连续流中氮负荷对好氧颗粒污泥的稳定性影响

研究了连续流反应器中好氧颗粒污泥（AGS）处理无机高氨氮废水的脱氮性能及稳定性。接种成熟AGS启动反应器，前55天内进水氮负荷由1.0 kgm-3d-1逐步提升至4.0 kgm-3d-1，56~125天内氮负荷逐步减小至1.4 kgm-3d-1，126~145天氮负荷再次升高至2.0 kgm-3d-1。前75天内观察到明显的颗粒破碎及污泥流失，且颗粒平均粒径不断减小。虽然多次补充接种AGS以维持系统稳定性，但前90天内颗粒的污泥容积指数（SVI）、胞外聚合物（EPS）及比耗氧速率（SOUR）剧烈波动。受疫情影响，91~109天反应器原位闲置。重新运行后AGS的理化指标逐渐趋于稳定。前45天内氨氮去除率逐渐增大至98%以上，在46~75天内迅速减少至50%左右，此后再次回升至99%以上。总无机氮去除率大部分时间处在35%~45%之间。通过污泥截留试验探索了反应器对污泥的选择性筛分效果。当沉淀池中挡板深度为27 cm时，反应器对污泥的截留率在98%以上，出水污泥粒径多为0~0.30 mm污泥。利用高通量测序分析污泥菌群组成变化。与接种AGS相比，145天时AGS中的硝化细菌属（Nitrosomonas）相对丰度明显增大，而反硝化细菌属（unclassified_Flavobacteriaceae、unclassified_Xanthomonadaceae、Thauera等）的相对丰度略有降低。     

外加碳源对好氧颗粒污泥强化低碳氮比污水脱氮效果

文章探索了好氧颗粒污泥(AGS)处理低碳氮比污水的脱氮效果。在搅拌(50 min)-曝气(210 min)-搅拌(100 min)运行模式下，随着碳氮比(3.0降至0.9)的减小，氨氮去除率保持在89.28%以上，亚硝态氮及硝态氮逐渐积累，总无机氮(TIN)去除率呈下降趋势(37.56%～56.48%)。在此基础上，研究探索了在260～360 min的缺氧段内外投碳强化AGS脱氮效果。投加碳源后，各批次试验中AGS反硝化效果得到明显改善，氨氮去除率维持在85%以上，亚硝态氮及硝态氮下降明显，TIN去除率增大至78.06%～97.64%。相比于德国单段活性污泥污水处理厂设计规范(ATV-DVKA131E)中推荐的碳源投加量，减少65%和30%推荐碳源投加量下，AGS系统仍可去除78.06%～93.08%及86.47%～97.64%的TIN。     

碱度及外投碳源浓度对好氧颗粒污泥脱氮效果影响

为实现稀土矿山废水高效脱氮,探索了不同碱度和外投碳源下好氧颗粒污泥(AGS)对模拟离子型稀土矿山废水的脱氮效果.当水中碱度≤2 mmol/L时,pH与碱度近似呈线性关系,当水中碱度>2 mmol/L后pH几乎不再变化.硝化反应会消耗大量碱度,进而影响AGS的硝化效果及硝化反应的持续性.随着碱度的增大(2～13 mmol/L),硝化液出水pH呈增大趋势(6.2～8.4),氨氮呈减小趋势(79.2～19.2 mg/L),硝化反应持续时间延长(50～150 min).当碱度为9.5 mmol/L时,反应前后pH保持在8以上,氨氮去除率达到最大值(80.9％),硝化反应可持续140 min,更高的碱度并不会进一步提高氨氮去除率.外投碳源会导致硝化液pH升高并可强化AGS的反硝化效果,但当外投碳源质量浓度大于280 mg/L(以乙酸钠的化学需氧量计)时,总无机氮(TIN)的去除率约为71.6％.碱度和外投碳源对AGS的同步硝化反硝化效果有重要影响,当碳源质量浓度和碱度分别在280 mg/L和8 mmol/L以上时,TIN的去除率大于85％.AGS的内源硝化-反硝化脱氮能力一般,但与外源硝化-反硝化相耦合可降低外投碳源量,具有较好的节能降耗潜力.     

反硝化颗粒污泥处理不锈钢酸洗废水研究

采用以厌氧絮状污泥作为接种污泥的上流式厌氧反应器，通过调整其水力停留时间和水力条件等关键因素培养反硝化颗粒污泥，开展其对不锈钢酸洗废水脱氮研究。研究结果表明，上流式厌氧反应器以甲醇作为碳源运行42 d后，形成了成熟的反硝化颗粒污泥；成熟的反硝化颗粒污泥边缘清晰、表面包裹大量杆菌，单颗污泥沉降速率可达198～273 m/h，粒径为1～6 mm，反硝化速率最高可达2.79 gN/(gVSS·d)；在反应器NO₃^--N容积负荷为2.0～2.44 kg/(m³·d)时，NO₃^--N平均去除率为98.03%,NH₄⁺-N平均去除率为89.76%,TN平均去除率为97.81%；最终出水的氨氮及总氮可同时满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)的间接排放标准和《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的C级排放标准。本工艺相比传统反硝化工艺能够节约碳源30%左右。     

餐厨发酵液强化喹啉降解和反硝化脱氮

工业废水中的喹啉类化合物会严重抑制反硝化细菌的活性,阻碍废水生物脱氮过程。将餐厨发酵液作为碳源,应用于喹啉降解和反硝化脱氮过程。设置乙酸钠(A)和餐厨发酵液(B)两组反应器,在喹啉质量浓度为200mg/L、COD/NO3--N为7的条件下,A、B两组的出水中未检测出喹啉,COD去除率分别为83.2%±0.4%和87.6%±1.1%,TN去除率分别为90.9%±3.5%和95.8%±1.5%。餐厨发酵液会促进污泥中Trichococcus菌丰度增加,加速喹啉降解,提升系统的脱氮效率。同时,餐厨发酵液会增大污泥粒径,提高污泥沉降性,增加污泥微生物多样性,提升系统运行的稳定性。     

氮负荷波动对厌氧氨氧化/反硝化协同脱氮效能影响

在厌氧折流板反应器(ABR)中探究厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的分步培养，以及进水氮负荷波动对系统性能的影响。结果表明，维持C/N为0.65，逐步提升总氮负荷(NLR),50 d左右可实现厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮，总氮去除率可达95.8%。NLR波动值低于1.04 kg/(m³·d)时，对工艺脱氮性能无显著影响。负荷变化幅度越大，厌氧氨氧化菌活性受抑制越显著，对反硝化菌基本无影响，负荷波动值达到2.10 kg/(m³·d)时厌氧氨氧化对氮的去除贡献(C_A)下降至54.8%，反硝化耦合厌氧氨氧化协同脱氮可有效提升系统的稳定性。胞外聚合物(EPS)对系统负荷波动有较好的响应规律，负荷波动越大，EPS提高越多，有利于提高系统性能的稳定性。     

曝气深度对好氧颗粒污泥稳定性的影响

探索了浅层曝气原理与气提式序批反应器(SBAR)及好氧颗粒污泥(AGS)技术联用的可行性。逐步提高曝气头在水面下的位置(130~30cm),发现曝气深度对SBAR内流场环境有重要影响,表现为曝气量的不断增大(400~500L/h)、而溶解氧(DO,8.00~5.88mg/L)及循环速度(27.25~11.39cm/s)均不断减小。AGS在曝气深度≥70cm期间能较好地维持其稳定性。期间AGS的污泥体积指数(SVI)在16.19~43.13m L/g、胞外聚合物(EPS)为181.65~262.46mg/g MLSS、颗粒化率为80%~88%及污泥比耗氧速率(SOUR)在42.42~49.54mg O_2/(g MLVSS·h),对化学需氧量(COD)、总无机氮(TIN)及总磷(TP)的去除率分别在87%、94%及86%以上。然而,当曝气深度≤50cm后,由于水力剪切力被大大削弱及氧的传质阻力明显增加,造成了颗粒化率及EPS迅速减小至46%及111.65mg/g MLSS,对COD、TIN及TP去除率最终下降至43%、70%及47%,并出现了明显的解体,最终导致了系统的异常。与底部曝气的序批式反应器(SBR)相比,基于浅层曝气原理的SBAR内的流场更加均匀,并具有降低AGS反应器曝气能耗的潜力。     

高回流比对序批式生物膜反应器脱氮性能的影响

硝化液回流是污水生物脱氮工艺实现前置反硝化脱氮的重要手段，通常回流比为200%～400%。本文研究了高回流比对序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮性能的影响，结果表明，在回流比为300%、1 000%、3 000%三种条件下回流比为3 000%的总氮去除率最高，稳定运行期间TIN平均去除率为98.69%±0.81%，同时也使NH₄⁺-N得以完全氧化。推测在高回流比引起的强对流环境下，生物膜内传质效率得以加强，从而提高了同步硝化反硝化(SND)效果。本研究结果对集成分散式污水处理装置的研发及改善市政污水处理生物脱氮效率具有重要意义。     

好氧颗粒污泥的脱氮途径研究进展

好氧颗粒污泥(AGS)因具有独特的空间结构,可延径向形成氧传质梯度,为不同功能菌的分区定殖提供了必要场所,因而可实现单级脱氮。AGS内主要脱氮途径有同步硝化反硝化(SND)、厌氧氨氧化(Anammox)、异养反硝化、菌藻耦合脱氮等。综述了AGS各种途径的脱氮效果,总结了各途径的优缺点及适用范围,分析了现有研究存在的问题,并提出了相应的建议。     

微气泡曝气生物膜反应器低C/N废水脱氮探究

针对低C/N废水脱氮效率低的现状,建立了微曝气生物膜反应器,分析了启动期微气泡曝气生物膜反应器污染物去除特征,探究了温度对微气泡曝气生物膜反应器脱氮效率的影响并揭示相关机制。结果表明,反应器启动稳定后COD、NH_4~+-N和TN的去除率分别提高至92.3%、92.5%和71.5%。温度能影响生物脱氮效率,且35℃时COD去除率最高,可高达92.3%～93.4%。温度同时影响硝化及反硝化过程,且温度升高有利于促进NO_2~--N的积累与NO_3~--N的反硝化。温度升高降低了反应器内污泥胞外聚合物的含量。当温度为35℃时,脱氮过程关键酶活性显著高于15℃;温度升高利于硝化及反硝化过程关键微生物的丰度。     

微气泡曝气生物流化床反应器SNAD过程脱氮性能研究

运行微气泡曝气生物流化床反应器(MAFBR),研究了不同运行策略下同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程实现及生物脱氮性能。结果表明,MAFBR反应器采用高碳氮比(C/N)启动并逐渐降低C/N的运行策略时,生物脱氮过程为同步硝化-反硝化,硝化过程效率较低且为生物脱氮的限制因素,生物脱氮性能不理想。MAFBR反应器采用低C/N启动并控制适宜溶解氧(DO)浓度的运行策略时,生物脱氮过程由同步硝化-反硝化逐渐转变为SNAD过程,从而实现高效生物脱氮性能。MAFBR反应器可在C/N为1、DO平均质量浓度为1.29 mg/L条件下实现SNAD过程,其氨氮平均去除率和平均去除负荷可达到69.87%和0.31 kg/(m~3·d),总氮(TN)平均去除率和平均去除负荷可达到63.93%和0.29 kg/(m~3·d),厌氧氨氧化对TN去除的平均贡献率可达到52.89%以上。     

Zn(Ⅱ)长期作用对好氧颗粒污泥脱氮和微生物活性的影响

在SBR系统内,通过对不同Zn(Ⅱ)投加量(0、3、5、10、15mg/L)长期作用下好氧颗粒污泥比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率、比反硝化速率、EPS、TTC-ETS和SOUR的变化规律分析,研究了Zn(Ⅱ)长期作用对好氧颗粒污泥脱氮和微生物活性的影响。结果表明,当Zn(Ⅱ)≤5mg/L时,对好氧颗粒污泥脱氮和微生物活性影响较小,而10mg/L以上Zn(Ⅱ)会对好氧颗粒污泥脱氮反应速率和微生物活性产生明显抑制作用。当与Zn(Ⅱ)作用80 d后,投加15 mg/L Zn(Ⅱ)反应器内好氧颗粒污泥比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率、比反硝化速率抑制率分别达到45.6%、37.9%和27.4%,好氧颗粒污泥TTC-ETS和SOUR活性抑制率分别为69.1%、43.6%。通过对比Zn(Ⅱ)抑制颗粒污泥TTC-ETS和SOUR的IC50,可以得出TTC-ETS活性在反映Zn(Ⅱ)毒性作用的灵敏性大于SOUR活性。随着Zn(II)投加量增大,好氧颗粒污泥EPS及其主要组成PS和PN分泌量均呈现增加趋势。与PS相比,PN增加较快。     

有机物对SNAD脱氮性能及微生物群落的影响

以葡萄糖作为有机碳源的模拟废水为处理对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),考察不同COD对同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺脱氮性能的影响。结果表明,SNAD工艺的脱氮除性能随着COD/ρ(NH4+-N)的增加呈逐渐增强趋势,COD/ρ(NH_4~+-N)为0.80时,TN平均去除率从85.00%增至96.86%,COD平均去除率为82.81%。运行120 d后,生物膜中与脱氮相关的浮霉菌门和变形菌门相对丰度分别从56.44%和13.67%增至62.71%和16.00%。系统中仅检出一种厌氧氨氧化菌(AnAOB)为Candidatus_Jettenia,葡萄糖对Candidatus_Jettenia有显著促进作用,相对丰度从44.88%大幅增至62.33%,但却对SM1A02有极强的抑制作用,相对丰度从14.45%降至0.19%。反硝化菌(DNB)为Denitratisoma,相对丰度从4.08%增至10.17%。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养

建立2个反应器(R0、R1)培养好氧颗粒污泥,并通过向R1投加生物质炭促进颗粒污泥的形成。结果表明:投加1.5 g/L的生物质炭可加速颗粒化进程,在第11天形成以生物质炭作为晶核的颗粒污泥;与R0相比,R1中的颗粒污泥结构更致密、表面更光滑。然而生物质炭的投加对反应器性能无明显影响:2个反应器的COD和总氮去除率都可达到95%和65%以上;在一个反应周期内反应器中均无NO_3~--N和NO_2~--N积累,表明2个反应器均实现了同步硝化反硝化脱氮。     

基于六偏磷酸钠-Fe2+的铁盐脱氮反应器运行性能及微生物学特征研究

以实验室高效反硝化反应器中的反硝化污泥作为接种污泥,启动自养型六偏磷酸钠-Fe²⁺脱氮反应器,试验采用模拟废水通过88 d的不间断运行,研究了铁盐脱氮工艺的脱氮效能及其微生物学特性。结果表明,当反应器硝态氮容积负荷为0.42 kg/(m³·d)时,最高稳定氮去除负荷为0.41 kg/(m³·d);当Fe²⁺容积负荷为4.92 kg/(m³·d)时,最大铁去除负荷为2.77 kg/(m³·d)。反应器稳定运行时硝态氮、Fe²⁺的去除率分别达94.6%、52.6%,最佳效能可维持28 d。反应器运行到第82天时,颗粒污泥由黄色变为灰褐色,颗粒解体,污泥比活性逐渐升高,比反硝化活性由0.71 mg[N]/(g[VSS]·h)升高到2.3 mg[N]/(g[VSS]·h),同比上升224%;比铁氧化活性由7.3 mg[Fe]/(g[VSS]·h)升高到15 mg[Fe]/(g[VSS]·h),同比上升105%。六偏磷酸钠-Fe^2+<...     

低温下碳源对同步硝化反硝化的影响

为了提高生物脱氮效率,采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟废水。在pH=7.0—8.5、温度10—15℃、溶解氧(DO)为3—5 mg/L、污泥浓度(MLSS)为(3 500±200)mg/L、ρ(NH4+-N)为50—70 mg/L条件下,分别考察蔗糖、醋酸钠和乙醇作为碳源对SBR工艺同步硝化反硝化(SND)脱氮效果和胞外聚合物(EPS)的影响。结果表明,蔗糖作为碳源时,当进水COD为370 mg/L时,COD去除率达到86%,SND率为88.3%,ρ(EPS)为659 mg/L;当醋酸钠作为碳源时,COD去除率达83.9%,SND率为68.8%,ρ(EPS)为742 mg/L;当乙醇作为碳源时,COD去除率仅为72.8%,SND率为58%,ρ(EPS)为736 mg/L。与醋酸钠和乙醇相比,蔗糖更适合作为低温下SBR工艺同步硝化反硝化的碳源。     

外加Fe2+协同硝酸盐型铁氧化菌对低碳氮比废水 反硝化影响研究

针对废水处理过程中反硝化阶段碳源不足需要外加有机物的情况,通过驯化培养以Fe~(2+)为电子供体的硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAIOM),接种至普通反硝化污泥中(ASBR反应器),研究了NAIOM污泥及外加Fe~(2+)对反硝化脱氮效果的提升。结果表明:反应器在接种NAIOM污泥和投加Fe~(2+)后,碳氮比较高时NO_3~--N去除率变化不大,随着碳氮比的不断降低NO_3~--N去除率提升逐渐明显,在碳氮比为3.42、 2.28、 1.71时分别为90.20%、85.12%、 78.86%,较普通反硝化污泥不投加Fe~(2+)时的NO_3~--N去除率分别提升了17.80%、 24.59%、 28.70%,接种NAIOM污泥协同外加Fe~(2+)对提高低碳氮比废水的NO_3~--N去除率效果显著。     

硫化物自养反硝化运行效能分析及响应曲面优化

垃圾填埋、制药和采矿行业会产生大量含有硫化物(S^2-)和氮元素的废水，污染水体，危害水中动植物的生存。采用硫化物自养反硝化技术同时脱除水体中的总氮和S^2-，通过静态批次实验和Box-Behnken Design响应曲面法对以S^2-为电子供体的自养反硝化反应条件进行筛选。结果表明：pH为7.05、温度为31.98℃和n_N/n_S为0.75时，对TN去除效果最好，平均去除率为95.53%。在此基础上，构建动态流小试反应器，设置HRT为5 h，考察其深度脱氮性能，在为期30 d的运行中，TN最大去除率为94.31%。通过扫描电镜发现填料表面附着大量杆状细菌，对反应器上中下部污泥分别进行微生物高通量分析，优势菌属均为典型的硫自养反硝化功能菌Thiobacillus(硫杆菌属)，丰度分别为46.39%、46.31%和49.99%。     

新建污水厂移动床生物膜工艺的设计与运行

介绍了某污水厂新建工程,设计规模60×10~3m~3/d,采用改良A~2O-移动床生物膜(MBBR)工艺,占地仅为0.31 m~2/(m~3·d)。在水质水量冲击且碳源不足(BOD_5/ρ(TN)=2.21)的情况下,出水COD和NH_4~+-N、TN、TP的质量浓度分别为(11.79±3.71) mg/L、(0.49±0.89)、(10.27±2.30)、(0.25±0.09) mg/L,稳定达到GB 18918-2002一级A标准。反硝化小试表明,延长缺氧HRT可提高原水中慢速碳源利用率,强化脱氮效果。沿程试验表明,好氧区TN去除率为9.56%,缺氧区TP去除率为42.15%,发生了明显的同步硝化反硝化(SND)和反硝化除磷(DPR)现象,为低C/N下的高效脱氮除磷提供了合理解释。高通量测序结果表明,悬浮载体生物膜中硝化细菌相对丰度为6.69%,为活性污泥的6.6倍,生物膜中反硝化菌相对丰度为7.95%,同时在污泥中检测到相对丰度较高的具备反硝化除磷功能的菌种属,为污水厂SND和DPR现象提供了微观证据。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养研究

建立有1#(实验)SBR和2#(对照)SBR对同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养情况进行研究。结果表明：投加了生物质炭的1#SBR内好氧颗粒污泥形成速度更快、结构致密稳定；生物质炭的加入对反应器性能及COD的去除率无明显影响；两个反应器内COD和总氮去除率均可达到95%和64.5%以上；在一个运行周期内未检测到NO₃^--N和NO₂^--N，反应器内发生了同步硝化反硝化。