DO对SBR短程硝化系统的短期和长期影响

采用实际的生活污水,在SBR反应器内分别考察了溶解氧(DO)对短程硝化效果及污泥种群结构的短期和长期影响.结果表明,通过采用实时控制曝气时间,高ρDO(ρ(DO)=(3±0.5)mg/L)与低ρDO(ρ(DO)=(0.5±0.1)mg/L)条件下SBR系统的亚硝酸盐积累率均能达到90%以上,而低ρDO相对于高ρDO更利于提高系统的同步硝化反硝化(SND)效果,两者的平均同步硝化反硝化率(SND率)分别为45.5%和9.5%,低ρDO下最高SND率达86%.FISH的检测结果表明,实时控制模式下反应器内亚硝酸氧化菌(NOB)逐渐被淘洗,而氨氧化细菌(AOB)变为优势硝化菌群.在高ρDO运行末期,稳定的短程污泥中AOB和NOB的相对数量分别为8%～10%和不足0.5%;在低ρDO运行末期,AOB数量出现了微弱上升,增至10%～12%,而NOB进一步被淘汰,基本检测不出.可见,采用好氧曝气时间实时控制,能对短程硝化系统内污泥种群起到优化作用,且在高、低ρDO下均能实现稳定的短程硝化效果,而低ρDO更有利于系统内亚硝酸氧化菌(NOB)的淘洗、短程硝化率的提高以及系统SND效果的加强.     

实时控制实现短程硝化过程中种群结构的演变

为了考察实时控制下实现短程硝化过程中硝化污泥种群结构的演变,采用荧光原位杂交技术(FISH)和扫描电镜(SEM)对处理生活污水的序批式反应器内污泥进行了跟踪观测.结果表明:通过检测pH曲线上的"氨谷"特征点快速启动了短程硝化,短程硝化维持期间亚硝化积累率平均在93%左右.接种污泥形态多样,含长杆、短杆及球状菌,而随着运行的延续,污泥形态呈现了向短杆状、球状转变的态势.实时控制下反应器内亚硝酸氧化菌(NOB)逐渐被淘洗,而氨氧化菌(AOB)得到了富集.从短程硝化启动初期到短程硝化稳定运行102d,AOB的相对数量从3.5%逐渐上升到8.5%,而对应的NOB相对数量从3.1%下降至0.5%以下.利用好氧曝气时间实时控制实现短程硝化是一种面向种群优化的控制方法,有利于短程硝化系统长期稳定的运行.     

SBR短程硝化工艺的启动及稳定运行适宜DO探究

在温度21 ～23℃时,通过考察溶解氧(DO)对短程硝化快速启动的影响发现,ρ(DO)为0.25 ～ 1.25 mg/L时均能启动短程硝化,其中0.25 ～0.75 mg/L属于实现短程硝化快速启动的ρ(DO)范围;ρ(DO)为0.25 ～0.50 mg/L与0.50 ～0.75 mg/L对快速启动的效果相当,主要是因为当ρ(DO)为0.25～0.50 mg/L时,虽然氨氧化菌(AOB)的竞争优势更加显著,但是AOB自身利用基质倍增所需的时间却会增大.在短程硝化的运行阶段,当ρ(DO)较高(1.50 ～ 1.75 mg/L)时,可以通过间歇性大幅降低ρ(DO)至0.50～0.75 mg/L的方法实现短程硝化的长期稳定运行.对稳定运行后期的污泥样品进行微生物分析,总细菌通用引物分析结果表明:AOB、亚硝酸盐氧化菌(NOB)占总细菌的比例分别为22.50％、3.75％,其中,亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas sp.)是AOB的优势菌属,比例高达总细菌的17.50％.     

快速启动短程硝化过程起始pH值对亚硝酸盐积累的影响

为利用实际生活污水快速启动短程硝化,试验采用3个SBR装置在温度为25℃、ρDO=2 mg/L、曝气时间分别为T/2、3T/4、7T/8(T为从曝气开始到"氨谷"出现的时间)时考察亚硝酸盐积累的情况.运行12个周期后,3个反应器中的亚硝酸盐积累率分别为5%、2%、5%.反应器混合液初始pH值从小于7.5水平调节到7.7~8.0,稳定运行几个周期后发现,亚硝酸盐积累率分别提高到了50%、47%、70%,曝气时间为7T/8时的反应器中的亚硝酸盐积累率上升速率最快,成功启动短程硝化.结果表明,在适当的曝气时间下,利用反应体系内pH对硝化菌群结构的影响及FA对硝酸菌的抑制作用可以提高亚硝酸盐积累率,快速启动短程硝化.     

控制pH实现短程硝化反硝化生物脱氮技术

采用序批式活性污泥法,在温度为28±1℃的条件下,通过控制反应器内初始pH为7.8~8.7开发了一种新型短程硝化生物脱氮工艺.试验结果表明:经过25 d的运行,曝气结束时出水中主要以亚硝酸盐为主,硝酸盐氮在4 mg/L以下,亚硝酸盐累积率达90%以上;在整个硝化期间游离氨(FA)质量浓度都在0.52~4.72 mg/L,均在抑制硝酸菌活性的阈值范围内.因此,控制pH实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺的机理是利用反应体系内的高pH和高游离氨浓度对硝酸菌产生抑制,从而在硝化过程中产生亚硝酸盐积累.     

常温低基质亚硝化反应器功能菌群解析

为维持亚硝化反应器稳定运行提供微生物理论基础,以常温(18~21.5℃)低基质推流式亚硝化反应器为对象,解析其稳定运行期间功能菌群特征.通过检测反应器三氮变化检验其亚硝化效果.利用扫描电镜(SEM)观察污泥微观结构,通过荧光原位杂交(FISH)、变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)及克隆测序等方法,解析微生物菌群特性.保持反应器低溶解氧环境(0.1~0.6 mg/L),使氨氧化菌(AOB)竞争力强于亚硝酸盐氧化菌(NOB),在连续流运行80 d内,平均亚硝化率几乎为100%,出水NO2--N与NH4+-N质量比稳定在1.11.SEM结果显示,亚硝化污泥中球形细菌为优势菌群.FISH结果显示,AOB与NOB的相对比例分别为37.3%与4.4%.PCR-DGGE结果表明,反应器内存在6类优势微生物菌群,其中Nitrosomonas sp.为功能微生物AOB.由多种微生物组成的功能菌群维持反应器亚硝化稳定运行.     

交替好氧缺氧短程硝化及其特性

为了完善交替好氧缺氧短程硝化研究,以低ρ(COD)/ρ(TN)实际生活污水为研究对象,采用2组SBR反应器,考察了交替好氧缺氧短程硝化的实现及其特性.结果表明:在温度(24±2)℃、污泥龄为35 d且不限制溶解氧的条件下,以不同的好氧缺氧时间比运行的2组反应器均实现了稳定的短程硝化,出水的亚硝酸盐积累率达90%以上,氨氮质量浓度接近0 mg/L,硝酸盐质量浓度在2 mg/L以下;以交替好氧缺氧模式运行200 d后,2组反应器比氨氧化速率分别是普通好氧缺氧模式的2倍和1.8倍,在不影响出水水质的情况下,显著减少了曝气时间,降低了曝气能耗;交替模式运行的反应器污染物去除效果良好,氨氮去除率达100%,COD去除率在80%左右,TN去除率高于普通好氧缺氧模式的去除率,达70%.     

腐殖酸预处理对活性污泥中硝化菌活性的影响

为考察腐殖酸(HA)预处理对硝化菌——氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性的影响,将不同质量浓度梯度的腐殖酸(HA)分别投加到全程硝化污泥Sc1(硝化活性较低)和Sc2(硝化活性较高)以及短程硝化污泥Sp(硝化活性较高),预处理24 h,每种污泥均采用相同的HA质量浓度梯度(0、80、160、240 mg/L)处理.结果表明,当采用80 mg/L(50 mg/gMLVSS)的HA预处理后,污泥Sc1的NOB活性就有了显著提高,硝化反应过程中的硝态氮积累率(R_(NA))由不投加HA预处理时的26.32%增加至78.82%,而氨氧化速率(R_(AO))没有显著变化,表明HA预处理对AOB的活性没有影响而提高了NOB的活性.对于污泥Sc2,投加不同质量浓度的HA预处理既没有改变R_(AO)也没有影响R_(NA),这说明对于活性较好的AOB和NOB,HA预处理并没有进一步提高其活性,同时也不会抑制其活性.对于污泥Sp,HA的预处理没有破坏其短程效果,基本没有NO_3~--N的积累.因此,HA预处理对于AOB活性基本没有影响,但是影响了NOB的活性,在其活性不高时,能提高其活性,在其活性高时,既不会被进一步提高也不会被抑制.     

常温低氨氮污水生物滤池部分亚硝化的实现

采用火山岩活性生物陶粒滤料反应器,在常温(8～25℃)、低ρ(NH4+-N)(60～90 mg/L)条件下,通过控制曝气,实现了NO2--N的积累,系统启动后NO2--N的累积率大于80%.结果表明:DO控制是实现亚硝化的主要途径,而游离氨(FA)抑制可作为优选氨氧化细菌(AOB)的辅助途径,水力停留时间(HRT)的调整是控制亚硝化比例的主要手段;间歇运行条件下,ρ(NH4+-N)、ρ(NO2--N)和ρ(NO3--N)的变化均具有零级反应动力学特征,且NH4+-N的转化速率为4.32 mg/(L.h),NO2--N与NO3--N的积累速率分别为3.05、0.40 mg/(L.h),根据此规律,将实现部分亚硝化的HRT确定为9～14 h.     

NaCl盐度对活性污泥系统脱氮性能的影响

以实际含盐生活污水为处理对象,考察了不同盐度对生物脱氮性能和主导菌群的影响.采用3个平行的序批式生物处理工艺(SBR)在进水(0.17 h)/好氧(7 h)/缺氧(3 h)/沉淀(1.5 h)/排水时间(0.33 h)的运行方式下,在5,7.5,10g/L的盐度下稳定运行50 d左右.结果表明,NaCl盐度对硝化菌的抑制作用远大于反硝化菌,盐度对亚硝酸盐氧化菌群(nitrite oxidation bacteria,简称为NOB)比对氨氧化菌群(ammonia oxidation bacteria,简称为AOB)有更强的抑制作用;7.5和10 g/L系统可以在较短的时间内实现短程硝化反硝化,亚硝酸盐积累率均维持在95%以上.随着盐度的升高,3个系统稳定后的比氨氧化速率逐渐下降;5和7.5 g/L盐度的SBR系统稳定后有较高的氨氮去除率.7.5 g/L盐度可作为普通活性污泥系统实现短程硝化的理想盐度.