低氨氮废水单级自养脱氮系统的快速构建

针对低氨氮废水单级自养脱氮系统构建困难的瓶颈,采用序批式生物膜反应器(SBBR),探讨了接种污水厂脱水污泥的低氨氮废水单级自养脱氮系统快速构建方法。采用进水氨氮浓度梯度运行方式,实现了单级自养脱氮系统的快速构建。第一阶段,在温度为(30±1)℃、氨氮浓度为(190±5)mg/L、进水氮负荷为0.1 kg N/(m3·d)条件下,反应器接种城镇污水厂脱水污泥,经过53 d的运行,快速富集了自养脱氮功能菌,对氨氮、总氮的平均去除率分别为89.81%、74.73%;第二阶段,在进水氮负荷不变、氨氮浓度降至(50±3)mg/L条件下,反应器运行至68 d时,成功构建出低氨氮废水单级自养脱氮系统,稳定运行时的出水氨氮、总氮平均浓度分别为1.41、15.11 mg/L,去除率分别为97.34%、70.79%。PCR-DGGE分析结果表明,单级自养脱氮系统的微生物种群与接种污泥的相似性低,且微生物多样性显著降低,而功能微生物菌群得到优势富集。     

SBBR处理老龄化垃圾渗滤液的自养脱氮效能

针对老龄化垃圾渗滤液高氨低碳的水质特征,在序批式生物膜反应器(SBBR)中构建能承受高浓度氨氮的自养脱氮系统,探讨负荷及温度对该自养脱氮系统效能的影响,并考察两级SBBR自养脱氮系统的处理效能。结果表明:负荷及温度对反应器自养脱氮效能的影响显著。在温度为28℃、DO为5.0 mg/L、挂膜密度为60%、氨氮负荷为0.83 kg/(m3.d),反应器运行周期为进水0.25 h、反应23 h、沉淀0.5 h、出水0.25 h,以及进水氨氮、总氮、BOD5分别为3 330、3 435、120 mg/L的条件下,两级SBBR系统的出水氨氮和TN分别为110、434 mg/L,对氨氮及总氮的去除率分别为96.7%和87.4%,实现了高效脱氮。     

短程硝化/厌氧氨氧化联合工艺处理含氨废水的研究

在SBR中接种普通好氧活性污泥,通过控制运行条件来实现短程硝化,同时提高厌氧生物转盘系统中厌氧氨氧化的氮负荷,使之与SBR出水中NO2--N的积累量相匹配,并将二者组合形成短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺.处理含氨废水的试验结果表明:在SBR的进水NH4+-N为150～250 mg/L、温度为(28±2)℃、pH值为7～8、DO<1 mg/L的条件下,可实现稳定的短程硝化,NO2--N积累率达85%以上,NH4+-N负荷达0.129 kgN/(kgVSS·d),AOB和NOB的数量之比为103:1.将短程硝化出水加入NH4+-N后作为厌氧氨氧化反应器的进水,在(40±1)℃下可以达到自养脱氮的目的,对NH4+-N、NO2--N和TN的去除率分别达86%、97%和90%以上,TN容积负荷为0.488 kgN/(m3·d).     

低氨氮尾水厌氧氨氧化系统构建及效能研究

针对污水厂尾水深度脱氮存在的碳源瓶颈,研究了基于ASBBR工艺的低氨氮废水厌氧氨氧化系统构建及效能。结果表明,在温度为(30±1)℃、氮负荷为0.025 kg/(m~3·d)的条件下,反应器经过51 d的启动,构建出低氨氮废水厌氧氨氧化系统,出水NH+4-N、TN分别为2.9、5.06 mg/L,平均TN去除率达到84.2%。在构建过程中,出水p H值逐渐提高,最后稳定在7.3左右,较进水值有小幅度提升,符合厌氧氨氧化特征。当氮负荷提高至0.05、0.075 kg/(m~3·d)时,系统对TN的平均去除率分别为85.1%和82.8%,仍可维持较佳的处理效能。     

老龄化垃圾渗滤液的短程硝化效能研究

老龄化垃圾渗滤液具有高氨低碳的水质特征.以构建能承受高氨氮浓度的自养生物脱氮系统为目标,考察了DO、负荷、pH及挂膜密度对该系统短程硝化效能的影响.结果表明:在温度为30℃、DO为2.5 mg/L、氨氮负荷为1.0 kg/(m3·d)、pH值为8.0、挂膜密度为30%、反应器运行工况为进水0.25 h/反应23 h/沉淀0.5 h/出水0.25 h、进水氨氮为2 000 mg/L的条件下,系统能够获得87.7%的氨氮去除率及77.4%的亚硝态氮积累率.挂膜密度对系统自养脱氮效能的影响显著,在挂膜密度为60%时,系统对总氮的去除率为55.5%,其中自养脱氮的分担率约为76.6%.     

SNAD-MBBR处理垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮研究

利用移动床生物膜反应器(MBBR)对亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)工艺处理垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮效果进行了研究。SNAD-MBBR反应器内投加K3填料,控制温度为33～35℃、DO为0. 03～0. 1 mg/L、pH值为7. 5～8. 0、HRT为12 h,试验一共进行了152 d,在进水总氮负荷逐渐增加过程中相应调节曝气量以获得最佳去除效果。结果表明,在该工艺条件下进水总氮负荷为0. 9 kg/(m~3·d)时,TN去除率仍可达88%。当进水总氮负荷继续提高至1 kg/(m~3·d)时,由于进水中的有机物浓度较高以及多种异养好氧菌的繁殖,抑制了亚硝化及厌氧氨氧化过程,致使反应器脱氮效率明显降低,仅为20%左右。     

折流板生物膜自养脱氮反应器的启动特性

以模拟生活污水为原水,向新型复合式折流板反应器中接种厌氧氨氧化污泥,控制反应器温度为(30±1)℃,进水NH+4-N浓度为35～65 mg/L,p H值为7.3～7.5,历时110 d成功启动自养脱氮反应器。反应器包括6个单元格,启动阶段控制反应器前3个单元格为好氧,曝气量分别为0.4、0.3及0.2 L/min,而控制后3个单元格为缺氧环境,通过采用这种前程减量曝气、后程不曝气的方式来实现生物膜自养脱氮反应器的快速启动。在反应器稳定运行阶段,出水NH+4-N和TN平均浓度分别为2.76、11.51 mg/L,平均去除率分别达到95%和75%,反应器氮负荷达到了0.23 kg/(m~3·d)。     

絮状-颗粒污泥单级自养脱氮系统启动及菌群结构分析

利用序批式反应器(SBR),以连续微量曝气方式快速启动单级自养脱氮系统,并对启动调控措施及稳定运行过程进行研究。结果表明,在连续微量曝气条件下,控制系统DO为0.24~0.35 mg/L、进水NH_4~+-N为50 mg/L、HRT为3 h、温度为28~32℃时,成功启动了单级自养脱氮系统。稳定运行时TN去除率保持在85%左右,平均容积去除负荷达到0.18 kg N/(m~3·d)。随着系统脱氮性能的提升,短程硝化与厌氧氨氧化酶促反应的关键酶AMO、HDH活性不断提高,稳定运行时分别为4.24μmol NO_2~-N/(mg Pro·min)和0.45μmol Cyto-c/(mg Pro·min)。采用16S r DNA高通量测序技术对不同时期的微生物种群结构进行检测后发现,絮状和颗粒污泥样品中Candidatus Brocadia(AAOB)相对丰度分别从1.9%、33.5%增加到5.8%、46.5%,Nitrosomonadaceace(AOB)主要存在于絮状污泥中,相对丰度从2.8%增至7.3%。     

曝停比对低温单级自养脱氮系统效能影响研究

针对现有单级自养脱氮技术普遍需要中高温(25～35℃)运行条件、处理成本高的突出问题,以高浓度氨氮(≥2 000 mg/L)废水为研究对象,考察曝停比对低温(15℃)单级自养脱氮系统脱氮效能的影响。结果表明,曝停比对系统的脱氮效能有影响,在15℃、DO为2. 5 mg/L条件下,反应器曝停比分别为2 h∶2 h、4 h∶4 h、6 h∶6 h、12 h∶12 h时,系统出水TN浓度分别为267. 5、238. 0、275. 1、367. 6 mg/L,去除率分别为86. 6%、88. 1%、86. 2%和81. 6%;曝停比为4 h∶4 h时,系统对TN的去除率较高。反应器停曝时间越长,反应器内液相DO、ORP值越低,液相DO、ORP水平影响自养脱氮系统微环境区域分布比例。     

管式压力生物膜反应器的同步脱氮除磷效能

以开发小城镇污水高效脱氮除磷分散处理设备为目标,在管式压力生物膜反应器中构建同步脱氮除磷系统,并探讨其处理效能.反应器在温度为20 ～ 25℃、压力为0.1 ～0.12 MPa、有机负荷为2.6 kgCOD/(m3 ·d)、氮负荷为0.4 kgTN/(m3·d)、磷负荷为0.04 kgP/(m3·d)及无污泥外排条件下运行30 d后,出水COD、PO3--P、NH4+-N、TN分别为35、0.9、7、7.5 mg/L,去除率分别为90％、76％、78％、83％;系统运行30 d共损失磷约0.87 kg,生物膜中磷含量为2.14％,污泥中结合态磷化氢含量为0.012 mg/kg,为非聚磷菌除磷途径;PCR-DGGE分析表明,接种污泥和反应器内成熟生物膜的种群相似度为52.3％.     

接种污泥对厌氧氨氧化反应器启动特性的影响

采用两套相同的ASBR系统,分别接种好氧硝化污泥和自养反硝化污泥,在模拟废水的pH值为7.6～7.9、温度为32 ℃的条件下,分别运行176 d和170 d后,均成功启动了厌氧氨氧化反应器.在稳定运行阶段,其总氮容积负荷分别为0.147和0.11 kgN/(m3·d),对总氮的平均去除率分别为84.81%和81.57%.两组反应器内氨氮和亚硝态氮的减少量与硝态氮的生成量之比分别为1:1.08:0.31和1:1.18:0.33.接种了好氧硝化污泥的反应器启动更快,且对氨氮的去除效果更好.     

聚氨酯生物膜反应器的厌氧氨氧化研究

以模拟高氨氮废水为进水,在聚氨酯填料生物膜反应器中实现厌氧氨氧化,考察了其脱氮性能。在运行稳定期,系统对氨氮、亚硝酸盐氮和总氮的去除率分别达到90.1%、89.3%和85.5%;总氮负荷最高达到17.6 kg/(m3·d)。进水亚硝酸盐氮浓度达到271.2~314.0 mg/L时会抑制厌氧氨氧化菌活性,影响厌氧氨氧化反应。进出水pH值的差值可以反映系统的脱氮效果,相对于进水pH值,出水pH值越高,说明系统的脱氮效果越好。应用电子显微镜和扫描电镜观察生物膜的形态,反应器底部生物膜颜色较浅,呈黄褐色,以丝状菌和长杆菌为主,而顶部生物膜颜色较深,呈棕红色,以短杆菌和球菌为主。     

NAUTO~(TM)自养脱氮工艺接种启动及稳定运行控制

基于MBBR开发了一种新型全程自养脱氮工艺——NAUTO~(TM),采用其处理污泥厌氧消化脱水液,考察了启动和稳定运行效果。通过接种CANON悬浮载体来缩短NAUTO~(TM)工艺的启动时间。在接种率为10%的情况下,运行84 d后对NH_4~+ -N的去除率即可达83. 40%,总氮去除负荷超过0. 90 kg/(m~3·d)。系统稳定运行超过300 d,出水NH_4~+ -N浓度低于30 mg/L,氨氮和TN去除率分别达到95. 06%和89. 71%,TN去除负荷最高可达1. 21 kg/(m~3·d)。对悬浮载体的高通量测序结果显示,NAUTO~(TM)工艺启动成功后,氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AnAOB)都是系统中的优势菌种,稳定运行阶段丰度分别达到16. 80%和23. 17%,而主要干扰菌群亚硝酸盐氧化菌(NOB)和反硝化菌(DNB)被成功抑制,反硝化菌丰度仅为3. 66%,几乎未检测出NOB。NAUTO~(TM)工艺启动时间短、运行负荷高、运行控制稳定,适合于自养脱氮的工程应用。     

水力负荷对木炭填料生物滤池处理污水的影响

以木炭作为曝气生物滤池的填料,并与陶粒填料作对比,考察了其在不同水力负荷下对污水的处理效能.结果表明,改变水力负荷对两个反应器的出水COD影响不大,但对其脱氮除磷效果的影响较显著.木炭滤池对氨氮和TN的去除效果要好于陶粒滤池的,当水力负荷为4m~3/(m~3·d)时,两反应器的脱氮效果最佳,此时木炭和陶粒滤池的出水氨氮浓度分别为4.7、7.7mg/L(去除率分别为80%和65%).综合考虑木炭滤池对COD、NH_4~+-N、TN和TP的去除效果,确定其最佳水力负荷为4 m~3/(m~3·d).     

短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化工艺处理焦化废水

通过对短程硝化和厌氧氨氧化工艺的研究,开发了短程硝化/厌氧氨氧化/全程硝化(O1/A/O2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理.控制温度为(35±1)℃、DO为2.0～3.0mg/L,第一级好氧连续流生物膜反应器在去除大部分有机污染物的同时还实现了短程硝化.考察了HRT、DO和容积负荷对反应器运行效果的影响.结果表明,当氨氮容积负荷为0.13～0.22gNH4+-N/(L·d)时,连续流反应器能实现短程硝化并有效去除氨氮.通过控制一级好氧反应器的工艺参数,为厌氧反应器实现厌氧氨氧化(ANAMMOX)创造条件.结果表明,在温度为34℃、pH值为7.5～8.5、HRT为33 h的条件下,经过115 d成功启动了厌氧氨氧化反应器.在进水氨氮、亚硝态氮浓度分别为80和90 mg/L左右、总氮负荷为160 mg/(L·d)时,对氨氮和亚硝态氮的去除率最高分别达86%和98%,对总氮的去除率为75%.最后在二级好氧反应器实现氨氮的全程硝化,进一步去除焦化废水中残留的氨氯、亚硝态氮和有机物.O1/A/O2工艺能有效去除焦化废水中的氨氮和有机物等污染物,正常运行条件下的出水氨氮＜15 mg/L、亚硝态氮＜1.0 mg/L,COD降至124～186 mg/L,出水水质优于A/O生物脱氮工艺的出水水质.     

中试SBBR内厌氧氨氧化的快速启动及微生物特性

采用中试规模的序批式生物膜反应器(SBBR),在温度为25～32℃、pH值=7. 6～8. 3、投加少量厌氧氨氧化(Anammox)菌的条件下,经过120 d的培养,成功启动Anammox工艺。反应器稳定运行期间,对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为81. 45%和99. 00%,平均总氮去除负荷达0. 41 kgN/(m~3·d)。NH_4~+-N、NO_2~--N去除量与NO_3~--N生成量之比为1∶1. 39∶0. 25,与理论值接近。反应器中以Anammox反应为主导作用并伴有微弱的亚硝酸盐反硝化,Anammox速率达0. 103 kgN/(kgVSS·d)。填料上生物膜的Anammox菌联氨氧化酶活性明显高于反应器中的悬浮污泥,表明填料对Anammox菌具有较好的富集效果。经过驯化培养,SBBR内污泥群落结构及丰度发生明显变化,稳定运行阶段Anammox菌属含量达23. 57%,成为反应器中的优势菌种。     

水力停留时间对海绵填料CANON反应器性能的影响

以片状海绵作为CANON反应器的填料,通过接种CANON污泥,采用人工配制高氨氮废水为进水,研究了水力停留时间(HRT)对生物膜CANON反应器去除TN及短程硝化的影响。控制反应器的HRT分别为5、7、9 h,研究发现:当HRT=5 h时系统的短程硝化稳定性能较佳,但对TN的去除率、去除负荷分别只有32.02%、0.689 kg/(m3·d);当HRT=7 h时,反应器的短程硝化稳定性能较佳,且对TN的去除率、去除负荷分别可达58.05%、0.863 kg/(m3·d);当HRT=9 h时,反应器对TN的去除率、去除负荷分别为73.96%、0.854 kg/(m3·d),但短程硝化稳定性能不佳。对于片状海绵填料反应器而言,HRT越短则短程硝化效果越稳定。     

实现高效自养脱氮的单级上流式多潮汐人工湿地

人工湿地(CW)作为一种被动传氧的生物膜系统,在实现自养脱氮(CANON)上具有低溶解氧环境、微观上的氧化还原电位分层(好氧/厌氧环境)和高生物量维持能力等天然优势。但运行于环境温度(不利于维持部分硝化)和缺乏对溶解氧水平及供氧量的有效控制是CW实现稳定高效自养脱氮的主要限制因素。为解决上述问题,对原始单级潮汐流工艺进行了"上流式多循环"和"设置浸没段"等改进,并采用了高进水无机碳这一选择性压力,最终实现了非常稳定高效的自养脱氮,当进水NLR=14.9 g N/(m2·d)时,对TN的去除率达到83%。     

C/N值对SBBR反应器深度脱氮除磷效能的影响

研究基于地表水环境质量标准的城镇污水SBBR反应器深度脱氮除磷技术,重点考察了BOD_5/TN对脱氮除磷效能的影响。结果表明,进水BOD_5/TN对系统脱氮除磷效能影响显著。当BOD_5/TN≥5时,反应器中异养硝化菌得到优势富集,促进了系统对氨氮的去除;并且系统具有较高的硝化、同步脱氮及除磷速率。在温度为25℃、BOD_5/TN为5、DO为4 mg/L,有机物、氮、磷负荷分别为0.8、0.09、0.01 kg/(m~3·d),运行工况为进水6 min、厌氧2 h、好氧9 h、沉淀0.8 h、排水6 min,以及排除厌氧富磷水的条件下,系统出水COD、NH_4~+-N、TN和PO_4~(3-)-P分别为18.5、0.52、1.76、0.35 mg/L,平均去除率分别为95.8%、98.8%、96.2%和93.1%。出水COD、NH_4~+-N达到地表水环境质量Ⅲ类水体标准,PO_4~(3-)-P、TN达到地表水环境质量Ⅴ类水体标准。     

活性污泥法单级自养脱氮工艺的启动及污泥特性

在SBR反应器内,先后接种普通活性污泥及少量具有单级自养脱氮能力的生物膜,在温度为(32±1)℃、p H值为7.5~8.5的条件下,进行了活性污泥法单级自养脱氮工艺的启动及污泥特性研究。SBR首先接种活性污泥,采用控制较高游离氨浓度(5.75~8.97 mg/L)及较低DO值(0.17 mg/L)的方法,经过50 d实现了短程硝化,亚硝酸盐氮积累率在80%以上;然后采用进一步降低DO值、以清水置换SBR内剩余出水及改连续曝气为间歇曝气等方法,尝试在SBR内富集厌氧氨氧化菌,但过程缓慢;当接种0.15 g单级自养脱氮生物膜后,很快建立了厌氧氨氧化与亚硝化的协同作用,23 d后,对TN的去除率及去除负荷分别达到83.07%及0.422 kg N/(m3·d)。镜检发现SBR内为活性污泥絮体与颗粒污泥的混合物,经激光粒度仪测定,絮体污泥粒径为1~300μm,颗粒污泥粒径在300~1 800μm,两者的体积比约为7∶3。