SBR法短程硝化处理纤维素乙醇废水的中试研究

针对纤维素产乙醇废水高有机物、高氨氮、难降解的特点,运用短程硝化反硝化脱氮工艺,基于序批式活性污泥反应器（SBR）的调试运行,研究反应器运行方式对COD去除和脱氮效能的影响,为日后纤维素乙醇废水处理的工程化提供借鉴。结果表明：通过控制DO（0.5 mg·L-1）、pH（7.6~8.5）和投加碳源等条件,可实现亚硝酸盐氮的积累和转化,最终三氮去除率稳定在70%以上;通过投加不同碳源对比实验,发现乙酸钠作为反硝化外加碳源比葡萄糖具有更高的效率;厌氧工艺处理过的纤维素乙醇废水经短程硝化反硝化工艺处理后,COD去除率维持在20%上下,表明废水可生化性极低,已不适应生物法处理,须利用化学氧化法才能进一步去除;通过周期实验,发现硝化阶段碱度过量对短程硝化进程影响并不明显,相反充足的碱度是保证硝化反应进行的必要条件。     

低DO与化学控制相结合的半亚硝化运行

针对厌氧氨氧化工艺（ANAMMOX）的进水需求以及污水中氮素的存在形态,增强前置半亚硝化工艺的运行稳定性是十分有必要的。研究发现：在温度（30±1）℃、进水pH在8.0以上、DO在0.3 mg·L-1左右、HRT=8 h的情况下;逐步增加进水氨氮（NH4+-N）与碳酸氢盐浓度,经过19 d成功启动亚硝化反应（以亚硝硝酸盐积累率达到50%为限）;为了进一步提升亚硝酸盐积累率,间歇投加5 mmol·L-1氯酸钾,后又改加联氨作为硝化反应的选择性抑制剂,经过大约90 d的反复调试运行,使得出水中NH4+-N与亚硝态氮（NO2--N）的摩尔比近似1：1,基本符合厌氧氨氧化工艺进水需求。通过Miseq测序结果发现：氨氧化菌（AOB）在添加氯酸钾之后,已经成为绝对优势菌种,所占比例为54.99%;在添加联氨之后,AOB所占比例能够达到63.92%,其中包括Nitrosomonas sp和Nitrosomonas europaea这两种亚硝化菌;只有痕量亚硝酸盐氧化菌（NOB）的存在。     

反胶束漆酶/纤维素酶体系中油酸酯化的优化

漆酶和纤维素酶在反胶束水核中心具有较强的催化活性。为了对反胶束酶体系中油酸酯化反应深入研究,采用生物表面活性剂鼠李糖脂构建反胶束体系作为漆酶与纤维素酶酯化油酸的催化反应场所。通过实验研究了反胶束体系的不同条件对酯化产物含量的影响。对于反胶束漆酶体系,最佳酯化条件为：含水量W0 40%,鼠李糖脂临界胶束浓度20 mmol·L-1,pH值4,温度40 ℃;对于反胶束纤维素酶体系,最佳酯化条件为：含水量20%,鼠李糖脂临界胶束浓度80 mmol·L-1,pH值4,温度30 ℃。综合考虑几个因素,漆酶比纤维素酶更适合应用于反胶束中油酸的酯化。研究同时采用荧光光谱法对漆酶和纤维素酶在反胶束体系中结构性能的变化进行研究,结果表明,当反胶束体系处于最佳酯化反应条件时,荧光强度最高。     

多相催化臭氧氧化技术处理染料废水生化出水

采用多相催化臭氧氧化技术对某染料废水一级好氧生化出水进行系统实验研究,考察该技术对废水COD、色度的去除能力,并探讨其提高废水可生化性的能力。结果表明：在最佳操作条件下,即臭氧投加量200 mg·L-1,接触时间20 min时,COD平均从647 mg·L-1降低到440 mg·L-1,臭氧化指数约等于1;进水色度2 000倍左右,色度去除率达95%以上;SOUR值平均提高至原水的4倍;毒性由65%左右降低至0%;GC-MS结果显示废水中苯胺类、挥发酚类和硝基苯类等有毒污染物几乎全部被去除。另外,对实验所用的自制催化剂（连续使用90 d）进行ICP、BET、SEM、EDS分析,其有效成分锰、铈基本无损耗,催化剂性能稳定。研究表明在废水处理一级生化阶段后增加多相催化臭氧技术,不仅能够进一步去除COD,还可以明显提高二级好氧生化脱氮能力,对于污水处理的升级改造具有重要意义。     

硫自养反硝化工艺去除布洛芬

通过硫自养反硝化反应器连续流实验与批次实验相结合的研究方式,考察了硫自养反硝化工艺对含布洛芬的（低浓度100 μg·L-1和高浓度1 000 μg·L-1）废水的处理效果,并初步研究了硫自养反硝化活性污泥对其去除机理。结果表明,硫自养反硝化活性污泥对布洛芬有较好的去除效果,反应器中布洛芬的平均去除率>95%,且实验组（含布洛芬）的反硝化脱氮效果要优于空白组（不含布洛芬）,布洛芬的存在可以提高系统的反硝化脱氮效率。批次实验中,在短时间内（<6 d）,不同浓度布洛芬的去除率均达到100%;而其中吸附去除率<30%。研究表明,在硫自养反硝化工艺中,布洛芬通过生物降解作用和吸附作用去除,且生物降解起主要作用。     

前置反硝化生物滤池深度脱氮效能与影响因素

前置反硝化生物滤池具有良好的脱氮性能,被广泛用于污水的深度处理。采用该工艺对城市污水处理厂尾水进行深度处理,通过调节硝化液回流比（50%、100%、150%）和水力负荷（1.0、1.5和2.0 m3·（m2·h）-1）,考察前置反硝化生物滤池工艺对COD、TN、NH4+-N的去除效果。结果表明,当硝化液回流比为100%时,系统对污染物去除效果最好。在进水COD、TN、NH4+-N平均浓度为120、35和15 mg·L-1的水质条件下,出水COD、TN、NH4+-N平均浓度可降到7.62、5.02和0.60 mg·L-1,去除率分别为93.65%、85.65%和96.00%。在水力负荷为1.5 m3·（m2·h）-1条件下,系统对COD、TN和NH4+-N的平均去除率达到了83.00%、90.14%和95.73%,出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。     

亚硝化/反硝化除磷同步发生的控制策略

针对碳源偏低城市污水,采用厌氧/限氧的序批式活性污泥反应器（A/LOSBR）,在连续（CA）和间歇曝气（IA）模式下,研究了亚硝化/反硝化除磷同步发生所需的最适控制策略。实验结果表明,在CA模式下,恒定30 L·h-1的气量,进行同步亚硝化/反硝化除磷的TN和PO43--P去除率分别为88.5%和95.9%;在IA模式下,恒定30 L·h-1的气量,且曝气百分数（AF）和曝气频率（fIA）值为0.5和24时,曝气量比CA模式节省了23%,该工艺的TN和PO43--P去除率分别为91.1%和92.9%。由此可知,同一气量下,IA模式比CA模式的更经济节能,且IA模式在低AF和高fIA工况下进行的同步亚硝化/反硝化除磷过程更稳定持续。     

低C/N比城市污水短程硝化特性及微生物种群分布

以城市污水厂二沉池回流液为接种污泥,研究了低C/N城市污水短程硝化特性及其微生物种群密度分布规律,并对比研究了SBR和SBBR 2种反应器短程硝化特性的差异。结果表明：在温度（30±1）℃、pH=7.9~8.2、DO=1.0 mg·L-1的条件下,通过分段曝气的运行方式、经过29 d的运行,2个反应器均实现了短程硝化的高效启动,NH4+-N转化率稳定在99%,短程硝化率稳定在90%以上;相比于SBR,SBBR更有利于AOB菌种的富集,且SBBR达到亚硝酸盐积累率最大效果的时间快于SBR。利用聚合酶链反应（PCR）和克隆测序等分子生物学技术分析得出,在短程硝化稳定运行的SBR系统中,AOB菌种与NOB菌种的占比为2.3：1。     

不同生境氨氮浓度及悬浮污泥对厌氧氨氧化生物膜特性的协同影响

生物膜技术是厌氧氨氧化工艺应用的关键,但关于不同生境氨氮浓度和悬浮污泥协同作用下形成的生物膜特性鲜有报道。本研究在推流式固定生物膜-活性污泥反应器中,发现在高氨氮浓度下生长的生物膜具有较高的污泥量和厚度,但低氨氮浓度生长的生物膜具有更高的厌氧氨氧化菌丰度((4.91±0.65)×10⁹ 拷贝数·g⁻¹,P<0.05)和厌氧氨氧化比活性(6.53 mg·(g·h)⁻¹)。高通量分析结果表明,Candidatus Brocadia是生物膜和悬浮污泥中主要的厌氧氨氧化菌,在两类生物膜上的丰度未有显著差异;在低氨氮浓度生物膜中Candidatus Jettenia的相对丰度显著高于高氨氮浓度的生物膜,但Candidatus Kuenenia的丰度则相反。综合分析发现,厌氧氨氧化菌种的附着生长与悬浮污泥群落多样性的初始定殖有关,而低丰度菌种的分布则受不同生境的影响,该结果表明不同氨氮浓度和悬浮污泥类型的选择对生物膜的协同影响不可忽略。     

日本污水脱氮除磷深度处理工艺分析

为提高进入琵琶湖水体水质和有效恢复并保持琵琶湖流域水生态环境,日本滋贺县10家下水道污水处理厂全部采用脱氮除磷深度处理工艺。湖南中部净化中心目前规模为26.85万t/d,采用缺氧-好氧循环硝化/反硝化(AO)、厌氧-缺氧-好氧(AAO)和多段进水多级缺氧-好氧硝化/反硝化(SMAO)3种深度处理工艺。AAO工艺是国内城镇污水处理厂广泛采用的二级生化工艺,AO、SMAO工艺在国内还没有应用实例。AO、AAO工艺采用内循环硝化/反硝化反应脱氮,SMAO工艺采用无内循环的多段进水多级硝化/反硝化反应脱氮。AO、SMAO工艺采用化学方式除磷,PAC添加浓度约50 mg/L。AAO工艺采用化学和生物组合方式除磷,PAC添加浓度降低到约30 mg/L。AO、AAO工艺出水BOD、CODMn、SS、TN和TP均值分别约为0.9 mg/L、5.2 mg/L、99.5%、78.0%和98.1%。SMAO工艺出水TN约为2.5 mg/L,TN去除率提高到91.6%,其他指标和AO、AAO工艺基本相同。