低氨氮质量浓度废水DPR-SNAD脱氮除磷效能研究

针对低氨氮废水单级自养脱氮系统副产物硝氮残留,有机物耐受能力差,以及缺乏除磷功能等问题,提出反硝化除磷(Denitrifying Phosphorus Removal,DPR)-单级自养脱氮(Simultaneous Partial Nitrification,Anaerobic Ammonium Oxidation and Denitrification,SNAD)组合处理技术,重点考察氨氮负荷对单级自养脱氮工艺(Single-stage Nitrogen Removal Using Anammox And Partial Nitritation,SNAP)系统、泥龄对DPR系统构建的影响,以及低氨氮废水DPR-SNAD组合处理系统的脱氮除磷效能与微生物种群。研究结果显示:采用氨氮质量浓度梯度递减方式,氨氮负荷为0.20 kg N/(m^(3)·d)的低氨氮质量浓度的SNAP系统构建时间为63 d,较负荷为0.05 kg N/(m^(3)·d)的系统缩短了37 d。泥龄对构建的DPR系统效能影响显著,泥龄为35 d的系统除磷脱氮效能较高,PO_(4)^(3-)-P、NO_(3)^(-)-N、COD去除率分别为86.25%、98.00%、92.00%,系统释磷、吸磷、反硝化脱氮速率分别达4.60 mg/(L·h)、4.13 mg/(L·h)、5.53 mg/(L·h)。DPR-SNAD组合处理系统的氨氮(NH_(4)^(+)-N)、总氮(Total Nitrogen,TN)、总磷(Total Phosphorus,TP)、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)去除率分别为100%、98.64%、86.00%、93.30%。TN、TP去除率较对照组SNAP分别提高了19.20百分点和86.00百分点。16S rRNA高通量测序结果显示,组合系统脱氮除磷功能菌属主要有Rhodobacter、Candidatus_Brocadia、Nitrosomonas、Gemmobacter,SNAD系统中厌氧氨氧化菌(Anaerobic Ammonia Oxidation,AnAOB)相对丰度显著高于对照组SNAP系统,DPR促进SNAD提高了系统脱氮效能。

低温下改良SBBR脱氮除磷效能及微生物种群研究

以SBBR高标准脱氮除磷系统为研究对象,考察了温度对该系统脱氮除磷效能及微生物种群的影响,提出了低温下SBBR系统高标准脱氮除磷的运行策略。结果表明,温度对系统的脱氮效能影响显著。当温度为10℃、COD负荷为0.82 kg(/m^(3)·d)时,系统对NH_(4)^(+)-N、TN的平均去除率分别为72.4%、70.1%,与温度为24℃时相比,去除率分别降低26.4%和26.1%;通过调整低温(10℃)下SBBR系统的运行工况及进水方式,可以有效强化SBBR脱氮除磷效能,在COD负荷为0.41 kg(/m^(3)·d)、运行工况为进水6 min—厌氧2 h—好氧9 h—缺氧3 h(二次进水)—好氧9 h—沉淀0.8 h—排水6 min条件下,对COD、NH_(4)^(+)-N、TN和PO_(4)^(3-)-P的去除率分别提高至95.3%、99.2%、95.9%、95.1%,出水水质达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)类Ⅳ类水标准。16S rRNA Amplicon高通量测序结果表明,温度对功能微生物种群结构的影响不显著,对脱氮除磷功能菌属的相对丰度影响显著。当温度由24℃降低至10℃时,硝化菌属Nitrospira、反硝化菌属Flavobacterium和Thermomonas、聚磷菌属Candidatus_Accumulibacter的相对丰度分别由1.47%、9.17%、6.27%、2.70%降至0.67%、2.66%、1.82%、0.30%;而异养硝化好氧反硝化菌属Pseudomonas、反硝化聚磷功能菌属Dechloromonas的相对丰度分别由0.07%、0.12%上升至1.05%、1.03%。

温度对高氨氮废水单级自养脱氮系统效能的影响

现有单级自养脱氮系统通常在中温(25~35℃)条件下运行,温度控制成为该技术应用的瓶颈。以高氨氮(2 000 mg/L)废水为研究对象,采用序批式生物膜反应器,探究了温度为30、15℃时,高氨氮废水单级自养生物膜脱氮系统的构建方法,以及温度对系统脱氮效能的影响。结果表明,当温度为30℃时,采用逐步提高进水氨氮负荷的方法,反应器运行118 d,进水氮负荷达到0. 50 kgN/(m^3·d),TN去除率达到91. 9%,系统构建成功;在此基础上,采用逐步降低温度(每次降低2. 5℃)至15℃,进水氮负荷降为0. 25 kgN/(m^3·d),经过260 d的运行,低温系统构建成功,TN去除率为87. 0%。温度对单级自养脱氮系统效能的影响显著,在氮负荷为0. 50 kgN/(m^3·d),温度分别为35、30、25、20℃时,TN平均去除率分别为93. 1%、91. 6%、88. 0%、81. 7%;而直接采用15℃运行时系统崩溃。

C/N、DO和温度对SBBR高标准除磷脱氮效能的综合影响

以研发基于非工程措施的城镇污水高标准处理技术为目标,采用响应面分析方法,探究C/N、DO、温度等工艺参数对SBBR系统高标准除磷脱氮效能的综合影响。研究以C/N(A)、DO(B)和温度(C)为自变量,TN和PO43--P去除率为因变量,应用Box-Benhnken(BBD)试验设计方法,以及二次多项式模型,得出响应面方程:η(TN)=-70.76+7.58A+52.81B-0.36C+0.22AB-0.12AC+0.58BC-0.35A2-7.94B2+0.01C2,η(PO43--P)=-119.59+10.93A+72.91B+2.26C-1.50AB+0.05AC-0.13BC-0.33A2-6.86B2-0.07C2;ANOVA分析结果表明,DO和温度对系统除磷脱氮效能影响极显著,C/N对系统脱氮效能影响显著,其影响程度顺序为DO>温度>C/N,DO、温度对TN去除率的交互影响显著,C/N、DO对PO43--P去除率的交互影响显著;通过响应方程的构建,实现了系统参数与效能之间的量化,并通过试验验证了模型预测的最佳工况及其效能,研究结果可用于指导序批式生物膜高标准除磷脱氮系统参数的选择。在温度为23℃,C/N为9.5,DO为4 mg/L的条件下,SBBR系统的出水NH4+-N、TN、PO43--P、COD浓度分别为3.9,5.0,0.4,40 mg/L,优于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准。

基于天然椰丝纤维填料的低氨氮废水SNAP系统自然挂膜构建

针对低氨氮废水单级自养脱氮工艺(SNAP)系统的构建需要接种特殊种源且工程应用复杂的问题,采用生物亲和性好的天然椰丝纤维为填料,开展了低氨氮废水SNAP系统自然挂膜构建实验,考察了进水COD/TN对系统脱氮效能及脱氮路径的影响。结果表明:在温度为(30±1)℃、进水氮负荷为0.1 kg·(m^(3)·d)^(-1)时,采用自然挂膜以及进水NH_(4)^(+)-N质量浓度梯度递减(由(100±3)mg·L^(-1)降至(50±2)mg·L^(-1))的运行方式,经过85 d的运行,初步构建出低氨氮废水SNAP系统;该系统NH_(4)^(+)-N和TN去除率分别为94.58%和70.07%;系统脱氮功能菌属主要有Nitrosomonas、Candidatus Brocadia。此外,进水COD/TN对系统脱氮效能及脱氮路径影响显著。当进水COD/TN分别为0、0.2、0.5、1、2时,系统TN平均去除率分别为70.07%、72.09%、75.18%、82.19%、62.19%;对于低氨氮废水,当COD/TN≤0.2时,系统主要脱氮路径为厌氧氨氧化;当COD/TN为0.5~1.5时,系统脱氮路径以短程硝化反硝化为主,厌氧氨氧化为辅;当COD/TN≥2时,系统通过短程硝化反硝化、厌氧氨氧化路径脱氮能力进一步降低。