生物滤池快速启动ANAMMOX运行策略及菌群特征

为实现常温下厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX)反应的快速启动及污泥颗粒化,采用上向流生物滤池反应器接种少量厌氧氨氧化污泥,通过阶段变负荷及缩短水力停留时间运行策略启动ANAMMOX反应,并对生物滤池的脱氮特性做出评价.结果表明,生物滤池在中温(25～29℃)环境下历时22 d启动ANAMMOX反应.培养97 d,总氮容积去除速率达到5.64kg·(m~3·d)~(-1),总氮去除率接近80%,颗粒污泥平均粒径为4.5 mm.高通量测序分析表明,生物滤池从下至上形成硝化菌-异养菌、厌氧氨氧化菌(AAOB)和AAOB-异养菌的分层结构.各种菌群协同脱氮,为AAOB创造低溶解氧(DO)稳定环境,厌氧氨氧化功能菌Candidatus Kuenenia(AF375995.1)得到富集.此外,对污染物沿程去除规律及污泥沿程特性进行分析,验证了反应区污泥具有良好ANAMMOX活性.厌氧氨氧化-生物滤池通过有效地保持菌量和稳定反应条件,实现了ANAMMOX反应的快速启动、污泥颗粒化及高效运行.     

炉渣填料用于前置反硝化BAF处理生活污水的启动性能研究

曝气生物滤池(BAF)是在普通生物滤池的基础上,借鉴给水滤池工艺开发的污水处理新工艺。以炉渣为填料采用前置反硝化曝气生物滤池处理模拟生活污水,研究了前置反硝化曝气生物滤池处理生活污水的启动状况,考察了启动过程中COD、NH4+-N等主要污染物的去除情况。试验结果表明,在水力负荷为1.74m/h、回流比150%、气水比为3∶1的条件下,COD和NH4+-N分别在35d和45d内得到了有效地去除。其中,COD出水浓度降到30mg/L以下,去除率稳定在85%以上;NH4+-N出水浓度降到10mg/L以下,去除率稳定在65%以上。研究结果表明选用炉渣作填料的前置反硝化曝气生物滤池在相对较短的时间内启动效果良好。     

反硝化菌YYD4强化生物滤池处理低碳氮比污水效果研究

文章利用实验室筛选到的高效反硝化菌YYD4对反硝化生物滤池进行强化脱氮,探究了该菌在不同C/N比下脱氮性能,考察强化反硝化生物滤池处理低C/N比污水时的启动时间、脱氮能力与脱氮稳定性。结果表明,反硝化菌YYD4处理低C/N比水时其12 h硝氮去除率为99%,总氮去除率达81.38%,无亚硝氮积累。强化反硝化生物滤池对硝氮去除率为95.18%±4.10%,总氮去除率为94.11%±6.33%,较未强化滤池分别提升了9.76%与19.89%,停止投加菌液后强化滤池的硝氮去除率为96.81%±3.00%,总氮去除率为97.84%±1.40%,强化终止后反硝化生物滤池仍具备良好且稳定的脱氮能力。     

反硝化悬浮填料适用性及其微生物群落结构解析

为研究温度及处理负荷对缺氧挂膜悬浮填料的活性恢复效果的影响,将填料分别置于低负荷、冲击负荷和低温环境中进行活性恢复适用性实验.结果表明在填料活性恢复过程中起关键作用的是EPS中多糖的增加,冲击负荷和低温条件下多糖含量增加比蛋白质更为明显.而低负荷下多糖和蛋白质含量均高于另外两者.缺氧挂膜悬浮填料的活性恢复对冲击负荷条件的适用性较好,低温条件次之,对低负荷环境适用性较差.另外,低负荷、冲击负荷和低温环境中Proteobacteria菌门的相对丰度分别由15 d时的72.23%、78.66%和76.35%上升至25d时的83.17%、84.30%和80.46%,15 d时低负荷下Proteobacteria菌相对丰度低于其他反应器,缺氧悬浮填料不能作为污水处理厂低负荷下总氮快速达标的备选方案.反硝化功能菌属Dechloromonas相对丰度的增加可能是引起填料生物膜反硝化脱氮能力提高的重要原因.Flavobacterium菌属的存在可能促进了低温下填料生物膜反硝化脱氮能力的恢复.不同恢复环境对缺氧生物膜恢复完成时的生物多样性影响较小.     

反硝化生物滤池的挂膜与启动

研究了反硝化生物滤池的挂膜与启动过程,为反硝化生物滤池的挂膜过程提供理论依据。在滤速1．2ngh（HRT=20min）时,当反硝化生物滤池运行到第25天时,进水硝态氮质量浓度由50mg／L左右下降到25mg／L左右时,硝态氮去除负荷由1．18kg／（m^3·d）下降到1．10kg／（m^3·d）,负荷变化很小,说明挂膜成功。在反硝化生物滤池中,氨氮主要由反硝化细菌的合成作用去除,去除率不高。在碳源和硝态氮浓度都充足的情况下,反硝化反应遵循零级反应动力学规律,反硝化速率与污染物浓度无关,只与反硝化菌的数量有关。     

反应器分区提高生物接触氧化硝化性能的研究

为克服普通生物接触氧化反应器中因硝化菌与有机物降解菌的竞争劣势而影响硝化活性的问题,将反应器简单分隔,通过微生物生态调控,以提高硝化性能.结果表明,在BOD、TN负荷分别为1.0、0.19kg/(m³·d)的中等负荷条件下,反应器分区后硝化率提高33%.反应器两区分别形成以降解有机物和硝化为主的功能区.分区式接触氧化反应器后区段的硝化速率是单区式反应器的2.8～4.5倍,亚硝酸菌密度提高1个数量级.分区式反应器在0.26kg/(m³·d)的高TN负荷条件下运行时,由于硝化细菌活性降低导致硝化率降低,而在0.08kg/(m³·d)的低负荷条件下运行时,后区段过低的氨氮浓度限制了硝化能力的发挥,因此分区式反应器宜在中等负荷下运行.     

高浓度游离氨冲击负荷对生物硝化的影响机制

工业废水厂或含工业废水较多的城市污水处理厂,在运行过程中可能会意外受到高浓度氨氮废水急性冲击负荷的影响,造成生物硝化反应受到抑制,出水不能稳定达标.为了指导实际污水处理厂应对游离氨(FA)急性冲击负荷造成的出水不达标问题,本文探究高浓度氨氮废水对污水生物硝化系统的影响机制.本文利用序批式活性污泥反应器(SBR)处理模拟高氨氮废水,通过监测氨氮最大比降解速率、硝酸盐氮最大比生成速率、亚硝化和硝化比耗氧速率,硝化菌丰度等指标,研究高浓度氨氮废水中FA对硝化菌活性的影响规律.结果表明,FA在低浓度范围内,增加FA急性负荷能够促进硝化活性,而当FA急性冲击负荷大于一定值时,会对硝化作用造成抑制;FA浓度越大,受到抑制的硝化生物活性所需要的恢复周期越长.利用荧光原位杂交分析技术,发现当进水FA浓度(以N计)从3.6 mg·L~(-1)升高到8.1 mg·L~(-1)时,氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)菌群数量都略微升高,而当FA浓度大于8.1 mg·L~(-1)时,AOB和NOB菌群数量明显下降.FA对AOB和NOB菌群的临界抑制浓度分别为8.1 mg·L~(-1)和6.6 mg·L~(-1),NOB相对于AOB菌群更敏感.     

膜生物反应器亚硝化性能的影响因素研究

利用膜生物反应器成功启动了亚硝化工艺处理人工合成废水.为了确定影响亚硝化工艺效果的因素,先后对温度和溶解氧浓度进行了研究,结果表明,在温度35℃并且NH4+-N负荷平均0.45 kg.(m3.d)-1和溶解氧0.5 mg/L的条件下,可使出水中NO3--N的浓度低于20 mg.L-1,而ρ(NO2--N)∶ρ(NH4+-N)接近1.0.同时发现反应器运行期间,在低溶解氧的情况下,膜组件的污染并不严重.荧光原位杂交分析发现,在膜生物反应器中氨氧化菌成为优势菌种,亚硝酸盐氧化菌的活性受到了抑制.微生物群落分析则进一步提供了实现亚硝化工艺所必需的生物信息.     

SAD工艺在厌氧氨氧化不同运行阶段的启动

利用SBR反应器在厌氧氨氧化启动过程中脱氮性能达到不同氨氮去除负荷(ANR)时启动厌氧氨氧化耦合反硝化(SAD)工艺处理生活污水.分析对反应器内3氮变化和功能菌活性变化.结果表明,在厌氧氨氧化的ANR达到0.27~0.40kg/(m~3×d)时,启动SAD工艺,反应器可处理COD为100mg/L以下的生活污水;在厌氧氨氧化的氨氮去除去除负荷(ANR)达到0.65~0.85kg/(m~3×d)时,反应器可高效处理COD为100~200mg/L的生活污水,而在ANR达到0.85kg/(m~3×d)时,反应器SAD工艺可稳定处理COD为100~200mg/L的生活污水,反应器内ANAMMOX菌的活性与异养菌活性及反硝化菌活性保持在合理范围内即可稳定启动SAD工艺,缩短SBR反应器的周期,可加速反应器ANAMMOX菌活性的提高,降低异养菌和反硝化菌活性的提高.周期测试分析,表明,控制C/N比和HRT可实现厌氧氨氧化耦合部分反硝化脱氮.     

影响曝气生物滤池硝化性能的因素

对影响曝气生物滤池硝化性能的因素进行分析,并在对目前相关研究资料分析综合的基础上,提出了优化曝气生物滤池硝化性能的控制方法以及工艺参数的适宜范围：BAF的滤料粒径2—3mm为宜,BAF运行应尽可能地使用较大的滤速,适宜的气水比为3：1,温度为25—30℃,填料层的高度2m左右比较适宜,不需要太高。对于去碳和硝化作用在同一滤池内进行的BAF,进水有机负荷（BOD）应该低于3．0kg/（m^3·d）,而对于两段BAF,应控制去碳滤池出水的COD浓度小于60mg/L。     

BAF净化尿素废水的启动特性研究

文章以曝气生物滤池(Biological Aerated Filter,BAF)净化尿素废水为研究对象,考察了曝气方式、载体特性及运行方式对BAF启动特性的影响。试验结果表明,预曝气方式对加快BAF启动进程有利,但以预曝气运行3～4d为宜;作为BAF的载体,活性炭较陶粒更有利于BAF的启动,只需运行4d,前者对尿素去除率便可稳定在75%以上,且表现出较强的抗冲击负荷能力;相比于低滤速启动运行,高滤速(2.8m/h)运行方式能够加快BAF启动进程。     

曝气生物滤池处理效果影响因素试验研究

曝气生物滤池具有占地面积小、处理效率高等特点而成为分散型污水处理技术的优先选择,为了进一步优化该工艺的运行控制,通过试验研究了有机负荷、水力停留时间、气水比等因素对曝气生物滤池处理效能的影响,结果表明曝气生物滤池对有机负荷、水力停留时间、气水比变化具有良好的适应能力。在温度为20℃～25℃时,COD负荷在1-4．5kg／m^3·d之间、气水比在3：1～10：1之间、水力停留时间在30min-60min之间时,COD去除效果良好,平均去除率可达85％。COD负荷、停留时间和气水比对硝化反应影响显著,增加COD负荷对反应器的硝化能力有明显的抑制作用,反应器需要充分硝化时的进水有机负荷应控制在1．5kgCOD／m^3·d以内较为合适。停留时间在30min-60min、气水比在3：1～10：1范围内变化时,NH4^＋-N去除率增加显著。     

上流式曝气生物滤池两种填料启动挂膜的试验研究

在相同运行条件下,对瓷粒和陶粒2种不同填料曝气生物滤池（BAF）的启动运行进行了实验研究,考察了不同填料在挂膜过程中CODCr和NH4^＋-N的去除效果及出水NO2^--N和NO3^--N质量浓度的变化。结果表明,在常温下（20～25℃）2种填料的所需的启动时间差异较大,陶粒填料所需时间为17d,而瓷粒填料别需37d。启动挂膜过程中,两者对CODCr和NH4^＋-N可达到基本相同的去除率,但所需运行时间差异较大,陶粒BAF较之瓷粒BAF稳定,且硝化效果好于瓷粒BAF．     

ABR的启动与颗粒污泥形成特征

阐述了ABR反应器的启动过程和颗粒污泥培养技术特征 .试验得出低负荷是ABR反应器成功启动的关键 .水流特性、适宜菌群、水力负荷、适宜碱度等是颗粒污泥形成的重要条件 .有机负荷为 0 85kg(COD) (m3 ·d)到 1 5 0kg(COD) (m3 ·d) ,水力负荷是 0 198m2 / (m3 ·h) ,出水碱度控制在CaCO3 5 0 0mg L以上 ,运行 6 0d左右能实现稳定的启动 ,并培养出颗粒污泥 .ABR各隔室条件不同 ,形成污泥形状不同 ,但不同颗粒污泥基本都有丝状菌、杆菌为核心菌连接成网络 ,吸附基质及其它惰性物质组成 ,颗粒污泥内丰富的空穴为物质迁移和微生物降解提供了条件     

短时冲击负荷对不同粒径分布陶粒曝气生物滤池性能的影响

通过比较装有2种粒径分布（大粒径、小粒径陶粒堆积密度分别为4．5×10^2和5．4×10^2kg／m^3）的陶粒曝气生物滤池对溶解性化学需氧量（sCODCr）及NH4^＋-N、浊度的去除情况,考察短时水力冲击负荷及有机冲击负荷对不同粒径分布曝气生物滤池性能的影响。结果表明,对于2种粒径的陶粒曝气生物滤池,短时水力冲击负荷几乎不降低sCODCr及NH4^＋-N的去除率,但导致浊度去除率的下降,说明曝气生物滤池有较强的抗短时水力冲击负荷能力;短时有机冲击负荷的增大导致sCODCr及NH4^＋-N去除率的降低,但对浊度的去除却影响很小,而在解除冲击负荷后去除率很快恢复正常水平,说明大粒径滤池比小粒径滤池有较强的抗NH4^＋-N短时冲击的能力,但小粒径滤池比大粒径滤池有较强的抗sCODCr短时冲击的能力,并能保持较高的浊度去除率。     

曝气生物滤池工艺脱氮性能及反硝化细菌群落结构特征研究

比较了两组不同填料组合的前置反硝化曝气生物滤池(biological aeration filter,BAF)脱氮工艺:陶粒-沸石BAF工艺(C-Z BAF)和沸石-陶粒BAF工艺(Z-C BAF),在不同C/N条件下的脱氮效果及滤料表面的反硝化细菌群落结构特征.结果表明,Z-C BAF对TN的平均去除效率高于C-Z BAF,且在低C/N条件下Z-C BAF的优势更加明显,当C/N为3.3时Z-C BAF的TN平均去除率比C-Z BAF高出20%.测定2种组合在不同C/N条件下的反硝化细菌群落结构发现,随着C/N的降低,2种组合反硝化细菌的物种丰度和多样性显著下降.低C/N条件下,Z-C BAF整个好氧滤池的nosZ基因优势T-RFs相对丰度>20%,而C-Z BAF好氧滤池顶端样品不能有效扩增到nosZ基因,可推断Z-C BAF的同步硝化反硝化功能优于C-Z BAF.在低C/N条件下Z-C BAF的脱氮效率明显高于C-Z BAF,因此Z-C BAF在低C/N且低浓度的有机废水处理方面更有潜力.     

连续流反应器短程硝化的快速启动与维持机制

如何快速稳定地启动短程硝化工艺对低C/N比废水的处理具有十分重要的实际应用价值.针对城市污水厂以连续流工艺为主的现状,故对连续流反应器短程硝化的快速启动与维持进行研究.结果表明,利用间歇曝气,依次控制3个阶段的停/曝时间(15 min/45 min、45 min/45 min和30 min/30 min),连续流反应器经过60 d左右的运行,可以成功实现短程硝化的快速启动.控制停/曝时间为30 min/30 min,进水氨氮浓度为50或100 mg·L~(-1)时,亚硝化率分别可达90%或95%.另外,间歇曝气有利于抑制硝化菌(NOB)的活性,而缩短水力停留时间(HRT)可淘洗出NOB,两者结合可以更好地维持短程硝化.     

进水负荷对曝气生物滤池内微生物的影响

曝气生物滤池(BAF)技术集生物降解与固体截留于一体,抗冲击负荷能力强。通过提高滤速,可以增加处理容量并节省空间与成本。综述进水负荷对BAF中生物膜形成、生物的空间分布、生物量、生物活性等方面的影响,指出今后的发展应集中于研究生物膜的特点、稳定高效的运行方式及处理效率与反应器微生物特征的相关性等方面。     

沸石一蛭石曝气生物滤池低温低浓度条件下生物膜特性研究

研究了低温（4～8℃）沸石一蛭石曝气生物滤池处理污水厂尾水稳态运行时生物膜形态、生物量和微生物活性变化特征,分析了反应器内生物量和微生物活性的空间变化规律。结果表明,曝气生物滤池的生物膜形态、生物量及微生物活性有沿水流方向渐变的特点,生物量及微生物活性沿水流方向呈现递减的趋势．且生物量、微生物活性呈正相关。