曝气条件对侧流活性污泥水解工艺脱氮性能和微生物的影响

通过改变传统厌氧/缺氧/好氧(A_(2)/O)反应器和侧流活性污泥水解(SSH)反应器的曝气强度和溶解氧(DO)浓度,考察了曝气条件对脱氮性能的影响,并对比研究了微生物群落结构的变化规律。结果表明:相较于高DO阶段,两组反应器在中低DO阶段有更好的脱氮效果。在相同进水条件下,SSH反应器的脱氮性能优于A^(2)/O反应器,且出水满足一级A标准。高通量测序结果表明,中低DO浓度更有利于脱氮微生物的生长。相对于A^(2)/O反应器,SSH反应器中反硝化微生物的相对丰度更高。因此,合理控制曝气条件维持中低DO浓度有利于SSH工艺达到良好的脱氮性能及脱氮微生物的生长。

侧流活性污泥水解工艺脱氮性能及功能微生物的研究

通过构建实验室反应器,比较分析侧流活性污泥水解(SSH)工艺和常规厌氧/缺氧/好氧(A^(2)/O)工艺在不同进水负荷下的脱氮性能及功能微生物群落结构的变化规律。结果表明,在相同进水条件下,SSH反应器具有更好且更稳定的脱氮性能,72%的出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。提高进水污泥负荷可提升两种工艺的脱氮性能,而水力条件的改变会造成出水总氮和氨氮浓度的波动。微生物群落结构分析表明,SSH反应器中脱氮功能微生物的多样性和相对丰度均高于A^(2)/O反应器,这可能和其特殊的工艺构型有关。

进水条件对侧流活性污泥水解工艺性能和微生物的影响

针对传统生物脱氮除磷工艺性能易受进水条件变化影响的缺点,构建了侧流活性污泥水解(SSH)工艺反应器,比较研究了该反应器与常规厌氧/缺氧/好氧(A^(2)/O)工艺反应器在不同进水条件下的污染物处理性能和微生物群落的变化规律。试验结果表明:A^(2)/O和SSH反应器化学需氧量(COD)去除性能的变化较小,整体COD去除率均维持在90%左右。进水负荷和流量的升高有利于提高脱氮除磷效果。A^(2)/O和SSH反应器的总氮去除率分别从阶段Ⅰ的58%和72%升高到阶段Ⅲ的67%和83%,总磷去除率均从60%左右升高到85%以上。与A^(2)/O反应器相比,进水条件变化对SSH反应器脱氮性能的影响较小。相同进水条件下SSH反应器脱氮性能更好,总氮平均去除率比A^(2)/O反应器高出23%。高通量测序结果表明,SSH反应器中微生物群落的多样性更高,Dechloromonas、Accumulibacter等脱氮除磷功能菌的相对丰度更高,是反应器出水水质良好且稳定的重要原因。研究成果可为SSH工艺的设计与实际应用提供参考依据。

生物除磷理论及实践新突破——从主流EBPR到侧流EBPR

基于传统生物除磷理论的带有前置厌氧区的主流生物除磷脱氮工艺,在过去近半个世纪的水体富营养化控制过程中一直发挥着主导作用。但是近些年全球范围内侧流活性污泥水解发酵项目(简称S2EBPR或SSH)得到了快速发展及应用,研究发现,这些采用侧流活性污泥发酵的污水厂出现了高效且更加稳定的生物除磷现象,但这种侧流EBPR却无法利用传统经典理论进行对照解释。这种情况下,一种可以直接利用葡萄糖及氨基酸进行发酵并释磷的新PAO菌属Tetrasphaera spp.被发现并分离,Tetrasphaera spp.在很多侧流活性污泥水解污水厂的菌群结构中相对传统Accumulibacter菌属占有更高的丰度,"Accumulibacter-Tetrasphaera"共生的"双PAOs协同共生除磷理论"及模型建立是对传统生物除磷理论的重大拓展与突破。基于污水处理生物除磷脱氮技术发展史的视角,从主流污水脱氮除磷工艺技术发展史梳理开始,对侧流EBPR现象发现及侧流发酵机理、Tetrasphaera spp.发现、生化代谢模型及其生态位、双PAOs模型的建立等方面进行了系统性梳理和总结,并结合国内外研究成果及实际案例,总结了侧流活性污泥水解发酵技术工艺构型新发展及工程化应用现状,在此基础上分析了未来侧流EBPR技术发展前景,以期为我国污水厂未来深度脱氮除磷提标改造尤其是低C/N比污水的处理提供借鉴。