间歇曝气SBR处理养猪沼液的短程脱氮性能

采用间歇曝气序批式活性污泥法(intermittently aerated sequencing batch reactors,IASBR)处理养猪沼液,研究在控温30℃、分步进水条件下的短程脱氮性能.结果表明,进水化学需氧量(COD)与总氮(TN)的比值对脱氮性能影响很大,当进水COD/TN为0.8±0.2时,反应器内亚硝态氮浓度持续积累到高达800 mg·L~(-1),对TN、氨氮(NH~+_4-N)和总有机碳(TOC)的去除率仅分别为18.3%±12.2%、84.2%±10.3%、60.7%±10.7%;进水COD/TN提高到2.4±0.5后,亚硝态氮积累浓度迅速从800 mg·L~(-1)降低至10 mg·L~(-1)以下,TN、氨氮和TOC的去除率分别上升至90%、95%和85%以上.逐步缩短HRT以提高运行负荷,发现氨氮负荷是IASBR稳定脱氮的制约因素,体系耐受的氨氮负荷最大为0.30 kg·(m3·d)-1,当超过耐受负荷后,TN、氨氮和TOC的去除率将显著下降.整个运行阶段反应器内亚硝态氮积累率达74.6%~97.8%,运行稳定期实现TN去除率达90%以上,IASBR系统在低碳氮比下实现了高效稳定的短程硝化反硝化,且不需要额外添加碱度药剂,在处理高氨氮低碳氮比废水上具有优越性.     

间歇曝气SBR与传统SBR处理养猪沼液的比较研究

采用间歇曝气序批式反应器(intermittently aerated sequencing batch reactor,IASBR)和传统序批式反应器(SBR)处理养猪沼液,研究进水中化学需氧量(COD)与总氮(TN)比值(COD/TN)和运行负荷对污染物去除效果的影响.结果表明,在进水COD/TN约为2.2、氨氮负荷为(0.12±0.04)kg·(m3·d)-1时,IASBR中的氨氮、TN和有机物去除率分别为97.2%±4.4%、81.5%±7.5%、88.5%±2.4%,优于SBR的78.3%±19.6%、79.8%±4.9%、86.6%±3.2%;当氨氮负荷提高至(0.18±0.02)kg·(m3·d)-1时,IASBR中的氨氮、TN和有机物去除率略有降低,分别为92.4%±7.3%、77.5%±5.3%、86.4%±2.2%,但仍然优于SBR中的相应去除率78.1%±15.4%、61.8%±11.2%、81.8%±5.6%.在氨氮负荷为(0.20±0.01)kg·(m3·d)-1下,提高进水COD/TN至约3.0,则IASBR和SBR的污染物去除能力较进水COD/TN为2.2时有显著提升,IASBR中氨氮、TN和有机物去除率分别达到99.6%±0.2%、91.5%±2.9%和92.0%±0.9%,仍然高于SBR的90.2%±1.4%、83.0%±1.9%、90.2%±0.5%.总体而言,相较SBR,IASBR对TN和氨氮的去除更高效、耐冲击负荷能力更强,因此对养猪沼液等低碳氮比的废水更为适用.     

两种膜生物反应器处理养猪沼液的比较研究

养猪沼液有机物和氨氮浓度高,碳氮比低,生化处理难度大.本文对比研究了生物膜式膜生物反应器(biofilm membrane bioreactor,BF-MBR)和传统膜生物反应器(MBR)在进水化学需氧量(COD)和总氮(TN)比值分别为1.0±0.2和2.3±0.4条件下对养猪沼液的处理效果.结果表明,养猪沼液COD/TN为1.0±0.2时,两套反应器的出水水质都较差且波动较大.进水COD/TN比值提高到2.3±0.4后,两套系统的出水水质和运行稳定性均得到大幅度提高;BF-MBR对COD和氨氮的去除率分别为92.3%±2.4%和97.5%±4.1%,略优于MBR的91.9%±1.5%和91.2%±14.0%.与MBR相比,BF-MBR因生物膜的影响,对总氮和总磷去除率分别达36.7%±19.5%和54.0%±18.9%,显著高于MBR去除率19.2%±12.4%和29.0%±18.1%;BF-MBR系统比MBR减少了近40%的外加碱耗.BF-MBR比MBR有更好的污染物去除效果且消耗更少的外加碱剂,因此对处理沼液的适用性更好.     

一体式MBR工艺处理养猪沼液的中试研究

针对浙江嘉兴某规模化养猪场沼液水质特点,建立一体式膜生物反应器(MBR)系统,着重考察不同运行状况下系统的长期运行稳定性。结果表明:系统运行效果稳定高效,当进水ρ(氨氮)为462~1 764 mg/L(平均862 mg/L),碳氮比为3.2~0.66(平均1.7)条件下,系统出水ρ(COD)和ρ(氨氮)分别为(241.6±74.8)mg/L和(26.6±29.3)mg/L,满足甚至优于DB 33/593—2005《浙江省畜禽养殖业污染物排放标准》。系统总抗生素同步去除效率达80%以上,Cu、Zn、Fe、Mn去除率分别为87.5%、94.1%、92.7%和94.2%。     

沼液SBR处理出水养殖螺旋藻

养猪沼液氮磷等营养物质丰富,可作为廉价的螺旋藻培养基,但其成分复杂,尤其是高氨氮等因素严重抑制螺旋藻的生长.采用序批式生物反应器(sequencing batch reactor,SBR)降低沼液中的氨氮浓度,通过改变进水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)与总氮(total nitrogen,TN)的比值,研究了沼液中的亚硝态氮及硝态氮的保留情况,为螺旋藻生长提供氮源.通过对比螺旋藻在不同工况出水中的生长情况,以及氮元素的保留情况,筛选出最佳SBR工况.摇瓶试验结果表明,当进水COD/TN=3.0,出水中氨氮、硝态氮、亚硝态氮浓度分别为51.2、91.6、213.1 mg·L~(-1),此时螺旋藻具有较快生长速率,产率达到0.084 g·(L·d)~(-1).在此基础之上,通过放大螺旋藻培养规模至120L,研究了螺旋藻在室外大棚中的生长情况及螺旋藻对沼液中氮、磷元素的去除,结果表明螺旋藻在室外依然生长良好,培养10 d后,产率为(0.075±0.003)g·(L·d)~(-1),螺旋藻蛋白含量达到60%左右,养殖出水中氨氮去除率达到99%.     

响应面法优化CANON工艺处理猪场沼液脱氮性能研究

为了得到全程自养脱氮(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)工艺处理猪场沼液脱氮性能的最佳工艺条件,以处理实际猪场沼液的连续流CANON工艺为研究对象,采用BBD响应面法优化其关键运行参数,探究了HRT(水力停留时间)、温度和进水ρ(NH4₊^-N)各因素的交互作用.结果表明:①HRT、温度和进水ρ(NH4₊^-N)对反应器脱氮效率均有显著影响,且数学模型拟合度良好,各因素对TN、NH4₊^-N去除率的影响程度由强到弱依次为进水ρ(NH4₊^-N)>HRT>温度.②通过BBD响应面法获得最佳脱氮条件为HRT 1.35 d、温度34.4℃、进水ρ(NH4₊^-N) 415 mg/L.在接近响应面优化后的条件下进行验证试验,得到出水ρ(NH4₊^-N)...     

低温条件下好氧颗粒污泥培养及其脱氮性能研究

为研究在低温条件下好氧颗粒污泥（AGS）的形成及其脱氮性能,在序批式反应器（SBR）中15℃条件下60d内培养出了成熟的具有良好短程硝化功能的AGS,稳定运行阶段亚硝酸盐氮积累率（NAR）可以达到90%以上,扫描电镜显示AGS主要由短杆菌和球菌构成.通过批次实验研究了温度在15℃时,粒径为R1（1.0~2.0mm）、R²（2.0~3.0mm）和R3（>3.0mm）的短程硝化AGS的脱氮特性.其中R1亚硝酸盐氮积累效果最差,R²、R3相差不大,其NAR均可达到90%左右,效果较好.AGS粒径的增大会对基质的传质产生影响,这为氨化细菌（AOB）、硝化细菌（NOB）和反硝化细菌的生长提供了适宜的场所,有利于短程硝化的实现.通过微电极测定,在温度为15℃、水中溶解氧（DO）浓度为6~7mg/L时,AGS中氧气的传质深度为600~700μm.     

WFSI处理低C/N比养猪废水的效果及脱氮机制

为有效处理高氨氮、低C/N比养猪废水,采用在土壤中布设木条形成木质框架的方法构建木质框架土壤渗滤系统(WFSI),并通过调控运行探讨其对化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄⁺-N)、总氮(TN)的处理效果.研究表明,对于COD、NH₄⁺-N和TN分别为160-359、253-298和317-374mg/L的养猪废水,在(25±1)℃和表面水力负荷为0.2m³/m²·d条件下,系统可在30d启动成功并达到稳定运行,其COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到61.7%、85%和36.3%左右.分析表明,WFSI中同时存在异养反硝化和厌氧氨氧化等多种生物脱氮机制,其中厌氧氨氧化的脱氮贡献可达去除总氮的42.3%以上.     

连续流SNAD工艺处理猪场沼液启动过程中微生物种群演变及脱氮性能

为了实现合建式连续流同步部分亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化SNAD(simultaneous partial nitrification,ANAMMOX,and denitrification)工艺处理实际猪场沼液,保持温度为(30±1)℃,控制溶解氧(DO)为(0.4±0.1)mg·L^-1,首先通过逐步提高模拟进水氨氮浓度来实现SNAD工艺的启动,然后实现SNAD工艺处理实际猪场沼液的稳定运行.同时,采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对反应器启动前后及沼液替换成功时关键生物种群进行分析.结果表明,150 d左右可实现SNAD工艺的启动, 298 d完成实际沼液的替换,其出水(NO^-₃-N+NO^-₂-N)/ΔNH⁺₄-N小于0.11,对NH⁺₄-N和TN的平均去除率为63.26%和55.71%.高通量测序结果表明,绿弯菌门(Chloroflexi,相对丰度50.78%)、变形菌门(P...     

嘉兴市规模化养猪场沼液水质调查研究

以嘉兴市10家大型规模化养猪场为对象,开展了沼液水质调查,测试了COD、氮、磷和外源化学品(抗生素、重金属)的污染水平.结果表明,不同猪场之间水质差异很大,且同一猪场的沼液水质随时间波动很大.其中春季检测组的猪场沼液浓度普遍较高,COD、氨氮、TN和TP的浓度分别高于2000、1000、1000和60 mg·L-1的猪场有7家,秋季和冬季检测组的沼液浓度稍低,夏季检测组最低.沼液碳氮比失衡严重,其中秋季检测组最低,仅为0.8~4.3.4类(四环素类、磺胺类、大环内酯类、喹诺酮类)共10种抗生素和6种重金属(铜、锌、铅、铬、镍和镉)在10家猪场沼液中均有检出.重金属以铜、锌为主,平均值分别为1.88 mg·L-1和7.63 mg·L-1.抗生素以四环素类(四环素、土霉素、金霉素)为主.10种抗生素总浓度的最低值为10.1μg·L-1,最高值为1090μg·L-1,远高于欧盟的水环境抗生素阈值(10 ng·L-1).猪场沼液不仅氮磷脱除难,而且重金属和抗生素污染严重,亟待开发低成本高效无害化处理与资源化利用技术.     

Removal of veterinary antibiotics from anaerobically digested swine wastewater using an intermittently aerated sequencing batch reactor

A lab-scale intermittently aerated sequencing batch reactor(IASBR)was applied to treat anaerobically digested swine wastewater(ADSW)to explore the removal characteristics of veterinary antibiotics.The removal rates of 11 veterinary antibiotics in the reactor were investigated under different chemical organic demand(COD)volumetric loadings,solid retention times(SRT)and ratios of COD to total nitrogen(TN)or COD/TN.Both sludge sorption and biodegradation were found to be the major contributors to the removal of veterinary antibiotics.Mass balance analysis revealed that greater than 60%of antibiotics in the influent were biodegraded in the IASBR,whereas averagely 24%were adsorbed by sludge under the condition that sludge sorption gradually reached its equilibrium.Results showed that the removal of antibiotics was greatly influenced by chemical oxygen demand(COD)volumetric loadings,which could achieve up to 85.1%±1.4%at 0.17±0.041 kg COD/m-3/day,while dropped to 75.9%±1.3%and 49.3%±12.1%when COD volumetric loading increased to 0.65±0.032 and1.07±0.073 kg COD/m-3/day,respectively.Tetracyclines,the dominant antibiotics in ADSW,were removed by 87.9%in total at the lowest COD loading,of which 30.4%were contributed by sludge sorption and 57.5%by biodegradation,respectively.In contrast,sulfonamides were removed about 96.2%,almost by biodegradation.Long SRT seemed to have little obvious impact on antibiotics removal,while a shorter SRT of 30–40 day could reduce the accumulated amount of antibiotics and the balanced antibiotics sorption capacity of sludge.Influent COD/TN ratio was found not a key impact factor for veterinary antibiotics removal in this work.     

间歇式厌氧折流板反应器处理分散养猪冲洗水的影响因素

针对分散养猪冲洗水间歇产生的特点,采用间歇式厌氧折流板反应器(ABR,装置B)对其进行处理,考察COD负荷、冲洗次数、进水时间和温度对处理性能的影响,并与连续运行ABR(装置A)进行对比。结果表明:与进水COD相比,装置B对进水量更敏感,且其能承受的COD负荷较装置A低,但在平均COD负荷分别为1.03、2.06、1.39和1.82 kg/(m³·d)时,对应的COD平均去除率分别为76.2%、77.3%、86.0%和85.4%;增加冲洗次数至每天2次,有利于提升装置B的处理能力;延长进水时间至2 h,对装置B的处理性能没有影响;低温严重影响ABR的性能,温度降至15 ℃以下时,装置B对COD的平均去除率由17 ℃时的75.8%降至60.0%。     

低温对CANON型序批式生物膜反应器脱氮的影响

探究了4种低温水平下基于亚硝化的全程自养脱氮（CANON）型序批式生物膜反应器（SBBR）的运行效果及其氮素转化机制.结果表明,当CANON型SBBR在不同的低温水平下稳定运行后,其脱氮微生物优势菌群发生了不同程度的变化,随之改变了系统的氮素转化途径及其脱氮性能.当温度>15℃时,SBBR中AOB和anammox菌的丰度与活性未受到明显抑制,CANON作用始终是系统脱氮的主要途径,SBBR对TN的平均去除率亦较为理想;而当温度<15℃时,anammox菌的丰度与活性在10,5℃下分别出现不同程度的降低,进而改变了SBBR的氮素转化途径,使其脱氮性能出现不同程度的恶化.在10℃时,NOB的增殖及其活性的提高使硝化/反硝化作用取代CANON作用成为SBBR脱氮的主要途径,此时系统对TN的去除率骤降至（16.87±4.79）%;在5℃时,反硝化过程中第1步还原反应的停滞与反硝化菌对NO₂^--N利用率的提高使SBBR中氮素的去除依赖于CANON作用和短程硝化/反硝化作用的协同,系统对TN的去除率为（54.83±3.68）%.     

活性污泥低温氨氧化功能的驯化与潜力研究

以强化低温污水生物处理系统的氨氮(NH4+-N)氧化功能为目标,采用序批式活性污泥反应器(SBR),通过逐步提高进水NH4+-N浓度的方式,在(15±1)℃的条件下对城镇污水处理厂的好氧活性污泥进行了驯化培育,并就其对生活污水和高氨氮废水的NH4+-N去除潜力进行了测试.结果表明,在(15±1)℃下,好氧活性污泥经适当驯化可获得良好的氨氧化能力.在初始NH4+-N浓度为46mg·L-1左右时,其NH4+-N去除速率和亚硝态氮(NO2--N)生成速率分别可达54.26g·kg-·1d-1(以MLSS计,下同)和29.07g·kg-·1d-1(以MLSS计,下同)左右.对NH4+-N浓度为47.19mg·L-1左右的城镇污水,其NH4+-N去除率可高达85%以上.初始NH4+-N浓度分别为91.01mg·L-1和163.37mg·L-1左右时,其最高NH4+-N去除速率分别可达52.54g·kg-·1d-1和111.97g·kg-·1d-1,具有处理高氨氮废水的潜力.     

Enhancing nitrogen removal from low carbon to nitrogen ratio wastewater by using a novel sequencing batch biofilm reactor

Removing nitrogen from wastewater with low chemical oxygen demand/total nitrogen (COD/TN) ratio is a difficult task due to the insufficient carbon source available for denitrification. Therefore, in the present work, a novel sequencing batch biofilm reactor (NSBBR) was developed to enhance the nitrogen removal from wastewater with low COD/TN ratio. The NSBBR was divided into two units separated by a vertical clapboard. Alternate feeding and aeration was performed in the two units, which created an anoxic unit with rich substrate content and an aeration unit deficient in substrate simultaneously. Therefore, the utilization of the influent carbon source for denitrification was increased, leading to higher TN removal compared to conventional SBBR (CSBBR) operation. The results show that the CSBBR removed up to 76.8%, 44.5% and 10.4% of TN, respectively, at three tested COD/TN ratios (9.0, 4.8 and 2.5). In contrast, the TN removal of the NSBBR could reach 81.9%, 60.5% and 26.6%, respectively, at the corresponding COD/TN ratios. Therefore, better TN removal performance could be achieved in the NSBBR, especially at low COD/TN ratios (4.8 and 2.5). Furthermore, it is easy to upgrade a CSBBR into an NSBBR in practice.     

Evaluation of the correlation between ammonia nitrogen and p-toluidine using sequencing batch reactor treating synthetic p-toluidine wastewater

This paper presents lab-scale experiment carried out to evaluate the correlation between ammonia nitrogen （NH3-N） and p-toluidine using sequencing batch reactor treating synthetic p-toluidine wastewater. The profiles of NH3-N and p-toluidine were traced under the concentration of sucrose in the influent varied from 0 to 500 mg/L, aerated airflow varied from 0.6 to 1.2 L/min and temperature varied from 10 to 25℃, respectively. The results showed that the concentration of NH3-N turned from increase to decrease when p-toluidine was nearly completely biodegraded, so the profile of NH3-N could clearly indicate the endpoint of p-toluidine biodegradation. And the profile of NH3-N was not influenced by the sucrose in the influent, aerated airflow and temperature. It is showed that using ammonia nitrogen as monitoring and control parameter is feasible and reliable and has promising application in amine wastewater treatment by SBR.     

低碳氮比实际生活污水A2O-BAF工艺低温脱氮除磷

在低温条件下,采用A2O-BAF工艺处理低碳氮比实际生活污水.结果表明,该双污泥工艺在平均温度为14.2℃、平均进水COD 369.5mg/L、TN 76.8mg/L即C/N为4.81的工况下可以实现深度脱氮除磷.平均出水TN与TP分别为13.21mg/L和0.23mg/L.其中COD、氨氮、TP和TN的去除率分别为86.2%、99.8%、96.6%、81.5%,达到国家污水处理一级A标准(GB18918-2002).低温下A2O工艺段活性污泥的平均SVI为85.4mL/g,污泥具有良好的沉降性能.此外试验过程中可以利用pH值和氧化还原电位值作为该系统A2O各反应阶段的控制参数,来间接的指示A2O各区的反应情况.     

SBR双颗粒污泥系统脱氮除磷性能研究

以模拟废水为研究对象,对SBR双颗粒污泥系统的脱氮除磷性能进行了考察.试验结果表明,A₂N双颗粒污泥系统能使硝化菌和聚磷菌分别在各自最佳的环境中生长,有利于系统脱氮除磷的稳定和高效运行,可控制性也得到了提高.在COD为300 mg·L^-1条件下,系统对COD的平均去除率达到78.8%,大部分COD被聚磷菌用来合成PHA;当溶解氧控制在3.55~4.90 mg·L^-1和5.60~6.60 mg·L^-1之间时,硝化SBR对氨氮的去除率分别为87.0%和94.5%.除磷SBR仅设置缺氧段时,磷去除率为72%;增设后曝气段后,磷去除率增至85%.NO_x^--N(NO₂^--N+ NO₃^--N)的去除主要发生在缺氧段,在反硝化除磷时作为电子受体被去除,平均去除率为90.6%.