不同电子受体浓度对反硝化除磷的影响及动力学特性

以A~2/O-移动床生物膜反应器(MBBR)长期稳定运行的反硝化除磷污泥为研究对象,通过在厌氧段投加乙酸钠、缺氧段投加NO_3~--N,考察反硝化聚磷菌(DPAOs)在不同电子受体浓度(NO_3~--N:10、20、30、40、50 mg·L~(-1))下的脱氮除磷特性以及内碳源转化利用规律。实验结果表明:缺氧段电子受体不足导致吸磷受限,微生物由于处于饥饿状态出现糖原(GLY)降解,增加二次释磷的风险;而电子受体过量会抑制DPAOs的生物活性,降低内碳源的转化利用效率和同步脱氮除磷效果。当NO_3~--N浓度为30～40 mg·L~(-1)时,NO_3~--N和PO_4~(3-)-P去除率分别为92.28%～96.37%和99.39%～100%,聚-β-羟基链烷酸脂(poly-β-hydroxyalkanoate,PHAs)利用率为84.6%～86.2%,达到较好的同步脱氮除磷效果且实现了内碳源的高效利用。动力学参数对比结果表明,不同电子受体浓度下比吸磷速率(PUR)和比反硝化速率(DNR)在4.32～8.18 mg·(g·h)~(-1)、1.81～6.08 mg·(g·h)~(-1)(以VSS计)范围内波动,且NO_3~--N/PO_4~(3-)-P比值可间接反映DPAOs生物活性。     

调节好氧消化pH值提高污泥沉降和脱水性能

为考察调节pH值对剩余污泥好氧消化效果的影响,采用2个反应器,在不调节pH值与加入NaHC03调节pH≈7两种条件下进行好氧消化对比试验.监测消化过程中污泥TSS、TVSS、SOUR、沉降性及比阻的变化情况,结果表明:在两种条件下污泥均能达到稳定,消化30 d TVSS去除率分别为47.1%和49.2%.消化过程中调节pH≈7,TSS、TVSS去除率略有提高,上清液的浊度和COD降低,并且污泥的沉降、脱水性能改善,因而更有利于后续的处理.     

脉冲SBR工艺短程脱氮的实现及对除磷的强化

采用脉冲进水缺好氧交替工艺(SAOSBR)处理低C/N实际生活污水,考察了短程脱氮对于低碳源生活污水同步脱氮除磷效果的强化作用,并分析了短程脱氮强化生物除磷的机理.结果表明,通过短时的饥饿处理配合缺好氧交替的运行方式实现了系统的短程硝化,亚硝酸盐积累率稳定在95%以上.短程的实现还强化了系统的同步脱氮除磷效果,总氮和磷的平均去除率相比于全程脱氮过程分别提高了约6%和36%.分析表明短程强化生物除磷的原因主要是由于残留的NO2-对聚磷菌厌氧释磷的影响较小.静态试验也证实,在碳源不足的条件下,以NO2-为电子受体的反硝化作用相比于NO3-可以减弱反硝化菌与聚磷菌之间的碳源竞争,从而提高聚磷菌的厌氧释磷量和聚羟基烷酸(PHA)的合成量.因此,在处理低C/N生活污水时,短程脱氮的实现更有利于系统的生物除磷.     

城市污水SBR法短程生物脱氮的中试研究

采用处理量为60m³/d的SBR大型中试系统对实际城市污水的短程脱氮效果和稳定性进行研究.通过对传统时间控制模式和在线实时控制模式的对比分析可知,应用实时在线控制的分段进水交替缺氧/好氧运行模式,在达到相同深度脱氮效果的前提下,相对于传统运行方式的反应时间显著缩短,投加的外碳源量也缩减了25%.系统在保证平均总氮去除率98.2%的基础上,获得了较好的短程硝化效果,各好氧反应段的亚硝化率均在95%以上.精准的在线实时过程控制与交替缺氧/好氧的运行方式是短程生物脱氮实现及稳定的主要因素.     

温度变化对DO和ORP作为过程控制参数的影响

前对DO和ORP作为控制参数的研究仅局限在恒定温度下,而实际工程中,由于各种原因很难维持反应器内温度在一个水平上,因此,开展了变温度下DO和ORP作为过程控制参数的可行性研究.采用SBR法研究了不同曝气量、初始MLSS浓度和进水COD浓度等条件下温度对反应过程中DO和ORP变化的影响.结果表明,环境温度的波动极大地影响了反应器内DO的变化趋势,而ORP的变化趋势基本不受影响.并从理论上探讨了DO受温度影响的原因,提出当环境温度变化时,采用ORP作为控制参数更能反映有机物的降解情况.试验中还发现,ORP凹点出现的时间与进水COD浓度有关,ORP的上升速率与COD降解程度有关.通过对ORP导数图进行分析,发现ORP二阶导数近似为0时,COD已不再降解.联合ORP凹点和二阶导数近似为0两个条件,可以实现SBR法处理豆制品废水的在线控制,合理安排曝气量和曝气时间,最终达到节约能源的目的.     

厌氧消化液不同投加方式对AOA-SBR系统处理效果的影响

为研究厌氧消化液的不同投加方式对AOA-SBR(厌氧/好氧/缺氧序批式反应器)系统处理效果的影响,在温度为20.0 ℃、生活污水与厌氧消化液体积比为24∶1、污泥中AOB(氨氧化菌)所占比例为7.34%条件下,考察了不投加、厌氧阶段开始一次性投加、好氧阶段开始一次性投加和好氧阶段分次投加等6种厌氧消化液投加方式(分别记为SBR-a、SBR-b、SBR-c、SBR-d、SBR-e、SBR-f)下AOA-SBR系统中SCOD_Cr(溶解性化学需氧量)、PO₄3--P、NH₄+-N的处理特性. 结果表明:厌氧消化液的投加方式对SCOD_Cr的去除基本没有影响,但厌氧消化液的投加使系统中PLR(PO₄3--P进水容积负荷)提高了104.88%,导致除SBR-a外各试验组出水ρ(PO₄3--P)均大于2.0 mg/L,为AOA-SBR处理生活污水与厌氧消化液联合废水的主要限制因素. SBR-b~SBR-f的SNPR(比亚硝酸盐生成速率)均高于SBR-a,表明厌氧消化液的添加有助于稳定污水短程硝化. 研究显示,厌氧开始阶段一次投加厌氧消化液(SBR-b)对系统脱氮效果影响最小,为最佳进水方式,此时SAUR(比氨氧化速率)为0.168 0 g/(g·d),SNPR(比亚硝酸盐产生速率)为0.136 3 g/(g·d),SND(同步硝化反硝化)作用率为26.64%.      

同步脱氮除磷好氧颗粒污泥形成与反应机制的研究

处理实际生活污水添加不同碳源的A(丙酸钠+乙酸钠)、B(葡萄糖)2个单级SBR中的好氧颗粒污泥(aerobic granularsludge,AGS)均能在常温(18～27℃)和低温(9～13℃)条件下稳定维持同步脱氮除磷的去除效果,利用荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH)、多重荧光染色技术以及扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)技术对2个反应器中好氧颗粒污泥的菌群、细菌凋亡和胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)的分布以及颗粒污泥的微观形态等进行了研究.FISH结果表明,2个反应器的AGS中,氨氧化菌均位于AGS的最外层,约占总菌的12%,聚磷菌则均位于颗粒的内层,约占总菌的40%,2种颗粒对氮、磷的去除机制没有明显区别,受碳源影响较小.硝化是限速步骤,好氧条件下颗粒内部反硝化除磷的存在加速了吸磷的进行.细菌凋亡荧光染色结果表明,A、B中AGS的活细菌多位于外层,而死细菌均匀分布.EPS多重荧光染色结果表明,2种AGS中的蛋白质和脂类均分布均匀,不受碳源的影响,但蛋白质数量较多,脂类较少;而多糖(α吡喃葡萄糖、α甘露糖和β-D-吡喃葡萄糖)在不同反应器的AGS中呈现出不同的分布规律,表明其分布及含量与外加碳源有着密切的关系,多糖与AGS的形成、稳定维持具有直接的联系.SEM显示B中球菌较多,而A中以杆菌为主,该结果表明不同的碳源会对好氧颗粒污泥的菌种产生影响,并且与最终的去除效果相关,以丙酸钠+乙酸钠为外加碳源更容易维持稳定的同步脱氮除磷去除效果.     

生活污水常温处理系统中AOB与NOB竞争优势的调控

常温（19℃±1℃）条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比（C/N）实际生活污水,研究氨氧化菌（AOB）与亚硝酸盐氧化菌（NOB）竞争优势的调控,在接种全程硝化污泥的系统中使AOB成为优势菌群,启动并维持常温短程硝化.通过控制曝气量为40 L/h使系统溶解氧处于较低水平（DO_average<1.0 mg/L）,同时结合好氧硝化时间的优化控制,即在pH值“氨谷"点前及时停止曝气的短周期定时控制,强化AOB的竞争优势.待AOB的竞争优势初步形成后（亚硝酸盐积累率NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N达到50％）,每周期曝气时间随着NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N的提高由3 h逐步延长至4 h、 5 h,从而提高NH⁺₄-N去除率,进一步增强AOB在系统中的竞争优势,短程硝化成功启动,NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N稳定在95%以上.FISH检测结果表明AOB大约占总菌群的9.97％.在线控制好氧硝化时间可以很好地维持短程硝化效果,NH⁺₄-N去除率达到97%以上.研究还表明,对于全程硝化污泥常温下如果不限制溶解氧,单纯依靠短周期定时控制无法使AOB成为优势硝化菌群.     

FNA处理絮体污泥恢复城市污水PN/A工艺短程硝化

为了探究游离亚硝酸（FNA）旁侧处理絮体污泥来恢复城市污水短程硝化/厌氧氨氧化一体化（PN/A）工艺的可行性,考察了不同浓度FNA对氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性的影响,探究了SBR反应器两次采用FNA处理絮体污泥的运行效果.结果表明：采用0.45mgHNO₂-N/L的FNA处理能够抑制NOB活性,亚硝积累率（NAR）达88.8%,但投加后第8d开始NOB活性逐渐恢复.采用1.35mgHNO₂-N/L的FNA处理能够显著抑制NOB活性,NAR达89.1%,与此同时AOB活性也受到抑制,氨氮转化率降低为6.8%.采用增大好/缺氧时间比即t_好/t_缺（由0.4~2.7）以及提高DO（由0.3~1.5mg/L）的方法能够恢复AOB活性,氨氮转化率达77.8%,在150d内NOB活性未恢复,NAR达98.1%.随着短程硝化的稳定实现,系统脱氮性能逐渐恢复,平均出水总无机氮（TIN）为8.2mg/L,平均TIN去除率为84.1%.因此,通过先用较高FNA处理絮体污泥同时抑制AOB与NOB,再采用增大t_好/t_缺并提高DO来恢复AOB活性的策略,能够实现PN/A工艺短程硝化的恢复.     

碳氮比对UniFed SBR工艺性能的影响

采用UniFed SBR工艺试验装置处理实际生活污水,考察了7组不同的进水碳氮比(2.75、4.28、5.7、6.5、6.97、8.08、11.19)对总氮、磷和COD去除以及污泥沉降性能的影响.结果表明,当C/N低于5.7时, TN去除率随C/N的升高而快速大幅度提高,从2.75时的43.6%升至5.7时的80.84%,之后继续提高C/N,由于不能进一步提高进水/排水阶段的脱氮率,只能提高曝气阶段由于同步硝化反硝化产生的脱氮率,所以TN去除率的提高变得缓慢.随着进水C/N的增加,聚磷菌可从进水中获得更多的有机碳源,进行PHB的合成和PO3-4的释放,同时避免了NO-x;对释磷产生的抑制作用,因而磷的去除率随C/N的增加而提高,且C/N越高, PAOs的释磷量和吸磷量越多,好氧吸磷速率越快,除磷效果越好.进水C/N的变化对COD的去除没有显著影响,平均去除率为93.15%.当C/N大于6.97、有机负荷高于0.38kg/(kg·d)时,污泥容积指数随C/N的增加而大幅度提高,产生由于低溶解氧和高负荷带来的非丝状菌污泥膨胀.