部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理含氮废水的研究

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺是一种新型的废水脱氮工艺。实验采用模拟废水,进水氨氮浓度为600 mg/L。亚硝化SBR反应器在温度为30℃、HRT为24 h、DO≈0.2 mg/L的运行条件下,将废水中的一部分氨氮氧化成亚硝氮,并使得亚硝化SBR反应器出水中NH4+-N和NO2--N比值接近1∶1.32后,再作为厌氧氨氧化SBR反应器进水;厌氧氨氧化SBR反应器在温度为37℃、HTR为24 h的运行条件下,将氨氮和亚硝氮转化为N2。实验结果表明,部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺脱氮效果较好,废水中氮的去除率可达94.44%。     

硝态氮浓度对短程反硝化的反硝化速率影响研究

短程反硝化的反硝化过程是将水中的硝态氮反硝化控制在亚硝态氮阶段,亚硝态氮被直接还原成氮气的过程。硝态氮是亚硝态氮积累的来源,是影响短程反硝化过程的重要因素。通过改变硝态氮浓度,研究了不同浓度条件下的亚硝态氮的积累率,以及以短程反硝化的反硝化速率。结果表明,随着硝态氮浓度增加,亚硝态氮积累率先增大后趋于稳定,反硝化速率先增大再降低后趋于稳定,硝态氮浓度影响亚硝酸根积累率从而影响反硝化速率。实验采用双Monod方程模拟其反硝化过程动力学,根据方程可以预判不同硝态氮浓度下的反硝化速率。     

生物接触氧化法同步短程硝化反硝化影响因素研究

通过调控系统DO、HRT和p H,成功实现流化床生物接触氧化法同步短程硝化反硝化,并探讨各参数对系统亚硝态氮积累的影响规律。实验结果表明亚硝态氮累积率随着DO和HRT的增加而降低,随p H的升高先增加后降低,峰值出现在p H=7,系统实现同步短程硝化反硝化最佳参数为p H=7,DO=2.5 mg/L,HRT=4 h,且在最优参数条件下能稳定维持亚硝态氮累积率为78%,同时保证氨氮的去除率在90%以上。     

限氧条件下亚硝化的稳定运行及动力学

采用高氨氮人工配水和序批式反应器,在限氧(0.2～0.3mg/L)条件下,研究了进水氨氮负荷、游离氨和游离亚硝酸对氨氮转化率、亚硝化率和亚硝氮生成速率的影响及游离氨对氨氧化菌的基质抑制动力学。结果表明,在进水氨氮负荷逐步提升过程中,由于高浓度游离氨的抑制作用及负荷冲击的影响,亚硝化效果易出现波动,且负荷越高,亚硝化性能恢复的时间越长。反应系统最终可达到的氨氮容积负荷为3.60kg/(m³·d),亚硝氮生成速率为2.98kg/(m³·d),亚硝化率始终维持在85%左右。反应体系中较高的游离氨浓度(24.4～85.8mg/L)和低浓度溶解氧是维持亚硝化工艺稳定运行的主要因素。游离氨对氨氧化菌的抑制动力学符合Haldane模型,拟合得到最大氨氧化速率为6.71gN/(gVSS·d),游离氨半饱和常数和抑制常数分别为3.2mg/L和27.8mg/L。     

高亚硝态氮钝化清洗废水的生物处理及过程控制

钝化清洗废水含有高浓度亚硝态氮,采用普通活性污泥难以进行生物处理。采用亚硝态氮废水富集亚硝态氮氧化菌(NOB),以富含NOB污泥的SBR装置处理模拟化学清洗钝化废水,并提出了该处理工艺的过程控制策略。结果表明:该工艺可以在300 min内完全氧化亚硝态氮浓度高达2000 mg·L-1的钝化废水,高浓度亚硝态氮没有对生物降解过程产生明显抑制;反应过程中DO浓度的变化与亚硝态氮氧化过程存在相关性,溶解氧浓度的移动斜率变化(DO-MSC)可作为亚硝态氮氧化过程控制参数;当DO-MSC0.02时,亚硝态氮氧化过程结束,此时可停止曝气。批次试验结果显示在不同曝气量(0.02~0.125 m3·h-1)和不同温度条件(15~30℃)下,DO-MSC指数均可有效指示亚硝态氮氧化终点。     

高氨氮垃圾渗滤液SBR法短程深度生物脱氮

以实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,应用SBR系统对该类废水短程生物脱氮的可行性进行研究,重点考察了短程生物脱氮实现、稳定及系统的脱氮性能.结果表明,经过95天的运行,SBR系统成功实现并维持了稳定短程生物脱氮,平均亚硝积累率在92.5%以上.获得了稳定的脱氮性能,NH4+-N,TN平均去除率分别在97.2%和91.7%以上.DO、ORP和pH曲线的特征点能够准确判断硝化和反硝化终点,可作为SBR处理垃圾渗滤液短程生物脱氮过程的控制参数.相对于氨氧化菌,亚硝酸盐氧化菌对FA、FNA更敏感,因此两者协同作用抑制亚硝酸盐氧化菌活性,再辅以过程控制,能够准确判断硝化终点,实现NOB从系统硝化菌群中逐渐被淘洗,AOB成为优势菌种的目标,这是系统长期维持稳定短程生物脱氮的决定因素,FISH检测结果证明了这一点.     

亚硝化的实现及与厌氧氨氧化联合工艺研究

在高氨氮废水处理方面,厌氧氨氧化工艺与传统硝化-反硝化生物脱氮工艺相比具有较高的脱氮效能,因此近几年得到了快速的发展.但是厌氧氨氧化需要亚硝态氮作为电子受体,而目前实现亚硝酸盐的积累一直是废水脱氮技术中的难点.为此在综述目前实现亚硝化控制的因数研究进展的基础之上,为适应厌氧氨氧化需求,讨论了将其与厌氧氨氧化工艺相结合时,控制参数的优化策略.以及对亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺的可能性进行综述和展望.     

垃圾渗滤液厌氧出水实现短程硝化影响因素研究

针对垃圾渗滤液厌氧出水水质特点,采用连续流短程硝化反应器,考察溶解氧(DO)含量、pH和进水C/N对短程硝化快速启动的影响,在优化条件下研究化学抑制剂(KClO_3)对实现短程硝化的促进作用。结果表明,DO的质量浓度在0.5～1.0 mg/L时,亚硝化率高达92.4%,DO含量过高或过低均会对系统产生不利影响;适宜的pH为7.5～8.5,进水pH过高会造成游离氨(FA)含量呈指数级上升,对氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)均产生抑制作用;适宜的进水COD/ρ(TN)为3,亚硝化率稳定在89%,C/N过高会促进反硝化进程,但氨氧化过程受阻,此阶段COD去除率保持稳定。在上述优化条件下向系统中投加5 mmol/L的KClO_3,其对NOB进行了选择性抑制,5 d后氨氧化率和亚硝化率分别达94%和97%,短程硝化启动速度更迅速,出水各指标均优于对照组。     

高亚硝态氮钝化清洗废水的生物处理及过程控制

钝化清洗废水含有高浓度亚硝态氮,采用普通活性污泥难以进行生物处理。采用亚硝态氮废水富集亚硝态氮氧化菌（NOB）,以富含NOB污泥的SBR装置处理模拟化学清洗钝化废水,并提出了该处理工艺的过程控制策略。结果表明：该工艺可以在300 min内完全氧化亚硝态氮浓度高达2000 mg·L^-1的钝化废水,高浓度亚硝态氮没有对生物降解过程产生明显抑制;反应过程中DO浓度的变化与亚硝态氮氧化过程存在相关性,溶解氧浓度的移动斜率变化（DO-MSC）可作为亚硝态氮氧化过程控制参数;当DO-MSC >0.02时,亚硝态氮氧化过程结束,此时可停止曝气。批次试验结果显示在不同曝气量（0.02～0.125 m³·h^-1）和不同温度条件（15～30℃）下,DO-MSC指数均可有效指示亚硝态氮氧化终点。     

匹配厌氧氨氧化SBR部分亚硝化累积NO_2~--N研究

部分亚硝化工艺作为匹配厌氧氨氧化的前置反应,确定其影响因素参数对低碳氮比高氨氮废水的脱氮处理具有深远意义。而如何实现氨氧化长期稳定停留在亚硝化阶段,实现亚硝态氮的累积是亟需解决的难题,也成为近年学者的研究热点。笔者就游离氨浓度、温度、p H值、溶解氧浓度与污泥龄等因素进行分析,探索各因素的具体影响参数,为部分亚硝化工艺的实现提供理论支持,寻找最佳亚硝化途径。     

常温低氨氮污水生物滤池CANON工艺的实现

基于厌氧氨氧化反应的生物自养脱氮是目前污水处理中最为经济的脱氮途径。采用装有火山岩活性生物陶粒滤料的反应器,在常温(8～25℃)条件下对低NH4+-N(60～90mg.L-1)城市污水进行试验研究,通过改变曝气等运行工况,经过硝化自然挂膜、优选亚硝酸细菌和培养厌氧氨氧化菌3个阶段之后,实现了生物滤池同步亚硝化/厌氧氨氧化生物自养脱氮。结果表明,DO控制可作为反应器启动的主要控制因子,通过在生物滤池上方水柱中进行曝气和处理水携氧内循环联合的方式,可以实现对生物膜系统内DO浓度的良好控制。运行过程中可以通过pH值的变化来对反应周期进行判断,pH值的第二个突跃点是系统反应周期结束的标志。     

pH值对高氨氮废水亚硝化/反亚硝化速率的影响

用两段SBR法处理经稀释的味精废水的过程可分为碳氧化阶段和三个亚硝化／反亚硝化阶段。PH值与废水中的游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）的浓度相关,是影响脱氮的重要因素。PH值越高,越有利于碳氧化阶段氨氮吹脱效果;亚硝化阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的最佳pH值分别为6．8、8．2、8．2;反亚硝化阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的最佳pH值分别为7．5、8．2、8．2。     

厌氧氨氧化前置亚硝化反应器启动及稳定研究

采用序批式活性污泥法反应器(SBR),接种好氧硝化污泥,通过FA含量、DO含量和碱度3个控制因素研究了半亚硝化反应器启动及控制条件简化后亚硝化稳定性的变化。结果表明,在3个控制因素下,半亚硝化反应器能够在16 d后成功启动,出水NO2--N与NH4+-N的质量比维持在1左右。当取消碱度控制时,出水水质出现一些波动,但基本稳定。当仅通过质量浓度为0.6 mg/L的DO控制时,出水NO2--N与NH4+-N的质量比仍维持在1左右。说明在半亚硝化厌氧氨氧化联合工艺中仅通过DO含量控制可以实现亚硝化稳定的运行,能够满足厌氧氨氧化工艺进水基质的要求。     

亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理煤气化废水的研究

为了实现煤气化废水的经济有效脱氮，分别研究了单独亚硝化及其与厌氧氨氧化组合工艺对实验室模拟废水和实际煤气化废水的脱氮性能，分析了废水中苯酚对亚硝化反应器运行的影响及其自身转化。结果表明：质量浓度为7～50 mg/L的苯酚对亚硝化系统首先产生抑制，但随着运行时间延长，系统性能逐渐恢复。在处理实际煤气化废水时，逐渐增加进水中煤气化废水的比例，废水中毒性物质对亚硝化过程的影响能够被克服，亚硝化反应器可以实现稳定运行。在亚硝化反应器中，亚硝态氮积累率达90%左右，COD去除率达98%，反硝化脱氮对总氮的去除率达到60%左右；组合工艺中亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器均能够稳定运行，厌氧氨氧化脱氮率维持在70%左右；实际煤气化废水亚硝化-厌氧氨氧化全程氮去除率平均达到86%。     

MBR处理垃圾渗滤液的短程硝化研究

研究了膜生物反应器处理垃圾渗滤液的现象及机理,研究表明,反应器内存在较好的短程硝化效果。考察了DO、Ph、C/N等对有机物和氨的去除效果以及对同步硝化反硝化的影响。试验结果表明,在pH值为7.0～8.5,温度为25℃,DO为0.75 mg/L的条件下,短程效果最好,亚硝态氮的积累稳定在90%左右,氨氮去除率可达95%以上,但总氮去除率仅有50%,其原因是碳源不足。     

不同曝气方式下亚硝化反应器的启动及N2O释放

在常温下〔(20±1)℃〕利用SBR反应器处理低碳氮比实际生活污水,考察连续曝气和间歇曝气方式下亚硝化过程的启动及N_2O的释放。控制SBR反应器DO处于较低水平,并在pH"氨谷"点出现时停止曝气。结果表明,连续曝气和间歇曝气方式分别运行100、75 d后均实现了亚硝化过程。间歇曝气方式下更易实现亚硝化过程。连续曝气和间歇曝气模式下的N_2O转化率分别为12.2%、8.10%。AOB的好氧反硝化过程是N_2O释放的主要途径。间歇曝气模式下的缺氧阶段能够减少好氧段NO_2~-积累,降低好氧反硝化过程底物浓度,减少N_2O释放。     

亚硝化反硝化生物脱氮

对影响亚硝化及反硝化生物脱氮的研究结果进行了总结和评述。内容包括游离氨、温度、pH、溶解氧、酚、氯酸钠等因素对亚硝化型硝化的影响,以及HNO2对反硝化速率的影响和酚、氨在反硝化过程中充当电子供体的研究。     

有机碳源和DO对短程硝化的影响

在SBR反应器中控制温度为(30±1)℃,pH为7.5～8.5,DO质量浓度为0.6～1.8mg·L-1,MLSS质量浓度稳定在5 000 mg·L-1左右,实现了短程硝化反硝化,并在C/N为1/1、1/2、1/4和DO质量浓度为0.3～O.4、0.4～0.6、0.6～1.6、1.6～2.0 mg·L-1的情况下,对亚硝酸氮累积的效果进行对比试验.结果表明,氨氮的去除率随着C/N的增加而降低,C/N=1/4时氨氮去除率达到98.3%,亚硝态氮的累积率达到了99.95%,DO质量浓度为0.6～1.6mg·L-1时最适合于同步硝化好氧反硝化脱氮.出水氨氮质量浓度为0.57mg·L-1,亚硝态盐氮质量浓度为125.78mg·L-1,硝酸盐氮质量浓度为O.26mg·L-1.     

短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理低C/N比生活污水

为快速实现低C/N比生活污水高效低耗稳定脱氮,在常温条件下,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动及脱氮性能进行研究,在常温,高DO(2.5 mg·L-1)条件下,采用实时控制结合神经网络模型预测控制可快速启动短程硝化,亚硝积累率达到95%以上。由于生物膜的独特结构可为厌氧氨氧化(Anammox)菌提供良好的厌氧环境,因此选用生物滤池来实现厌氧氨氧化,启动期间克服了温度变化的影响,第173天后,NH4+-N和NO2--N去除率达到90%以上,TN去除率达到80%,Anammox滤池成功启动。后续将短程硝化与厌氧氨氧化耦合,通过逐步提高滤速启动耦合系统,Anammox滤池滤速可提高到0.5 m·h-1,总氮容积负荷达到0.75 kg·m-3·d-1。系统出水TN平均浓度为8 mg·L-1,实现了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺稳定高效地处理生活污水。     

短程硝化反硝化影响因素分析

通过介绍短程硝化反硝化的脱氮机理,分析了温度、DO浓度、游离氨浓度、游离亚硝酸浓度、pH值、泥龄及有机物浓度7个方面对于短程硝化反硝化的影响,探讨如何控制这些影响因素来达到亚硝酸盐的积累,最终实现短程硝化反硝化。提出了一些常用脱氮工艺进行短程硝化反硝化的控制参数,并展望了今后研究的发展方向。