曝气动力横向内循环反应器脱氮途径与性能分析

为降低城市污水生物脱氮系统处理能耗、提高脱氮效率,使用一种新型曝气动力横向内循环反应器(ALIR)来处理模拟城市污水并对该反应器的脱氮途径与性能进行了研究,采用16S rRNA基因高通量测序技术对微生物群落结构进行了分析。结果表明：反应器在A/O比为1:1、水力停留时间为9 h、污泥龄为20 d、污泥回流比100%的条件下,连续运行90 d后,出水NH₄⁺-N质量浓度低至(3.20±0.93) mg·L⁻¹,平均去除率为92.29%,出水总氮(TN)质量浓度为(11.68±1.31) mg·L⁻¹,TN去除率达到71.81%,同时好氧区平均同步硝化反硝化(SND)率达到26.49%;接种污泥与第80天活性污泥的优势门均为Proteobacteria和Bacteroidetes;与接种污泥相比,第80天污泥中Pseudomonas、Sulfuritalea等反硝化菌属丰度呈下降趋势,具有好氧反硝化功能的Acinetobacter属和Hyphomicrobium属的丰度则明显增加。综上,实验条件下,曝气动力横向内循环反应器可以免除内回流能耗,并获得良好的脱氮效果。该研究结果可为内循环反应器在实际工程中的应用提供参考。     

工艺组合对焦化废水中核心污染物的去除及其能耗分配

以焦化废水为研究对象,结合文献统计与水质特征的分析,研究了厌氧置前与好氧置前2种不同组合工艺对核心污染物的去除与能耗分配的差异性,讨论了焦化废水生物处理工艺的开发可行性。结果表明,前置厌氧与好氧单元对污染物不同的去除机理是构成曝气能耗与碳源需求差别的主要原因。为满足60 m³·h⁻¹设定水质的脱氮目标(TN<40 mg·L⁻¹),O/A/O工艺耗氧量为83.9 kg·h⁻¹,A/A/O工艺耗氧量为100.4 kg·h⁻¹。当对废水中的耗氧有机物以及共价结合含氮有机物的预处理较为彻底时,前置好氧工艺在更低能耗下可以实现总氮脱除：A/A/O和O/A/O工艺分别需要122.1 g·m⁻³和486.9 g·m⁻³的外部碳源(以甲醇计)来实现总氮的等量去除。A/A/O、O/A/O与O/H/O工艺(H为水解脱氮单元)分别为单污泥、双污泥和三污泥系统运行,在污泥回流和硝化液回流方面的耗能具有显著差异。由于O/H/O工艺不需要污泥回流并且颗粒污泥传氧效率高,故实现脱氮目标的耗氧量仅为53.26 kg·h⁻¹,需要的外加碳源可降低至0~220 g·m⁻³,表现出节能与降耗的优势。复杂废水生物处理工艺中存在着反应器结构与单元组合的优化空间,在去除核心污染物以及追求总氮浓度趋零的过程中,需要保证废水中的电子供受体、微生物功能与工艺运行参数在合理区间内。     

H2-MBfR反硝化效能及影响因素

氢自养反硝化因资源节约、无二次污染,是可持续的低碳污水处理工艺。为探究氢基质膜生物膜反应器(hydrogen-based membrane biofilm reactor)反硝化的快速启动及其脱氮性能,考察了不同进水浓度、pH、氢通量(J_m)等关键因素对H₂-MBfR反硝化过程的影响,分析了系统的微生物群落特征。结果表明：不同接种污泥14 d内反应器的反硝化效率均可稳定在98%以上,接种反硝化污泥更有利于快速启动;在氢气足够的条件下,通过提高进水NO₃^--N浓度和缩短水力停留时间(HRT),反应器运行负荷提高了3.3倍,系统维持稳定、高效的反硝化性能,相对于异养反硝化,可节省CO₂的理论排放量约为0.83~1.25 g(以NO₃^--N计);最佳初始pH在7.5左右,反硝化过程中亚硝酸盐的积累率最低;J_m与反硝化速率具有很好的一致性,提高J_m有利于提高反硝化效率。16s rRNA高通量测序结果表明,变形菌门Proteobacteria是H₂-MBfR系统中主导菌门,随着系统反硝化性能提升,该门类菌属达到47.5%。unclassified_f__Comamonadaceae、norank_f__Blastocatellaceae、Hydrogenophaga和Rhodobacter是H₂-MBfR系统中典型的反硝化菌属,在稳定期总丰度可达到46%左右。     

基于猪场废水脱氮的典型木质素降解中间产物反硝化性能

猪场废水高效生物脱氮通常面临碳源不足的问题,秸秆在猪场周边广泛存在,是废水脱氮的潜在碳源来源,但其中的木质素难以被生物降解与利用.选取木质素降解过程的典型中间产物肉桂酸、对香豆酸和阿魏酸为研究对象,探究了其用作碳源的反硝化脱氮性能,以期为猪场废水脱氮过程秸秆“返碳”利用提供理论依据.批次试验表明,当C/N由6依次降低至3时,肉桂酸、对香豆酸和阿魏酸作为碳源时的最大比反硝化速率测定值分别为9.4、8.6、1.1 mg·g^-1·h^-1.采用Haldane模型拟合,计算出这3种中间产物作为碳源时的最大比反硝化活性分别为20.7、17.0和1.6 mg·g^-1·h^-1.肉桂酸用作反硝化碳源的潜力大于对香豆酸,阿魏酸则难以作为碳源进行反硝化脱氮.长期试验表明,随着反应器进水C/N由3升高至6,肉桂酸和对香豆酸的硝酸盐去除率分别稳定在90%和85%左右.高通量测序结果表明,肉桂酸组的污泥中典型反硝化细菌Thauera的丰度高于对香豆酸组,故反硝化效果更好.综上所述,定向调控木质素降解为肉桂酸有望缓解猪场废水生物...     

3株贫营养好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化特性

贫营养好氧反硝化细菌在水环境能量流动和物质循环过程中扮演着重要的角色。从山东某水源水库沉积物中共驯化分离出216株好氧反硝化细菌,复筛得到3株高效菌株ZN1、ZN2和ZN3。经形态学指标和16S rRNA序列分析,ZN1和ZN3属于铁还原细菌(iron-reducing bacterium),ZN2属于粘液菌属(Zoogloea sp.)。关键酶基因检测表明3株菌均含有周质硝酸盐还原酶基因(napA)。在30℃、120 r/min条件下,培养47 h后3株菌对培养液中NO3-N的去除率均在80%以上,TN去除率均在40%以上,且无明显的亚硝氮积累。对3株菌分别进行原水适应,以20%的梯度增加原水的比例直至100%原水。原水培养72 h后,3株菌NO3-N去除率为30%~40%,TN去除率为20%~25%。     

北方某污水厂MBBR工艺升级改造后的高效脱氮除磷效果

为研究北方某污水厂经过MBBR提标改造后,在秋冬季进水碳源较低的条件下生化段脱氮除磷率高于理论值的原因,采用沿程水质测定法及小试实验的方法验证其脱氮除磷效果,并通过基于16S rRNA的高通量测序对好氧段微生物菌群进行分析。结果表明,系统在好氧区存在显著的TN去除,去除率约占15%~20%,在缺氧区存在显著的TP去除,去除率高达63.04%,显示系统内发生了同步硝化反硝化(SND)和反硝化除磷现象。通过小试实验验证了好氧SND现象主要来自于悬浮载体,得益于悬浮载体生物膜功能菌分层分布;反硝化除磷现象则得益于系统较长的缺氧停留时间及较短的泥龄。系统中SND和反硝化除磷的存在是系统在低碳源消耗条件下取得高效脱氮除磷效果的主要原因;微生物菌群分析验证了SND现象主要来源于悬浮载体;悬浮载体上硝化菌群相对丰度为28.56%,是污泥的14倍,反硝化菌相对丰度约8.34%,为SND效果的发生提供了微观保证;污泥中存在Candidatus Accumulibacter、Acinetobacter和Tetrasphaera,为该污水厂存在反硝化除磷及高效除磷现象提供了微观证据。     

水解酸化废水作为反硝化碳源的过程特征及其动力学分析

将淀粉废水预处理过程中的水解酸化调节池出水引入到缺氧池中作为反硝化碳源,在解决脱氮过程中碳源不足的同时实现污水的资源化利用。通过正交试验确定了最优操作条件：温度为40 ℃,pH为7,C/N为7。测定了最优条件下水解酸化废水作为碳源的反硝化速率为4.66～14.22 mg/(g•h)（以NO₃^- -N计）。利用三维荧光光谱结合平行因子分析法研究了水解酸化废水作为碳源的反硝化过程：系统中可识别出3个荧光组分,包括类色氨酸荧光组分1（225、275 nm/350 nm）和3（220、275 nm/335 nm）、类络氨酸荧光组分2（230、275 nm/305 nm）。组分1和2的荧光强度随时间先升高后降低,直至最后荧光峰消失;组分3的荧光强度与组分1荧光强度显著负相关;总荧光强度随时间呈现先升高后降低的趋势。     

Fe~Ⅱ（EDTA）协同生物转鼓过滤器去除NO的实验研究

采用自行研制的生物转鼓反应器（RDB）处理难溶于水的NO废气,为提高NO的传质系数和去除效率,实验考察了营养液中添加FeⅡ（EDTA）络合剂协同RDB以提高NO去除效率的过程。结果表明,当空床停留时间（EBRT）为0.96 min时,在营养液中添加FeⅡ（EDTA）至100 mg/L后,NO的去除效率从70.78%升至79.26%。未添加FeⅡ（EDTA）时NO去除率随营养液的增加下降,添加FeⅡ（EDTA）至100 mg/L后,去除率随营养液量的增加先上升后下降,且下降速率比上升速率大。随着营养液中FeⅡ（EDTA）浓度从0增加至500 mg/L,实验最佳温度从32.5℃升至47.5℃,但添加FeⅡ（ED-TA）至100 mg/L对实验的最适pH值没有太大影响。     

短程反硝化菌种的筛选及条件选择的研究

经对某实验室保存的反硝化混合菌液进行分离复壮,筛选到7株反硝化速率较高的菌株(编号为B06,B08,B15,B16,B19,B21).经正交试验,选出短程反硝化的最佳作用条件.分离株B08在温度25～30℃,pH值7.0～8.0,NO-2N质量浓度200 mg/L,C/N 1.4和厌氧条件下,反硝化8 h,NO-2N的去除率达到86.37%.     

污水处理厂Carrousel氧化沟工艺研究

新会龙泉污水处理厂二期工程采用carrousel氧化沟工艺,经过一年的调试与运行,出水水质达到设计要求,部分指标优于设计标准。由于在Carrousel氧化沟工艺前端增设了厌氧池,有效地提高了Carrousel氧化沟工艺的脱氮除磷效果。