Anammox反应器运行稳定性及其机理研究

采用模拟废水研究了厌氧氨氧化UBF(upflow biofilm filter)的运行性能。结果表明,在高负荷工况下,厌氧氨氧化反应器的稳定性较差。当容积负荷超过反应器的最大转化潜能时,反应器性能恶化。厌氧氨氧化反应是致碱反应,引起反应器内pH值长期维持在8.50~9.05,超出了厌氧氨氧化菌生长的最适pH范围(6.70~8.30),直接抑制厌氧氨氧化菌的生长和代谢,导致厌氧氨氧化反应器失稳。pH值过高引起反应器内游离亚硝酸浓度（free nitrous acid, FNA）降低至(1.9±4.3)×10-5 mg•L-1~(2.2±2.5)×10-5 mg•L-1,低于Anammox菌FNA半速率常数(KS,FNA),会造成亚硝酸“饥饿”。pH升高还可引起游离氨浓度（free ammonia, FA）升高至178.1 mg•L-1,超过了Anammox菌FA半抑制常数KI,FA,严重抑制Anammox菌的生长和代谢,并加剧反应器性能恶化以致失稳并且不能自行恢复。反应器性能失稳后,应及时用清水从反应器内洗出残余基质,反应器功能可快速恢复。     

高效气升循环式短程硝化工艺性能

采用模拟含氨废水和气升循环式好氧反应器研究了短程硝化(partial nitrification,PN)工艺的高效性能。试验结果表明,气升式短程硝化工艺具有很高的容积效率,在30℃、进水氨氮浓度358.5～942.3mg·L-1时,反应器水力停留时间可缩至0.86～2.00h,反应器每天周转次数高达12～28次,平均容积去除速率高达5.5kgN·m-3·d-1,处于文献报道的最高水平范围。该工艺具有超常的运行稳定性,在进水基质浓度、进水流量和pH波动的情况下,氨氮去除率、出水氨氮浓度和亚硝氮积累率的相对标准偏差分别为3.1%～16.8%,4.3%～26.5%和0.4%～5.3%。该工艺的高效稳定性可归因于气升循环式反应器的强污泥持留能力和短程硝化污泥的高反应活力。系统内持留的污泥浓度高达4.0～5.2g VSS·L-1,动力学试验测得的最高比污泥活性达到2.71gN·(g VSS)-1·d-1。     

高负荷厌氧氨氧化EGSB反应器的运行及其颗粒污泥的ECP特性

高效性是厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)生物脱氮工艺的优势,污泥颗粒化则是生物反应器高效性的重要原因。控制进水亚硝酸盐浓度为360mg·L-1,回流比为0.5,经过230d的连续运行,逐步将厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床(expanded-granular sludgebed,EGSB)反应器(1.1L)的水力停留时间由6.9h缩短至0.30h,获得的容积基质氮去除速率为50.75kg.m-3·d-1,是原有世界最高水平的2倍。在此工况下获得的高负荷厌氧氨氧化颗粒污泥的平均粒径为(2.51±0.91)mm,比污泥厌氧氨氧化活性为1.899kg·(kgVSS)-1·d-1,胞外多聚物(extracellular polymers,ECP)总含量达143.00mg·(gVSS)-1。随着反应器容积基质氮去除速率的提高,反应器内厌氧氨氧化颗粒污泥胞外多聚物含量增加,其中蛋白质含量增加更快,蛋白质的"超量产生"致使颗粒污泥的PN/PS增大,易随水流失。     

厌氧氨氧化工艺脱氮机理和抑制因素的研究进展

随着生物脱氮理论的突破,新型生物脱氮技术不断涌现。厌氧氨氧化(Anammox)工艺是近年来开发的新型生物脱氮技术的典型代表。本文探讨了Anammox的脱氮机理,分析了Anammox工艺的抑制问题,并提出了缓解抑制的调控策略。     

基于基质浓度的厌氧氨氧化工艺运行策略

考察了不同操作模式对厌氧氨氧化工艺性能的影响。采用高基质浓度运行厌氧氨氧化反应器,设置出水回流（回流比R为1.07）,最大基质氮去除速率为3.78 kg·m^-3·d^-1;采用低基质浓度运行厌氧氨氧化反应器,不设出水回流,最大基质氮去除速率可达25.04 kg·m^-3·d^-1;两者的最大基质氮去除速率相差6.62倍,低基质浓度操作模式明显优于高基质浓度操作模式。亚硝酸盐的毒性强于氨,反应器运行中可控制氨氮适当过量,同时应根据反应器对亚硝酸盐的转化能力来控制亚硝酸盐负荷,以避免亚硝酸盐过载所致的抑制作用。在处理高浓度含氮废水时,可采用出水回流来缓解基质抑制,也可配水稀释,使NO^-₂-N浓度低于临界抑制浓度。     

印染废水生物处理技术进展

随着我国印染行业的发展,印染废水的水质和水量都发生了很大变化.本文评述了我国印染废水水质和水量的现状,分析了印染废水处理中常规生物处理技术(好氧处理技术、厌氧处理技术和厌氧.好氧处理技术)的发展,并阐述了印染废水处理中两种新型生物处理技术(生物强化技术和固定化微生物技术)的研究进展.     

Effect of substrate concentration on stability of anammox biofilm reactors

Ammonium and nitrite are two substrates of anammox bacteria, but they are also inhibitors under high concentrations. The performance of two anaerobic ammonium-oxidizing (anammox) upflow biofilm (UBF) reactors was investigated. The results show that anammox UBFs become unstable under nitrogen loading rate (NLR) applied higher than 1.0 g/(L·d). The consumptions of acidity in the anammox reaction lead to the increase of pH, which is as high as 8.70–9.05. Free nitrous acid concentration is accompanied to be lower than the affinity constant of anammox bacteria, and then starvation effect appears. Moreover, free ammonia concentration increases to 57–178 mg/L, resulting in inhibitory effect on the anammox bacteria. Both negative effects contribute to the instability of the anammox bioreactors.     

硅藻土-钨渣基多孔陶粒对离子型稀土矿区土壤氨氮淋滤液的吸附

为实现工业钨渣资源化利用以及"以废治废"的目标,以硅藻土和工业钨渣为主要原料制备多孔陶粒,研究陶粒对离子型稀土矿区土壤淋滤液中氨氮的吸附去除规律。结果表明:近球状的硅藻土-钨渣基陶粒表面粗糙多孔,内部有大量贯穿孔洞与表面相连通,陶粒的主要物相组成含有MnFe_2O_4;在试验溶液初始pH范围内,当pH=5.68左右时,陶粒对溶液中氨氮的吸附量达最大;随着试验温度的升高,陶粒对氨氮的吸附去除量降低;在温度为303 K、陶粒投加量为0.5 g的条件下,陶粒对氨氮的饱和吸附量为1.60 mg/g;陶粒对氨氮的等温吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型,吸附动力学符合准二级动力学模型;据此可推断,对于实际稀土矿区土壤的氨氮淋滤液,所制备陶粒可有效去除其中氨氮,吸附去除过程易于进行,且随温度的降低,其对氨氮的去除量增大;在实际淋滤液的pH值存在范围内,当pH=5.68左右时,陶粒对淋滤液中氨氮的吸附去除量将达到最大值。     

厌氧氨氧化固定床反应器脱氦性能和过程动力学特性

进行了厌氧氨氧化固定床反应器的运行性能试验,分析了其过程动力学特性.接种反硝化污泥,用模拟废水可成功启动该反应器.当进水总氮浓度为608 mg·L-1,水力停留时间为2 h,总氮负荷为7.34 kg·m-3·d-1,时,反应器获得最大基质去除速率6.11 kg·m-3·d-1.二级动力学模型和改进的Stover-Kineannon模型均适用于非基质抑制状态下的厌氧氨氧化反应器过程模拟.Stover-Kincannon模型动力学分析表明-这种反应器的最大基质去除速率可达12.4 kg·m-3·d-1,具有较大的脱氮潜能.     

硅藻土-钨渣基陶粒对废水溶液中铜离子的吸附（英文）

为了在中国南方有色矿冶区同时实现工业钨渣的资源化利用和重金属废水的处理,以钨渣和硅藻土为主要原料制备一种新型陶粒,对其与溶液中重金属Cu~(2+)的吸附规律进行研究。结果表明:新制备的近球形陶粒表面粗糙多孔,内部有许多贯穿性孔道与外部相连通;陶粒的主要物相组成含有MnFe_2O_4。在303 K、铜离子初始浓度100 mg/L、陶粒投加量0.5 g和300 min条件下,陶粒对Cu~(2+)的吸附量为9.421 mg/g,吸附去除率达94.21%。随着陶粒投加量的增大,其对溶液中Cu~(2+)的总吸附量增大,单位吸附量降低;陶粒对Cu~(2+)的吸附量随试验pH值的增大而增大。陶粒对Cu~(2+)的等温吸附更符合Freundlich模型,吸附主要发生在非均质表面,为优惠吸附;陶粒对铜离子的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附过程主要受液膜扩散、表面吸附以及颗粒内扩散因素控制。对于实际重金属废水的处理,陶粒对重金属离子的吸附初始阶段受扩散控制,此时,可通过加强搅拌的方式提高Cu~(2+)的去除率。