厌氧氨氧化反应器研究进展

厌氧氨氧化是废水生物脱氮研究的新领域,厌氧氨氧化反应器影响厌氧氨氧化菌的富集、厌氧氨氧化过程的启动、运行的稳定性和处理效果,是其中十分重要的研究内容.本文根据厌氧氨氧化反应的基本特征,分析了反应过程对反应器的主要要求;通过对固定床反应器、流化床反应器、气提式反应器、上流式厌氧污泥床(UASB)等反应器的运行参数和运行结果的比较,分析了各种类型反应器的主要优缺点,并对反应器今后的发展方向提出了建议.表2参37     

中试MBBR装置强化氨氮去除速率的影响条件研究

采用中试MBBR组合工艺处理深圳市布吉河道的城镇污水,进水平均氨氮浓度为(25.88±7.73)mg/L,出水平均为(1.11±1.93)mg/L.单因素小试研究表明,反应器中挂有生物膜的悬浮填料具有强化氨氮去除的效果,投加该填料时获得的比氨氧化速率比采用活性污泥进行反应提高了25.5%;试验条件下通过投加甲醇将COD从139mg/L提高至587mg/L,比氨氧化速率从2.55mg/(gMLVSS·h)下降至1.91mg/(gMLVSS·h);当MLVSS浓度从0.45g/L逐步提高到4.05g/L时,容积氨氧化速率从3.68mg/(L·h)线性增加至7.82mg/(L?h),拟合度R2为0.967,但比氨氧化速率随MLVSS浓度的提高反而逐渐下降,从8.24mg/(gMLVSS·h)降至1.93mg/(gMLVSS·h);当温度从5℃升高到35℃,比氨氧化速率从0.99mg/(gMLVSS·h)提高至2.89mg/(gMLVSS·h),采用Arrhenius经验方程描述时,拟合度R2为0.970;当DO浓度从0.5mg/L逐步增加至4.0mg/L时,比氨氧化速率从0.62mg/(gMLVSS·h)提高至2.28mg/(gMLVSS·h),Monod方程可以很好的描述DO浓度与比氨氧化速率之间的关系,拟合度R2为0.994,氨氧化半饱和常数值为3.0mg O2/L.     

活化赤泥吸附除磷及其机理的研究

以铝矿工业赤泥为原材料,采用酸活化、焙烧活化、热酸活化方法进行活化处理,得到除磷吸附剂,考察了pH值、反应时间和磷初始浓度等因素对除磷吸附剂吸附效果的影响.结果表明,活化赤泥具有较好的除磷能力,酸活化赤泥和焙烧活化赤泥对磷的饱和吸附量分别为155.2、144.2 mg·g-1.热酸活化赤泥除磷能力更强,其对磷的饱和吸附量可达202.9 mg·g～,经过热酸活化后的赤泥即使在pH值波动较大时也能很好处理高浓度含磷废水.溶液pH显著影响磷去除效果,在pH为7时得到最大去除量.     

两个CANON污水处理系统中氨氧化古菌的丰度和多样性研究

近期,氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)在各类环境中的发现,打破了人们原来认为氨氧化主要是由氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)完成的观点.但是在全程自养脱氮(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)污水处理系统中关于AOA的研究却鲜有提及.利用PCR、克隆、实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,q PCR)等分子生物学技术,对1个小试(lab-scale,L)和1个中试(pilot-scale,P)CANON系统中的生物膜和活性污泥絮体两种形态的污泥进行AOA数量和种属特征的研究.结果表明:1系统L和P中,AOA的amo A基因数量平均值(以dry sludge计)分别为2.42×106copies·g-1和6.51×106copies·g-1;2 AOA的amo A基因丰度随污泥形态不同数量相差很大:L系统中,生物膜AOA amo A丰度约为活性污泥絮体的11.1~15.1倍;P系统中,污泥絮体AOA amo A数量是生物膜中的2.8倍;3多样性方面:P系统的AOA多样性较低,仅出现一个OTU,该OTU属于Nitrosopumilus subcluster 5.2类群;L系统AOA多样性较高,共有8个OTU出现,分别属于Nitrososphaera subcluster 9、subcluster 8.1、subcluster 4.1、subcluster 1.1和Nitrosopumilus subcluster 5.2这5个类群.总之,在同一个CANON系统中,污泥形态不同,AOA的丰度和群落结构相差较大;AOA可能发挥着氨氧化的作用.     

反硝化脱硫微生物燃料电池的可行性研究

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)可在去除废水中污染物的同时回收电能.以S2-和NO-3-N分别作为阳极电子供体和阴极电子受体,研究了反硝化脱硫MFC的同步阳极除硫与阴极脱氮,分析了阳极进水S2-浓度对MFC产电性能及污染物去除情况的影响,探究了MFC阳极石墨纤维丝上的硫沉积情况及其对内阻的影响.结果表明,反硝化脱硫MFC在32 d内实现稳定的阳极除硫与阴极脱氮.外阻为100Ω时,电压稳定在(176.0±6.9)m V,相应的S2-和NO-3-N去除负荷分别为(0.94±0.04)kg·m-3NC·d-1和(11.1±0.6)g·m-3NC·d-1.MFC的产电能力随着阳极进水S2-浓度的增加逐渐增强,SO_2-4的生成率和NO-3-N去除负荷受S2-浓度影响较小.在试验S2-浓度下S2-的去除较彻底,SO_2-4的生成率均超过65%.NO-3-N去除负荷维持在12 g·m-3NC·d-1左右,出水NO-2-N浓度均低于0.01 mg·L-1.反硝化过程较完全.在运行过程中,MFC阳极的石墨纤维丝上会沉积颗粒硫,降低电极的有效面积,使MFC的内阻升高.     

水淬渣人工湿地强化除磷作用研究

研究了水淬渣的磷吸附-解吸效果,构建了以水淬渣为主要基质的模拟垂直流人工湿地系统,分析了水力停留时间(HRT)和污染负荷变化对污水中磷去除的影响,探讨了湿地上行、下行流单元各层基质的除磷贡献.结果表明,水淬渣基质的磷饱和吸附量为3 333 mg.kg-1,其水溶性钙含量为0.084%,pH值为7.54,适合作为湿地除磷基质.HRT与磷除去率呈正相关,当HRT从1 d缩短为0.5 d时,TP去除率降低5.9%~4.7%,当HRT从2 d缩短为1 d时,TP去除率降低2.4%~4.7%,HRT为1 d条件下,水淬渣湿地的磷去除率>85%,说明无限延长HRT无益于强化除磷,适宜的HRT为1 d.在进水浓度稳定的条件下,进水污染负荷与磷去除率呈负相关,当污染负荷范围在12.2~36.8 g.(m2.d)-1时,水淬渣湿地的磷除去率可维持在85%,当污染负荷达到48.9 g.(m2.d)-1后,水淬渣湿地的磷除去率下降至65%,当污染负荷<36.8 g.(m2.d)-1时,水淬渣湿地的磷去除率>82%,说明高污染负荷可抑制基质表面及孔隙中Ca、Al等吸附磷的活跃位点,适宜的进水污染负荷为24.5~36.8g.(m2.d...     

除磷颗粒污泥系统中不同粒径颗粒的理化特性分析

采用SBR反应器培养具有同步脱氮除磷特性的颗粒污泥.使用目数分别为100、60、40的标准检验筛将污泥颗粒按粒径大小筛分为3个等级,即150～280μm、280～450μm、>450μm进行研究,分析了不同粒径颗粒的理化特性.结果表明,颗粒化初期(第7～18 d),密实的颗粒提供良好的厌氧环境有利于加速GAOs和PAOs在颗粒内部的对底物的竞争;密实颗粒有利于PAOs的富集和加速生长,使得不同粒径颗粒含磷量存在差异:280～450μm的颗粒(以SS计)有机磷含量最高,达113.25 mg.g-1,无机磷含量最低,达15.55 mg.g-1.颗粒化后期,反应器运行第34 d,3种粒径颗粒中有机磷含量趋于一致,约为50 mg.g-1,第52 d,无机磷含量也趋于一致,约70 mg.g-1.成熟颗粒中总磷含量占11%,其中无机磷占4.24%.同时,反应器中污泥的磷含量比排水中污泥高,分析表明污泥活性和污泥龄对磷的去除效果有影响.另外,就反硝化而言,大、小粒径颗粒都有较好的厌氧反硝化能力,颗粒内部与外部溶液环境中的NO3--N浓度梯度是影响反硝化速率的重要因素.     

多段进水A/O生物膜工艺运行性能的研究

为提高多段进水A/O生物膜工艺的脱氮效率,按照进入各缺氧池的COD量与硝态氮量的比值相同,且等于一最优比值的原则进行流量分配,按照容积负荷相等的原则设计各反应单元,对多段进水A/O生物膜工艺的流量分配和反应单元容积分配同时进行优化,并采用三段进水A/O生物膜反应器试验了等流量分配模式下运行和优化模式下运行的出水水质的差异.试验结果表明,当多段进水A/O生物膜工艺在两种模式下采用相同参数运行时,优化模式下总氮(TN)去除率明显高于等流量模式,其分别为88.8%和80.3%.优化模式与等流量分配模式对COD和总凯氏氮的去除率差别不大(均可达到97%和98%以上).采用该优化设计方法可以显著提高该工艺的TN去除效率.     

络合-超滤耦合工艺去除水中镍离子的研究

以聚丙烯酸钠(PAANa)和聚乙烯亚胺(PEI)作为络合剂,将其与镍离子络合后的溶液转移至超滤杯中,在0.1 MPa压力下通过聚醚砜超滤膜进行分离,研究pH值和络合剂/Ni2+装载质量比(L)对Ni2+去除率的影响,并根据朗缪尔等温模型拟合络合反应平衡常数.同时研究超滤时间对膜通量和Ni2+去除率的影响.结果表明,选用PAANa为络合剂,在pH值为8、L=5时,Ni2+的去除率达到最大值99.5%.PEI为络合剂时,Ni2+去除率在pH值为7、L为5时达到最大值93.0%.不同pH值条件下拟合得到的络合平衡常数表明,pH为7时最有利于络合反应.另外,单个络合剂单体所能结合的Ni2+个数随着pH值的升高而增大.研究结果还表明,在长达12 h的超滤时间内,PAANa为络合剂时,膜通量的衰减<10%;PEI为络合剂时,膜通量基本保持不变;Ni2+的去除率都基本保持恒定.因此,在合适条件下,络合-超滤耦合工艺能有效去除水中的镍离子.     

BAF去除氨氮关键影响因素研究

为探讨曝气生物滤池去除氨氮的关键因素,选取沈阳仙女河污水处理厂(40万t/d)现场进行实地研究。通过测定不同条件下(pH、进水COD浓度、溶解氧、温度、水力负荷)的氨氮去除率,并进行主成分分析结果显示,影响BAF工艺脱氮的关键因素是温度、溶解氧和水力负荷。当温度在14~30℃之间时,氨氮的去除率一直维持较高,当温度低于14℃时,氨氮的去除率较低;随着溶解氧浓度的增大,氨氮的去除率也随之升高,当溶解氧增加到5.6 mg/L时,氨氮的去除率达到80%~90%,接近饱和状态;在水力负荷为3.08~4.15 m3/(m.2h)之间时,氨氮的去除率上升,超过该值,则氨氮去除率下降。