接种好氧颗粒污泥快速启动硝化工艺的过程研究

中温(28～30℃)条件下,以自配无机氨氮废水为研究对象,在柱形SBR反应器中接种好氧颗粒污泥,通过逐步提升进水NH4+-N浓度(100～1 000 mg·L-1)和缩短水力停留时间(8～4 h),快速启动硝化颗粒污泥工艺.系统运行约30 d时,进水NH4+-N负荷达3.9 kg·(m3.d)-1,NH4+-N平均去除率在95%以上;后续高负荷运行阶段,氨氧化速率达5.0 kg·(m3.d)-1左右;反应器中出现亚硝酸盐持续积累的现象,25～70 d期间,NO2--N积累速率达2～4.5 kg·(m3.d)-1;尽管进水组分发生变化(COD/N),且进水负荷波动频繁,但整个运行过程中污泥始终保持良好的颗粒结构,SVI为30～40 mL·g-1,36 d时粒径大于0.21 mm的颗粒污泥约占污泥的93%(质量分数);颗粒污泥由接种时的浅黄色逐渐变为棕黄色,部分变为棕色.结果表明,以好氧颗粒污泥接种是快速启动硝化工艺和形成硝化颗粒污泥的关键.     

处理实际生活污水短程硝化好氧颗粒污泥的快速培养

以普通序批反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR)和气提式序批反应器(Sequencing Batch Airlift Reactor,SBAR)处理低COD/TN的实际生活污水,考察了不同沉淀时间以及反应器类型对快速培养短程硝化好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)的影响.试验结果表明,沉淀时间为15min时,SBR和SBAR系统中均为全程硝化,当将沉淀时间分别改为5min、8min后的第17d和第16d时,两个反应器中均形成AGS,并且AGS与絮状污泥共存;此时两系统均由全程硝化转化为短程硝化,出水NO2-/(NO2- NO3-)平均值分别长期维持在98.7%和85.6%左右.本试验中以沉淀时间作为选择压,快速启动了具有短程硝化功能的序批式AGS反应器.由于AGS固有结构对氧传质的限制,使亚硝酸氮氧化受阻即抑制了亚硝酸氮氧化细菌的活性,从而产生了亚硝酸氮积累现象.DO是造成本研究中出现短程硝化的主要原因,而pH值、游离氨、温度、污泥龄等因素都不是导致短程硝化的关键因素.污泥颗粒化后,两个系统中NH4 -N降解速率分别提高了2.6倍和2.4倍.     

好氧颗粒污泥培养及不同阶段除污性能的研究

以某味精污水处理厂厌氧池的厌氧颗粒污泥作为接种污泥,采用人工模拟配水,通过控制运行条件在序批式反应器(SBR)中成功培养出了好氧颗粒污泥。研究表明,该好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能及除污性能。好氧颗粒污泥的形成阶段的粒径为0.1～0.5 mm,成熟后的平均粒径为2 mm。形成阶段SBR中MLSS为5 000～6 000 mg/L,对COD和NH3-N的去除率分别达到了88.1%和87.6%。成熟后SBR中MLSS为10 000 mg/L左右,对COD和NH3-N的去除率分别达到了94%和97.5%。通过电镜分析可知,好氧颗粒污泥表面主要聚集了球状菌,中部主要以丝状菌和杆状菌为主,内部为无机核心。这种明显的分层现象,充分说明了好氧颗粒污泥沿半径方向由于溶解氧的梯度分布,微生物呈层状分布,这种层状分布的结构为好氧颗粒污泥同步硝化反硝化提供了可能。     

短程硝化反硝化新型生物反应器的特性研究

利用气提式反应器研究硝化过程中的亚硝酸积累现象,并在运行6个月后将其与一升流式污泥床反应器相连接,研究硝化反硝化联合工艺的处理效果。结果表明,在硝化部分,当进水氨氮浓度>98mg/L,游离氨(FA)为1.07mg/L时,亚硝态氮浓度开始逐渐上升,亚硝化率(NO2--N/NOX--N)>50%。实验条件下氨氮污泥负荷为0.53kg/(kg·d)时,氨氮去除率较高且亚硝化率最大,但当污泥负荷达到0.85kg/(kg·d)时,氨氮去除率降低。升流式污泥床反应器中形成明显的颗粒污泥,在碳源充足的条件下(即C/N>3),最终出水效果显著提高。     

好氧颗粒污泥亚硝化工艺的启动与运行特性研究

以具有硝化功能的活性污泥与厌氧产甲烷颗粒污泥的混合物接种小试曝气上流式污泥床反应器,采用自配无机氨氮废水为进水,在中温（30～35℃）条件下成功培养获得亚硝化颗粒污泥,亚硝化工艺的进水NH^＋₄-Ｎ负荷可达2 .5～3 .0 kg/(m^３·d),氨氮去除率和亚硝化率均可稳定在90%以上;进水中约100 mg/Ｌ的有机COD对亚硝化工艺的运行无明显影响;常温（约20℃）条件下亚硝化工艺也能高效稳定运行.     

利用好氧颗粒污泥持续增殖启动高性能亚硝化反应器

为了考察亚硝化颗粒污泥(NGS)的持续增殖能力,向柱状序批式反应器(SBR)内接种极少量种污泥,在130 d内,将氨氮容积负荷(NLR)从0.74 kg·(m~3·d)~(-1)提高到6.66 kg·(m~3·d)~(-1),成功使反应器内污泥浓度(MLSS)从0.1 g·L~(-1)增长至11.8 g·L~(-1),对应的亚硝态氮累积负荷从0.4 kg·(m~3·d)~(-1)升至4.9 kg·(m~3·d)~(-1).当NLR低于4.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,反应器内粒径200μm的污泥数量明显增多,颗粒平均粒径大幅减小.当NLR继续提高时,颗粒平均粒径的增长过程遵循修正的Logistic模型,其比增长速率k值约为0.022 9 d-1.在运行期间,较高的游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)浓度能够对亚硝酸盐氧化菌(NOB)起到联合抑制作用,这使得出水中亚硝态氮累积率(NAR)始终高于80%.上述实验结果将为工业化高效NGS反应器的启动操作提供重要参考.     

SBR中生物除磷颗粒污泥的反硝化聚磷研究

反硝化聚磷菌(DNPAOs)可利用厌氧储存的聚.3.羟基丁酸(PHB)以硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体进行过量吸磷和反硝化,从而达到在低碳源下脱氮除磷的双重目的.本试验在SBR反应器中,采用厌氧,缺氧/好氧(A/A/O)交替运行的方式.将富集聚磷菌(PAOs)的颗粒污泥成功地诱导为具有反硝化聚磷能力的颗粒污泥.诱导结束后P的去除率在90%以上,NOx-N的去除率在93%以上,厌氧段释磷量在25-33 mg/L,缺氧段每去除lg NOx-N吸收P约1.3 g;典型周期运行结果显示,厌氧段最大比释磷速率(SRPR)为18.39 mg/(g.h),缺氧段最大比吸磷速率(SUPR)为23.72 mg/(g·h),最大比反硝化速率(SDNR)为18.19mg/(g·h),好氧段最大SUPR为17.15 me,/(g·h):颗粒污泥中DNPAOs的数量由诱导前的14.9%增加到80.7%.与除磷颗粒污泥相比.反硝化聚磷颗粒污泥沉速提高0.16-0.7倍,比重提高0.003 1.     

好氧硝化颗粒污泥搁置后活性恢复研究

利用气提式内循环间歇反应器(SBAR)考察好氧硝化颗粒污泥搁置2个月后重新投入运行, 其物理性状和微生物活性的恢复情况. 结果表明, 搁置后颗粒由棕黄色转为灰黑色, 粒径及沉降速率无明显变化. 颗粒重新投入反应器, 2周后颜色基本恢复; 污泥浓度、颗粒粒径以及沉降速率迅速增加; 颗粒中异养菌活性在1 d内即可恢复至原水平的86％, COD去除活性5 d后完全恢复, 去除率稳定在80%以上. 活性恢复阶段采用较高的曝气量和较长的循环时间有利于硝化菌的活性恢复, 第41 d曝气量由0.05 m³·h^-1提高到0.10 m³·h^-1后, 亚硝酸菌和硝酸菌活性分别由原水平的88%和82%提高到122%和92%, 氨氮去除率由之前的80% ～ 90%迅速提高到96%以上; 第65 d循环时间由4 h延长至6 h使硝酸菌的活性得到了完全恢复.     

味精废水短程硝化工艺的运行性能

通过现场试验研究了工程规模的短程硝化反应器处理实际味精废水的运行性能.结果表明,短程硝化工艺(Single Reactor High Activity Ammonia Removal Over Nitrite,SHARON)适合处理低浓度味精废水(pH值为9.36～10.49;NH4*-N浓度5b 239.70～341.23 mg·L-1;COD为1000～1500 mg·L-1).短程硝化反应器的硝化性能良好,短程硝化效率(PartialNitrification Efficiency,PNE)高达94.56%±4·30%;在反应器内pH值为9.25-9.80、游离氨(Free Ammonia,FA)浓度为20～70 mg·L-1的工况下,短程硝化反应器运行性能稳定,PNE达96.64%±4·73%,出水中(NO:-.N)/(NH;-N)为0.70～1.35,出水pH值稳定在6.50-7.00,适用于后续厌氧氨氧化工艺(Anaerobic Ammonium 0xidation ANAMMOX)处理.进水FA浓度不宜过低,若反应液中的FA浓度低于20 mg·L-1,可导致NO-3-N浓度升高,不利于NO-2-N积累.采取一次性投加石灰的方式调节废水碱度,只适用于进水NH4 -N浓度较低的情况;若进水NH4 -N浓度较高,则会导致进水pH过高而抑制亚硝酸菌生长,宜采用多次投加或分段投加石灰的方式来调节废水碱度.     

不同温度下应用比值控制实现连续流好氧颗粒污泥短程硝化

在连续流反应器中接种成熟好氧颗粒污泥（AGS）处理低氨氮污水,通过控制溶解氧（DO）和出水氨氮（NH₄⁺-N）的浓度,研究了控制DO/NH₄⁺-N（R值）实现连续流好氧颗粒污泥系统短程硝化的可行性和不同温度（30、20、10℃）条件下实现短程硝化系统对R值的需求.结果表明,通过比值控制,连续流好氧颗粒污泥系统可以快速实现短程硝化;在30、20、10℃条件下,系统实现短程硝化所需要的R值分别为0.50（±0.05）、0.35（±0.03）和0.20（±0.02）.因此可知,温度越低,系统实现短程硝化所需要的氧抑制越强.采用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization,FISH）实验表明,通过比值控制,氨氧化菌（AOB）得到一定的富集,而亚硝酸盐氧化菌（NOB）的相对数量逐渐减少.基于比值控制和污水水质的特点,选择短程硝化的方式有所不同,低氨氮废水选择半量亚硝化,而高氨氮污水则选择全量亚硝化.     

好氧颗粒污泥快速培养的方法研究

以普通絮状活性污泥为接种污泥,采用人工配制模拟生活污水,利用SBR反应器,研究了系统内分别投加细土和厌氧颗粒对好氧颗粒污泥快速培养的影响。结果表明:2种方法均能促进好氧颗粒的形成,投加细土的反应器运行3周后得到粒径0.4~0.5 mm的颗粒,投加厌氧颗粒的反应器15 d后即获得平均粒径0.8 mm的颗粒,而空白试验运行1个月后颗粒化启动成功,平均粒径仅为0.3 mm。扫描电镜结果显示,培养出的好氧颗粒结构致密,孔隙率高,颗粒外表面存在大量杆菌和丝状菌。     

EGSB反应器快速培养厌氧颗粒污泥

在EGSB反应器中接种取自UASB反应器的絮状污泥(占总接种污泥量的4/5)和少量厌氧颗粒污泥(粒径<0.8mm,占总接种污泥量的1/5),对用该反应器快速培养厌氧颗粒污泥进行了试验研究,结果显示:经过35d运行,反应器中的污泥出现明显的颗粒化现象,平均粒径达1.4mm,且粒径分布均匀,中间粒径(1～2mm)的质量分数达61.84%。当进水COD浓度为7500mg/L,容积负荷为52kg/(m3.d),水力停留时间约3.2h,回流比为12,上升流速为3.4m/h时,反应器仍可稳定运行,COD去除率达95.4%,且在此运行条件下,通过排泥维持反应器内的MLSS为45g/L时,污泥的增长最为迅速,经过4～5d,MLSS可达65g/L。     

活性炭促进硫化物推动短程硝化反硝化污泥颗粒化研究

研究向反应器中投加颗粒活性炭(GAC),为其主要作用细菌氨氧化菌(AOB)和硫氧化菌(SOB)提供凝集的载体,促进硫化物推动短程硝化反硝化污泥颗粒化。在室温条件下,以低碳氮比(C/N)市政污水为模拟水样反应器,共运行70 d。结果表明:在水力停留时间(HRT)为6 h条件下,投加颗粒活性炭21 d后污泥成功实现颗粒化,总氮去除率稳定达到95%。强化阶段,HRT为3 h,在高负荷条件下TN去除率仍可达到90%以上。重点分析了反应器内生物量变化、颗粒污泥粒径变化及分布、颗粒沉降性能和胞外聚合物(EPS)变化等规律。活性炭作为"初始晶核"对污泥颗粒化起到促进作用。系统具有脱氮效率高,高负荷下稳定性高等优点,适用于处理低碳氮比的市政污水及工业污水。     

高温厌氧颗粒污泥对活性染料的吸附、解吸特性研究

试验考察高温(55℃)厌氧颗粒污泥对活性染料(以活性艳红X-3B(RR2)为代表)的吸附、解吸特征。试验结果表明,高温厌氧颗粒污泥的RR2染料吸附和解吸均符合Freundlich等温式,部分RR2被不可逆吸附;温度和盐度对高温厌氧颗粒污泥的吸附作用均有影响。     

温度对E-D厌氧反应器处理餐厨垃圾效能及污泥特性的影响

考察了不同温度下新型E-D厌氧反应器处理餐厨垃圾的效能,并从污泥的粒径分布、金属离子含量等角度分析了反应器内污泥理化特性的变化。结果表明,在进水COD为5 000 mg/L、HRT为24 h、温度为25~30℃时,E-D反应器对餐厨垃圾COD的平均去除率在90%以上。当温度降低到20℃后,COD去除率仅为77%左右,出水COD高达1 000 mg/L以上,且出水中乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸的含量分别达到了287.1,546.7,89.8,156.8,93.4 mg/L;颗粒污泥中钙、镁含量分别减少为21.84,5.14 mg/L;其表面积平均粒径、体积平均粒径减少为97.9,333.3μm。这表明温度为20℃,对颗粒污泥的稳定性造成了负面影响,产甲烷菌的活性受到抑制,导致效能降低。     

高氨氮废水短程硝化过程中污泥膨胀的研究

采用A/O工艺处理模拟高氨氮废水,在一定条件下实现了稳定的短程硝化(积累率≥80%),污泥沉降性能良好,短程硝化后期污泥沉降性能逐渐恶化。实验结果表明,通过补充废水的N/P虽然能够略微降低SVI,但是仍然不能有效的缓解污泥膨胀。当COD负荷>0.27kg/(kg.d)时发生污泥膨胀。将DO控制在1.5～2.0mg/L,沉淀池的固液分离效果良好,并且氨氮去除率、COD去除率和亚硝氮积累率均>90%,污泥膨胀现象得到有效控制。     

城市污泥掺煤混烧特性及污染物排放研究

采用20 k W多功能沉降炉管开展了城市污泥掺煤混烧试验,着重研究不同含水率、不同比例污泥掺混条件下,混合燃料的燃烧特性和尾气污染物的排放情况。结果表明,污泥主要失重区间在180~520℃,存在两个失重阶段,是挥发分的析出和燃烧的过程,污泥掺煤混烧可以改善燃料的着火性能和燃尽性能。污泥掺烧后尾气中NO_x排放浓度没有明显的变化规律,为350~450 mg/m~3;SO_2排放浓度随污泥掺混的比例增加呈线性增加;掺混10%污泥(含水率为30%)后,尾气二恶英的浓度约为单煤焚烧的2.4倍。各类污染物经过锅炉尾气净化系统处置均能达标排放,且本实验中污泥的最佳掺混比例为20%。     

圆盘干燥深度脱水污泥的中试研究

采用正交实验法对圆盘干燥机干燥过程进行研究,测定了干燥机传热系数、干燥机扭矩、污泥干燥量和干燥热效率,探讨了蒸汽压力、干燥机转速和加料机转速对其影响规律。实验系统的质量和热量平衡校验表明,实验数据具有较强的可靠性。分析测试了污泥冷凝水和干燥废气的污染物排放特性,污泥冷凝水样中COD和NH3-N浓度随着干燥机转速的增加而下降,干燥废气中的含硫气体浓度随着圆盘表面温度的上升而增大,光氧气体处置装置对含硫废气有着较好的处理效果。     

间歇式除磷好氧颗粒污泥反应器的快速启动

以厌氧/好氧方式运行SBR反应器处理实际生活污水,考察沉淀时间对培养具有除磷功能的好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)的影响。在沉淀时间降低为6min时,出现了AGS;在沉淀时间降低为4min的第6天,AGS培养成熟,肉眼可见。从降低沉淀时间到AGS培养成熟共耗时28d。AGS培养及稳定运行阶段,出水磷含量平均在0.92mg/L左右,最低为0mg/L,最高为3.34mg/L。具有除磷功能的AGS成熟时,其周围有大量的浮游累枝虫。AGS粒径范围为0.0~0.3mm、0.3~0.6mm及>0.6mm的质量分数分别为44.88%,51.61%及3.51%,AGS与絮状污泥共存。与具有短程硝化功能的AGS相比,周期性的厌氧/好氧更有利于AGS的稳定维持,具有除磷功能的AGS远比具有短程硝化功能的AGS密实。试验结果表明在沉淀时间选择压的作用下,具有除磷功能的AGS形成的过程可分为3阶段:筛选-聚集-成熟。     

低温对亚硝化颗粒污泥系统的影响特性

考察了温度变化对亚硝化颗粒污泥反应器的长期和短期影响特性,结果表明:在进水ρ（NH₄+-N）为（35.8±5.2）mg/L、水力停留时间为2.0 h以及运行温度为7~17℃的条件下,反应器保持着95%的亚硝化率和0.18~0.25 kg/（m3·L）的NH₄+-N去除负荷;反应器中较低的ρ（DO）∶ρ（NH₄+-N）（<0.25）是实现亚硝酸盐氧化细菌（NOB）有效抑制的关键因素;长期低温运行造成颗粒污泥比NH₄+-N氧化速率（SAOR）从（237±14）g/（g·d）下降至（93±11）g/（g·d）,但颗粒污泥中氨氧化细菌（AOB）的活化率（实际SAOR与最大SAOR之比）从48%升至约85%。批式实验结果表明,在7.1~28℃的短时温度变化内,亚硝化颗粒污泥NH₄+-N氧化反应的温度系数（θ）和活化能（E_a）分别为1.042~1.063,29.7~41.9 kJ/mol,均显著低于同等条件下絮体污泥的数值,表明颗粒污泥AOB比絮体污泥AOB具有更好的抗温度冲击能力。该研究结果可为基于颗粒污泥的高效城市污水亚硝化技术提供参考。