和Ｎ２Ｏ也能用作氨厌氧氧化的电子受体;厌氧氨生物氧化的主要产物为Ｎ２．     

COD对颗粒污泥厌氧氨氧化反应性能的影响

研究了COD对颗粒污泥厌氧氨氧化反应的影响,并对颗粒污泥的厌氧氨氧化脱氮性能进行了分析.厌氧颗粒污泥取自实验室长期运行的EGSB生物脱氮反应器,实验用水为人工配水,以葡萄糖为有机碳源;主要考察了COD对NH4 -N、NO2--N、NO3--N和TN去除的影响.结果表明:当进水不含COD时,反应器对NH4 -N、NO2--N和NO3--N和TN的去除率分别为12.5%、29.1%、16.1%和16.3%;当COD浓度分别为200mg/L、350mg/L和550mg/L时,反应器对NH4 -N的去除率分别为14.2%、14.2%和23.7%,对NO2--N的去除率均接近100%,对NO3--N的去除率分别为94.5%、86.6%和84.2%,对TN的去除率分别为50.7%、46.9%和50.4%,COD去除率分别为85%、66%和60%.分析发现,在反应初期,氨氮的去除主要通过厌氧氨氧化过程实现,随着反应的进行,反硝化菌活性逐渐提高,传统的反硝化过程占优势.同时还观察到,在反应初期COD对氨氮去除的抑制作用非常明显.图2参21     

铁氨氧化研究进展及在污水脱氮中的应用探索

近几年来,铁氨氧化(Feammox)反应在不同的环境体系中相继被发现. Feammox反应是在厌氧环境中以及微生物的驱使作用下,NH₄⁺和Fe(Ⅲ)分别作为电子供体和电子受体,Fe(Ⅲ)被还原生成为Fe(Ⅱ),而NH₄⁺则转化生成为亚硝酸盐(NO₂^-)、硝酸盐(NO₃^-)和氮气(N₂)几种不同形态的氮素.Feammox的发现进一步揭示了氮素在自然界循环中的新的转化途径,这种新的氮素转换途径给污水领域中的脱氮技术方法带来了全新视角.另外,Feammox能够和厌氧氨氧化(Anammox)和铁型反硝化(NDFO)耦合或者通过实现Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)之间的循环转化进行脱氮,使得Feammox成为了一种潜在的新型脱氮技术.通过综述Feammox的发展历程、反应机制、以及对自然界生态系统所产生的的影响和其所受影响的物理性因素,最后,进一步探讨Feammox在污水脱氮中的应用,并对其未来发展进行总结和展...     

新型生物脱氮技术的工艺研究

以上流式厌氧污泥床反应器（ Ｕ Ａ Ｓ Ｂ） 作为厌氧氨氧化（ａｎａｍ ｍｏｘ） 反应器,用无机盐培养液完成了反应器的启动,并稳态运行ａｎａｍ ｍｏｘ 反应器．采用生物膜反应器作为生物硝化反应器,以无机盐培养液完成反应器的启动．将硝化反应器和ａｎａｍｍｏｘ 反应器组合在一起构成新型生物脱氮系统,以硝化反应器的出水作为ａｎａｍｍｏｘ反应器的进水,同时补充相应数量的 Ｎ Ｈ４ ＋ Ｎ．整个系统的总氮容积去除率可达１ ５７７ ｍｇ Ｌ－ １ ｄ － １ ．该新型生物脱氮系统能同时去除 Ｎ Ｈ４ ＋ Ｎ 和 Ｎ Ｏ Ｘ－ Ｎ,并且对高浓度的 Ｎ Ｈ４ ＋ Ｎ 去除具有较大的潜力．     

接种污泥源对厌氧氨氧化启动效能的影响

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)菌生长缓慢是影响其实际应用的主要问题之一,选取合适的接种污泥十分重要.本研究采用好氧污泥、厌氧颗粒污泥和厌氧消化污泥3种接种污泥,分别经过61、70和85 d的运行均实现了厌氧氨氧化过程,氨氮去除率分别为82%、92%和91%,总氮去除率达76%、82%和80%.分别接种3种污泥源的厌氧序批式反应器(ASBR)R1、R2、1t3出水pH值最终稳定在8.4、8.5、8.5.好氧污泥呈絮状,但沉降性比接种前好,厌氧颗粒污泥解体后最终形成粒径集中在0.5～1.0 mm的污泥,厌氧消化污泥则呈沙化状态,有细小颗粒出现.根据厌氧氨氧化细胞产率系数及NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量之间的计量学关系,估算出厌氧氨氧化菌产率系数(以1 mol NH4+产生的CH2O0.5N0.15量计)分别为0.080、0.105和0.114 mol·mol-1,说明反应器内厌氧氨氧化菌有不同程度的衰减.总体而言,厌氧颗粒污泥是富集厌氧氨氧化菌的最适污泥源.     

低氨氮垃圾渗滤液中有机污染物厌氧氨氧化处理

采用上流式厌氧污泥床处理某垃圾填埋场渗滤液.实验结果表明,在厌氧氨氧化活性稳定后,反应器对氨氮、亚硝氮具有较好的处理效果,氨氮和亚硝氮的平均去除率分别达到98.42%和99.01%,相应的平均容积去除负荷分别为93.64 mg·l-1·d-1和127.57 mg·l-1·d-1,COD的平均去除率为23.51%,平均容积去除负荷为84.53 mg·l-1·d-1.通过GC-MS总共检测出48种主要有机污染物,其中14种有机物的去除率为100%,2种有机物的去除率介于90%和100%之间,7种有机物的去除率介于50%和90%之间,此外还有13种有机物去除率低于50%,反应中亚硝氮和氨氮的去除率比值为1.37,反应器中存在厌氧氨氧化和反硝化的协同作用.     

影响厌氧氨氧化与甲烷化反硝化耦合的因素

氨氮、氮氧化物对产甲烷菌有一定的抑制作用,但可以通过驯化去除毒性.亚硝酸盐在厌氧氨氧化菌作用下与氨发生厌氧氨氧化反应.虽然厌氧氨氧化菌是自养菌,但具有异养代谢能力,并且NO2可提高厌氧氨氧化菌的活性.因此,通过特殊的反应器技术,将厌氧氨氧化菌与甲烷菌、反硝化菌复合在一个有利的微生态环境中,充分发挥它们之间的协同耦合作用,把有机物转化为清洁能源又同时脱氮,是极有前景的废水厌氧(缺氧)处理研究新方向.表1参31     

投加填料强化A/O系统脱氮性能研究

介绍了投加填料法对A/O(厌氧—好氧)工艺生物脱氮的影响。在填料投加率50%(φ(填料)=50%)、好氧段HRT 4.4 h和缺氧段HRT 2.2 h的情况下,进水CODC r为300~800 mg/L、NH4+-N为30~70 mg/L,TN为30~90 mg/L,出水CODC r小于48 mg/L,NH4+-N小于5 mg/L,TN小于15 mg/L,去除效率可分别达到90%、91%和60%以上,出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准,明显优于常规A/O系统。     

废水生物脱氮中N_2O和NO_x的产生和作用

废水生物脱氮中N2O和NOx来源于硝化、反硝化、厌氧氨氧化和化学反硝化等过程.电子受体和供体浓度、pH、缓冲剂类型、有机负荷、微生物种类及其相互作用等都会影响这些气态中间产物的产生.NO2能够氧化氨和强化好氧和厌氧氨氧化,NO能够阻止C2H2对好氧氨氧化活性的抑制,两者对好氧氨氧化活性的恢复至关重要.所有这些表明,废水生物脱氮的气态中间产物N2O和NOx在氮的生物转化中具有重要的正面作用,甚至必不可少.基于NO2曝气技术和Brocadiaanammoxidans与Nitrosomonas协同作用的废水生物脱氮新技术开发是今后一段时间的重要研究方向.图4参35     

序批式生物膜法同步除磷脱氮特性研究

对淹没序批式生物膜法去除有机物和磷及同步部分脱氮的特性进行了研究。其适合的载体装填密度为30％，水力停留时间为9h，其中厌氧3h，好氧6h，进水COD负荷从0．27kg/(m^3.d)到1．32kg/(m^3.d)均可使除磷率达90％以上，脱氮率达50％－60％。淹没式生物膜法除磷脱氮工艺中的优势菌属为假单胞菌属，其次依顺序为气单胞菌属，芽孢杆菌属，微球菌属，硝化矸菌属，生物膜具有生物量大（MLVSS达5531．7mg/L)，脱落污泥含磷量高（达5．67％），沉降性好（SVI为101．7）的特点，污泥产率为0．1996kg干泥／kgCOD。     

SBR法处理城市污水脱氮除磷试验

采用SBR工艺对广州地区城市污水进行了生物脱氮除磷实验研究。结果表明:在碳、氮、磷比例不合理的情况下,达到了既去除有机物又能脱氮除磷的效果。总停留时间控制在4.5～5.5h,污泥负荷为0.14～0.26kg BOD5/(kgMLSS·d)时,出水BOD5浓度在5.12～13.62mg/L,去除率达85%～93%;出水COD浓度在10.7～32.2mg/L,去除率达82%～88%;出水NH4—N浓度在2.83～9.83mg/L,去除率达53%～87%;出水TP浓度在0.1～0.45mg/L,去除率达85%～'99%。     

革新的UNITANK法处理城市污水的特性

对UNITANK法的传统运行模式做了改进。在此基础上，考察了水力停留时问、溶解氧浓度和泥龄等重要因素对处理效果的影响。结果表明，将系统控制在适宜的条件下，出水COD和NH3-N均可达到污水综合排放一级标准。提出了后续研究中改善除磷效果的措施。     

生物膜法A/O/O工艺城市污水脱氮处理的挂膜启动

生物膜法A/O/O脱氮系统处理城市污水中试挂膜启动研究结果表明:挂膜启动的关键在于进行硝化处理的二级生物接触氧化池能否培养出以硝化菌为优势菌种的成熟生物膜。试验中水温、气水比和进水氨氮负荷是影响挂膜启动的主要因素。为加速挂膜启动,水温不宜低于15℃;挂膜初期在保证供氧充足的情况下最好采用较小的气水比,而后气水比可逐渐随DO的实际需求作相应的调整,同时保持出水DO不低于4mg/L,5.5～6mg/L时效果较好;启动期内氨氮负荷宜低于0.6kg/(m3·d)。     

工业酸洗废水全自动化学处理过程的控制

酸洗工艺过程产生的酸洗废水的直接排放,将会导致受纳水体的水质恶化,造成环境污染.经过入水→预沉淀→氧化(含中和、曝气、搅拌、混凝)→沉淀→出水等物理,化学处理之后,排出口的废水基本上能符合国家的工业废水排放标准,可以达标排放.整个化学和物理处理工艺流程全部采用香港中能电化学设备公司自行研制的先进设备进行自动化控制;所需的关键控制仪器如ORP值测定仪、pH值测定仪和耐酸碱处理的泵等设备则全部采用西方先进国家进口.因此,一个污水处理厂只需要一个熟练的技术工人就完成了整个污水处理过程.     

邯郸西污水厂处理工艺的优化控制

由于实际进水水质与设计值有偏差,造成采用改良氧化沟工艺的邯郸市西污水处理厂,运行管理困难且费用较高。针对该厂的实际运行情况,探讨了曝气系统的溶解氧(DO)、混合液污泥浓度(MLSS)、泥龄等运行参数的控制问题,并对各参数进行了分析、优化调整。结果显示:该厂好氧区出水DO控制在2.5~3.5 mg/L,缺氧区DO控制在0.3~0.7 mg/L时,可保证良好的除磷效果;将MLSS控制在5000 mg/L左右,并通过排泥将泥龄控制在16~19 d时,氧化沟系统可在最低运行能耗下获得最优硝化、脱氮效果;避免过多的硝酸盐随回流污泥进入厌氧选择池也是该系统工艺控制的关键,适宜的进水BOD5/TN比值以及稳定可靠的反硝化控制,可进一步提高该系统的处理效果,尤其是脱氮效果。     

印染废水生化出水中有机污染物特性及在硫酸镁混凝过程中的去除行为

以某印染废水二级生化出水为研究对象,考察了生化出水中有机污染物中各组分含量、分子量分布特点等特性,以及各类有机物在硫酸镁混凝处理过程中的去除行为.实验结果表明,该印染废水的生化出水溶解性有机物的主要成分是疏水性物质,以溶解性有机碳（DOC）表征时占总DOC的78%,其中非酸疏水物质约占46%,而以UV254表征时约占总55%,以美国染料生产协会色度值（ADMI7.6）表征时为97%,其中以非酸疏水物质的贡献最大,达到66%,并且非酸疏水物质中不饱和双键或芳香环有机物的含量较高.生化出水中的DOC主要集中在小于1000 D的有机物上,占37%.在硫酸镁的最佳混凝条件下,可以有效地去除由大分子量的非酸疏水物质引起的色度,而对小分子量的有机物也有一定的去除效果.