盐度对厌氧氨氧化脱氮效能的影响

以实验室培养的Candidatus Jettenia属厌氧氨氧化颗粒污泥为种泥,通过批次与连续试验,考察了盐度对Anammox脱氮效能的影响。结果表明以Candidatus Jettenia为优势菌属的Anammox污泥对盐度的增加表现敏感。在连续试验中,UAFB反应器经55 d无盐环境的启动,总氮去除速率达到1.15 kg/(m~3·d),当盐度为5、7.5 g/L时,反应器脱氮效率分别下降了20%、60%,但仍能表现出显著的厌氧氨氧化效能。批次试验中,5、7.5、10 g/L盐度下,Anammox污泥活性分别下降了25%、55%、67%;盐度15 g/L时,Anammox菌失去活性。     

高负荷冲击下厌氧氨氧化反应器的快速启动策略

为实现高负荷冲击下厌氧氨氧化反应器的快速启动，通过调节进水负荷，设置出水回流，启动以海绵为载体的上流式厌氧污泥床反应器。实验前期进水氮负荷为4 kgN/(m³·d)，启动27 d后添加出水回流，氨氮去除率达80%，总氮去除率达51%。第37天时提高氮负荷至6 kgN/(m³·d),41 d系统达到稳定运行，总氮去除率可达74%。在高流速冲击下利用海绵作为填充物，水力冲击使微生物分泌大量胞外聚合物，并黏附在多孔的海绵体上，形成稳定的生物载体。高通量测序结果表明，Candidatus Kuenenia为主要的厌氧氨氧化菌，其丰度为8.1%。在高负荷冲击下通过海绵填充和设置出水回流可以快速启动厌氧氨氧化反应器，为高负荷下厌氧氨氧化反应器的启动提供了新思路。     

厌氧氨氧化快速启动及微生物群落演替研究

在序批式反应器(SBR)中分别添加彗星式丝状纤维滤料和Kaldnes填料组成序批式生物膜反应器(SBBR)R1和R2,接种城市污水处理厂二沉池回流浓缩污泥,旨在探求添加不同生物填料和接种普通污泥对快速启动厌氧氨氧化反应器的影响。结果表明,R1仅历时39d成功启动厌氧氨氧化,NH_4~+-N、NO_2~--N及TN去除率分别为98.0%、88.2%及82.3%;成功启动初期,化学计量比平均值为1:1.28:0.22,接近理论值1:1.32:0.26;稳定运行期间,高通量测序结果表明,浮霉菌门(Planctomycetes)相对丰度从1.97%增至60.06%,而变形菌门(Proteobacteria)从65.75%降至15.19%,Candidatus_Jettenia为主要菌属,丰度最高,占比为45.36%,是反应器内唯一的厌氧氨氧化菌,SM1A02属占比达到13.11%,实现了快速高效富集。R2培养111d后未成功启动厌氧氨氧化。     

升流式厌氧氨氧化流化床反应器脱氮效能研究

采用升流式厌氧流化床反应器,研究高浓度厌氧氨氧化工艺的脱氮效能。接种普通好氧活性污泥,以低浓度配水(NH_4~+-N 60 mg/L,NO_2~--N 50 mg/L)驯化厌氧氨氧化菌,经150 d富集,填料表面形成红色生物膜,NH_4~+-N和NO_2~--N同步去除率高于80%,反应器成功启动;采用低基质进水(NH_4~+-N 60～300 mg/L,NO_2~--N 100～355 mg/L),随着进水容积负荷的增加,总氮去除负荷从0.39 kg/(m~3·d)提升至1.29 kg/(m~3·d);采用高基质进水(NH_4~+-N 390 mg/L,NO_2~--N 400 mg/L)时,总氮去除负荷降至1.08 kg/(m~3·d),150%回流能有效缓解基质对厌氧氨氧化菌的活性抑制,反应器总氮去除负荷逐渐恢复并升高至1.76 kg/(m~3·d),脱氮效能提高63%。     

盐度条件下UASB厌氧氨氧化反应器启动与运行研究

考察了低盐度条件下启动厌氧氨氧化反应器及其处理高氮高盐废水的可行性。结果表明,在NaCl为3.0 g/L的低盐度、氮负荷为130 mg/(L·d)的条件下采用普通活性污泥作为接种污泥,可在165 d内成功启动UASB厌氧氨氧化反应器,对TN、NH4+-N、NO2--N的平均去除率分别达到80.0%、98.8%、90.0%,NH4+-N、NO2--N去除量与NO3--N生成量之比为1∶(1.15±0.08)∶(0.20±0.02),出水pH稳定在8.42左右,污泥呈棕褐色颗粒状,存在部分浅红色颗粒污泥。将总氮容积负荷和盐度(NaCl)逐步提高到258 mg/(L·d)和12.0 g/L,反应器脱氮效率保持高效、稳定。在低盐度条件下启动厌氧氨氧化反应器之后,通过适当的氮负荷和盐度提升方式,可以处理高氮高盐废水。     

低氮负荷对厌氧氨氧化工艺性能及微生物菌群的影响

研究了在SBR反应器中不同氮负荷下厌氧氨氧化工艺的脱氮性能及微生物菌群活性。结果表明SBR反应器在温度为30～35℃、 pH值为7.8～8.3、溶解氧的质量浓度为0～0.1 mg/L的运行条件下,当进水总氮负荷由0.078 kg[N]/(m~3·d)分别降为0.039、 0.023、 0.020 kg[N]/(m~3·d)时,对应的总氮去除率由86%依次降为81%、65%和60%,污泥比厌氧氨氧化活性(SAA)由73.20 mg[NH_4~+-N]/(g[VSS]·d)依次降为61.02、 53.01和49.76 mg[NH_4~+-N]/(g[VSS]·d)。在进水总氮负荷提升为0.116 kg[N]/(m~3·d)时,总氮去除率升高为92.67%,污泥SAA上升至57.92 mg[NH_4~+-N]/(g[VSS]·d)。低氮负荷对厌氧氨氧化工艺的处理效率和污泥活性产生了可逆的抑制效应,当进水总氮负荷提升后,系统的脱氮效率及污泥活性均能够恢复。Candidatus Anammoxoglobus菌和Cadidatus Brocadia菌是反应器中的优势厌氧氨氧化菌属。当总氮负荷不断降低时,Candidatus Brocadia菌的丰度不断减少,而Cadidatus Anammoxoglobus菌的丰度基本保持不变。     

复合型UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能及污泥形态变化研究

采用提高进水基质的方式启动复合型UASB厌氧氨氧化反应器,研究启动过程中反应器的脱氮效果和运行状况,并通过污泥形态变化了解厌氧氨氧化菌富集情况。结果表明经过286 d的运行,NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮(TN)去除率维持在90%以上,总氮去除负荷由0.129 kg/(m~3·d)提升至0.520 kg/(m~3·d),反应器启动成功。化学计量关系和pH变化均可作为判断反应器运行状况的指标,反应器启动成功时的ΔNH_4~+-N:ΔNO_2--N:ΔNO_3--N为1:1.24:0.14,出水pH在8.3～8.5之间,ΔpH维持在0.9左右。当反应器中TN质量浓度为186 mg/L时,游离氨对厌氧氨氧化的抑制浓度为3.1～20.4 mg/L。启动过程中,黑色颗粒污泥先解体,第256天污泥颜色转变为红褐色,再运行30天后反应器中出现大量颗粒污泥。复合型UASB厌氧氨氧化反应器能加速污泥颗粒化,同时有效减轻污泥上浮问题。     

铝盐混凝剂强化絮状厌氧氨氧化污泥颗粒化研究

探究不同剂量铝盐混凝剂(聚合氯化铝)对厌氧氨氧化污泥颗粒化的影响。采用经过筛分的絮状厌氧氨氧化污泥作为种泥(粒径小于0.425 mm)，设置空白组和实验组，实验组在2、4、8 mg/L铝盐投加量下开展序批式反应器的厌氧氨氧化污泥颗粒化研究。具体分析厌氧氨氧化污泥颗粒化过程中沉降性能、脱氮性能、污泥粒径变化和微生物群落特征。实验结果表明，经过110天的富集培养，铝盐混凝剂的投加提升了厌氧氨氧化污泥粒径。与空白组相比，投加铝盐混凝剂促进厌氧氨氧化污泥平均粒径增长了209.8μm，同时改善了污泥沉降性能，污泥沉降比和污泥体积指数出现一定降低。微生物群落分析结果表明，投加铝盐后拟杆菌门相对丰度增加了7.8%，浮霉菌门相对丰度降低了9.8%。其中，厌氧氨氧化优势菌属Candidatus Kuenenia相对丰度降低了8.9%，但并没有影响系统脱氮活性。两组反应器最终容积脱氮负荷差异不大，稳定在0.6 kgN/(m³·d)左右。本研究初步探究了利用铝盐混凝剂强化厌氧氨氧化污泥颗粒化的效果。     

生物填料的投加对厌氧序批式反应器启动影响研究

采用厌氧序批式反应器(ASBR)和厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),以相同的反硝化污泥作为接种污泥,自配模拟废水,调节进水pH为7.5~8.0,反应器中水体温度为(30±0.5)℃,研究了生物填料的投加对厌氧序批式反应器厌氧氨氧化反应的启动影响。经过120 d运行,ASBBR成功启动了厌氧氨氧化反应,NH3-N容积负荷为96mg/(L·d),NH3-N去除率达到81.53%,NH3-N、NO2--N减少量与NO3--N生成量之比为1:1.11:0.25。而未投加填料的ASBR没有发生厌氧氨氧化反应,NH3-N容积负荷为22 mg/(L·d),NH3-N去除率达到23.36%,NH3-N、NO2--N减少量与NO3--N生成量之比为1:0.91:1.18。实验结果表明,生物填料的投加使ASBBR易于形成厌氧环境,有利于厌氧氨氧化反应器的启动,同时有利于NH3-N的去除。     

以活性污泥为接种污泥厌氧氨氧化工艺的快速启动及脱氮效能

以活性污泥作为接种污泥,研究了采用厌氧序批式生物膜反应器（anaerobic sequencing biofilm batch reactor,AnSBBR）进行低浓度含氮废水的厌氧氨氧化工艺的快速启动。通过调整进水溶解氧（dissolved oxygen,DO）和水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）等关键控制因素,加速厌氧氨氧化生物膜的快速形成。结果表明,启动运行40天后,发生明显的厌氧氨氧化反应。运行90天,氮去除效率（nitrogen removal efficiency,NRE）和脱氮负荷率（nitrogen removal loading rate,NRLR）分别达到99.7%和0.048 kg/(m³?d)。生物膜内部呈现红色,扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）发现厌氧氨氧化生物膜是由多个小聚合体形成,多为球菌,内部结构排列紧密。微生物群落进一步分析表明,厌氧氨氧化菌（AnAOB）主要为Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia,且在168天最高达到了12%的相对丰度,表明AnAOB成为生物膜内重要的优势菌属。     

2种填料厌氧氨氧化生物膜脱氮性能及生物膜特征

采用上流式生物膜反应器,在建立稳定的厌氧氨氧化处理系统基础上,经历了100 d的进水基质氮含量提升,对比考察了固定式帘式填料和束式填料的脱氮效果。结果表明,在提升进水基质氮含量阶段,2种生物膜填料脱氮性能在前期均呈现上升,中期略有下降但未出现明显抑制的状态,远优于其他活性污泥法厌氧氨氧化。但随着氮含量的进一步提升,两个反应器均出现恶化,经过高氮含量进水培养的厌氧氨氧化生物膜仍具有较高活性,厌氧氨氧化菌体明显增多。在第95天发现束式填料的组成结构更有利于厌氧氨氧化菌体稳定附着和增殖聚集。2种填料生物膜中优势菌种均厌氧氨氧化菌,在帘式填料和束式填料中相对丰度分别为25.9%和35.89%,其中对NO2--N耐受性能更好的Candidatus Kuenenia含量最多。     

常温条件下接种OLAND污泥启动Anammox反应器的研究

采用固定床生物膜反应器(FBR)常温条件下接种OLAND污泥启动厌氧氨氧化(Anammox)反应器。温度15~25℃,水力停留时间(HRT)从2.0 d缩短至1.5 d,进水NH+4-N和NO-2-N的质量浓度分别从60 mg/L和30 mg/L逐步增加到320mg/L和260 mg/L。启动第1天,NH+4-N和NO-2-N即实现同步去除,首次表现出Anammox活性。反应器历经101 d,Anammox工艺成功启动。在启动过程的稳定期(第103~111天),进水NH+4-N和NO-2-N达到320 mg/L和260 mg/L,NH+4-N和NO-2-N的平均去除率均大于90%,其平均去除速率分别为167.61 g/(m3·d)和198.78 g/(m3·d);总氮负荷达387 g/(m3·d),总氮平均去除率为84.61%,总氮去除速率(NRR)高达336.44 g/(m3·d)。反应器效果良好,Anammox工艺稳定运行。     

接种好氧硝化污泥的CRI滤池厌氧氨氧化启动性能研究

为解决CRI滤池因碳源缺乏导致的TN去除效率低的问题,考察了接种好氧硝化污泥后CRI滤池启动厌氧氨氧化的可行性及启动性能。结果表明,经过适应期(1～20 d)、活性迟滞期(21～49 d)、活性提高期(50～132 d)和活性稳定期(133～137 d)后可成功启动厌氧氨氧化,活性稳定期NH3-N、 NO2--N、 TN平均去除率分别可达到94.7%、 94.2%、 87.0%。运行至137 d时,生物膜量(VS)、胞外多聚物(EPS)、比厌氧氨氧化活性(SAA)、血红素(Heme)分别达到92.82 mg/g[滤料]、 115.82 mg/g[VS]、 79.68 mg[N]/(g[VS]·d)、 0.93μmol/g[VS], CRI滤池已具有良好的厌氧氨氧化活性。16S rRNA高通量测序结果表明,在厌氧氨氧化活性稳定期,菌群丰度和多样性均随滤料深度的增加而增大,厌氧氨氧化菌属Candidatus Brocadia的相对丰度为1.09%～5.27%,在检出的菌属中占绝对优势,为CRI滤池内发生厌氧氨氧化脱氮提供了基础。     

厌氧氨氧化污泥启动EGSB反应器研究

通过厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器接种低温(4℃左右)下存放18个月的厌氧氨氧化污泥,处理模拟废水,研究如何用长时间低温保存后的厌氧氨氧化污泥启动反应器。在温度(34±1)℃、进水pH为7.40～7.64、DO的质量浓度控制在0.10 mg/L以下成功启动反应器。运行110 d后,进水TN负荷最高可达2.3 kg/(m.3d),NH4+-N、NO2--N去除率分别为90.93%、99.76%,出水pH明显高于进水,平均达到7.99;第135天在反应器中发现有红色厌氧颗粒污泥形成;经扫描电子显微镜观察,第165天厌氧颗粒污泥布满球状菌。     

厌氧氨氧化工艺的快速启动试验研究

为了研究如何获得厌氧氨氧化的快速启动工艺,采用SBR作为富集厌氧氨氧化菌的反应器,接种絮状硝化污泥,考察其厌氧氨氧化快速启动性能。以氯化铵和亚硝酸盐为进水底物,通过逐步提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的浓度,成功实现了厌氧氨氧化的启动,此方法可快速培养出具有厌氧氨氧化活性的污泥,整过驯化过程中,NH_4~+-N、NO_2~--N的去除率均维持在90%以上,总氮去除负荷最大可达0. 52 kg/(m~3·d),厌氧氨氧化菌活性高。     

气升式生物反应器用于废水脱氮的组合工艺研究

在内循环气升式反应器中,研究开发了一套半硝化(PN)和厌氧氨氧化(ANAMMOX)单级一体化同步处理高浓度含氮废水工艺。反应器的内筒为限氧区,借助于富集的好氧氨氧化菌(AOB)活性污泥实现废水的半硝化反应,内筒底部进行间歇式曝气,提供半硝化反应所需氧气和水力环流所需动力;反应器的外环筒为厌氧区,借助于富集的厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)活性污泥实现厌氧氨氧化反应。反应温度为(35±2)℃,p H维持在7.5~8.0。反应器成功启动并稳定运行120 d,考察反应器内、外筒溶解氧浓度(DO)的变化和系统的脱氮性能。结果表明,反应器内、外筒有效地分隔了限氧区和厌氧区,内筒平均DO值为2.5 mg/L,外筒平均DO值为1.5 mg/L,可满足半硝化和厌氧氨氧化的反应条件。合成废水的氨氮浓度最高达200 mg/L,氮负荷为280 g/(d·m3),反应器运行120 d后,总氮去除率达到75%,表明反应器内AOB菌和ANAMMOX菌能够协同作用,从而实现了组合脱氮的工艺。     

连续流与序批式组合运行启动高性能CANON反应器

在完全混合流反应器中接种亚硝化颗粒污泥,通过分阶段使用连续流和序批式运行方式,成功启动了全自养生物脱氮(CANON)工艺,并对反应器性能、污泥形态与活性、微生物菌群结构的变化规律进行了深入分析。结果表明,基于初始连续流运行获得的良好基质比,序批式阶段的高氨氮负荷和高溶解氧条件可有效促进污泥浓度与活性的增长,使得反应器在最终连续流状态下的总氮去除负荷达到了1.75 kg·(m~3·d)~(-1)。运行期间,颗粒污泥的密实度和沉降性能均得到改善。由Miseq高通量测序的结果可知,CANON颗粒污泥具有相对较高的微生物多样性。对应于总氮比去除速率0.24 g·(gVSS·d)~(-1),Nitrosomonas(好氧氨氧化菌)与Candidatus Kuenenia(厌氧氨氧化菌)丰度比值约为3:1。少量贫营养型亚硝酸盐氧化菌对CANON工艺没有显著影响。     

以城市废弃污泥为种泥启动厌氧氨氧化工艺的可行性

厌氧氨氧化工艺(Anammox)因其优异的脱氮性能和无须外加有机碳源的优点得到快速发展,但厌氧氨氧化污泥的大量缺乏导致该工艺难以快速启动,限制了其实际应用。尽管采用含有厌氧氨氧化菌(AAOB)的Anammox污泥作为接种物可以加快启动过程,但在实际污水处理中接种价格昂贵的Anammox污泥是不切实际的。因此,本文探究了以城市废弃污泥为种泥启动Anammox的可行性,并通过逐步调节运行参数对Anammox性能进行优化。结果表明,经过好氧+厌氧、好氧控温和厌氧控温3个阶段共59天即可成功启动Anammox工艺,第33天即表现出较强的Anammox脱氮性能。搅拌反应10h为Anammox能承受的最短时间,总氮去除负荷最高可达到0.555kg/(m³·d)。反应器运行稳定后,微生物的种类和多样性逐渐下降,但脱氮功能菌群丰度整体呈显著上升的趋势,Candidatus＿Kuenenia、Denitratisoma、Arenimonas和Truepera的相对丰度分别从启动前的0.8%、0.9%、3.2%和4.0%提高到20.4%、15.2%、10.1%和8.9%。以城市废弃污...     

膜生物反应器中厌氧氨氧化的启动研究

为探究膜生物反应器(MBR)进行厌氧氨氧化的可行性及性能,通过逐渐提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的含量和降低HRT,成功启动了自流出水式MBR厌氧氨氧化过程,分析了反应器脱氮效果和厌氧氨氧化污泥特性,并采用扫描电镜和X射线光电子能谱中空纤维膜表面进行分析。结果表明,经过60 d的启动,NH_4~+-N、NO_2~--N和TN的去除率分别达到96.22%、99.91%和81.66%,TN去除负荷最大可达到330 g/(m~3·d)。在启动过程中,污泥颜色逐渐变为红褐色;中空纤维膜表面厌氧氨氧化菌呈不规则的椭球状,结构紧凑;MBR运行稳定阶段末期中空纤维膜表面C、N和Ca特征峰增多,是膜污染化学组分的主要构成元素。     

厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成

以好氧硝化颗粒污泥与厌氧氨氧化生物膜作为接种污泥,在缺氧条件下利用EGSB反应器培养厌氧氨氧化颗粒污泥。根据反应器内污泥性状以及运行效果,随时调整反应器的进水基质浓度以及上升流速等关键控制因素,加快厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成。同时考察系统的脱氮效能、粒径分布、厌氧氨氧化颗粒污泥表面形态以及内部结构与微生物分布情况。反应器运行80 d后,培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,平均粒径为0.556 mm;89 d时,总氮去除负荷达4.758 kg N·m-3·d-1。FISH表明颗粒污泥中厌氧氨氧化菌为优势菌种,同时SEM与TEM观察表明颗粒污泥是由多个小颗粒聚集形成,而且形状不规则,内部结构排列紧密。