中试厌氧氨氧化反应器的运行性能及其过程动力学特性

研究了上流式中试厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)反应器在环境温度下的运行性能及其过程动力学特性.基质浓度试验表明,中试厌氧氨氧化反应器可在进水亚硝酸盐浓度为(380.4±18.3)mg.L-1稳定运行,继续提升至(480.5±21.9)mg.L-1时,反应器性能恶化.在水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)试验中,HRT可缩短至3.43 h,反应器容积基质氮去除速率可达3.45 kg.(m3.d)-1.长期运行中,温度对中试厌氧氨氧化反应器的性能影响较大.采用改进型的Stover-Kincannon模型可较好地模拟非抑制状态下中试厌氧氨氧化反应器在不同温度范围下的行为.获得的Stover-Kincannon模型动力学参数及其出水总基质浓度预测公式和总基质去除率预测公式,可用于指导中试厌氧氨氧化反应器的实际操作.     

FeSO_4对厌氧氨氧化微生物活性影响

研究FeSO4对厌氧氨氧化微生物活性的影响,考察不同总氮负荷下加入FeSO4的反应器与对照反应器出水NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N出水浓度及反应器ΔTN,结果表明,当FeSO4浓度为0.1 mmol/L时,反应器NO-2-N出水浓度明显低于对照,反应器基质去除能力强于对照,而反应器NO-3-N出水浓度则高于对照,反应器厌氧氨氧化微生物活性及生物量高于对照。FeSO4可促进厌氧氨氧化微生物富集生长及活性提高,增强反应器基质去除能力及抗负荷冲击能力。     

铁离子对厌氧氨氧化反应器性能的影响

考察了铁离子对厌氧氨氧化反应器性能的影响.研究发现,经过205d的连续培养,添加铁离子可提高反应器的基质转化能力,铁离子浓度为0.075 mmol·L-1时,反应器对NH4+-N和NO2--N的最大去除速率分别为对照(铁离子浓度0.03 mmol·L-1)的1.8倍和1.6倍;添加铁离子可促进厌氧氨氧化菌生长,以NO3--N产生量和挥发性固体浓度(VS)表征厌氧氨氧化菌生长,铁离子浓度为0.075 mmol·L-1时,细胞生长量为对照(铁离子浓度为0.03 mmol·L-1)的1.36倍;试验反应器的VS是对照的2.15倍.添加铁离子可引起厌氧氨氧化菌细胞结构改变,细胞内产生不明灰色区域.试验还证明,厌氧氨氧化菌对铁离子的需求量相对较大,原有厌氧氨氧化菌培养基的铁含量相对不足.     

味精废水厌氧氨氧化生物脱氮的研究

采用厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)处理味精废水,结果显示,总氮容积去除负荷可达457 mg·L-1·d-1,高于传统硝化-反硝化工艺,可成为传统硝化-反硝化工艺的替代技术.厌氧氨氧化菌对NO2--N的耐受范围为96.5～129 mg·L-1.受基质NO2--N抑制后,厌氧氨氧化反应器难以自行恢复,将基质浓度稀释到临界浓度以下则可恢复效能.反应器对进水cNO2-N/cNH4 -N比值有一定的适应能力.在所试的进水cNO2--N/cNH4 -N比值(1.0～1.4)范围内,出水基质浓度基本保持不变.     

制药废水厌氧氨氧化脱氮性能与毒性机理的研究

采用上流式厌氧氨氧化污泥床反应器考察了制药废水的生物脱氮性能,并采用发光细菌急性毒性试验研究了制药废水、厌氧氨氧化处理进出水的生物毒性,以及制药废水对厌氧氨氧化污泥的蓄积毒性.结果表明,当制药废水稀释30倍以上时,毒性物质浓度低于毒性抑制浓度阈值,厌氧氨氧化反应器运行性能良好,平均氨氮和亚硝氮去除率分别达87.8%和95.6%,平均总氮容积负荷可达10.38 kg/(m3×d);但当进水稀释小于20倍时,毒性物质浓度高于毒性抑制浓度阈值,反应器运行性能恶化,平均氨氮和亚硝氮去除率降至24.6%和26.0%,直到完全消失.制药废水、厌氧氨氧化反应器进出水均具有较强的生物毒性,在相对发光度为50%时,所对应的制药废水、反应器进水、出水的稀释倍数分别为70.5,5.19,7.77倍.经厌氧氨氧化处理后,出水毒性增强,说明制药废水毒性物质可在厌氧氨氧化污泥中蓄积,具有蓄积毒性.     

不同接种物启动Anammox 反应器的性能研究

采用上流式生物膜滤器(UBF)研究了以厌氧颗粒污泥和反硝化污泥作为接种物启动厌氧氨氧化(Anammox)反应器的性能.结果表明,2 种接种物均能成功启动Anammox 反应器.启动过程可分为菌体自溶阶段、活性迟滞阶段、活性提高阶段和活性稳定阶段.这种启动过程的阶段性特征符合Logistic 方程.以厌氧颗粒污泥启动Anammox 反应器,菌体自溶阶段较长(49d),活性迟滞阶段较短(8d),基质去除速率最高可达2090mg/(L·d);以反硝化污泥启动Anammox 反应器,菌体自溶阶段较短(3d),而活性迟滞阶段较长(36d),基质去除速率最高可达1030mg/(L·d).分别以负荷提升前后的基质去除速率、基质去除率以及出水基质浓度的变化情况作为效能指标评价2 个反应器运行的稳定性,以厌氧颗粒污泥作为接种物启动Anammox 反应器的稳定性能明显占优势.在高负荷率下运行,以反硝化污泥作为接种物启动的Anammox 反应器较易失稳.根据启动过程的阶段性和反应器运行的稳定性,对Anammox 反应器采取相应的调控对策可促进启动过程的顺利进行.     

厌氧氨氧化膨胀污泥床反应器的化学计量学特性

采用厌氧氨氧化膨胀污泥床(ESB)反应器,研究了模拟废水中基质氨和亚硝酸盐对厌氧氨氧化工艺化学计量学的影响.结果表明,当分别只提高1种反应物的浓度时,反应器均表现出对富余基质具有额外吸纳的能力,致使其对富余基质的绝对去除量和相对去除量均增多.从厌氧氨氧化的反应模型和化学平衡的原理出发,可解释厌氧氨氧化工艺化学计量学的特性.根据化学计量学特性,可按需选取相应的进水基质比例,以实现不同的目的.     

中试螺旋式厌氧反应器处理安乃近制药废水的运行性能

采用50 m3螺旋式厌氧反应器(SPAC反应器:反应器主体直径2.4m,高11m)试验了高浓度安乃近制药废水厌氧生物处理的性能.中试结果表明,在进水COD为10000～ 14000 mg·L-和水力停留时间(HRT)为12 h的工况下,容积COD去除速率(VRR)达到(26.54 ±4.61)kg·m-3·d-1,容积产气速率(VPR)达到(9.55±1.66) m3·m-3·d-1,COD去除率达到94.8％.根据Monod方程拟合结果和负荷冲击试验结果推测,SPAC反应器的最大容积效能可分别达46.08和75.00 kg·m-3·d-1.螺旋式厌氧反应器具有很强的抗冲击能力,在基质浓度跃升到原浓度的3倍及进水流量跃升到原流量的1.5倍时,容积效能没有明显波动,COD去除率保持在95％以上;SPAC反应器处理高浓度制药废水的适宜操作条件为进水COD 30000 mg·L-1,HRT长于12h.     

脉冲式流量波动对厌氧氨氧化UASB反应器的影响

通过试验模拟不同幅度、不同频率的脉冲式进水流量波动,研究脉冲式流量波动对已稳定运行的厌氧氨氧化UASB反应器性能的冲击影响.结果表明,在脉冲波动幅度小于60mL/min（上升流速1.33cm/min）范围内,厌氧氨氧化UASB反应器表现出良好的适应性和承受力,甚至对于高频率的波动冲击,出水也可达到一级A标准,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率都基本维持在80%以上,总氮去除率维持在70%以上.而当脉冲的波动幅度为100mL/min（上升流速2.22cm/min）时,则UASB反应器的出水水质波动性大,随着波动频率的增大,反应器的适应时间增长,一直到波动频率为1.5h时,反应器出水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度难以稳定在5mg/L以下.随着波动幅度由40mL/min增大到60,100mL/min,反应器内污泥中厌氧氨氧化菌的丰度值和厌氧氨氧化菌占全细菌的百分含量均呈现先增多后减少的趋势,在波动幅度为60mL/min时均为最大,可能是由于此时污泥和基质的混合与接触更为高效,氮去除效率高,更有利于厌氧氨氧化菌的生长.     

基质浓度对ABR反应器SAD协同脱氮除碳效能影响

为改善厌氧氨氧化对总氮(TN)去除不完全和有机物对厌氧氨氧化胁迫的问题,采用厌氧折流板反应器(ABR),接种成熟的厌氧氨氧化污泥与城市污水处理厂厌氧污泥,通过不同基质浓度控制,构建厌氧氨氧化耦合反硝化系统(SAD),并考察不同进水基质(COD、NO-2-N、NH+4-N)浓度对耦合系统脱氮除碳效能的影响及污染物去除规律.结果表明,在ABR反应器中可实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合反应,并缓解了有机物对厌氧氨氧化菌的抑制效应.当进水COD、NO-2-N和NH+4-N浓度为260、185和100 mg·L-1,比例为2.6∶1.85∶1时,三者出水浓度分别低于10、1.0和0.9 mg·L-1,TN去除率达到99%,实现系统的稳定运行和C、N污染物的超低排放.不同基质浓度和比例条件下,目标污染物去除基本在第1隔室完成,去除率均在75%以上,且厌氧氨氧化反应在SAD耦合系统脱氮中占主导地位.     

Sulfide oxidation in fluidized bed bioreactor using nylon support material

A continuous fluidized bed bioreactor (FBBR) with nylon support particles was used to treat synthetic sulfide wastewater at different hydraulic retention time of 25, 50 and 75 min and upflow velocity of 14, 17 and 20 m/hr. The effects of upflow velocity, hydraulic retention time and reactor operation time on sulfide oxidation rate were studied using statistical model. Mixed culture obtained from the activated sludge, taken from tannery effluent treatment plant, was used as a source for microorganisms. The diameter and density of the nylon particles were 2-3 mm and 1140 kg/m³, respectively. Experiments were carried out in the reactor at a temperature of (30 ± 2)℃, at a fixed bed height of 16 cm after the formation of biofilm on the surface of support particles. Biofilm thickness reached (42 ± 3) μupm after 15 days from reactor start-up. The sulfide oxidation, sulfate and sulfur formation is examined at all hydraulic retention times and upflow velocities. The results indicated that almost 90%-92% sulfide oxidation was achieved at all hydraulic retention times. Statistical model could explain 94% of the variability and analysis of variance showed that upflow velocity and hydraulic retention time slightly affected the sulfide oxidation rate. The highest sulfide oxidation of 92% with 70% sulfur was obtained at hydraulic retention time of 75 min and upflow velocity of 14 m/hr.     

高径比对猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联反应器的影响

采用填料鼓泡塔反应器研究其高径比对猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联过程的影响,比较了3种不同高径比(8∶1、3∶1、2∶1)反应器的废水脱氮与沼气脱硫效能.在温度30～32℃、空塔停留时间6.70 min、水力停留时间3.35 d、沼气中H2 S浓度1 414～1 838 mg.m-3、进水NO x--N浓度114～243 mg.L-1的条件下,高径比2∶1反应器的运行较稳定,且处理效果较好,硫化氢去除率平均值为96.7%,NO x--N去除率平均值达到88.7%;而高径比8∶1和3∶1反应器的运行不太稳定,硫化氢去除率的平均值分别为68.0%、80.4%,NO x--N的去除率平均值分别为89.7%、90.2%.主要是因为高径比2∶1反应器的实际气速(3.12×10-2 m.s-1)比高径比3∶1、8∶1反应器的实际气速(分别为3.62×10-2 m.s-1和6.64×10-2 m.s-1)更慢,其气液传质系数(1.79×10-5 s-1)比高径比3∶1、8∶1反应器的气液传质系数(分别为1.64×10-5 s-1和1.55×10-5 s-1)更大,传质效果更好.处理效能试验结果以及反应器流体力学特征参数均表明,高径比2∶1反应器为最适合的反应器.     

同步脱氮除硫工艺基质及产物对发光细菌的急性毒性

为了研究同步脱氮除硫工艺基质及产物对同步脱氮除硫过程的影响,采用发光细菌法测定了该工艺基质及产物的急性毒性.试验结果表明,硫化物、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐的15min-半抑制浓度(即IC50)分别为78.1、12077.8、254.5、3852.1、1066.3mg·L-1.按照等效浓度混合法测定,各基质及产物的联合毒性为:硫化物与硫酸盐、硫化物与硝酸盐、硫化物与亚硫酸盐均呈加成作用;硫化物与亚硝酸盐呈协同作用;硫化物、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐5元混合体系呈加成作用.     

赤铁矿抑制硫酸盐废水厌氧消化产甲烷过程中硫化氢形成与机制

为了实现高浓度硫酸盐废水厌氧消化过程中甲烷的高值化产出,本文探究了赤铁矿添加对硫酸盐废水厌氧消化系统中硫化氢形成的抑制效果与作用机制.以人工配制的硫酸盐废水为研究对象,考察不同赤铁矿投加量下高浓度硫酸盐废水的厌氧消化性能,并分析反应体系中硫元素的迁移转化途径.结果表明,未添加赤铁矿的反应器的厌氧消化启动时间及硫化氢浓度分别是0.5 g·（30 mL）^-1赤铁矿添加组的1.64倍及180倍.这说明添加赤铁矿不仅能够缩短厌氧消化的延迟时间,而且有效降低反应器中硫化氢的浓度.硫元素的动态平衡分析结果显示,添加0.5 g·（30 mL）^-1赤铁矿反应器中固体硫含量占总硫的96.9%.XPS结果进一步表明,赤铁矿添加主要是促废水中的S^2-以FeS₂的形式固定.因此,赤铁矿的添加能够有效加速硫酸盐废水厌氧消化过程,同时降低反应器中硫化氢的浓度.     

Characteristics of high-sulfate wastewater treatment by two-phase anaerobic digestion process with Jet-loop anaerobic fluidized bed

A new anaerobic reactor, Jet-loop anaerobic fluidized bed （JLAFB）, was designed for treating high-sulfate wastewater. The treatment characteristics, including the effect of influent COD/SO42 ratio and alkalinity and sulfide inhibition in reactors, were discussed for a JLAFB and a general anaerobic fiuidized bed （AFB） reactor used as sulfate-reducing phase and methane-producing phase, respectively, in two-phase anaerobic digestion process. The formation of granules in the two reactors was also examined. The results indicated that COD and sulfate removal had different demand of influent COD/SO4^2- ratios. When total COD removal was up to 85%, the ratio was only required up to 1.2, whereas, total sulfate removal up to 95% required it exceeding 3.0. The alkalinity in the two reactors increased linearly with the growth of influent alkalinity. Moreover, the change of influent alkalinity had no significant effect on pH and volatile fatty acids （VFA） in the two reactors. Influent alkalinity kept at 400-500 mg/L could meet the requirement of the treating process. The JLAFB reactor had great advantage in avoiding sulfide and free-H2S accumulation and toxicity inhibition on microorganisms. When sulfate loading rate was up to 8. 1 kg/（m^3.d）, the sulfide and free-H2S concentrations in JLAFB reactor were 58.6 and 49.7 mg/L, respectively. Furthermore, the granules, with offwhite color, ellipse shape and diameters of 1.0-3.0 mm, could be developed in JLAFB reactor. In granules, different groups of bacteria were distributed in different layers, and some inorganic metal compounds such as Fe, Ca, Mg etc. were found.     

高效填料塔生物反应器处理制药废水处理厂含硫臭气

采用装有特制ZX01型填料的生物反应器,对某药厂废水处理厂产生的含硫臭气进行了近4个月的连续脱臭试验.结果表明:该填料塔生物反应器的最大容积负荷N_v≤204g/(m³·h)时,H₂S去除率接近100%,H₂S代谢产物主要以SO₄^2-为主.采用少量含N、P等营养物的二次沉淀池出水为喷淋水,其最适喷淋率为3.56L/(L·d).该填料塔有较强的抗负荷冲击能力,塔内阻抗低,无堵塞现象,无需经常进行反冲洗,可长期稳定运行.     

载体好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床反应器的影响

研究了生物腹载体经好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床（ＡＡＦＥＢ）反应器的起动、运行效能、厌氧生物颗粒性状的影响。载体经１０天好氧预挂腹处理后的反应器比对照提前１５天完成起动;且具有较好地耐受有机质负荷和水力负荷冲击的效能。处理反应器中厌氧生物颗粒的一些性能指标值,如最大比产酸活性、最大比产甲烷活性、Ｆ（４２０）、生物膜浓度等均优于对照。另外,两种反应器厌氧生物颗粒内微生物相也存在明显的差异。     

制革脱毛废水中硫化物的气提脱除作用研究

采用上流式反应器,通过实验室气提模拟试验研究了pH,硫化物浓度,进水速率、气提流速,污泥存在等因素对制革脱毛废液中硫化物气提脱除效果。研究结果表明:pH主要控制液相中硫化物向H2S的转化,对污泥吸附的硫化物无影响。厌氧酸化可使废液pH降到6以下,此时气提脱硫率可达80%以上。污泥对硫化物的吸附随进水浓度的增加而增大,其吸附量约占硫化物总量的10%￣15%。降低上升流速Vup和提高气提流速可使脱硫率迅速增加,但后者的作用更明显。     

炭膜曝气生物膜反应器处理生活污水运行特性研究

采用煤基炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理生活污水,考察了炭膜的传氧性能、对微生物的吸附性能以及该膜生物膜反应器的挂膜启动过程,并从膜内气压、碳氮比、水力停留时间等3个方面研究了试验运行的最佳工艺条件.结果表明,炭膜和其它中空纤维膜相比具有较高的微生物吸附能力,反应器在8 d内即可完成挂膜启动.炭膜本身的传氧系数为0.36 m/h,其作为生物膜载体和供氧装置在技术上是可行的.利用该炭膜曝气生物膜反应器处理生活污水,在膜内气压为0.025 MPa,碳氮比为5∶1,水力停留时间8 h 条件下,可使NH⁺₄-N去除率、反硝化效率和COD去除率分别达95%、92%和88%以上,出水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级标准A标准.试验系统具有良好的稳定性,抗冲击负荷能力较强.     

非稳态条件下人工湿地水流规律及其对水力停留时间的影响

由于降水的随机性,处理农业或城市径流的人工湿地通常在进水水量波动的非稳态条件下工作.为研究在非稳态条件下人工湿地的水流规律,在基于时间轴的多点示踪剂试验的基础上,利用RTD(水力停留时间分布)探讨了单峰和双峰两种水力冲击非稳态条件下水平潜流人工湿地中的水流规律.结果表明,非稳态过程的水量变化对不同时刻流入人工湿地的液体的RTD影响明显.用基于出水流量的非线性无量纲时间变量(φ)对原始RTD进行归一化处理,所得的RTD浓度曲线[C'(φ)]在整个非稳态过程中相对稳定,具有相似的倾斜度、峰值时间(单峰冲击下为0.83~1.00,双峰冲击下为0.87~1.08)、重心位置(单峰冲击下为1.08~1.25,双峰冲击下为1.05~1.25)及相关统计学参数,表现出一种独立于流量变化之外的相对稳定的特征水流规律.与稳态基流量下的t_mean(平均停留时间)相比,水力冲击使人工湿地t_mean呈冲击前持续缩短、冲击后又快速回升的趋势(单峰、双峰冲击下最大值与最小值相差分别约为30和32 h);而t_mean'(归一化平均停留时间)在非稳态过程中却相对稳定(单峰、双峰冲击下最大值与最小值相差分别约为0.15和0.20),适合作为非稳态下表征人工湿地水流规律和停留时间的特征参数.研究显示,归一化RTD易于模拟,可用其描述非稳态下人工湿地的水流规律以及水流规律对污染物接触反应时间的影响.