晚期渗滤液短程生物脱氮的实现

在SBR反应器中利用游离氨（freeammonia,FA）、游离亚硝酸（freenitrousacid,FNA）对NOB（nitriteoxidizingbacteria,NOB）选择性抑制并耦合实时控制策略处理晚期垃圾渗滤液,成功实现持久稳定的短程生物脱氮,并研究了不同碳氮比及初始PH值对短程生物脱氮的影响。结果表明：通过FA和FNA对NOB的选择性抑制,在线检测反应中PH、DO和ORP数值,利用出现的“氨谷”、“ORP平台”“亚硝酸盐膝”等特征点作为运行操作控制时间点,准确得知反应进程,及时开始下一步操作,获得稳定短程生物脱氮。进水NH4＋-N浓度为108～177．3mg／L（平均值为138．7mg／L）时,亚硝积累率一直稳定达90％左右,乙酸钠为碳源时最佳C、N质量比为3,相对于混合液悬浮固体浓度的反硝化速率的平均值达到19．8mg·g-1·h-1NOx--N,出水NH3＋-N、NO2--N、NO3--N、TN分别小于6、2、1和30mg／L;初始PH值为8．5时,反硝化速率最大,pH介于7．5～8．5间,反硝化速率差异小于7．3％．     

热冲击法实现包埋活性污泥稳定亚硝化

亚硝化是一种节能的工艺,在处理高氨氮质量浓度和低Ｃ/Ｎ比污水时具有较高的可行性。本研究通过热冲击的方式处理包埋活性污泥,成功实现了NO2--N的积累。研究中发现,在60℃温度下热冲击10min,亚硝酸盐氧化菌(Nitrite oxidizing bacteria,NOB)活性就将完全消失,而氨氧化菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)仍有一定活性。PCR-DGGE发现,热冲击后包埋颗粒内残留的NOB主要是Candidatus Nitrospira defluvii,只有当生物量达到一定值后时才能显现出硝化性能。研究还对60℃和70℃热冲击后的包埋颗粒进行了连续流实验,发现热冲击后的包埋颗粒均能维持稳定的亚硝化,但温度越高,达到亚硝化所需的时间越长。在维持65d的稳定亚硝化后,反应器内开始出现NO3--N积累,重新对包埋颗粒进行热冲击,反应器可以再次实现稳定的亚硝化。     

常温条件下厌氧氨氧化生物滤池影响因素

为了推动厌氧氨氧化(ANAMMOX)在城市污水处理中的工程化应用,在常温条件下,采用生物滤池反应器,分别考察了硝酸盐、磷酸盐、氨盐和亚硝酸盐对ANAMMOX运行效能的影响.试验结果表明:当进水NO3--N质量浓度提高至约500mg/L时,不会对总氮去除负荷产生明显的影响;而当进水总磷质量浓度大于10mg/L时,总氮去除负荷下降明显,停止投加磷酸盐后,总氮去除负荷可以得到恢复;适当提高NH4+-N和NO2--N的浓度,有利于总氮去除负荷的提高.可见常温条件下,硝酸盐对于低氨氮城市污水ANAMMOX生物滤池的脱氮活性基本不存在影响.而正磷酸盐浓度负荷对于ANAMMOX反应具有一定的影响,且进水磷酸盐浓度的提高对常温低氨氮城市污水ANAMMOX反应存在可逆性抑制作用.     

进水N/P对MUCT工艺脱氮除磷性能的影响

研究了进水N/P对MUCT（modified university of cape town）工艺脱氮除磷性能的影响。结果表明,在低N/P（N/P=3.5～5.5）条件下,当进水N/P升高时,混合液回流2比值加大,缺氧吸磷率增加,对TP的去除率在93%以上;在高N/P（N/P=7.7～10.7）条件下,当进水N/P升高时,第2缺氧区硝酸盐氮浓度增加,缺氧吸磷率增加;随着N/P的升高,氮的同化去除率下降,同化作用对总氮的去除贡献减小;随着N/P的升高,好氧吸磷速率下降,硝化速率增加,出水氨氮浓度较低,在3.3 mg/L以下。     

Evaluation of nitrate removal effect on groundwater using artificial neural networks

Considering the non-linear,complex and multivariable process of biological denitrification,an activated sludge process was introduced to remove nitrate in groundwater with the aid of artificial neural networks (ANN) to evaluate the nitrate removal effect. The parameters such as COD,NH3-N,NO-3-N,NO-2-N,MLSS,DO,etc.,were used for input nodes,and COD,NH3-N,NO-3-N,NO-2-N were selected for output nodes. Experimental ANN training results show that ANN was able to predict the output water quality parameters very well. Most of relative errors of NO-3-N and COD were in the range of ±10% and ±5% respectively. The results predicted by ANN model of nitrate removal in groundwater produced good agreement with the experimental data. Though ANN model can optimize effect of the whole system,it cannot replace the water treatment process.     

基质质量浓度对不同载体UAF B-Anammox反应器脱氮性能的影响

为了研究厌氧氨氧化膜生物反应器运行的稳定性,利用3个分别以组合填料、聚氨酯泡绵和立体弹性纤维作为填料的上流式固定床(up-flow anaerobic fixed bed,UAFB)生物膜反应器,以人工配水为研究对象,考察了进水基质(NH_4~+-N、NO_2~--N)质量浓度对不同生物载体反应器脱氮效能及挂膜效果的影响.结果表明:与聚氨酯泡绵和立体弹性纤维相比,添加组合填料的反应器耐基质质量浓度冲击能力最强.随着基质质量浓度的增加,其对NH_4~+-N及NO_2~--N的去除率呈先降低后上升的趋势.当基质质量浓度均达226 mg/L时,两者的去除率分别为76.37%和77.53%,氮去除负荷为1.32kg·N/(m~3·d).含聚氨酯泡绵填料的反应器在最大基质质量浓度下NH_4~+-N和NO_2~--N去除率仅为44.90%和41.41%.添加立体弹性纤维填料的反应器的脱氮稳定性介于前两者之间.组合填料具有较高的比表面积和较好的亲水性,易于微生物附着生长且不易脱落;而聚氨酯泡绵填料比表面积及表面粗糙度均低于组合填料,且微生物截留能力较低,导致其受到冲击后生物膜易脱落,故其耐基质质量浓度冲击能力最差;立体弹性纤维表面粗糙度高利于微生物附着,但亲水性差且对微生物亲和性低,易发生膜损失.     

复合垂直潜流人工湿地处理低温生活污水的研究

探讨复合垂直潜流人工湿地用于处理北方农村地区低温生活污水的效果.为获得潜流人工湿地运行与管理的有效方法,从水力停留时间和水力负荷率方面探讨系统对COD、NH3-N、TN和TP的去除效果.研究发现,当水力停留时间在72～96 h时,各项水质指标的去除率较高,NH3-N和TN的去除率为37.6％和35.3％.当水力负荷率在1.0m3/(m2·d)时,水质指标均有较高的去除效果,COD和TP的去除效果分别能达到79.5％和66.7％.通过增加污水回流提高湿地对有机物、氨氮及总氮的去除率,最佳回流比为1.同时对比研究了系统抵御温度变化的能力,分析了温度降低对水质处理效果的影响.     

采用高通量测序分析全程自养脱氮（CANON）系统不同脱氮效能下的微生物群落结构

从微生物优势菌群构成角度揭示一体式全程自养脱氮反应器(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)启动、稳态运行及崩溃的微观机理,有助于优化调控微生物种群、增强CANON的脱氮效能.试验采用序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR),以间歇曝气方式启动CANON系统(35℃±1℃),考察了CANON系统从启动、稳定到恶化过程的氮素转化率和微生物活性;同时对污泥样品采用16S rDNA宏基因组高通量测序技术,考察种泥和不同脱氮效能时期的微生物种群结构.试验结果表明:本CANON系统的厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation bacteria,AnAOB)为Candidatus Kuenenia,氨氧化菌(ammonium oxidation bacteria,AOB)和硝化菌(nitrite oxidation bacteria,NOB)分别为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和Uncultured Nitrospinaceae;系统启动时,AnAOB丰度达到0.44%,AOB和NOB分别占总菌的27.61%和1.33%,脱氮效果最佳时的总氮容积去除率达到218.0 mg/(L·d);由于系统溶解氧质量浓度较低(0.15~0.25 mg/L),好氧段发生厌氧氨氧化反应,好氧段结束时亚硝氮积累量持续下降,导致缺氧段亚硝酸盐基质不足,AnAOB受到抑制;长期运行条件下,反应器内生物多样性及AnAOB丰度均有所下降.反应末期,Nitrosomonas占总菌群数量的62%,成为优势菌种,而AnAOB仅占0.13%,与此时较低的总氮容积去除率(19.3 mg/(L·d))相吻合.     

春季渤海湾营养盐分布及潜在性富营养化评价

根据2011年5月对渤海湾海域20个站位海水营养盐的调查结果,分析该海区海水营养盐的分布特征,并进行了潜在性富营养化评价．研究发现,调查海域NO3--N质量浓度为150．5～276.3ug/L,NO2--N质量浓度为4．072．29．490ug／L,NH4＋-N、PO4 3-- P和SiO3 2-Si质量浓度分别为47．55～194．80ug／L、4．73～26．35ug／L和170．2—544．1ug/L．整体上,各类无机氮呈现出表底层差异不大、沿岸浓度高、外海浓度低的特点;断面分布呈现出由东向西逐渐升高的趋势,SiO23 2- -Si相反,NO3- -N、NH4--N和SiO2 3--Si质量浓度呈现出由北向南逐渐升高的趋势,而NO2--N、VO4 3--P质量浓度出现北高南低的情形．渤海湾连续站显示出一定的营养盐浓度随潮汐的韵律变化,其中NO3--N、NO2--N和NH4＋-N质量浓度变化相对较明显,低潮较高潮期间营养盐浓度高．营养盐与盐度的相关性不很显著．NO3 --N是溶解无机氮（DIN）的主要组成形式,占平均DIN含量的69．56％;该海区主要以磷限制为主,并已经逐渐从P限制向P、Si共同限制方向发展,这与潜在性富营养化评价结果一致．     

自养反硝化工艺的单质硫积累条件研究

利用3.2 L的厌氧膜生物反应器对产物为S0的自养反硝化工艺控制条件进行研究。实验中S/N比控制为2.5,氮负荷为0.07~0.08 kg·m-3·d-1时,分别研究HRT和pH值对底物去除以及单质硫积累的影响。反应器在进水硫化物浓度和NO3--N浓度分别为110和20 mg·L-1情况下运行,在pH值为7时,HRT分别为7.41和6.83 h时对NO3--N和硫化物的去除率基本无影响,分别为93%和100%,但对单质硫的积累有显著影响。HRT为6.83 h时,单质硫的积累率最大,为61%。pH为7.5、7、6.5和6时,对NO3--N和硫化物的去除率基本无影响,较低的pH（pH=7）有利于单质硫的积累,积累率可达62%左右,但进一步降低pH对单质硫积累率提高的帮助不大,仅能提高至65%。     

高含量氮掺杂碳纳米管的合成及NO电氧化

为研制NO检测灵敏度高的电极修饰材料,以吡啶和尿素为碳源和氮源,以FeMgO为催化剂,在NH3下于800～900℃采用CVD法原位合成了氮掺杂碳纳米管（CN xNTs）,确定了氮的原子分数为7.05 CN xNTs的最佳合成条件.通过对透射电镜（TEM）、x 射线光电子能谱（XPS）、x 射线衍射分析仪（XRD）和Raman光谱进行研究,结果表明所合成的CNxNTs随着反应温度的降低有序度减小,管壁缺陷增加.循环伏安法研究的NO在碳纳米管修饰电极上的电氧化行为结果表明：NO在CN xNTs修饰电极上的电氧化活性均高于未掺杂氮的多壁碳纳米管（MWCNTs）,其中,氮原子分数为7.05的CN xNTs修饰电极的电氧化峰电位最小,峰电流密度最大,反应活性较大.该电极上NO检测的灵敏度最高,是一种比较理想的电极修饰材料.     

弗罗里硅土处理低质量浓度氨氮废水研究

利用弗罗里硅土吸附脱除石化低浓度废水中的氨氮。分别采用BET、SEM及XRF对弗罗里硅土进行表征。考察剂液比、吸附时间、pH、吸附温度及氨氮初始质量浓度等因素对吸附脱除氨氮效果的影响。结果表明,在氨氮初始质量浓度为50.00 mg/L、剂液比为2 g/L、pH为7、吸附温度为293.15 K和吸附时间为5 min的条件下,氨氮去除效果最佳;在此条件下处理石化低质量浓度氨氮废水,氨氮质量浓度从17.53 mg/L降至5.16 mg/L,去除率达到70.6%,满足GB 31570-2015的排放标准。     

Inhibitory effect of ammonia nitrogen on specific methanogenic activity of anaerobic granular sludge

A series of batch experiments were conducted in 125 mL serum bottles to assess the toxicity of different concentrations of ammonia nitrogen to the specific methanogenic activity of anaerobic granular sludge from upflow anaerobic sludge bed（UASB） and expanded granular sludge bed（EGSB） reactors. The effects of pH value and temperature on toxicity of ammonia nitrogen to anaerobes were investigated. The results show that the specific methanogenic activity of anaerobic granular sludge suffers inhibition from ammonia nitrogen, the concentrations of ammonia nitrogen that produce 50 % inhibition of specific methanogenic activity for sludge from UASB and EGSB reactor are 2.35 and 2.75 g/L, respectively. Hydrogen utilizing methanogens suffers less inhibition from ammonia mtrogen than that of acetate utilizing methanogens. Hydrogen-producing acetogens that utilize propionate and butyrate as substrates suffer serious inhibition from ammonia nitrogen. The toxicity of ammonia nitrogen to anaerobic granular sludge enhances when pH value and temperature increase. Anaerobic granular sludge can bear higher concentrations of ammonia nitrogen after being acclimated by ammonia nitrogen for 7 d.     

限氧曝气实现亚硝酸型同步硝化反硝化的研究

在(19±1)℃条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比实际生活污水,没有外加有机碳源,通过限氧曝气实现了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮(simultaneous nitrification denitrification via nitrite,亚硝酸型SND).试验结果表明,较长污泥龄下(50～66 d),通过控制曝气量使系统溶解氧处于较低水平,好氧末端ρDO2.0 mg/L,平均ρDO≈0.65 mg/L,不仅可在常温条件下实现短程硝化,ρ(NO2--N)/ρ(NOx--N)稳定在95%以上,而且可同时在该好氧硝化系统中获得高效的反硝化效果,稳定运行后,经亚硝酸型SND途径的总氮去除率(ESND)平均为52%,最高可以达到63.1%.试验分析表明,低ρDO水平是实现亚硝酸型SND的关键因素,通过低ρDO影响硝化菌群的构成、反硝化菌的缺氧微环境以及有机物和ρ(NH4+-N)的降解特性,促进了亚硝酸型SND的形成.     

分解炉内NO生成与NH_3脱硝的数值模拟研究

在计算流体力学的基础上,以FLUENT软件为平台,对喷腾型燃煤分解炉内NO产生过程、生成机理和炉底喷氨的脱硝效果进行了数值模拟研究。模拟结果表明:分解炉内温度分布均匀,NO在煤粉燃烧区域内形成,NO按生成机理可分为热力型NO和燃料型NO,但主要以燃料型NO为主;采用炉底喷氨的方法,可显著降低分解炉排放的NO量,当入炉烟气中NH3含量为8%时,脱硝率可达到89.8%,为水泥分解炉脱硝技术与装置开发提供参考。     

双室型无质子膜MFC协同去除COD和含氮污染物的能力

分别驯化、培养厌氧消化菌和反硝化菌,以间距180μm的不锈钢网为电极,构建了双室型无质子交换膜微生物燃料电池（MFCs）污水处理系统,厌氧消化菌在阳极附着成膜,组成生物阳极氧化去除有机污染物;反硝化菌在阴极附着成膜,组成生物阴极反硝化去除含氮污染物,实现污水深度处理。在电池系统稳定运行期间,最高开路电压为126．6mV,COD、NH4＋-N和NO3--N的最高去除率分别为88．9％、97．7％和98．2％,而出水中NO2--N的含量始终低于1．25mg／L。阳极室和阴极室不连通时,两室COD、NH4＋-N和NO3--N的最高去除率之和分别为67．0％、76．9％和84．0％,明显低于MFCs系统对污染物的去除能力,这表明该MFCs系统通过耦合阳极氧化和阴极还原作用,具有良好的有机污染物和含氮污染物协同去除能力。     

氨法捕集燃煤电厂烟道气中CO2的试验研究

通过氨法-塔式捕集吸收CO2新工艺中试装置,系统研究了氨法捕集燃煤电厂烟道气中氨水浓度、CO2的浓度和系统反应温度对CO2脱除率的影响,对反应产品按照国标进行了氮元素定量检测和XRD定性分析,研究了氨水吸收CO2的动力学行为,结果表明:本中试装置脱碳效率一般在84%以上,当氨水的质量浓度达到8%,燃煤电厂烟道气中CO2浓度为14.98%,反应温度为32℃时,脱碳效率可达93.2%,为氨法-塔式捕集吸收CO2新工艺的工业化奠定了基础.     

UAF反应器实现厌氧氨氧化反应的试验

目的研究UAF（升流式厌氧生物滤床）反应器实现厌氧氨氧化反应快速去除水中总氮问题．方法试验用水为人工配制,采用城市污水处理厂厌氧消化污泥作为接种污泥,在温度为35℃、pH为7．0～8．0的条件下,通过逐渐提高NH4^＋N与NO2^-N的负荷培养厌氧氨氧化细菌．结果反应器连续运行约156d后,NH4^＋-N和NO2^--N的去除率分别达到50％、55％,获得的具有厌氧氨氧化活性的污泥为棕红色,并在反应器的下部形成了颗粒污泥;试验末期通过向进水中投加消氧剂抗坏血酸,NH4^＋-N与NO2^--N的去除率分别提高到71％和73％．结论利用UAF反应器成功实现了厌氧氨氧化工艺的快速启动．     

麦壳对模拟皮革废水中氨氮的吸附性能研究

以天然麦壳为生物吸附剂,研究其对模拟皮革废水中氨氮的吸附性能,并考察温度、氨氮的初始浓度、麦壳吸附剂的投加量、溶液的pH,以及吸附时间等因素对吸附效果的影响.实验结果表明,实验在温度为45℃、氨氮初始浓度为50mg/L、麦壳投加量为0.1g、溶液pH为8、接触时间为5h时,麦壳对氨氮的吸附去除效果最好,最大吸附量为8.144mg/g.经1mol/L的磷酸或氢氧化钠改性后,其氨氮吸附量反而下降.     

电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺的影响

针对污水处理厂尾水TN去除问题,研究了电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺(3DBER-S)脱氮性能及菌群结构的影响.运行结果表明:在进水pH为7.0~7.5,ρ(NO_3~--N)为35 mg/L,ρ(C)/ρ(N)为1,HRT为12h条件下,电流由60 mA增大到800 mA,NO_3~--N和TN去除率变化不明显,分别稳定在87%和76%左右;随电流增大,体系氢自养反硝化作用所占比例由22.8%逐渐上升到74.4%.基于nirS基因的克隆文库结果表明:3DBER-S中与异养、硫自养和氢自养反硝化功能菌属相似的细菌均占有一定比例;随电流增大,与氢自养反硝化功能菌属相似的细菌所占比例增大.该体系中存在异养、氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,维持了稳定高效的脱氮效果,且增大电流利于氢自养反硝化作用的增强.