生物基质对煤渣改良地下渗滤系统脱氮效果的影响

地下渗滤系统(SWIS)对硝化、反硝化过程调控不灵活,导致其对氮的去除效果不够理想。组建了两套SWIS装置(1#装置:65～80cm段没有生物基质;2~#装置:65～80cm段添加生物基质),对沿程氮素、硝化和反硝化作用强度及氮还原酶活性进行分析。结果表明,两套装置均表现为硝化反应主要发生在20～60cm段,反硝化反应主要发生在60～80cm段。2~#装置的反硝化作用明显强于1#装置,因此其TN去除率高于1~#装置。硝化作用强度随深度增加而递减,反硝化作用强度随深度增加而递增。硝酸盐还原酶(NAR)活性随深度的增加而逐渐减弱,亚硝酸盐还原酶(NIR)活性随深度的增加先减弱后又增强。主要原因是2~#装置中添加了干化污泥作为生物基质,为反硝化作用补充了碳源,增强了脱氮能力。     

反硝化生物滤池深度脱氮机理

研究了反硝化生物滤池对污水中硝酸盐氮的脱氮机制及其影响因素。结果表明,在实验室小试条件下,反硝化生物滤池启动14 d后出水基本达到稳定,NO3--N和TN的去除率分别为80%～88%和76%～80%,COD的去除率达到80%以上。稳定运行期,在室温20～29℃、水力负荷为1.5～2 m3/(m2.h)、COD/TN为3.7～4.5的条件下,反应器对NO3--N和TN的去除率分别为70%～85%和47%～64%,且在运行过程中出现了少量NO2--N的积累。分析反硝化生物滤池沿水流方向有机物浓度及氮形态分布发现,沿水流方向NH4+-N浓度基本保持不变;NO2--N浓度在滤层底部至40 cm高处积累较为明显,其后浓度基本不变。     

铁屑耦合固相反硝化对低碳氮比废水中总氮的处理

为考察脱氮效率并解决碳源不足导致总氮(TN)去除率不高的问题,将竹刨花作为固体碳源与挂膜载体,引入铁屑,构成耦合体系,搭建2套反硝化实验装置(分别为耦合体系1号与单纯固相反硝化体系2号)并对脱氮率及微生物进行分析。结果表明：进水TN为41.62～59.95 mg·L^-1,COD/N<0.5,水力停留时间为18 h;13～105 d,1号TN平均去除率为73.21%～92.79%,比2号平均去除率高近1倍;1号碳源相对2号更为充足,但2体系出水COD均值都低于一级A;1号总铁释放稳定,出水总铁均值低于0.3 mg·L^-1,未出现NH3-N明显积累。SEM表征结果显示,1号竹填料表面黏性物质与微生物数量更多,生物膜更加紧密。16S rRNA表征结果显示：1号具有更高的微生物丰度与多样性;2体系反硝化脱氮相关门类占主体,优势门类均为变形菌门,但1号变形菌门占比高于2号;变形菌门中,1号反硝化菌群(属水平,丰度>1%)类别和总占比均高于2号。由此可知,铁屑强化了碳源的分解与利用,促进了脱氮功能菌生长,显著提升了耦合体系脱氮效能,出水TN可...     

改进型曝气生物滤池对生活污水氮去除的影响

采用下向流中部曝气的运行方式,对生活污水进行了处理,考察了气水比、有机负荷对生物滤池的去除效果及其沿程生化特性。结果表明:水力停留时间为8 h,气水比为10∶1条件下可获得最佳的处理效果,COD、TN和NH4+-N的平均去除率分别为92.5%、48.6%和69.4%。进水有机负荷增加,COD和NH4+-N的去除率下降,TN的去除率可达60.5%。结合理论分析,对脱氮性能进行了探讨。     

不同填料组合的曝气生物滤池前置反硝化工艺特性的比较研究

研究了2组不同填料组合的前置反硝化曝气生物滤池(BAF)脱氮工艺:陶粒-沸石工艺(C-Z BAF)和沸石-陶粒工艺(Z-C BAF),比较二者在不同的水力停留时间(HRT)、气水比和回流比条件下的工艺特性。当进水COD、氨氮和TN容积负荷分别为0.72～5.97、0.09～0.60和0.11～0.78 kg/(m3.d)时,C-Z BAF和Z-C BAF的最佳HRT、气水比和回流比分别为1.5 h、5∶1、1∶1和1.5 h、5∶1、2∶1,相应COD、氨氮和TN的平均去除率分别为94.7%、99.0%、62.2%和93.2%、99.5%、70.1%。单因素方差分析结果表明,HRT对2组工艺的各种污染物的去除率均有显著影响;回流比对Z-C BAF的TN去除率存在显著的影响,而对C-Z BAF的TN去除率几乎没有影响。污染物沿程分布分析结果表明,两组工艺的COD去除主要发生在缺氧滤池以及好氧滤池0～0.3 m的填料区;硝化作用主要发生在好氧滤池的0～0.6 m填料区,Z-C BAF工艺的硝化速率高于C-Z BAF工艺。Z-C BAF工艺存在明显的同步硝化反硝化作用,且Z-C BAF工艺的脱氮性能优于C-Z BAF工艺。     

序批式膜生物反应器处理猪场沼液中氮的影响因素研究

猪场沼液具有高氨氮、低碳氮比(C/N)和脱氮难度大等特点,实验采用序批式膜生物反应器进行处理。结果表明,为达到较好的脱氮效果,进水COD宜控制在800~1 000mg/L;NH3-N为800mg/L时不会抑制硝化反应,C/N越高脱氮效果越好,C/N从8下降到1时,TN去除率由82.2%下降为16.7%;pH为8.5时脱氮效果最佳;夏天(进水水温25℃)脱氮效果优于冬天(进水水温13℃),TN去除率分别为93.13%、81.31%,进水水温在10~30℃时,进水水温越高脱氮效果越好。     

水洗碳氢溶剂废气的废水生物降解效能及影响因素研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)/连续搅拌反应器(CSTR)组合工艺,通过构建共基质体系对水洗碳氢溶剂废气的废水(简称水洗废水)进行处理研究,探讨了共基质体系可行性,考察了水力停留时间(HRT)、硝化液回流比(R,%)、COD和氨氮质量比(C/N)、pH等对水洗废水处理效率的影响。结果表明:(1)共基质体系对去除水洗废水中难降解有机物效果显著。水洗废水占总废水的体积分数≤60%时共代谢效果最佳,COD平均去除率高于84%,氮污染物的去除受该体系影响小。(2)HRT=12h时碳污染物去除效果最佳,COD平均去除率为89.40%。较长的HRT利于脱氮,HRT=24h时氨氮平均去除率达98%,平均出水氨氮为0.87mg/L。R=300%(体积分数)时碳氮污染物去除效果最优。(3)C/N=10时组合装置对废水的脱氮除碳性能最好,COD、总有机碳(TOC)、氨氮和TN平均去除率分别为87.93%、93.11%、95.94%和77.29%。除碳最适pH为6.7,脱氮偏好碱性环境(pH=8.6)。     

ABR-生物滴滤池组合工艺处理农村生活污水

采用ABR-生物滴滤池组合工艺,研究在水力停留时间为3 d、滴滤池水力负荷为5 m3/（m2·d）的条件下,组合工艺对生活污水中主要污染物的去除效果、滴滤池内部污染物浓度变化和微生物的沿程分布规律。实验结果表明,组合工艺对COD、TN、NH＋4-N和TP的平均去除率分别可达73%、32%、58%和30%;滴滤池内各层污染物浓度除TP在中层略有升高外,其余均沿程逐渐降低。滴滤池底层对各种污染物的去除能力均较强,原因是果壳活性炭填料较强的截留吸附能力以及底层微生物优势菌属较好的降解作用。总氮的去除依靠滴滤池内填料的物理化学作用和微生物同步硝化反硝化作用,其中微生物作用约占60%,成为脱氮的主要途径。     

电极-生物复合反应器处理城市污水的初步研究

微生物固定在电极表面,电解水产氢与氧所营造的微环境在一定条件下对生物硝化/反硝化及吸/放磷产生了促进作用,使电极-生物复合反应器在脱除有机污染物的同时强化了生物的脱氮及除磷效果。本试验采用了2套结构与尺寸完全相同的单槽内循环反应器,1套通电,1套不通电,在不同电流强度下比较了2套反应器对污染物的去除效果。反应器中以石墨为阳极,活性炭纤维为阴极,电极-生物复合反应器的总氮去除率可比未通电流的反应器高出30%左右,总磷去除率增加11.5%,而氨氮、COD的去除率都维持在100%和95%左右。试验表明,电流的引入在一定条件下能明显强化生物反应器脱氮除磷效果。     

深型地下土壤渗滤系统中氮的去除途径

为了系统研究氮在深型地下土壤渗滤系统中的去除途径,本次实验采用直径30cm,高200cm的有机玻璃柱模拟地下土壤渗滤系统;柱内分层装填取自北京顺义的土壤。在水力负荷为8cm／d的条件下,取得了较好的脱氮效果;氨氮去除率为99．80％;TN去除率为83．68％。通过观察氮沿土柱深度的变化规律发现,在1．30m以上的区域随着氨氮浓度的降低硝氮浓度逐渐增大,同时总氮浓度也在不断降低,约有30．55％在此区域被去除;通过氮元素质量平衡证明这部分氮是通过厌氧氨氧化反应去除的。在1．30m以下反硝化反应是脱氮的主要途径,在此过程中难降解有机物被利用。     

基于微电极的曝气生物滤池生物膜内氧分布

基于微电极测试技术,对上向流曝气生物滤池沿程生物膜内部溶解氧分布特性进行分析测定,并结合沿程脱氮效率揭示了反应器中的氮的迁移转化过程。结果表明,氨氮、总氮去除率分别稳定至约88.9%±2.4%和53.5%±3.1%时,沿程生物膜厚度沿水流方向从610μm逐渐降低至150μm;BAF前段生物膜内部整体基本处于缺氧状态;中段生物膜内部存在好氧-缺氧分区,膜底溶解氧降为0μmol·L-1;后段生物膜整体溶解氧浓度均大于70μmol·L-1。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明,当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L~(-1),COD值为4 000～5 000 mg·L~(-1)时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m~3·d)~(-1)、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L~(-1))、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中NO_x~--N浓度为154.5 mg·L~(-1),仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L~(-1))。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L~(-1),TN≤15 mg·L~(-1),进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

单室无膜微生物电解池对厕所废水的脱氮处理

微生物电解池(MEC)能有效应用于污水处理。以尿液为主的厕所废水具有C/N低、含氮量高的特点,采用单室无膜MEC以间歇进水方式处理宜兴某景区厕所废水,研究了不同溶解氧、外加电压下的脱氮效果。实验结果表明,在控制较低溶解氧(DO1 mg·L~(-1))条件下,外加电压为0.8 V时的脱氮效果最好,氨氮去除率为99.56%,总氮去除率为70.51%,NO_2~--N最大累积量为46.94 mg·L~(-1),浊度去除率为96.76%。菌群高通量分析结果显示,MEC电解池阳极优势菌群为Thauera、Phycisphaera和Nitrospiral等,其相对丰度分别为28.7%、20.8%、16.2%,其中Thauera是一种电活性菌群具有较高电化学活性的微生物;阴极优势菌群为Nitrosomonas和Thermomonas等,其相对丰度分别为18.6%和28.4%。单室无膜MEC脱氮工艺研究可为厕所废水处理提供技术参考。     

移动床生物膜反应器—膜生物反应器深度处理模拟废水及工业园区综合废水

将移动床生物膜反应器(MBBR)与膜生物反应器(MBR)有机结合,研究了该MBBR—MBR串联系统在水力停留时间(HRT)为17.50、11.75h条件下的脱碳脱氮的效果以及对工业园区综合废水污染物的去除情况。结果表明:(1)MBBR—MBR串联系统脱碳脱氮的效果良好,HRT的改变对系统的去除效果有一定的影响,随着总HRT由17.50h变为11.75h,模拟废水中COD的去除效果降低,但氨氮、硝态氮和TN的去除效果基本不受影响。(2)MBBR—MBR串联系统处理印染工业园区综合废水也有较好的效果,当进水COD、氨氮分别为150~450、20~40mg/L时,出水COD、氨氮平均分别为53.1、1.8mg/L,MBBR—MBR串联系统对COD、氨氮的去除率平均分别为80.4%、93.1%,但系统对TN的去除效果不是很理想。     

曝气生物滤池与地下渗滤系统工艺脱氮除磷

以生活污水为研究对象,考査了曝气生物滤池和地下渗滤系统组合工艺脱氮除磷的性能。工艺运行过程中,曝气生物滤池只考虑COD和氨氮的去除把总氮和总磷的去除分离到地下渗滤系统中。实验结果表明,曝气生物滤池和地下渗滤系统组合工艺有良好的脱氮除磷能力。滤速为0.6 m·h~(-1),气水比为5:1,反冲洗周期为7d时,曝气生物滤池达到最佳运行状态,对C0D、氨氮、TN、TP的去除率分别达到85.3%、83.5%、30%、56%。为了提高TN、TP的去除率,地下渗滤系统采用间歇的方式运行个周期连续进水12 h,放空12 h进水为曝气生物滤池出水,水力负荷为5 cm·h~(-1),对COD、氨氮、TN、TP的去除率分别达到41.3%,62.8%、81.3%,82%。     

进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,考察了不同进水氨氮浓度(20,40和60 mg/L)条件下好氧/缺氧/延长闲置SBR的脱氮除磷效果,并通过分析典型周期内氮磷元素及微生物体内各储能物质的变化,探究了进水氨氮浓度对好氧/缺氧/延长闲置SBR脱氮除磷性能的影响机理。结果表明,进水氨氮浓度为20,40和60 mg/L时,系统总磷(TP)去除率分别为96.6%、90.1%和81.8%,总氮去除率分别为93.1%、74.9%和60.0%。研究表明,进水氨氮浓度可影响好氧释磷与吸磷、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)合成、缺氧反硝化以及闲置段释磷。进水氨氮浓度越高,用于微生物生长的碳源越多,PHAs的合成量越少,则好氧段吸磷减少;较高的进水氨氮浓度使缺氧段反硝化不彻底,较多的硝态氮将抑制下一周期好氧段释磷,系统脱氮除磷性能减弱。     

微电解强化微生物菌种对高氨氮低碳氮比黑臭水的脱氮研究

针对高氨氮低碳氮比(C/N)黑臭水进行脱氮研究,通过硝化菌和反硝化菌共同作用,并在后期耦合铁碳微电解(IC-ME)强化脱氮。单因素控制变量实验表明,硝化菌和反硝化菌在30℃硝化/反硝化效果较优,平均氨氮去除率为71.62%,硝态氮去除率可达到67.52%;在溶解氧(DO)为3 mg/L时硝化效果较好,平均氨氮去除率达到了70.08%;在后期投加150 g/L铁碳填料时,反硝化效果最好,2#和3#反应器硝态氮去除率最高分别提高到了81.78%和91.17%。长时间运行反应器后,氨氮去除负荷达到0.193 kg/(m³·d),化学需氧量(COD)去除负荷达到1.786 kg/(m³·d)。单独的微生物菌种针对高氨氮低C/N黑臭水脱氮还有一定的局限性,通过后期耦合IC-ME,脱氮效率明显提升,总氮(TN)去除率可从45.65%提升到58.91%。     

微生物复合固定化颗粒特征分析及去除河水氨氮效果的研究

以炉渣和改性玉米芯2种基质作为吸附材料,海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)2种包埋剂为基本骨架,微生物为降解主体,制备得到微生物复合固定化颗粒,并分析了颗粒的物理特征、活性恢复方式、对河水中氨氮和其他氮素的去除效果。结果表明:添加不同吸附基质对固定化颗粒的影响不同;实际河水驯化是有效的活性恢复方式;微生物复合固定化颗粒反应24h后,河水中氨氮降至1mg/L以下,河水中氨氮、亚硝态氮、硝态氮和TN去除率均在90%左右,对河流中氮污染的治理有一定的意义。     

火山岩载体对菖蒲脱氮作用的研究

当前水生植物-微生物联合修复技术中,针对微生物载体作用的研究尚少见报道。因此,以供试挺水植物菖蒲(Acorus calamus L.)为研究对象,不同火山岩(黑色、灰色、红色)为微生物载体,考察菖蒲在火山岩载体下对水体总氮(TN)的去除效果,以及对菖蒲生物量、根系氮代谢酶活性和根际微生物多样性变化的影响。结果表明：种植菖蒲前,黑色火山岩载体人工湿地的TN去除率最高(40.8%);而种植菖蒲后,灰色火山岩人工湿地脱氮效果最佳,TN去除率可达70.2%,相较种植菖蒲前其TN、高锰酸盐指数、氨氮去除率分别提高了32.2、46.9、66.6百分点,根际微生物数量增加,出水单元菖蒲生长最旺盛,优势菌属为红环菌科未知属(unclassified＿f＿Rhodocyclaceae)。由此可见,含高SiO₂和低Fe₂O₃的灰色火山岩载体可增强菖蒲对污染水体的脱氮能力,为水体脱氮提供理论和技术支撑。     

新型生物强化A2/O系统在苯胺废水处理中的应用

针对常规A~2/O系统中污泥菌群泥龄不平衡、易受有毒物质毒害而难以有效处理苯胺类废水的问题,采用经驯化并固定的包埋菌对A~2/O系统进行强化。考察了常规A~2/O系统和生物强化A~2/O系统对氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)的去除效能,且研究了强化前后系统微生物的响应情况。结果表明:随着常规A~2/O系统随进水中苯胺组分的提高,脱氮能力明显下降,TN去除率由76.46%下降到34.28%,NH_4~+-N去除率由97.63%下降到31.82%;在包埋菌强化后,A~2/O系统TN和NH_4~+-N去除率分别恢复至73.09%和93.30%,同时能有效处理60 mg·L~(-1)苯胺。污泥微生物响应结果显示,生物强化A~2/O系统中活性污泥的比好氧呼吸速率(SOUR)和胞外聚合物(EPS)含量明显上升,说明污泥活性增强,抵御有毒物质能力提高。污泥微生物在属水平上,Zoogloea(动胶菌属)、Flavobacterium(黄杆菌属)和Brevundimonas(短波单胞菌属)等具有硝化和反硝化功能的菌属在强化后的相对丰度增加,这表明系统脱氮能力得到增强。生物强化A~2/O系统实现了苯胺类工业废水的有效处理,可为工程应用提供参考。