不同碳源条件下污水处理反硝化过程亚硝态氮积累特性的研究进展

在常见的污水处理中,由于C/N比较低,造成反硝化过程碳源不足,进而影响脱氮效果,所以有必要在反硝化阶段外加碳源以保证充分的反硝化。研究表明,多种有机物质可以作为反硝化外加碳源,同时研究还发现反硝化过程中会产生亚硝态氮积累现象,而亚硝态氮可以为ANAMMOX工艺提供电子受体。结合现有对不同碳源条件下污水处理反硝化过程的研究,描述了反硝化过程亚硝态氮积累特性,并对其积累机制进行一定分析。

以ORP作为SBR反硝化过程亚硝态氮积累过程控制参数

为避免序批式活性污泥法(SBR)工艺生物脱氮反硝化过程毒性更大的亚硝态氮(NO2--N)排入受纳水体,以缺氧/厌氧上流式厌氧污泥流化床(UASB)预处理的实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,考察了以氧化还原电位(ORP)作为SBR反硝化过程NO2--N积累控制参数的可行性.结果表明:对于4种不同N初始的ρ(NO3--N),NO 2--N均实现明显积累,积累速率分别为0.117、0.136、0.235、0.068/d.反应过程中,ORP曲线先后出现NO 3--N和NO 2--N拐点,表明硝态氮和亚硝态氮还原反应结束.对于有明显亚硝态氮积累的反硝化过程,仅以NO 3--N作为反硝化速率(rDN)的单值函数是不准确的,应以总氧化态氮计,如以NO 3--N作为底物,将其定义为'名义'rDN.温度分别为14.2、13.9℃低温,5种不同n(C)/n(N)条件下,亚硝态氮均积累,亚硝态氮峰值点为速率平衡点.当n(C)/n(N)低于理论值时,相对NOx--N→N2的全程反硝化碳源不充足,但相对于NO3--N→NO2--N的转化碳源充足.

污泥发酵耦合反硝化系统亚硝态氮积累特性

接种污泥发酵耦合反硝化系统污泥,以剩余污泥发酵上清液中有机物作为反硝化过程电子供体,通过批次试验研究碳氮比（ρ（COD）/ρ（NOx--N）及pH对反硝化过程N-NO2积累的影响。试验结果表明：在初始ρ（NO3--N）为30 mg/L,ρ（COD）/ρ（NOx--N）为1-3时,NO2---N积累量和积累速率随（ρ（COD）/ρ（NOx--N）增加明显升高,继续提高（ρ（COD）/ρ（NOx--N）对NO2--N积累影响很小,在反应过程中最大积累量达到（18.85±1.13）mg/L;p H对反硝化过程N-NO2？积累有明显影响,p H=7时N-NO2？积累速率最大,而NO2--N积累量按p H顺序依次为：p H=9,6,8,7。另外,本试验考察的污泥发酵耦合反硝化系统污泥在反硝化过程中亚硝态氮积累率（wNAR）维持在78%--95%范围内,并且反应初始（ρ（COD）/ρ（NOx--N）对其影响很小,可能是由于该系统的长期碳源电子供体有限,反硝化和发酵条件的引入导致反硝化菌合成硝态氮还原酶能力远远大于亚硝态氮还原酶的还原酶能力。

低温SBR反硝化过程亚硝态氮积累试验研究

采用SBR法处理经缺氧/厌氧UASB预处理的渗滤液,在SBR反硝化过程观察到明显的亚硝态氮积累现象.在此基础上,为深入了解反硝化过程亚硝态氮积累的机制,考察低温条件下5种类型碳源(甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠和葡萄糖)对SBR反硝化过程亚硝态氮积累的影响.结果表明,在温度为13.9℃情况下,甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠为反硝化碳源时,系统内均发生明显的亚硝态氮积累.此外,4种不同初始NO3--N浓度(64.9、54.8、49.3、29.5 mg/L)还原过程中,NO2--N最大积累浓度分别为37.8、21.5、25.2、18.8 mg/L,积累速率(N/VSS.t)分别为0.117、0.136、0.235、0.068 g/(g.d),并且ORP曲线先后出现"nitrateknee"和"nitrite knee"2个拐点,可分别指示NO3--N、NO2--N还原反应结束.

低温SBR反硝化过程亚硝态氮积累的动力学研究

严格控制试验条件，以缺氧／厌氧UASB预处理的实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象，考察了低温条件下SBR反硝化过程中亚硝态氮的积累。结果表明：在温度为13．5～15．5℃的低温条件下，对于4种不同的N03^--N初始浓度（64．9、54．8、49．3、29．5mg／L），NO2^--N均实现了明显积累，最大积累浓度分别为37．8、21．5、25．2、18．9mg／L。在反应过程中，ORP曲线先后出现“硝酸盐膝”和“亚硝酸盐膝”两个拐点，指示NO3^--N和NO2^-—N还原反应的结束。对于有明显亚硝态氮积累的反硝化过程，仅以NO3^--N作为反硝化速率的单值函数是不准确的，应以总氧化态氮（NOx^-—N=NO2^-N＋NO3^--N）计，如仅以NO3^--N为底物，则应定义为“名义反硝化速率”。

进水C/N对部分反硝化NO2-积累和微生物特性的影响

采用缺氧/好氧间歇运行模式,考察进水碳氮比(C/N=5.0,3.3,2.5,2.0)对部分反硝化过程亚硝态氮(NO_(2)^(-))积累特性和污染物降解规律的影响,同时结合高通量测序,探究微生物多样性和功能菌群的演变规律.结果表明,C/N为2.5时,系统获得最佳处理效果,出水NO_(2)^(-)浓度为27.18mg/L,亚硝态氮转化率(NTR)高达67.96%;分析典型周期各污染物的降解规律发现,尽管4组工况均在缺氧30min时NO_(2)^(-)积累达到峰值(最高值分别为4.86(C/N=5.0),16.52(C/N=3.3),30.16(C/N=2.5),20.28(C/N=2.0)mg/L),但COD降解速率的不同直接影响了反硝化进程,且只有在低C/N条件(C/N=2.0~2.5)才能维持稳定的NO_(2)^(-)积累.高通量测序结果表明,除了Thauera(2.67%~24.04%)、Terrimonas(4.94%~21.19%)、Saprospiraceae(5.34%~13.50%)等常规功能菌属外,Flavobacterium(28.23%)是C/N为2.5时维持高NO_(2)^(-)积累的优势菌属.结合部分反硝化工艺的运行特点,探讨了NO_(2)^(-)作为中间产物的相关耦合工艺的应用可行性.

新型反硝化深床滤池深度脱氮效能与影响因素研究

以北京市某污水处理厂高效沉淀池出水为原水,采用中试规模的新型反硝化深床滤池进行生物处理,考察了反硝化深床滤池填料层高度、滤速、C/N和温度对硝态氮去除效果的影响。结果表明,2.9 m滤料层相对于1.9 m滤料层,脱氮效果更好,硝态氮去除率提高12%~20%,去除单位硝态氮消耗乙酸钠大约降低0.5~3.0 mg。滤料层高度为1.9 m时,硝态氮去除率随着滤速的提高而降低,当滤速从4.38 m/h逐步提高到8.13 m/h,去除率由81.71%降低到45.18%,滤速6.25 m/h是脱氮效果和碳源利用效率降低的突跃点。随着C/N的增加,滤池对硝态氮的去除率升高,低C/N时易出现亚硝态氮积累。反硝化深床滤池在冬季适宜以低滤速运行以保证出水水质;夏季则可适当提高滤速,提高处理能力。

高氨氮废水短程硝化启动研究

实验选用合肥经开区某污水处理厂的好氧池污泥作为接种污泥,经过厌氧反应器处理的养猪场废水作为进水,在序批式反应器(SBR)内进行反应.经过氨氮负荷提高阶段,pH调节阶段,投加缓冲物质阶段的三阶段连续实验,将氨氮去除率和亚硝态氮积累率分别提高至90.7%和88.9%,短程硝化启动成功.最后计算出水的游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)并用平行因子法(PARAFAC)分析出水水样中的荧光物质.

供氧充足环境下SBBR实现短程硝化的控制研究

在供氧充足条件下对序批式生物膜反应器SBBR实现短程硝化的途径和机理进行研究.以垃圾渗滤液为处理对象,控制反应器主要环境参数为:溶解氧(DO)5 mg/L,pH 7.0,温度(t)25℃,采用全排水方式,进水周期为12 h.通过数学推导和模型分析,确定以游离氨FA、CO2和HNO2浓度为直接控制因素,进水周期为间接控制因素,在SBBR反应器中实现了有效的短程硝化.结果表明,在氨氮NH4+-N容积负荷0.52 kg/(m3.d),NaHCO3浓度1.5 mg/L的进水条件下,NH4+-N转化率达到89%,NO2--N积累率达到83%,短程硝化作用显著.由此得出FA浓度是供氧充足情况下实现亚硝态氮NO2--N积累的关键因素,CO2作为氨氧化细菌AOB的碳源,则具有进一步提升反应器性能的作用.

短程硝化最优曝气时间控制与硝化种群调控

为确定实现短程硝化的最优曝气时间,采用3个平行的序批式间歇反应器(SBR)处理生活污水,在pH为7.9～8.0时,"氨谷"出现前t/2、t/4、t/8(t为曝气时间)停止曝气,实现短程硝化.运行145 d后,系统亚硝态氮积累率分别提高到50%、65%、90%.荧光原位杂交技术(FISH)定量分析表明,反应器中氨氧化菌(AOB)的比例都有不同程度提高,3#SBR最为显著,AOB、亚硝酸盐氧化菌(NOB)占全菌的比例分别为3.89%、0.27%,AOB为硝化菌群中的优势菌.最优曝气时间控制协同游离氨(FA)抑制作用可能是快速实现和维持短程硝化的主要因素.

短程硝化过程影响因素与控制条件分析

控制硝化反应条件,使硝化反应只进行到亚硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮积累,是短程硝化反硝化稳定运行的关键。通过详细阐述影响硝化过程中氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌生长的重要因素,对SHAR-ON、OLAND、CANON、SBR、A/O、MBR、曝气生物滤池等工艺的短程硝化控制条件进行了分析,并指出了短程硝化反硝化工艺的技术优势和应用价值。

碳源类型对SBR反硝化过程NO_2^--N累积的影响

以厌氧预处理的城市垃圾渗滤液为对象,采用序批式活性污泥法(SBR)反应器,通过向四个平行SBR反应器分别投加甲醇,乙醇,乙酸钠,丙酸钠和葡萄糖5种碳源,基于批次试验,考察了碳源类型对生物脱氮反硝化过程亚硝态氮(NO_2^--N)累积的影响.试验表明:除葡萄糖外,以甲醇,乙醇,乙酸钠和丙酸钠为碳源时,NO_2^--N均发生明显累积.在NO_2^--N积累段,以乙醇为碳源的NO_2^--N累积速率和硝态氮(NO_3^--N)还原速率最快,以甲醇和丙酸钠为碳源时NO_2^--N累积速率和NO_3^--N还原速率最慢.在NO_3^--N还原段,除葡萄糖外,4种碳源(甲醇,乙醇,乙酸钠和丙酸钠)均获得了彻底反硝化.

高氨氮PN/A脱氮工艺:亚硝态氮抑制后的恢复策略

高氨氮短程硝化厌氧氨氧化一体化(PN/A)工艺的稳定性受亚硝态氮影响显著。考察了高氨氮PN/A工艺受亚硝态氮短期抑制后,系统脱氮性能快速恢复的策略。稳定运行的PN/A污泥在ρ(NO^-_2-N)=200 mg/L条件下抑制2 h后,首先考察厌氧氨氧化菌在不同初始亚硝态氮浓度下的活性变化。此外,考察了受抑制后的PN/A工艺在不同DO浓度(0.05～1 mg/L)下的脱氮性能,结果表明:当NO^-_2-N浓度降低至50 mg/L以下时,厌氧氨氧化菌才明显表现出活性;受抑制后的PN/A工艺中,厌氧氨氧化菌对DO敏感度增加,恢复时系统的DO宜低于正常运行时浓度。综上所述,受NO^-_2-N抑制的PN/A工艺要恢复脱氮性能,宜降低亚硝态氮浓度同时控制DO浓度。在连续运行的PN/A反应器(200 L),诱发NO^-_2-N浓度提高到160 mg/L时,TN去除负荷从0.57下降至0.2 kg/(m^3·d)。通过合理控制DO和NO^-_2-N浓度,系统负荷在30 d内即可恢复至原有水平,验证了以上恢复策略的可行性。

UASB反应器中高盐含氮废水脱氮过程研究

通过实验研究了在不同盐质量浓度、碳氮比和HRT条件下，高盐含氮废水的反硝化过程中碳源加入、TN、NO3-N和NO2-N的变化规律．分析结果表明：废水反硝化污泥在UASB反应器中经过驯化后可以适应氯离子质量浓度为O～20g／L的盐质量浓度环境．脱氮性能随着HRT增加和进水C／N增加而提高；而NO2-N积累也随着HRT增加和进水C／N增加而降低．经过优化反应条件，较适宜的条件为进水C／N=3：1，HRT=7．08hr．

缺氧-好氧连续流亚硝化颗粒污泥反应器的启动及稳定运行

在室温下(17~19℃),通过接种成熟的亚硝化颗粒污泥于缺氧-好氧连续流反应器中,研究连续流亚硝化颗粒污泥的启动及稳定运行.结果表明,在启动阶段,颗粒污泥系统的亚硝态氮积累率(NAR)平均超过95%,成功启动了缺氧-好氧连续流亚硝化颗粒污泥系统.将好氧区溶解氧(DO)由(3±0.2) mg·L^(-1)提高到(4.5±0.2) mg·L^(-1),探究DO对于该连续流系统的影响.结果表明,在较高DO下,缺氧-好氧连续流亚硝化颗粒污泥系统仍能保持良好的亚硝化性能,平均NAR大于95%.另外,通过改变进水的水力停留时间(HRT),探究HRT对于该连续流系统的影响.较短的水力停留时间(8.4 h)会加快污泥颗粒在系统中的循环,使破碎的颗粒污泥不能及时重组,致使污泥颗粒沉淀性变差,造成污泥颗粒的流失.HRT增加到12.2h时,颗粒污泥系统得到了恢复,并且可以稳定运行.在运行末(166 d),氨氮去除率和NAR分别为86.7%和96.2%.

乙酸钠碳源强化生物滤池对二沉池出水的脱氮效果

对于碳源不足的城市污水厂二沉池出水,通过外加碳源提高对其TN的去除率是一种直接而有效的方法。采用生物滤池(滤速为2 m/h)深度处理二沉池出水,并投加乙酸钠碳源,发现当进水混合液的COD>95.0 mg/L时,对TN的去除率可达到98%;部分外加碳源可被DO消耗,只有当进水混合液COD增至57.7 mg/L时,出水DO降到0.8 m/L左右,反硝化现象才逐渐明显;当碳源投加不足时,会出现亚硝态氮的积累,当进水混合液的COD平均为81.1 mg/L时,亚硝态氮积累量高达6 mg/L。

畜禽养殖废水沼液生物脱氮的影响因素研究

畜禽养殖废水中的抗生素会影响生物脱氮过程,加剧水体富营养化。采用SBR法处理模拟畜禽废水厌氧消化液探究金霉素、碱度和温度对生物脱氮的限速步骤硝化过程的影响。6个相同的SBR反应器分别在25,30℃、不同金霉素浓度和碱度条件下运行166个周期。结果表明:不同温度和碱度下,金霉素质量浓度依次为0,5,20 mg/L时,随着金霉素浓度升高,氨氧化率降低,亚硝态氮积累率升高。不同温度和金霉素浓度下,氨氧化率随碱度的减少(ALK/N分别为9.28、7.14、4.76、3.57、2.38、0)而降低;而亚硝态氮积累率随温度变化而改变。由此可见,金霉素对AOB和NOB均有抑制作用,致使氨氧化率降低;其中,金霉素对NOB的抑制作用大于AOB,造成亚硝态氮累积。金霉素和温度的共同作用可致使亚硝态氮积累率增加。

改良型CAST工艺短程生物脱氮的实现与破坏

以改良型CAST反应器处理实际生活污水,研究了系统实现短程生物脱氮的条件及其稳定性。结果表明:控制曝气量为0.5 m3/h、温度为(28±0.5)℃、污泥龄为15 d,成功地在改良型CAST反应器内快速实现了短程硝化;继续降低曝气量至0.4 m3/h,短程硝化稳定维持了128个周期,在此阶段系统内亚硝态氮积累率均值为73.43%,最高可达86.08%,总氮去除率为69.35%,较全程硝化的脱氮效率提高了18.45%,且污泥沉降性能良好。研究还发现,降低进水总氮浓度会导致亚硝态氮积累率下降甚至破坏短程硝化,且短程硝化一旦被破坏,即使再次提高进水总氮至原浓度并调节温度和曝气量至最有利于短程硝化的条件,系统的短程生物脱氮性能在长期内仍不能恢复。

北方某中型污水处理厂短程硝化反硝化案例分析

对北方某中型污水处理厂出现的短程硝化反硝化现象进行了分析。该污水厂采用传统活性污泥法工艺，在生化池内DO为0.3～4.5 mg/L、pH值为6.3～8.5的条件下，出水COD、TP、TN、氨氮的平均浓度分别为37.8、0.31、13.4、2.3 mg/L，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准。在试验监测期间的第45～75天，出水亚硝态氮浓度出现明显的先升高后下降趋势，出水硝态氮浓度出现明显的先降低后升高趋势，由此判断，期间发生了短程硝化反硝化现象。