生物强化脱氮工艺在MBR中的应用

介绍了一种污水处理厂强化脱氮工艺在MBR中的应用,从传统生物脱氮的反应原理入手,通过分段工艺筛选专属菌种,培养高效异养菌及自养菌(硝化菌),增强了系统应对进水水质复杂,以及含有抑制硝化反应的有毒有机物及痕迹重金属的能力,对温度等影响硝化效果的环境因素的适应力强,实现了强化硝化的稳定性及效果,可同样适用于含有较高比例工业废水的园区废水,以及冬季温度较低情况下污水厂的运行等。通过实际案例可以看出该工艺在MBR中的应用比传统脱氮工艺更加稳定,且大大降低了活性污泥浓度,减少膜化学清洗频率,延长膜使用寿命,降低吨水电耗,极大地提升了污水处理厂的经济效益。

好氧反硝化细菌Burkholderia sp.ZH8的脱氮特性与生物强化作用

针对传统生物脱氮处理含氮废水工艺流程复杂、脱氮效率低的问题,从实验室运行稳定的生物滤池筛选得到一株好氧反硝化菌株ZH8,该菌株具有较强的异养硝化和好氧反硝化能力.通过形态学、生理生化特征及16S rDNA序列分析,鉴定菌株ZH8为伯克氏菌(Burkholderia sp.).单因素试验表明,好氧反硝化菌株ZH8的最佳培养条件为:碳源为丁二酸钠,C/N为15,温度为30℃,转速为160r/min和pH值为7~8.此外,菌株ZH8不仅能以NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N或NO_(2)^(-)-N分别为单一氮源进行生长,而且在混合氮源条件下也可实现同步硝化反硝化作用.通过全基因组分析,菌株ZH8的异养硝化脱氮为谷氨酸脱氢酶途径的铵同化过程,好氧反硝化途径为:NO_(3)^(-)-N→NO_(2)^(-)-N→NO→N_(2)O→N_(2),碳代谢途径包括三羧酸循环、乙醛酸循环、糖酵解和戊糖磷酸.在采用纯菌ZH8为菌种培养的生物膜反应器中,反应运行至8~15d即可完成挂膜,系统可维持高效稳定的脱氮性能,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N及TN的去除率均可达到90%以上.该菌株为生物处理领域提供了新型菌种资源,能够有效处理含氮废水,具有实际应用价值.

基于碳减排的厌氧氨氧化脱氮工艺应用及强化调控进展

随着我国“双碳”目标的提出和水处理行业提标改造的重点落在生物脱氮,污水处理厂从关注满足排放许可限制转向实现碳中和、能量自给及资源回收。厌氧氨氧化(Anammox)技术凭借无需外加有机碳源、占地面积小、污泥产量少以及脱氮效率高等节能降耗与碳减排优势,代表着未来污水生物脱氮的发展方向。基于已有研究成果,梳理对比了传统脱氮与Anammox反应的发展历程;重点综述了新兴短程硝化耦合Anammox(PN-A)工艺、短程反硝化耦合Anammox(PD-A)工艺和甲烷型反硝化耦合Anammox(DAMO-Anammox)工艺在城市主流工况的应用进展;详细探讨了主流Anammox工艺面临低温、进水负荷不均和光照等环境因素冲击时,可施行的“侧流污泥补充至主流”“侧流污水间歇性补充至主流”“驯化生物膜颗粒”等内源性以及外源性的强化调控策略及内在机制;最后围绕分子生物学技术、材料科学、数字信息技术和管理政策,对加快Anammox生物脱氮技术的创新发展与推广应用进行了展望。

羊粪生物炭强化CRI系统厌氧氨氧化脱氮性能研究

为提高人工快渗(CRI)系统的脱氮效率,制备羊粪生物炭(SMB)并考察了其对CRI系统厌氧氨氧化启动过程中氮转化效率的影响,结合生物炭表征、生物膜特性和菌群结构变化解析了SMB强化厌氧氨氧化脱氮性能的机理。结果表明,在CRI系统滤料层添加质量分数为20%的SMB,可在运行43 d后成功启动厌氧氨氧化,总氮(TN)去除率达到94.6%,其启动时间比未添加SMB时缩短了25.9%,脱氮效率比未添加SMB时提高了8.3个百分点。SMB的添加可为CRI系统内微生物提供更优质的载体条件,刺激胞外聚合物的分泌,形成更稳定的生物膜结构,比厌氧氨氧化活性比未添加SMB时提高了20.3%。添加SMB后,CRI系统内厌氧氨氧化菌属Candidatus_Brocadia的相对丰度增长到26.25%,同时Denitratisoma、Thauera、Flavobacterium等反硝化菌群协同共存于体系内,促使系统在更短的启动时间内获得更高的TN去除效果,强化其厌氧氨氧化脱氮性能。

预处理-厌氧处理-MAP-生物脱氮组合工艺高效处理餐厨垃圾渗滤液工程

上海某区产生的餐厨垃圾渗滤液油分、固体悬浮物含量大,同时有机物、氨氮和总磷浓度高,属于难处理有机废水。本工程采用预处理-厌氧反应器-磷酸铵镁(magnesium ammonium phosphate,MAP)反应器-生物脱氮组合工艺处理餐厨垃圾渗滤液,处理能力达到100 m^(3)/d。预处理采用三相分离机分离浮渣油脂等物质。厌氧处理阶段通过两级厌氧处理工艺强化废水有机质降解去除。组合工艺系统对水量水质变化有较强抗冲击负荷能力。工程运行表明,组合处理工艺出水平均COD_(Cr)质量浓度为245 mg/L,氨氮质量浓度为6 mg/L,总氮质量浓度为40 mg/L,总磷质量浓度为4 mg/L,出水水质达到了上海市《污水综合排放标准》(DB 31/199—2018)的三级纳管标准。工程吨水处理成本为134.57元,进一步表明预处理-厌氧反应器-MAP-生物脱氮组合工艺是处理餐厨垃圾渗滤液的有效方法。

新型生物脱氮工艺及污水处理的发展趋势

当前我国城市污水排放污染问题日益突出,水体富营养化治理成效甚微,城市用水安全问题日益严峻,人们对水体治理的可持续发展的呼声日渐高涨,国家出台的一系列污水排放标准逐渐严苛。针对当前水污染现状,城市污水的传统处理工艺已经捉襟见肘,无法满足城市污水处理的要求。通过对传统脱氮工艺的问题分析,并就当前新型的生物脱氮工艺进行详细的介绍,分析各新型生物脱氮工艺的优点和不足,旨在为城市污水处理工艺提供新的思路,将新型生物脱氮工艺与传统生物脱氮工艺相结合的模式,探索更加清洁、经济、高效的城市污水脱氮工艺与污水处理发展趋势。

半固定生物膜载体耦合改良SBR工艺深度脱氮效能及机理研究

传统SBR反应器TN去除效果较差,研究采用半固定生物膜载体模块、污泥回流系统和快速进出水系统优化传统SBR工艺,并开展中试试验探讨工艺深度脱氮的效果和机理。结果表明半固定生物膜载体耦合改良SBR工艺在低进水负荷情况下对COD、NH_(3)-N、TN和TP的去除率分别为87.19%、98.24%、63.42%和87.06%,高进水负荷情况下去除率分别为94.34%、98.47%、73.47%和73.73%。通过16S rRNA基因序列和PICRUSt2技术分析,悬浮污泥和生物膜载体的微生物群落存在显著差异。在低进水负荷情况下,悬浮污泥主要负责反硝化,生物膜载体主要负责氨氧化,TN主要通过硝化-反硝化去除。在高进水负荷情况下,悬浮污泥中硝酸盐还原酶的作用逐渐减弱,生物膜载体中厌氧氨氧化和氮的同化作用成为主导,TN主要通过同化作用去除。

有机物存在时全程自养脱氮工艺启动及微生物群落结构演变

为了实现全程自养脱氮工艺在处理含有机物废水中的应用,考察有机物存在时全程自养脱氮工艺的启动、运行工况与微生物群落结构演变,通过低溶解氧和生物膜菌种富集的控制策略,缓解有机物对厌氧氨氧化菌的抑制,实现全程自养脱氮工艺启动和功能微生物的富集。结果表明,当进水化学需氧量质量浓度为600 mg/L时,全程自养脱氮工艺启动,在反应器稳定运行期间总无机氮去除率最高达到79.46%;三维荧光光谱显示腐殖酸类和富里酸类物质是主要的微生物代谢产物;微生物高通量测序显示厌氧氨氧化菌的优势属Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia的相对丰度分别从0.02%和0.01%增加到10.47%和4.45%,成功实现厌氧氨氧化菌的富集。

缺氧区增设填料强化AAO工艺脱氮效果分析

为解决巢湖流域某城镇污水处理厂脱氮除磷效果差,出水TN指标超标问题。试验在原AAO工艺缺氧区增设弹性填料模块,分析工艺段水质数据与微生物群落结构变化,判断工艺脱氮效果。结果表明,在不投加碳源的情况下,缺氧区与好氧区硝态氮单月日均出水浓度分别为0.77mg/L与6.38mg/L,总出水氨氮与TN达到《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》(DB 34/2710—2016),其中TN平均去除效率达到86%。缺氧区沿程段水质数据分析显示,该段具有显著的同步硝化反硝化作用。高通量测序分析发现,填料组与活性污泥组富集相对丰度较高的硝化菌属与反硝化菌属,可实现缺氧区2种菌属对于底物的双向互利,强化系统硝化反硝化的能力。

厌氧耦联二级缺氧-好氧工艺强化生物脱氮除磷的探究

针对传统A^(2)/O工艺处理低C/N废水过程中氮磷去除不理想的现状,开发了厌氧耦连二级缺氧-好氧工艺(AMAO)强化低C/N生活废水的新工艺。结果表明在低C/N进水中,AMAO工艺能较好去除COD、氨氮和总磷,在稳定时期,出水COD、氨氮和TP的去除效率分别为94.6%~96.2%、94.2%~95.6%和92.1%~93.5%,均高于传统A^(2)/O工艺。多级缺氧好氧交替强化了脱氮除磷微生物代谢。在污泥特征方面,AMAO工艺污泥浓度大致为4.5~4.6 g/L,胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)的含量大致为5.4~5.6 mmol/g,高于传传统A^(2)/O工艺。微生物群落分析表明AMAO工艺内相对丰度前四的为Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Nitrospirae(硝化菌门)和Acidobacteria(酸杆菌门)。本研究结果为低C/N生活废水的高效处理提供了一定的技术支撑。

低强度超声波在污水生物脱氮中的研究进展

“双碳目标”背景下新型生物脱氮工艺更具有碳减排潜力。然而,以厌氧氨氧化工艺为代表的新型生物脱氮工艺在维持稳定运行状态方面受多种因素影响,导致脱氮效率不稳定,限制了其实际应用与推广。低强度超声波技术作为一种清洁高效的物理方法具有促进污泥活性、筛选微生物菌群的特点,与生物方法相结合可提高整体脱氮效果。论文围绕低强度超声波在强化生物脱氮性能中的作用展开讨论,介绍了超声波生物效应机理,分析了声能密度、辐照时间、超声频率等影响生物脱氮的因素,并从氮转化速率、污泥活性、微生物群落及污水生物脱氮的潜在机理方面综述了低强度超声波在污水生物脱氮中的应用,旨在为低强度超声波在脱氮实际应用中提供支撑。

提高人工湿地脱氮除磷性能强化技术及其在有色金属工业废水中的应用

人工湿地因具有良好的脱氮除磷性能而广泛应用于生活污水尾水和工业废水的深度处理。然而,随着环保政策要求的日益严格,传统的人工湿地对不同水质污水的处理能力有限,从而导致多数污水处理难以满足达标排放的要求。因此,越来越多的强化技术与手段被应用于人工湿地系统,以增强人工湿地的污染物净化性能。主要从合理设计人工湿地、联合预处理工艺构建复合人工湿地系统以及保温和溶解氧控制等方面综述当前提高人工湿地脱氮除磷性能的强化技术,并简要概述了人工湿地在处理有色金属工业废水中的应用。

曝气生物滤池影响因素及脱氮除磷研究进展

曝气生物滤池(BAF)是一种集吸附、过滤和生物氧化为一体的新型污水生物处理技术。本文介绍了影响BAF运行效果的因素(如填料、水力负荷、气水比、反冲洗、C/N和温度等),综述了BAF在去除水中各类污染物质的最新研究进展,并就该工艺在有机及悬浮物去除、硝化除氨、脱氮除磷、耦合其他工艺等方面所具备的优势与不足进行了阐述,为BAF的发展与应用研究提供一定的科学参考。

MBR工艺强化脱氮除磷处理滇池农业面源污水的调控方法及实际应用

为保证滇池环湖截污体系已建混合水质净化厂MBR工艺实现出水氮磷稳定达标,通过现场搭建中试规模的系统,研究了外加碳源(乙酸钠)和除磷剂(聚合氯化铝)投加量对实际污水中氮磷强化去除的关系,提出了针对滇池农业面源污水常年进水水质质量浓度、碳氮比以及碳磷比均较低,TN和TP质量浓度波动大的特点,可灵活采用外加碳源(乙酸钠)和辅助化学除磷(PAC)的双调控方法或辅助化学除磷的单调控方法,在能够使出水中氮磷达标稳定的前提下,节约运行成本。同时,以中试研究参数为基准,有效地提高了洛龙河混合水质净化厂的实际运行调控效率,缩短了整个系统优化调整时间,并最终实现净化厂各项出水水质参数稳定达标,特别是TP质量浓度稳定低于0.3 mg/L的地方标准要求,预计滇池现有的两座MBR工艺处理厂每年TP的减排量可达65.3 t。

脱氮生物滤池在长三角地区城镇污水处理厂中的应用对比分析

选取长三角地区4座城镇污水处理厂中3种典型的脱氮生物滤池,从脱氮滤池设计参数、前后段工艺设计及实际运行情况进行了全面的对比分析。结果表明,滤料是影响滤池形式及运行成本的核心因素,也决定着上下游工艺的选择。在越来越严格排放标准的要求下,脱氮滤池的设计应在调查厂区现状和水质情况的基础上统筹考虑脱氮负荷的分配,保证各个水质指标的稳定达标。最后对实际应用中存在问题及对策进行了总结。

Bardenpho工艺提标改造前后全流程脱氮除磷特性变化

近年来,污水排放标准中氮磷的控制要求不断加严,许多污水处理厂需要提标改造。对于Bardenpho工艺来说,可以通过增加厌氧、好氧池容,减小缺氧池容来提标改造,研究了提标改造前后全流程的水质、脱氮除磷活性和微生物群落结构变化。结果表明,改造后出水总磷和氨氮降低至0.09、0.24 mg/L,达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅲ类标准。提标改造后,硝化活性、反硝化活性和除磷活性均有提升。微生物群落结构分析表明,硝化螺旋菌(Nitrospira)为优势硝化菌,陶厄氏菌(Thauera)为优势反硝化菌,不动杆菌(Acinetobacter)为优势好氧吸磷菌,副球菌(Paracoccus)和从毛单胞菌(Comamonas)为优势反硝化吸磷菌。综上所述,增加厌氧、好氧池容,减小缺氧池容有助于提高Bardenpho工艺的脱氮除磷效率,对现有污水处理厂提标改造有一定的借鉴作用。

改进UCT工艺强化城镇污水脱氮除磷实例研究

目前城镇污水处理厂大多存在运行能耗高、污水处理效能低、脱氮除磷能力不足等问题,污水处理提质增效迫在眉睫。以出水可稳定达到一级A标准的南京市某污水厂改进UCT工艺为工程实例,通过全流程水质监测与微生物群落结构分析,探究优化工艺设计与运行对强化脱氮除磷的影响。结果表明,通过合理设置分段进水、多点回流比例和回流点位,UCT工艺可取得较好的脱氮效果,TN去除率可达到79.23%和82.29%;延长HRT、降低厌氧区进水浓度、增加内回流点数均有利于多种脱氮途径协同作用,尤其厌氧氨氧化脱氮贡献可提高7.48%;但强化生物脱氮与除磷条件之间存在拮抗作用。微生物群落结构分析显示,HRT的增长及内回流点的增加有利于提高微生物多样性,同时能使浮霉菌门(Planctomycetes)占优,丰度为29.48%~50.67%,好氧池硝化螺旋菌属(Nitrospira)受到抑制。研究结果可为国内现有污水处理厂提质增效提供工艺改进和运行优化方面的指导和依据。

FeS_(2)强化微生物燃料电池阳极反硝化脱氮与产电特性

针对不同碳氮比(C/N)的含氮废水,将FeS_(2)引入微生物燃料电池(MFC)阳极构建FeS_(2)强化的微生物燃料电池(PyrMFC)体系,以不加FeS_(2)的空白对照组(C-MFC)为对照,探究其对体系脱氮与产电的影响;采用高通量测序、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜探究该体系中微生物丰度、硫和铁元素变化规律,解析FeS_(2)强化体系低C/N下的脱氮机理。结果表明:1)Pyr-MFC的反硝化脱氮效率和产电功率密度均高于C-MFC,硝态氮去除率提高近15.7%,最高电压提高量可达0.274 V。2)C/N分别为4、3、2和1时Pyr-MFC对NO3-N的去除率为100%、97.8%、58.4%和49.7%,均高于C-MFC,表明FeS_(2)有效降低体系对碳源的依赖。3)微生物群落检测结果表明,FeS_(2)将产电微生物(Thauera、Thiobacillus和Geobacter)的物种丰度提高9.43%。4)物质转移分析结果表明,S-为反硝化过程提供电子,Fe^(2+)作为电子穿梭体强化了电子传递,提高了体系的产电性能。

沸石强化A/O同步脱氮除磷工艺的生物-化学除磷研究

沸石强化了生物硝化作用,但回流的硝酸盐在A段抑制了聚磷菌释放磷,使生物脱氮工艺无除磷效果,需要化学除磷。铝盐和铁盐均具有很好的化学除磷效果,且与投加位置无关。当按磷与铝的摩尔比1∶1.5投加Al2(SO4)3·18H2O时,磷的去除率在85%以上;当按磷与铁的摩尔比1∶1投加FeSO4·7H2O时,磷的去除率在80%以上;当在A段投加20mgLFeSO4·7H2O和30mgLAl2(SO4)3·18H2O混合除磷剂能去除沸石强化AO生物脱氮工艺90%左右的磷,使磷达到出水排放标准。

沸石强化A/O生物脱氮工艺氨氮去除机理研究

沸石强化A/O生物脱氮实验研究表明,沸石对配水氨氮具有良好的吸附性能,其吸附特征可以通过Frend lich和Langmu ir吸附等温线表征,但对污水中氨氮的吸附较配水吸附要复杂。由于沸石能与微生物构成沸石-生物复合体,从而增加了系统的硝化细菌和反硝化细菌数量,改善了A段的反硝化作用和O段的硝化作用。吸附饱和的铵沸石在硝化细菌和电导率的协同作用下,经好氧曝气4.5 h,能再生69.8%。在A段,进水氨氮浓度较高,沸石吸附氨氮,提高污水碳氮比,促进生物反硝化;进入O段,在盐度和微生物的协同作用下,混合液氨氮浓度因为生物降解而逐渐降低,不断打破铵沸石的吸附-脱附平衡,铵沸石不断释放氨氮而得到充分的再生。