单级固定床生物膜反应器主流厌氧氨氧化快速启动性能

主流厌氧氨氧化(Anammox)是城市污水脱氮的热点和难点问题。本研究采用单级固定床生物膜反应器(SFBR)处理模拟城市污水,通过间歇运行切换和微氧(DO:0.4~0.7mg/L)控制,65天后成功启动Anammox。系统对氨氮和总氮去除率分别达98.8%和92.6%。此时生物膜结构致密,呈现红色。微生物活性测试发现,厌氧氨氧化菌活性在所有功能菌活性中最高。高通量测序证实厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia)、短程反硝化菌(Thauera)和硝化菌(Nitrospira)共存,而未检测到氨氧化菌。amoA功能基因扩增子测序进一步分析表明,Nitrospira实际为全程氨氧化菌(Comammox)。因此,系统是在具有氧分层的生物膜内通过全程硝化/短程反硝化/厌氧氨氧化途径耦合实现城市污水脱氮。研究结果为主流Anammox快速实现提供了一种新的工艺思路。

厌氧膜生物反应器的发展及其耦合厌氧氨氧化脱氮的研究综述

由于厌氧膜生物反应器(AnMBR)在水中有机物资源化利用方面具有独特的优势,逐步成为污水处理领域的研究热点。从反应器与膜组件的配置、有机物的去除以及产甲烷率等方面讨论了影响AnMBR运行效果的主要因素。结合污水深度脱氮的需求,探讨了厌氧氨氧化(ANAMMOX)自养脱氮与AnMBR的耦合技术。介绍了国内外相关耦合工艺的应用形式,总结了关于该耦合工艺最新的研究方法、运行效果等,展望了该技术在污水处理领域的应用前景。

芬顿-ABR厌氧-生物接触氧化法组合工艺处理化学合成制药废水的工程应用

化学合成制药废水具有有机物浓度高且成分复杂的特点,通过研究废水特征,探索一种高效稳定的处理工艺。以某工程为例,采用芬顿氧化-ABR厌氧-生物接触氧化法-混凝沉淀-活性炭过滤组合工艺,对工艺进行了详细介绍。化验结果显示,废水COD、BOD_(5)、SS、NH_(3)-N的质量浓度分别为5200~5400 mg·L^(-1)、1100~1250 mg·L^(-1)、180~200 mg·L^(-1)、50~60 mg·L^(-1)、色度为80~100度。经105 d系统调试,不断优化运行控制参数,出水COD、BOD_(5)、SS、NH_(3)-N的质量浓度分别达到180 mg·L^(-1)、30 mg·L^(-1)、10 mg·L^(-1)、20 mg·L^(-1)以下,色度达到10度以下,主要污染物指标可达到《化学合成类制药工业水污染物间接排放标准》(DB41/756—2012)中的B级标准。针对此类化学合成制药废水,采用芬顿-ABR厌氧-生物接触氧化法组合工艺,技术可行,具有良好的环境效益。

UASB厌氧氨氧化反应器处理酿酒黄水的研究

为了提高厌氧氨氧化菌处理酿酒废水的脱氮性能,采用11 L的UASB反应器,接种酒厂废水处理站厌氧消化污泥,利用悬浮多孔球型生物填料对生物膜的附着作用,在温度为(35±2)℃条件下,以稀释后的酿酒黄水为进水,启动反应器。结果表明,反应器的启动经历了污泥性能适应期、提高期和稳定期3个阶段。反应器在第209天进入稳定期,NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N去除率分别达75%和99%;反应器污泥为褐色,并在反应器下部形成褐色颗粒污泥。利用UASB厌氧氨氧化反应器处理稀释后的酿酒黄水,可以有效提高该废水的脱氮处理效率。

厌氧折流板反应器-生物接触氧化池联合工艺处理新兴农村生活污水试验

采用厌氧折流板(ABR)-生物接触氧化(BCO)工艺处理新兴农村生活污水,试验研究了COD去除率、pH、挥发性脂肪酸(VFA)、碱度等随水力停留时间(HRT)的变化情况以及BCO中氮的转化。试验停留时间经过20、16、12、8、4、3、2 h的连续改变,最终确定最佳停留时间是4 h。试验进水COD平均为1 530 mg.L-1,经过ABR处理之后,出水COD降为119 mg.L-1,经过BCO工艺处理后,COD降为9 mg.L-1。ABR工艺COD的平均去除率为92%,总COD去除率为98%。同时,进水NH4+-N经过ABR-BCO工艺处理以后,平均质量浓度由93 mg.L-1降为0.52 mg.L-1,NH4+-N去除率为99%,总氮去除率在40%左右。

厌氧复合床/生物接触氧化反应器处理垃圾渗滤液

采用厌氧复合床/生物接触氧化反应器(UBF/BCOR)处理垃圾渗滤液。试验结果表明,经60d微生物培养,UBF/BCOR顺利完成启动;通过变负荷试验,确定UBF/BCOR的COD容积负荷最大为9.54kg/(m3.d);UBF/BCOR稳定运行后期,COD总去除率平均为87.8%,BOD5总去除率平均为93.5%,NH3-N总去除率平均为72.4%,去除效果较好;UBF/BCOR的pH大致保持在弱碱性,能够满足微生物生长需要,因此试验过程中不需调节pH。

厌氧挡板反应器-两级接触氧化池联合处理印染废水的实验研究

采用厌氧挡板反应器-两级接触氧化池组合处理印染废水,探讨了HRT对厌氧挡板反应器运行效果影响和两级接触氧化池的净化效果.结果表明:HRT的降低会导致厌氧挡板反应器净化效果明显下降,但厌氧挡板反应器为后续的好氧生物处理提供良好的降解条件;当HRT为10h时,COD、色度平均去除率分别达22.5%和51%,B/C比值为0.3.厌氧挡板反应器出水再经过两级接触氧化池,出水COD、BOD、色度分别为32.2~77.3mg/L、7.9~19.6mg/L和11.6~49.1度,均达到了GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》直接排放的要求.

IC厌氧反应器-接触氧化-曝气生物滤池处理酿酒废水

针对桂林湘山酒业有限公司所产生的酿酒废水,本设计采用中和混凝沉淀-IC厌氧反应器-接触氧化-曝气生物滤池工艺进行处理。检测结果表明,该工艺对COD_(Cr)、BOD_5、SS和TN都有较好的去除效果,最终出水水质达到《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB27631-2011)中的污染物排放限值,并且该工艺具有容积负荷率高、抗冲击能力强、运行经济稳定、节约占地面积等优点。

厌氧反应器-生物接触氧化工艺运行实例

通过污水处理站的运行实例,阐述了厌氧反应器-生物接触氧化工艺在啤酒厂废水处理的应用,同时对启动运行控制因素进行了论述和探讨。

厌氧折流板反应器—生物接触氧化组合工艺处理生活污水研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)-生物接触氧化组合工艺(以下简称组合工艺)进行生活污水处理试验研究,确定最佳水力停留时间(HRT),在此基础上考察组合工艺对生活污水COD、SS和TN的去除效果。结果表明:(1)组合工艺最佳反应条件为组合工艺HRT 20h(ABR段HRT 15h,生物接触氧化池段HRT 5h)、温度14℃。(2)在最佳反应条件下,组合工艺对生活污水COD、SS具有良好的去除效果,COD、SS去除率平均分别为81.0%、95.8%;对生活污水TN去除效果较差,去除率平均仅为64.7%。

高效厌氧反应器与生物接触氧化工艺处理玉米淀粉生产中的废水

介绍了采用高效厌氧反应器(UASB)-生物接触氧化为主体工艺来处理高浓度有机废水的工艺,处理后化学需氧量(CODcr)≤80 mg/L,生物需氧量(BOD5)≈20 mg/L,pH值6.8～7.2,基本达到<国家综合污水排放标准>(GB8978-1996)Ⅰ级排放标准.

利用序批式生物膜反应器启动厌氧氨氧化研究

研究了在缺氧条件下利用序批式生物膜反应器(SBBR)快速启动厌氧氨氧化过程,并考察了该过程中反应器的脱氮效率、厌氧氨氧化现象、生物膜性质及微生物群落的变化.从第60d开始出现ANAMMOX现象,经过100多天的启动,最高总氮负荷达0.67kg-N/m3 d,总氮去除率达到87.3%.生物膜厚度和污泥颜色、形态发生明显变化,厌氧氨氧化菌的相对含量达到40%以上,成为反应器的优势菌种.本研究表明SBBR是一种高效启动厌氧氨氧化的生物反应器.

反硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的研究

反硝化菌的生长快于厌氧氨氧化菌 ,通过培育反硝化生物膜 ,利用反硝化菌的基质多样性和代谢多样性 ,可使生物膜由催化反硝化反应过渡到催化厌氧氨氧化反应 ,加速Anammox反应器的启动 .经过 3个月的运行 ,Anammox反应器的容积总氮负荷达 0 14 3kg·m-3 ·d-1,总氮去除率约 86 5 2 % ,出水NH+ 4 N和NO-2 N均低于 1mg·L-1.NH+ 4 N去除量、NO-2 N去除量和NO-3 N生成量之间比例的变化以及污泥颜色的变化 ,可以指示Anammox反应器的启动进程 .

硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的研究

研究了以自养型硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的可行性。试验结果表明,采用先培养自养型硝化生物膜再启动厌氧氨氧化反应器的方法,可在110d内成功启动厌氧氨氧化反应器,200d时反应器对NH4+-N和NO2--N的去除负荷分别达到0.526kg/(m3.d)和0.536kg/(m3.d)。启动初期的出水pH值低于进水pH值,到后期则出水pH值高于进水pH值。第110～200天时去除的NH4+-N和NO2--N的量与NO3--N的生成量之比为1:1.1:0.33;稳态运行时反应器内呈碱性。因此,NH4+-N去除量、NO2--N去除量和NO3--N生成量之间的比值以及反应器内pH值的变化可以指示厌氧氨氧化反应器的启动进程。

三段式硝化型生物接触氧化反应器的启动及特性

采用实际生活污水,研究了三段式串联的硝化型生物接触氧化反应器的挂膜启动及各段的硝化特性.试验结果表明:利用中间沉淀池出水作为生物接触氧化反应器的进水进行自然挂膜,在无需投加接种污泥的情况下,20d挂膜成熟,NH4+-N的去除率达到98%以上.反应器中随着沿程推流,三段的生物量和生物膜厚度逐渐降低,最大的生物量和生物膜厚度分别为1271.25mg/L和119.45μm.分析各段的硝化特性,发现三段在低温15℃条件下仍具有较高的比硝化速率,并且在同一温度下(15,23,32℃),第2、3段的比硝化速率均大于第1段.针对上述现象,根据比耗氧速率SOUR粗略估计了AOB和NOB在各段中的相对比例.3段AOB的百分比分别为(25.64+4.89)%,(34.59+5.02)%,(42.50+1.57)%,而NOB的百分比为(23.52+3.35)%,(39.65+4.26)%,(40.69+2.19)%.此外,系统运行125d的FISH结果表明,3段的微生物菌群分布确实存在差异.与第1段相比,后2段的AOB和NOB更容易成为优势菌.

厌氧氨氧化反应器载体生物膜细菌多样性的研究

采用细菌16S rRNA通用引物1055F/1392R-GC获得的PCR产物进行变性梯度凝胶电泳(DGGE),分析了两个厌氧氨氧化反应器在不同运行时间其载体生物膜上的细菌多样性。结果表明,两个反应器在不同运行时间其细菌种群多样性有一定差异。DGGE优势条带序列系统发育分析结果表明,反应器载体生物膜上的细菌类群主要是陶厄氏菌属Thauera、鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas,外硫红螺旋菌科Ectothiorho-dospiraceae、酸杆菌门Chloroflexi、绿弯菌门Acidobacteria及不可培养细菌。当反应器运行208 d时,水体中氨氮和亚硝态氮的去除率维持较高水平,两者去除率之比为1.1,表明反应器内发生了厌氧氨氧化反应。针对厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因引物Pla46F/Amx368R-GC获得的PCR产物,采用DGGE技术对载体生物膜上的厌氧氨氧化细菌进行了检测。DGGE优势条带序列分析结果表明,在反应器中富集得到的厌氧氨氧化细菌分别与Planctomycete KSU-1、Candidatus Jettenia asiatica的相似性均为96%,可以认为它们是反应器内起厌氧氨氧化作用的主要细菌。

厌氧氨氧化无纺滤布生物膜反应器的运行

氧气是厌氧氨氧化菌的抑制因素，通过无纺滤布生物膜系统内部形成适合厌氧氨氧化菌的厌氧环境，运行62d，实现0．617kgN／（m^3·d）氮容积去除负荷，稳定运行阶段氨氮和亚硝氮的去除率分别为97．9％和98．7％；98mgN／LNO^2-—N经24h接触产生完全抑制，通过将进水亚硝氮浓度降至20～40mgN／L，运行31d，成功恢复厌氧氨氧化活性，试验末期氮容积去除负荷为O．641kgN／（m^3·d）。

DO在厌氧序批式生物膜反应器中对厌氧氨氧化反应启动的影响

考察了DO在厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR)中对厌氧氨氧化反应启动过程的影响。结果表明,当进水采用高纯氮气进行除DO处理后进入ASBBR时,ASBBR很快以厌氧氨氧化反应为主,运行13d后,NO3--N生成量、NO2--N去除量、NH4+-N去除量比开始围绕0.25∶1.30∶1.00上下小幅波动,运行100d后的总氮容积去除负荷为1.560kg/(m3·d);当进水不除DO处理进入ASBBR时,从运行的第57天开始,ASBBR内才表现出明显的厌氧氨氧化反应特性,运行到第73天时,NO3--N生成量、NO2--N去除量、NH4+-N去除量比开始围绕0.21∶1.20∶1.00上下小幅波动,运行的93～100d,总氮容积去除负荷稳定在较高水平,最高可达1.090kg/(m3·d);进水不除DO处理时,会使厌氧氨氧化反应启动迟缓;无纺布作为生物载体,具有较强的抗水力负荷和基质(NH4+-N、NO2--N)负荷能力。

生物膜反应器厌氧氨氧化脱氮效能研究

利用厌氧氨氧化生物膜反应器,分别研究提高基质浓度和缩短水力停留时间(HRT)对提高反应器总氮容积去除负荷的影响。实验之前总氮容积去除负荷达到2.11kgN(/m·3d),总氮去除率为87.9%。以提高基质浓度的方式经过50d的培养,总氮容积去除负荷稳定在4.0kgN(/m·3d),进水总氮浓度从300mg/L逐渐提高到700mg/L,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到70mg/L和100mg/L;以缩短HRT的方式经过55d的培养,总氮容积去除负荷达到7.0kgN(/m·3d),HRT由3h缩短至0.67h,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到40mg/L和60mg/L。实验结果表明随着进水基质浓度的增加水中游离氨和亚硝酸的浓度随之增加,从而抑制厌氧氨氧化菌活性,不利于反应器脱氮效能的提高。在相同总氮容积负荷下缩短HRT有利于厌氧氨氧化细菌的富集,但过短的HRT容易导致微生物流失。

高氮负荷冲击后海洋厌氧氨氧化生物反应器的重启

以3个经过高氨氮负荷冲击后的海洋厌氧氨氧化生物反应器为研究对象,其脱氮性能差、细菌生物活性低,通过对比实验探究其快速重启措施。结果显示,反应器3运行13 d后恢复脱氮性能,NH4+-N和NO2--N的去除率分别为92.5%、85.7%;运行46 d,容积负荷及去除速率分别为0.34 kg/(m3·d)和0.25 kg/(m3·d),NH4+-N、NO2--N、NO3--N的反应速率化学计量比为1.0:1.29:0.19。反应器1在第51天恢复脱氮性能,运行83d,获得容积去除速率0.36kg/(m3·d);反应器2在第20天恢复脱氮性能,运行57 d,获得容积去除速率0.23 kg/(m3·d)。研究表明,相比高基质含量短HRT和低基质含量短HRT,低基质含量长HRT是快速重启反应器的优选措施。