环境工程设计基础课程教学现状及改革探索

文章分析了目前环境工程设计基础教学过程中存在的主要问题,对如何提高环境工程专业学生工程设计的实践能力进行了深入的思考和探讨。结合教学实践,以激发学生学习兴趣,提高学生的环境工程设计基础综合素质为目的,提出了合理改革和丰富教学内容,采用案例分析教学;培养学生多方位思维能力等教学改革的具体措施。

基于DO和游离氨联合控制的短程硝化快速启动及稳定运行研究

在高氨氮废水中,为了实现序批式活性污泥反应器(SBR)短程硝化的快速启动及稳定运行,采用DO与游离氨(FA)联合控制的策略进行调控。结果表明:控制DO为1.42～1.53mg/L,曝气时间为3.5h,将初始FA平均值从1.75mg/L提高至8.74mg/L,经过30d的运行,亚硝酸盐氮积累率达到75.71%,氨氮去除率稳定在80%左右,可以实现快速启动;进一步将DO提高至1.77～1.90mg/L,曝气时间降低至2.5h,可实现长达61d的稳定运行,氨氮平均去除率维持在85.70%,亚硝酸盐氮积累率平均达到91.80%。因此,FA和DO联合调控可抑制亚硝酸盐氧化菌活性,促进氨氧化菌增殖,可以实现短程硝化的快速启动及稳定运行。

HRT对厌氧氨氧化系统运行影响及失稳恢复策略

接种厌氧氨氧化颗粒、絮状混合污泥于SBR反应器中。通过调控pH值、温度等参数,实现厌氧氨氧化稳定运行,针对系统失稳现象采取合理策略使其快速恢复,并探究缩短水力停留时间(HRT)对功能菌胞外聚合物(EPS)和系统脱氮性能的影响,分析不同阶段污泥形态变化。结果表明:1~78 d平均出水NH+4-N,NO-2-N质量浓度仅为0.34,0.81 mg/L,总氮去除负荷(NRR)在0.25~0.33(kg·N)/(m^3·d)之间,总氮去除率(NRE)稳定在94.5%以上,系统运行高效。并针对79~178 d系统运行出现的间断失稳现象,通过系统原位清洗、降低系统氮容积负荷(NLR)等策略,迅速恢复脱氮性能。在HRT缩短过程(179~222 d)中,功能菌EPS中蛋白质(PN)/多糖(PS)由197 d的1.35升至213 d的1.86,222 d达到2.08,有效促进污泥颗粒化。逐渐缩短HRT(12 h→8 h→6 h),当HRT值=6 h时,NRR平均值达到0.58(kg·N)/(m^3·d),NRE均值维持在94.2%,脱氮性能保持稳定。

阶梯式降温对半短程硝化效能及菌群结构的影响

接种好氧絮状污泥于SBR反应器中,先快速启动短程硝化,然后进行半短程硝化调控并分析阶梯式降温下功能菌群落结构变化。结果表明,控制ρ(DO)为1.2~1.5 mg·L^-1、pH值为7.6~7.7、温度为(30±2)℃时,在第16天成功启动短程硝化。随后进行半短程硝化调控,使出水NO 2--N/NH 4+-N比值稳定在1.32左右。然后进一步设置阶梯式降温(28℃→25℃→20℃→15℃)的实验工况,通过提升ρ(DO)为1.4~1.5 mg·L^-1、进水pH值为7.8~7.9,使反应器在中低温下保持稳定运行,在15℃条件下NH 4^+-N去除率(NRR)均值为59.7%,NO 2--N积累率(NAR)均值达80.2%。16S rDNA高通量测序检测显示,氨氧化菌(AOB)菌属Nitrosomonas占比由接种污泥中的0.09%上升到15℃下的5.20%,菌属丰度提升了58倍左右。亚硝酸盐氧化菌(NOB)菌属Nitrospira和Nitrobacter占比分别由接种污泥的0.90%和0.98%下降到15℃下的0.33%和0.05%,AOB丰度明显增加,NOB得到有效抑制。

SBR系统中半短程硝化的调控过程及菌群结构

采用序批式活性污泥法反应器(SBR)处理人工模拟高NH4^+-N含量废水,研究半短程硝化的调控过程及微生物群落结构变化。结果表明,在NH4^+-NN的质量浓度140mg/L.低DO含量(质量浓度约1.0mg/L)和低游离氨(FA)含量(质量浓度约1.6 mg/L)条件下运行28d后,开始出现NO2^--N积累现象。提高进水NH4^+-N的质量浓度至180 mgL后,NO2^--N积累率上升至85%以上。经144d的持续调控,出水ρ(NO2^--N)ρ(NH4^+-N)保持在理论值1.32附近。在反应器运行过程中微生物群落多样性逐渐减少,而微生物群落丰富度仅在适应阶段迅速下降.主要功能菌氨氧化菌(AOB)相对丰度由接种时的0.12%上升至实现半短程硝化后的17.97%,其中,优势菌属为Nitrosomonas,而亚硝酸盐氧化菌(NOB)相对丰度最终保持在1.5%左右,说明调控方式可抑制NOB并促进AOB增殖。