气水比对膜生物反应器亚硝化的影响

常温下在膜生物反应器(MBR)中接种普通活性污泥快速启动亚硝化。亚硝化启动成功后,研究了气水比对反应器亚硝化效果的影响。结果表明,通过改变气水比可以实现稳定的半亚硝化,出水NO-2-N/NH+4-N平均值为1.33,适宜作为厌氧氨氧化反应器的进水;全亚硝化在稳定性方面不如部分亚硝化,其动力费用高且有可能发生污泥膨胀;当气水比为14∶1时,反应器内发生反硝化反应,消耗混合液中胞外聚合物,减缓了膜组件的污染速率,同时能实现稳定的半亚硝化。因此,确定最佳气水比为14∶1。     

不同厌氧方式对连续流亚硝化恢复的影响

为探究不同厌氧运行方式对亚硝化恢复的影响,在常温(20±2)℃下,采用两组两级连续搅拌反应器(CSTR)1#和2#,实验分为S1、S2和S3三个阶段.在S1阶段1#采用厌氧/厌氧运行(两级DO均为0~0.1 mg/L),2#采用厌氧/好氧运行(两级DO分别为0~0.1和0.6~0.8 mg/L);在S2阶段1#转变为好氧/好氧运行(两级DO分别为0.2~0.4和0.6~0.8 mg/L),2#保持厌氧/好氧不变(两级DO分别为0~0.1和0.6~0.8 mg/L);在S3阶段,研究恢复后亚硝化的稳定性,此时1#、2#两级DO均为1.0~1.2 mg/L.分别对此过程中亚硝化的恢复时间以及恢复后稳定性进行比较.结果表明,1#的恢复时间比2#缩短了12 d,但当溶解氧增加到1.0~1.2 mg/L时,2#恢复后的亚硝化更稳定.先厌氧/厌氧(两级DO均为0~0.1 mg/L)后好氧/好氧运行(两级DO分别为0.2~0.4和0.6~0.8 mg/L),有利于亚硝化的快速恢复,恢复后转变为厌氧/好氧运行(两级DO分别为0~0.1和0.6~0.8 mg/L)有助于亚硝化的长期稳定运行.     

水质条件对厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响

为研究水质条件对厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响,采用16个SBR反应器研究同周期内基质利用阶段与基质匮乏阶段EPS含量的变化以及总氮质量浓度、IC/TN、COD/TN对于厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响.结果表明,同周期内,基质利用阶段的EPS含量不断升高,基质匮乏阶段EPS含量不断降低;总氮质量浓度为35~280 mg/L时,提高总氮质量浓度可以提高EPS的含量,总氮质量浓度280 mg/L时EPS含量有所减少;IC/TN为0.01~0.2时,EPS及其各组分含量随无机碳质量浓度的升高而增加,IC/TN0.2时,无机碳质量浓度对于EPS及其各组分含量无明显影响;COD/TN0.5时,有机物对于EPS含量具有促进作用,COD/TN0.5时,有机物的提高对于EPS含量有抑制作用.在厌氧氨氧化颗粒污泥工艺的实际运行过程中,应避免过长的基质利用阶段与基质匮乏阶段,总氮质量浓度应保持在150~210 mg/L,无机碳质量浓度应保持在IC/TN为0.1~0.2,有机物质量浓度应保持在COD/TN0.5.     

缺氧/好氧和协同控制DO/HRT工艺对亚硝化的影响比较

为比较协同控制DO/HRT和缺氧/好氧两种运行方式对亚硝化的影响,在常温(18~22℃)下,采用两组2级连续搅拌反应器(CSTR),1#采取协同控制DO/HRT的启动和运行方式,2#采取缺氧/好氧的方式,分别比较两种方式在亚硝化的启动时间、稳定运行效果、曝气能耗、对进水NH4+-N质量浓度下降的适应性以及污泥沉降性能上的差异.结果表明:1#、2#分别用了26和41 d实现了亚硝化;在以原水经AO除磷出水为进水时(NH4+-N质量浓度35~43 mg/L),两种运行方式亚硝化效果均较好,但缺氧/好氧的运行方式节省了约20%的曝气能耗.当进水NH4+-N质量浓度由43 mg/L下降到27 mg/L时,1#亚硝化失稳,最终亚硝化率下降到67.39%,而2#亚硝化较稳定,亚硝化率保持在88%以上;1#和2#在整个过程中污泥沉降性能良好.利用协同控制DO/HRT的方式启动亚硝化,随后转变为缺氧/好氧运行,有助于亚硝化的快速启动和稳定运行,并能节省曝气能耗.     

MBR-SNAD工艺处理生活污水效能及微生物特征

为考察基于膜生物反应器(MBR)的同步亚硝化厌氧氨氧化反硝化(SNAD)工艺处理生活污水的可行性,在SNAD工艺稳定运行的MBR中逐步加入生活污水,同时微调曝气量及HRT等参数,考察生活污水中污染物的去除效果,通过物料衡算计算不同阶段反应器内的脱氮路径,同时通过克隆-测序技术分析了微生物种群特征.结果表明,MBR-SNAD工艺可以实现生活污水中C、N及SS的同时高效去除,总氮去除负荷达0.65 kg/(m3·d),出水氨氮小于5 mg/L;COD去除率达87%,出水COD小于50 mg/L;浊度去除率达99%,出水浊度在1 NTU以下,SS在10 mg/L以下,达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)的一级A排放标准.反应器中存在约12%的反硝化脱氮和88%的全程自养脱氮(CANON),实现了异养脱氮和自养脱氮的协同合作.好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌共存于系统内.MBR-SNAD是处理生活污水的适宜工艺.     

MBR-CANON工艺处理生活污水的快速启动及群落变化

为研究全程自养脱氮工艺(CANON)处理生活污水的可行性,在常温膜生物反应器（MBR）中,保持进水氨氮不变,采用逐渐缩短水力停留时间(HRT)的策略在限氧条件下快速富集氨氧化菌(AOB),之后减小曝气量并进一步缩短HRT富集厌氧氨氧化菌(anammox),并通过DGGE技术分析不同阶段的种群变化．结果表明：CANON工艺在78 d内成功启动,总氮去除率达80％,总氮去除负荷RNR达0.95 kg·m-3·d-1;将该工艺应用于生活污水的处理,实现了COD和氨氮的同时高效去除;微生物群落发生了较大变化,稳定运行的反应器中氨氧化细菌为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),厌氧氨氧化菌为Candidatus Kuenenia stuttgariensis．MBR-CANON工艺可以有效应用于常温生活污水的脱氮．     

容积交换率对SNAD污泥颗粒化与稳定运行的影响

为研究不同容积交换率对同步亚硝化-厌氧氨氧化与反硝化工艺(SNAD)污泥颗粒化及稳定运行的影响,采用容积交换率分别为37.5%(R1)和75%(R2)的SBR进行对比实验.结果表明,R1仅用36 d就实现了颗粒化,比R2快1/3,且颗粒化过程中R1的污泥流失较小;R1总氮去除速率(RNR)、单位MLVSS好氧氨氧化活性(RAO)和厌氧氨氧化活性(R_(AN))分别为0.356 g·L~(-1)·d~(-1),0.113 0和0.080 9 g·g~(-1)·d~(-1);R2的R_(NR)、R_(AO)和R_(AN)分别为0.248 g·L~(-1)·d~(-1),0.093 6和0.070 5 g·g~(-1)·d~(-1).由此表明:较小的容积交换率有利于减少絮体流失,从而加快SNAD污泥的颗粒化进程;有利于提高AOB与AnAOB的活性以及抑制NOB活性,从而实现SNAD工艺稳定高效的去除效果.     

无机碳对SNAD工艺硝氮积累问题恢复的影响

为研究充足的无机碳对同步亚硝化-厌氧氨氧化与反硝化(SNAD)工艺的恢复与稳定运行的影响,向硝酸盐氮积累而崩溃的SNAD反应器中投加过量无机碳,对反应器的运行情况进行研究.结果表明:在无机碳质量浓度为理论需要量的350%~410%的条件下运行36 d后,出水硝酸盐氮由12.1 mg/L下降至3.47 mg/L,特征比由2.31升高至20.77;继续投加无机碳至理论需要量的200%~310%,运行42 d后,总氮去除负荷由0.176 g/(L·d)升高至0.299 g/(L·d);投加无机碳前后,好氧氨氧化活性(AOR,RAO)与厌氧氨氧化活性(ANR,RAN)分别由0.061 4和0.040 6 g/(g·d)升高至0.081 1和0.065 9 g/(g·d).结果表明,充足的无机碳投加在有效解除SNAD工艺硝酸盐氮积累问题的同时,可以促进好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(An AOB)的活性.     

CANON颗粒污泥高效脱氮及处理生活污水实验研究

为研究全程自养脱氮(CANON)颗粒污泥高效脱氮及处理生活污水的可行性,应用SBR反应器,首先在高氨氮条件下,通过搅拌快速启动CANON颗粒污泥,然后通过提高污泥质量浓度短时间内快速提升脱氮效能,最后研究了该工艺在生活污水中应用的可行性.结果表明:CANON颗粒污泥在40 d内成功启动,126 d颗粒粒径为760μm,负荷达1.01 kg/(m3·d),多糖与蛋白质比值变化与粒径增长相关;通过外加颗粒污泥,77 d内总氮去除负荷迅速提高到3.22 kg/(m3·d);在处理生活污水实验中实现了氮素和有机物的同步去除,可以有效应用于常温生活污水脱氮.     

不同基质条件对亚硝化污泥胞外聚合物的影响

为研究基质质量浓度和类型对污泥中胞外聚合物(EPS)质量分数的影响,采用6个SBR反应器以不同氨氮质量浓度和不同基质为进水对比污泥中EPS质量分数.结果表明:氨氮质量浓度为60~200 mg/L时,EPS质量分数随氨氮质量浓度增大而增加,氨氮质量浓度超过200 mg/L时,EPS质量分数无明显增加;多糖与蛋白质的比与氨氮质量浓度线性相关,R2为0.972 3;污泥中EPS组分受基质类型的影响,以葡萄糖为基质的污泥EPS组分中多糖质量分数偏高,以生活污水为基质的污泥EPS组分中蛋白质质量分数偏高;EPS中的蛋白质和多糖具有可降解性,当基质缺乏时可作为碳源、能源被微生物消耗;EPS影响污泥沉降性,随EPS质量分数增加,SVI呈逐渐减小趋势.