厌氧氨氧化工艺及其污泥颗粒化的试验研究

厌氧氨氧化工艺是目前最经济简捷的一种新型生物脱氮工艺.本文以两种普通污泥分别接种两个UASB反应器,实现了厌氧氨氧化工艺的启动和稳定运行,培养获得了厌氧氨氧化颗粒污泥,并研究了各种因素对工艺运行的影响规律,结果表明:(1)以厌氧颗粒污泥与好氧活性污泥的混合物以及河底沉积物分别接种启动运行两个小试UASB反应器,以含氨氮和亚硝酸盐氮的无机配水为进水,分别经过115 d和210 d的运行,两个反应器均成功实现了厌氧氨氧化过程,氨氮去除率分别达50%和70%,氨氮去除负荷达0.35和0.29 kgNH3-N/(m3·d),相应的亚硝酸盐氮去除率分别为55%和67%;(2)在两个反应器随后146 d和306 d的稳定运行期间,工艺性能逐步上升,氨氮去除率分别达86%和95%,氨氮去除负荷达0.71和1.20 kgNH3-N/(m3·d),相应的亚硝酸盐氮去除率分别为83%和92%,所产气体中氮气含量高于96%;厌氧氨氧化工艺对进水负荷的突然变化有一定抵抗能力,但温度和溶解氧对工艺性能影响较大;(3)在两个反应器中均获得了厌氧氨氧化颗粒污泥,粒径约为0.6～1 mm,VSS/SS为0.6～0.8,颜色多呈棕黄色,也有少量小粒径颗粒呈红色,在扫描电镜下观察,发现颗粒中的优势菌为不规则球菌,与文献报道的厌氧氨氧化细菌类似;(4)在对颗粒污泥内部微观结构观察和研究的基础上,提出了三种厌氧氨氧化颗粒污泥的形成机理:蜕变附着生物膜机理、无机晶核附着生物膜机理和自凝聚机理;(5)对厌氧氨氧化工艺的主要影响因素进行了系统的研究,发现其最适温度在30～35℃之间,最适pH约为8.2,溶解氧对工艺的抑制作用很强,其浓度应控制在0.01 mg/L以下,由河底污泥培养获得的厌氧氨氧化污泥在上述最适条件下,最高氨氧化速率可达0.184 mgNH3-N/(mgVSS·d);(6)进水中一定浓度的有机物会对厌氧氨氧化工艺产生较大影响,有机物的引入会导致反硝化反应,产生基质竞争性抑制,进水中有机物的长期存在会导致污泥中异养细菌的生长,对厌氧氨氧化工艺产生不利影响.     

亚硝酸型硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理"中老龄"垃圾渗滤液

亚硝酸型硝化和厌氧氨氧化有机结合构成的新型全程自养生物脱氮技术为处理高氨氮和低C/N的"中老龄"渗滤液提供了新的思路.主要针对系统内部能否实现稳定的亚硝酸氮自给和厌氧氨氧化反应器的启动这两个关键条件进行研究.结果表明,在氨氮负荷率(ALR)为0.069～0.284 3 gNH3-N/(gVSS·d)条件下,前置亚硝酸型硝化反应器(SBR)能实现稳定的亚硝酸氮积累,出水NO-2-N/NH3-N在1.45左右,NO-2-N/NO-x-N大于90%.而且,接种前置SBR中具有硝化活性的污泥用作厌氧氨氧化反应器(UASB)的接种污泥,可以加快反应器的成功启动.在进水氨氮和亚硝酸氮浓度不超过250 mg/L的条件下,厌氧氨氧化反应器稳定运行时NH3-N和NO-2-N的去除率分别可达到80%和90%左右.     

垃圾渗滤液对厌氧氨氧化混培菌活性的影响研究

采用厌氧复合床,经自养型反硝化过程转化,成功启动了厌氧氨氧化反应器,共耗时165d。反应器启动成功后,容积负荷达到了0.17kg总氮/(m3.d),NO2--N与NH+4-N去除率分别为100%和93%。在此基础上,研究了垃圾渗滤液的亚硝化出水对厌氧氨氧化混培菌活性的影响。研究结果表明:在低质量浓度基质(NH+4-N～60mg/L,NO2--N～60mg/L)条件下,垃圾渗滤液亚硝化出水对厌氧氨氧化反应产生了微弱的影响,氨氮的平均抑制率为10.73%,亚氮的平均抑制率为11.71%。     

常温亚硝化—厌氧氨氧化工艺对淀粉废水生物脱氮的研究

采用常温亚硝化—厌氧氨氧化工艺对淀粉废水生物处理出水进行生物脱氮处理,在SBR亚硝化反应器和气提式亚硝化反应器中均实现了稳定的半亚硝化反应。亚硝化—厌氧氨氧化工艺正常运行时,全流程总氮去除率基本维持在80%左右,最高达85.5%。一级亚硝化反应进水容积负荷为0.20kg/(m3·d),平均HRT为1.11d。厌氧氨氧化平均总氮进水容积负荷为1.11kg/(m3·d),最高达1.61kg/(m3·d);平均总氮去除负荷为0.83kg/(m3·d),最高去除负荷达1.29kg/(m3·d);平均HRT为0.20d。淀粉工业废水生物处理后出水中的有机物对亚硝化和厌氧氨氧化反应均未产生显著影响,所含过多的悬浮物和胶体物对亚硝化—厌氧氨氧化反应器存在潜在影响。     

新型亚硝化工艺开发研究

采用长污泥龄、低氧或微氧工艺控制亚硝化反应,成功地开发出了一种全新的亚硝化工艺,连续运转245d。试验结果表明,新型亚硝化工艺氨氮转化率平均为68.1%,亚硝酸盐氮生成率为63.7%,硝酸盐氮生成率平均为1.2%,氨氮几乎全部转化为亚硝酸盐氮,未发生硝酸盐积累。出水中氨氮负荷为0.238kgN/(m3·d),亚硝酸盐氮负荷为0.526kgN/(m3·d),污泥龄为198d,污泥比增长率为0.0051d-1,污泥产率为0.0375gVSS/gNH3-N。长污泥龄、低溶解氧、游离氨、亚硝酸抑制等的共同作用,是实现稳定亚硝化的关键。     

低负荷下厌氧氨氧化处理养殖废水的启动研究

厌氧氨氧化作为新型生物脱氮技术其关键在于如何实现厌氧氨氧化反应的启动,现有研究多以模拟废水为研究对象,本文以猪场废水为对象的研究,利用ASBR为反应器,接种反硝化污泥培养厌氧氨氧化细菌,在NH+4-N与NO-2-N浓度均为100 mg/L的条件下,运行125 d,经历启动初期、过渡期、系统稳定运行期三个阶段,厌氧氨氧化反应器中NH+4-N的去除率达91.70%,NO-2-N去除率92.0%;NH+4-N的容积负荷为36.90 mg/L.d,NO-2-N的容积负荷为37.55 mg/(L.d),成功实现了厌氧氨氧化反应器的启动。该研究成果对厌氧氨氧化技术在工程实践的应用具有重要的指导意义。     

ABR处理淀粉废水的反应规律研究

研究了厌氧折流板反应器(ABR)启动阶段在不同的水力条件和容积负荷下,对有机负荷为1.2～3.6kgCODCr/(m3·d)淀粉溶液的CODCr去除率,以及ABR工艺运行过程中的影响因素进行分析。初步研究结果表明,在启动阶段中低负荷反应条件下①HRT12h、CODCr600mg/L、容积负荷1.2kgCODCr/(m3·d);②HRT12h、CODCr1200mg/L、容积负荷2.4kgCODCr/(m3·d);③HRT8h、CODCr1200mg/L、容积负荷3.6kgCODCr/(m3·d),ABR反应器对CODCr均有较高的去除率。运行稳定后,ABR反应器的CODCr去除率在80%左右,扫描电镜检测结果表明各隔室中的微生物以球菌为主。研究表明ABR工艺是一种运行稳定、高效率的有机废水处理技术。     

垃圾渗滤液中有机污染物对厌氧氨氧化的影响研究

采用好氧活性污泥和厌氧颗粒污泥混合接种启动UBF厌氧氨氧化反应器,共耗时165d。反应器启动成功后,容积负荷达到了0.17kg总氮/(m3·d),NO2--N与NH4+-N去除率分别为100%和93%。在此基础上进行垃圾渗滤液有机物浓度梯度实验,研究其在不同有机物浓度下对厌氧氨氧化反应的影响作用。实验结果表明:NH4+-N和NO2--N的去除率随有机物浓度的增加依次降低。当TOC浓度小于100mg/L时,厌氧氨氧化运行稳定,NH4+-N和NO2--N的去除率分别达80%和95%以上;当TOC浓度大于200mg/L时,厌氧氨氧化反应减弱,体系中出现了明显的异氧反硝化反应;当TOC浓度大于500mg/L时,厌氧氨氧化反应几乎完全停止。由于该垃圾渗滤液有机污染物多为难降解的大分子,具有毒性、易降解,有机物的含量较少,因此认为其对厌氧氨氧化的毒性抑制远比竞争性抑制大。     

好氧硝化污泥启动厌氧氨氧化试验研究

以好氧硝化污泥为培养污泥,采用经稀释的猪场废水启动厌氧氨氧化反应器,经过125 d的培养,根据ASBR反应器出水水样监测结果显示:ASBR反应器稳定运行后NH4+-N、NO2--N的去除率分别达到91.7%、92.0%,说明采用ASBR反应器,接种好氧硝化污泥可成功启动厌氧氨氧化反应器,验证了利用厌氧氨氧化工艺处理类似养殖废水的高氨氮废水的可能性.     

低浓度基质下厌氧氨氧化反应器的启动及其运行性能

在低浓度基质条件下进行厌氧氨氧化反应器(ANAMMOX)的启动试验,先培养好氧硝化生物膜,然后转向厌氧环境培养厌氧氨氧化菌,经过294天成功启动反应器.在ANAMMOX稳定运行期,NH3-N的去除量:NO-2-N的去除量:NO-3-N的生成量为1:1.38:0.4.反应器的脱氮性能随着进水TN负荷的增加而提高,氮素去除负荷最高达到0.431 kg/(m3·d),并与进水TN负荷呈现良好的相关性.在上向流反应器中,NH3-N、NO-2-N浓度随水流沿滤柱高度不断降低,同时生成NO-3-N.沿水流方向至滤柱高120 cm处NH3-N和NO-2-N的去除率分别达到86.7%和近99%,TN的去除率达到85.4%.CODCr也随水流不断下降,pH则沿程上升.