亚硝酸型同步硝化反硝化SBR的启动及脱氮效率的影响研究

研究利用在线参数的变化特征实现短程硝化反硝化脱氮工艺的快速启动,并利用梯度降温的方式在低温条件下实现工艺的高效脱氮;投加不同的碳源(乙酸钠、蔗糖和葡萄糖)及控制不同的碳氮比(C/N),探究最佳的反硝化条件。研究结果表明,在碳源为乙酸钠、氮源为亚硝酸钠、C/N=5的条件下,可以将水中的NOx--N完全去除。采用批次进水的方式实现了亚硝酸型同步硝化反硝化脱氮工艺的启动和运行,出水氨氮质量浓度为0.80 mg/L(<5 mg/L),无机氮质量浓度为11.06 mg/L(<15 mg/L)。

同步硝化内源反硝化除磷好氧颗粒污泥的储存与恢复

针对好氧颗粒污泥颗粒化时间慢等问题,进行了同步硝化内源反硝化除磷好氧颗粒污泥常温储存及活性恢复实验研究.结果表明,好氧颗粒污泥经过60d的常温储存后,颗粒的结构基本能保持稳定,但是颗粒污泥的活性大幅度降低,污染物去除率仅有储存前的30%~40%.将常温储存的颗粒污泥接种到反应器中,经过一定的调控手段,可以在60d内恢复好氧颗粒污泥的功能及活性.此外,经过储存与恢复,好氧颗粒污泥的群落结构也发生了明显变化.大部分的微生物的相对丰度变化可逆,经过储存和恢复可以恢复至储存前的状态(包括Defluviicoccus(GAOs)和Flavobacterium(PAOs)),重构同步脱氮除磷的微生物群落结构.

固相自养-异养反硝化脱氮同步去除微污染物

针对固相反硝化体系,以聚己内酯复合花生壳(PCL/PS)的固体碳源为基底,耦合以S和Fe O主导的自养反硝化,构建新型多功能碳源,考察其对典型微污染物(Cr(Ⅵ)、ClO_(4)^(-)、BPA、NPX)与硝酸盐的同步降解效能,探究自养异养共存的反硝化体系内微生物群落特征及微观作用机制.结果表明,PCL/PS异养反硝化体系具有更好的反硝化脱氮和同步去除Cr(Ⅵ)、BPA性能,对NO_(3)^(-)-N、Cr(Ⅵ)的去除率分别为94%、92%,对NO_(3)^(-)-N、BPA的去除率均可达99%以上;PCL/PS同时耦合Fe O和S的体系反硝化脱氮同步去除ClO_(4)^(-)、NPX性能良好且稳定,在反硝化率均维持90%的基础上,对NO_(3)^(-)-N、ClO_(4)^(-)的去除率分别达90%、96%,对NO_(3)^(-)-N、NPX的去除率分别达96%、99%;固体碳源种类不同,其对微污染物降解去除的选择性也不同.测序结果表明,耦合自养反硝化后,反应体系内微生物多样性和丰富度均有所提高,Clostridium_sensu_strito、Lactococcus和Prevotella是4个固体碳源体系中影响污染物去除性能的主要优势菌属.

沼液二级生化出水铁硫协同同步硝化-自养反硝化深度脱氮

针对沼液二级生化出水仍含高浓度硝态氮(NO-3-N)、氨氮等问题,文中研究了铁硫协同同步硝化-自养反硝化的影响因素。结果表明,在无外加碳源的条件下,铁硫协同同步硝化反硝化可有效提高TN、NO^(-)_(3)-N和氨氮的去除率。同时,在S/N为2的条件下,对TN、NO^(-)_(3)-N、氨氮去除率分别达到51.25%、83.63%、67.33%。氮去除动力学结果表明,TN去除规律在0~15 h内符合一级反应动力学特征,且其反应速率常数(0.0510 h^(-1))大于不投铁硫的空白组(0.0355 h^(-1))。微生物群落演变规律表明,铁刨花及硫代硫酸钠的投加会使微生物群落丰富度提高、多样性降低,且投加铁硫可显著提高自养反硝化菌[硫杆菌属(Thiobacillus)、铁杆菌属(Ferribacterium)]及异养反硝化菌[聚糖菌属(Defluviicoccus)、Candidatus_Competibacter、陶厄氏菌属(Thauera)]的丰度。

共包埋亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化菌固定化处理氨氮废水的研究

提供了一种通过亚硝化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌的共固定化来获得同时短程硝化、厌氧氨氧化(anammox)和反硝化生物脱除氨氮的有效方法。通过批式实验确定了最佳溶解氧质量浓度(DO)为1.2 mg/L,短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化生物量比例为1∶2∶1。在连续运行实验中,总氮(TN)负荷为1.5 g N/(L·d),TN最大去除负荷分别为1.44 g N/(L·d),COD去除率升高。扫描电子显微镜(SEM)显示,培养100 d后,微生物数量大幅增加。结果表明:共固定亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化微生物处理氨氮废水是一条有效的方法,可以大大截留脱氮微生物,载菌凝胶体形成外部好氧和内部厌氧微环境,为短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化过程提供反应空间。

同步硝化反硝化除磷颗粒污泥的快速启动与强化

为了探究同步硝化反硝化除磷颗粒污泥系统的快速启动,本研究首先通过饥饿-饱食、逐步缩短沉淀时间的培养方式进行污泥造粒;其次通过定期投加30mg/L的NO_(2)--N,提供高浓度亚硝酸盐环境以强化氮磷去除;最后进一步提高系统氮负荷,考察其运行氮磷去除效率。系统在28天的培养下实现污泥快速颗粒化,MLSS稳定在5.6~6.2g/L,SVI30/SVI5达到0.96,颗粒沉降性能良好。通过亚硝酸盐强化,系统厌氧释磷量从3.51mg/L提升至29.4mg/L,同时NOB活性被抑制,实现短程硝化反硝化除磷。系统在C/N/P质量比为420/80/10的条件下,实现了99.85%的总氮去除与99.43%的磷去除。微生物群落分析表示在该启动策略下Acinetobacter菌属占据主导地位。

同步硝化反硝化脱氮方法在河水处理中的应用

为在河水处理中实现同步硝化反硝化脱氮,从湖泊湿地中分离出一种具有同步硝化反硝化作用的菌株SND,量化去除NH4^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N的能力,评估河流生态修复中的脱氮效应。结果表明,同步硝化反硝化作用的菌株SND可有效去除污水中的NH4^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N。文章通过在浮床生物反应器中培养SND来处理低碳氮比的河流废水,该技术具有巨大的潜力。

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S^(0))与天然铁硫矿石(FeS、Fe_(1-x)S、FeS_(2))两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO_(3)^(-)-N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h(B1)、12h(B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO_(3)^(-)-N完全去除。PO_(4)^(3-)-P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO_(4)^(3-)P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO_(4)^(2-)/NO_(3)^(-)低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应降低,且pH保持在6.3以上,无需添加pH缓冲剂。微生物群落结构分析表明,Thiobacillus(硫杆菌属)和Ferritrophicum(铁氧化菌属)是3组反应器中硫自养反硝化菌的优势菌属,在B1、B2和B3反应器的相对丰度分别为16.07%和31.24%、30.07%和50.19%以及30.20%和11.62%。复合硫基质提高了微生物群落丰度和物种多样性,从而表现出良好的脱氮除磷效果。

土壤矿物驱动的反硝化研究进展

氮肥的大量施用虽然极大地推动了粮食的增产,但也引发了一系列生态环境问题。氮素在农田土壤中的转化规律长期受到研究人员的关注。本文介绍了农田土壤中除有机质以外的多种可以为反硝化提供电子的土壤矿物,如亚铁[Fe(Ⅱ)]和亚锰[Mn(Ⅱ)]的反硝化过程研究进展,探讨了可能影响土壤矿物驱动反硝化反应规律的因素。通过梳理发现,传统研究主要是在纯相条件下对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)驱动反硝化过程进行研究。近年来愈来愈多的证据表明,在农田土壤这种复杂的介质中,Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)也可以为反硝化提供电子。然而,土壤矿物驱动的反硝化在农田土壤反硝化过程中的作用存在不确定性,其内在机理以及对农田土壤氮循环和温室气体排放的作用机制尚不明确。本文指出土壤矿物驱动的反硝化在农田土壤中的影响因素、作用机制以及该过程与有机质驱动的异养反硝化的相互关系是未来的研究方向。

泥水混合水解酸化预处理下同步硝化反硝化除磷颗粒污泥运行

为实现生活污水下同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统的稳定运行,选用SBR接种人工配水培养的SNEDPR颗粒污泥,以实际生活污水和污泥经混合水解酸化预处理为进水基质,通过优化预处理单元水力停留时间(HRT)联合SBR排泥方式实现该系统稳定运行。结果表明,预处理单元HRT从12 h降至4 h时,水解酸化液提供的乙酸、丙酸质量浓度和挥发性脂肪酸(VFA)占比提高,好氧颗粒污泥(AGS)内厌氧聚羟基烷酸(PHA)储存量增加,同步硝化反硝化(SND)效率提升至58.1%,出水TN降至7.8 mg/L左右。同时,底部排泥的SBR内小颗粒占比上升、LB-EPS增加,系统沉降性能变差;顶部排泥下成熟老化的大颗粒占比上升,颗粒含水率和强度下降;而选择性排泥的SBR内颗粒粒径集中在0.5~0.9 mm,颗粒结构密实、强度高,颗粒内细菌分层分布增强SND效果,批次实验表明,NOB和GAOs活性降低,系统内以NO_(2)^(-)为电子受体的DPAOs占比提升至40.5%,同步硝化内源反硝化除磷效率得到提升。预处理单元较短的HRT联合选择性排泥处理生活污水颗粒性能稳定,系统出水TN和TP均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中所规定的一级A标准,可实现氮磷的高效稳定去除。

高盐条件下pH对同步短程硝化反硝化脱氮性能及微生物群落的影响

本研究采用复合序批式生物膜反应器(HSBBR)处理高盐废水,考察了进水pH对反应器性能和微生物群落结构的影响。进水pH值由7.8降至6.0和5.0以及由5.0恢复到7.8,对污染物去除效能和稳定性影响较小,COD、NH^(+)_(4)-N和总无机氮的平均去除率保持在96%、99%和91%以上。进水pH改变对NO^(-)_(2)-N积累产生明显影响,pH为7.8条件下周期内NO^(-)_(2)-N最大积累量为7.07~8.15 mg·L^(-1),明显高于pH值为6.0和5.0时的值(4.81和2.23 mg·L^(-1))。进水pH由5.0提升至7.8悬浮污泥和生物膜的微生物多样性均降低。进水pH为5.0时,反应器内相对丰度前三位的菌属为反硝化菌Defluviicoccus(14.7%~27.3%)和Candidatus_Competibacter(22.7%~26.0%)及聚磷菌Candidatus_Accumulibacter(11.8%~17.8%);pH提升至7.8时,丰度为前三位的菌属是Candidatus_Accumulibacter(7.6%~40.5%)、Candidatus_Competibacter(21.3%~26.2%)和unidentified_Spirochaetaceae(2.5%~8.7%)。进水pH从5.0升高至7.8,氨氧化菌属Nitrosomonas的相对丰度由3.3%~3.8%下降到1.2%~1.3%,反硝化菌属总丰度从43.5%~52.6%下降到24.9%~33.1%;表明低pH条件下较高丰度氨氧化菌和反硝化菌的共同作用为同步短程硝化反硝化脱氮提供了保障。

温度对SBBR亚硝酸型同步硝化反硝化的影响

采用序批式生物膜反应器(SBBR)处理广州地区的城市污水,当温度为21～35℃时均能实现亚硝酸型同步硝化反硝化。随着温度的上升,氨氧化速率及对TN的去除速率均加快,31℃时达到最大值,其中氨氧化速率为4.71mgNH4+-N/(L.h),对TN的去除率为84.8%;但当温度升高到35℃时去除速率会略有下降,且所需反应时间延长。在21～35℃的范围内,温度对反硝化菌的影响要小于对亚硝酸菌的,随着温度的升高,SBBR的同步反硝化效果相对得到了加强。利用DO、pH和ORP的变化规律判定反应结束时刻,可以实现对亚硝酸型同步硝化反硝化的过程控制。

限氧曝气实现亚硝酸型同步硝化反硝化的研究

在(19±1)℃条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比实际生活污水,没有外加有机碳源,通过限氧曝气实现了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮(simultaneous nitrification denitrification via nitrite,亚硝酸型SND).试验结果表明,较长污泥龄下(50～66 d),通过控制曝气量使系统溶解氧处于较低水平,好氧末端ρDO<2.0 mg/L,平均ρDO≈0.65 mg/L,不仅可在常温条件下实现短程硝化,ρ(NO2--N)/ρ(NOx--N)稳定在95%以上,而且可同时在该好氧硝化系统中获得高效的反硝化效果,稳定运行后,经亚硝酸型SND途径的总氮去除率(ESND)平均为52%,最高可以达到63.1%.试验分析表明,低ρDO水平是实现亚硝酸型SND的关键因素,通过低ρDO影响硝化菌群的构成、反硝化菌的缺氧微环境以及有机物和ρ(NH4+-N)的降解特性,促进了亚硝酸型SND的形成.

复合生物反应器亚硝酸型同步硝化反硝化

以实际生活污水为对象,利用有效容积为12L的间歇式复合生物反应器(填料体积填充比为30%),通过控制ρ(DO)稳定实现了亚硝酸型同步硝化反硝化脱氮.试验结果表明,在同步硝化反硝化条件下,随着ρ(DO)的升高,亚硝化率逐渐降低,总氮去除率也呈下降趋势.曝气结束,ρ(DO)>4 mg/L时,系统的亚硝化率和总氮去除率均小于50%;当ρ(DO)为2 mg/L,温度维持在(28±1)℃,硝化过程中亚硝化率始终维持在85%以上,ρ(NH_4^+ -N)去除率大于98%,总氮去除率在75%左右.因此,在试验条件下,只要控制曝气量,使得曝气结束时反应器内ρ(DO)为2 mg/L,就可实现稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮.

高氮豆制品废水的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮工艺

采用序批式活性污泥法,通过控制溶解氧浓度开发出处理高氮豆制品废水的新工艺.实验结果显示,当曝气阶段反应器内溶解氧浓度保持在0.5 mg·L-1左右时,曝气过程中NO-2-N/NO-x-N的比率始终维持在93%以上,并且曝气结束时,有大约87.6%的氨氮是通过同步硝化反硝化途径去除的.因此,控制反应器内溶解氧浓度在0.5 mg·L-1左右时,在一个反应器内同时实现了亚硝酸型硝化反硝化和同步硝化反硝化.经过理论计算和机理分析,在此溶解氧下,亚硝酸菌的比增殖速率近似为硝酸菌的2.22～2.43倍,并且低溶解氧容易在活性污泥颗粒内形成进行反硝化作用的缺氧区.因此,在常温下,只要采用溶解氧传感器控制SBR反应器内溶解氧浓度在0.5 mg·L-1左右,就可以实现稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮工艺.

通过控制泥龄实现亚硝酸盐型同步硝化反硝化

采用序批式活性污泥法处理人工配制的城市生活污水,通过控制泥龄成功地实现了亚硝酸盐型同步硝化反硝化,曝气过程中NO-2-N/NOx--N值始终保持在84.48%以上,曝气结束时大约有80.39%的氨氮通过同步硝化反硝化途径被去除。在适宜的曝气量下,利用排泥的方法控制反应器内适宜的泥龄,可以实现稳定的亚硝酸盐型同步硝化反硝化。

SBBR工艺中亚硝酸型同步硝化反硝化的过程控制

采用序批式生物膜反应器(SBBR),在生物膜培养驯化初期实现了亚硝酸盐硝化,通过调节曝气量控制系统内的溶解氧浓度,实现了SBBR工艺中的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮,出水中亚硝酸盐累积率(NO2--N/NOx--N)达到90%左右,TN低于8mg·L-1,去除率为71.4%～85.6%。为了实现SBBR工艺中亚硝酸型同步硝化反硝化的过程控制,考察了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮过程中DO、pH和ORP的变化规律。试验结果表明,DO、pH和ORP的变化规律与反应器内COD的降解和"三氮"的转化有良好的相关性,并在不同温度条件下的亚硝酸型同步硝化反硝化硝化过程中具有良好的重现性,可以依据DO、pH和ORP在变化曲线上的特征点作为SBBR法亚硝酸型同步硝化反硝化的过程控制参数。

SBBR中DO对亚硝酸型同步硝化反硝化的影响

用序批式生物膜反应器（SBBR）处理南方地区城市污水，在气量从30L·h^-1提升到100L·h^-1（平均DO范围为2．75～5．20mg·L^-1）的过程中均能有效地实现亚硝酸型同步硝化反硝化．综合反应时间和脱氮效果，气量为60L·h^-1（平均D0为4．25mg·L^-1）时具有最佳脱氮效率，可以作为处理南方地区城市污水SBBR亚硝酸型同步硝化反硝化工艺的控制参数．

亚硝酸盐型同步硝化反硝化耦合除磷研究

采用序批式活性污泥法,对人工配制的城市污水,通过控制泥龄成功实现亚硝酸盐型同步硝化反硝化,同时取得很好的生物除磷效果。实验结果显示:适宜的泥龄下,在控制适宜的COD及DO的条件下,COD、氨氮、总氮和总磷的去除率分别可达93%、99.6%、84.58%和99%。因此,利用排泥的方法控制反应器内适宜的泥龄,可以取得很好的同步脱氮除磷效果。

COD/N对亚硝酸盐型同步硝化反硝化脱氮的影响

采用序批式活性污泥法，对人工配制的城市污水，通过控制泥龄成功实现亚硝酸盐型同步硝化反硝化，并考察了不同COD／N对亚硝酸盐型同步硝化反硝化效果的影响．试验结果显示：适宜的泥龄下，在控制适宜的pH、DO及COD：N为6．5左右的条件下，COD、氨氮和总氮的去除率分别可达90％-95％、99％左右、90％以上．因此，适宜的泥龄时，控制反应器内适宜的COD／N，可以使亚硝酸盐型同步硝化反硝化取得很好的效果．