厌氧氨氧化细菌在生物膜系统中起主要脱氮作用的模拟预测

废水有机物对亚硝化 厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物膜系统的影响借助已建立的自养生物膜模型(CANON)与活性污泥3号模型结合进行了理论模拟.被结合的数学模型可以模拟生物膜中自养菌与异养菌活性以及所涉及的全部内在反应(碳氧化、硝化、反硝化、厌氧氨氧化).模拟显示,废水有机物对亚硝化 厌氧氨氧化生物膜系统影响不大;生长稳定的生物膜系统中异养菌反硝化不是脱氮的主反应(最大脱氮作用20%);厌氧氨氧化左右着脱氮功能.除废水中有机物可被全部去除外,当溶解氧最佳时,系统总氮去除率亦可高达90%.

A-O1-O2生物膜系统SND脱氮机理与影响因素的研究

采用实验研究与理论分析相结合的方法,对A-O1-O2生物膜系统的SND(同时硝化反硝化)性能及其影响因素进行研究,对系统各部分SND的脱氮机理作了具体分析。结果表明,在控制O1池曝气量为14.2m3/h·m3,当O2池DO为2.8mg/L(曝气量3.8m3/h·m3)、ORP为117.5mV时,O2池与系统的TN去除率分别达到最大值43.3%和60.6%,此时系统的SND脱氮效果最好。

活性污泥-悬浮生物膜系统处理低C/N污水深度脱氮性能

通过农业废弃物玉米芯悬浮生长生物膜的载体,构建了活性污泥-悬浮生物膜混合系统,以SBR工艺运行方式对低浓度低C/N污水的深度脱氮性能进行了研究.探究了挂膜启动阶段系统脱氮效果;在工艺稳定运行后,考察了温度、HRT、DO、进水C/N、进水pH等参数对工艺脱氮性能的影响.经过24 d挂膜后,结合污染物去除情况及镜检显示生物膜挂膜成功.运行结果表明,以预处理后的生活污水作为模拟原水,控制反应温度为26—30℃,HRT=8 h,COD/TN为(4.0±0.1),DO=(2.2±0.1)mg·L^(-1),进水pH=(8.0±0.1)的条件下,系统达到最佳运行条件,COD、NH_(4)^(+)-N、TN平均去除率分别为70.2%、94.8%和80.8%,平均出水COD、NH_(4)^(+)-N、TN浓度分别为14.89 mg·L^(-1)、0.57 mg·L^(-1)和2.40 mg·L^(-1).好氧阶段DO浓度对TN去除率有一定的影响,当好氧阶段DO浓度为(2.2±0.1)mg·L^(-1)时,TN去除率达到峰值84.38%.结果表明,活性污泥-悬浮生物膜混合系统处理低浓度低C/N污水具有优良性能,为低浓度低C/N污水的深度脱氮及玉米芯的资源化利用提供新的思路.

MBBR系统同步硝化反硝化生物脱氮特性研究

为了研究同步硝化反硝化过程中的脱氮特性,采用移动床生物膜(MBBR)系统,在污水平均C/N为3.5的条件下,研究了水力停留时间(HRT)及曝气量对系统同步硝化反硝化过程中氮和有机物降解的影响,并分析了COD、NH4+-N及TN在移动床生物膜系统中的沿程变化情况。结果表明,在移动床生物膜中实现了同步硝化反硝化现象,控制HRT为14 h,曝气量为100 L.h-1,溶解氧在4.5 mg.L-1左右时,COD、NH4+-N和TN的去除率分别达到83.53%、78.51%和62.89%;随着HRT的增加,COD、NH4+-N和TN的去除率都相应提高,且NH4+-N和TN去除率增加的幅度更大;随着曝气量的减小,COD、NH4+-N和TN的去除率相应降低,且NH4+-N和TN去除率下降得更明显;NH4+-N和TN的浓度基本上是按进水、反应器和沉淀池沿程降低,且主要去除发生在反应器内,反应器内部水质和其出水水质十分相近,表明该MBBR反应器的流态是完全混合式的。

生物膜反应器脱氮性能及其硝化细菌的研究

采用模拟含氮废水对自行设计制作的A/O生物膜反应器进行脱氮性能研究。研究结果表明：在水温为20～23℃、水力停留时间为18h、进水总氮质量浓度为61～78m g/L、曝气量为25L/min、进水COD分别为110～165m g/L和205～272m g/L的条件下,废水的COD去除率均在90%以上,硝化率分别为98%和95%,总氮去除率分别为50%和78%。采用荧光原位杂交技术对反应器各区域中的硝化细菌进行了检测。结果表明,反应器中的硝化菌主要为亚硝化螺菌属和硝化螺菌属,有少量亚硝化单胞菌属和硝化杆菌属存在。亚硝化菌和硝化菌在好氧区数量相对较多,在缺氧区数量相对较少。

新型悬浮填料在原位生物脱氮处理中的应用研究

将一种新型悬浮填料应用于水库原水的原位生物脱氮处理系统中,采用菌液对该填料进行人工加速挂膜,考察了该系统的生物降解过程及脱氮效果。结果表明,在水温为(23±2)℃、溶解氧为3.0～4.0mg/L以及原水CODMn、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN、TP分别为5.50、0.240、0.008、1.690、2.120、0.060mg/L的条件下,系统对CODMn、硝态氮和总氮均有较好的去除效果,运行28d以后的去除率分别为(21%～27%)、(50%～76%)、(50%～78%);整个运行期间对氨氮的去除率基本在45%～92%之间。由于原水中营养物的浓度较低,微生物的生长需要一个长期的适应过程。新型填料的特殊结构有利于微生物的附着和生长,形成了一个相对稳定的生态系统,从而使生物膜保持良好的活性及净化功能;同时还在系统中形成了好氧、厌氧、兼氧微环境,有利于提高脱氮效率。

A/O工艺膜生物反应器处理生活污水的脱氮特性及硝化菌群的分子检测

采用A/O工艺膜生物反应器(MBR),以生活污水为处理对象,考察了系统的脱氮特性,并采用聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(PCR—DGGE)与荧光原位杂交(FISH)技术对系统中硝化菌群进行了分子检测。结果表明,A/O工艺MBR处理生活污水,TN去除率在85%左右,NH3-N去除率在95%以上;DGGE图谱显示,随着系统运行时间的延长,硝化菌群数量逐渐增加,并且不同菌种的丰度也发生了变化;FISH检测显示,系统中硝化菌的优势菌种为氨氧化菌和亚硝酸氧化菌。应用MoticFluo1.0软件对FISH结果进行分析,结果显示,系统运行初期到末期,氨氧化菌占硝化菌的比例一直保持在25%左右;亚硝酸氧化菌占硝化菌的比例由系统运行初期的35%逐渐增加到系统运行末期的55%左右。

移动床生物膜反应器同步硝化反硝化脱氮特性研究

为了研究同步硝化反硝化过程中的脱氮特性,采用移动床生物膜系统,在C/N比为12的条件下,分析了单个代表性周期内同步硝化反硝化过程中三氮和有机物降解规律。并研究了各技术参数对同步硝化反硝化脱氮性能的影响.结果表明,在移动床生物膜中实现了同步硝化反硝化现象。脱氮效率达到90%;考察了反应过程中ρ(DO)、氧化还原电位V(ORP)、pH值和碱度等技术参数的变化规律,建立了这些参数与同步硝化反硝化中各污染物指标间的关系.同时对比研究了理论碱度和试验过程中实际碱度间的关系,发现在移动床生物膜反应器中,同步反硝化作用产生的碱度可以补充硝化作用消耗的碱度,反应过程中不必再补充碱度.

较高负荷条件下活性污泥-生物膜联合系统对氮磷的去除

中试试验条件下,考察了较高的有机负荷对活性污泥-悬浮载体生物膜联合系统对氮磷去除效果的影响.试验表明,水温为20～33℃时,在联合系统污泥龄为4～9 d,有机负荷达到0.18～0.55 kg/kg·d条件下,对磷的去除效果稳定在90%左右,氨氮的去除率达到80%以上,出水总氮平均为11mg/L,达到<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB18918-2002)中一级排放标准.同时,试验过程中也发现了联合系统的好氧池中存在明显的同步硝化反硝化现象,并初步分析了其原因与影响因素.

用于脱氮的乙醇膜生物滤器实证

使用了一个新颖的乙醇膜生物滤器（MBfR）开发可应用于循环水水族箱系统或水产养殖系统的一种简易脱氮技术.首先对MBfR组件的基本特性进行了评估：（1）该生物滤器组件在不进行直接接种的情况下,浸没在曝气的海水中2周后可获得脱氮能力;（2）脱氮率与乙醇的供给率成正比;（3）膜载体的种类对其脱氮能力影响甚微.在2种循环水水族箱系统中进行长达400d的实样演示选定合适的滤器组件数量.

A/O_1/O_2生物膜系统污染物降解特性

将传统A/O工艺的好氧单元分为两段,在各反应器中设置填料,构建了A/O1/O2生物膜系统,对锦纶废水进行处理,研究了污染物在系统各段的降解情况,并借助红外光谱分析方法探讨了污染物中官能团的变化规律。结果表明,A/O1/O2生物膜系统处理锦纶废水的效果良好,COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为92.70%、85.35%和58.85%。当有机负荷从1.64～4.61 kg/(m3.d)变化时,A段、O1段和O2段中COD、NH4+-N和TN的降解变化趋势均不相同。对于COD的去除,A段、O1段和O2段的平均贡献率分别为63.08%、29.72%和4.16%;对于NH4+-N的去除,O1段和O2段的平均贡献率分别为23.80%和75.99%;对于TN的去除,A段、O1段和O2段的平均贡献率分别为74.97%、19.77%和4.09%。经A段缺氧、O1段和O2段好氧处理后,废水中酰胺化合物、氨基酸和脂肪族化合物含量减少,出现了无机的NH4+、NO3-、HCO3-以及碳水化合物。

一种改良双污泥颗粒系统强化低碳氮比污水脱氮除磷的新工艺

以合成废水为研究对象,在序批式反应器中比较了改良双污泥系统与传统工艺在生物脱氮除磷性能、微生物种群、单位周期内营养盐和内聚物变化,并探究了可能存在的机理。结果表明,改良双污泥系统能够提高生物脱氮除磷效率,总氮和溶解性磷酸盐的去除率分别为94.6%和96.5%。荧光原位杂交实验表明改良双污泥系统中富集更多的聚磷微生物。单位周期研究显示改良双污泥系统中内聚物聚羟基烷酸酯(PHA)的最大积累量为8.5 mmol/g,高于传统工艺对照组。改良双污泥系统能够最大程度利用污水中有限的碳源以用于生物脱氮除磷。

生物膜法A/O系统处理化纤废水中试研究

采用生物膜法Ａ／Ｏ（缺氧／好氧）系统处理化纤废水的试验结果表明，该系统处理化纤废水不但对ＣＯＤ、氰化物有较强的降解能力，而且对氨氮和总氮也有较好的去除效果。在缺氧段与好氧段的容积比为１：３，硝化液回流比为３：１，系统水力停留时间为４７ｈ时，生物膜法Ａ／Ｏ系统对化纤废水氨氮的去除率超过９０％，总氮和ＣＯＤ的去除率分别达到８０％和９０％以上。

电化学强化脱氮中反硝化菌对活性炭纤维电极电化学反应影响初步研究

研究固定反硝化菌活性炭纤维电极的阴极极化行为及其硝酸盐氮脱除率,考察了活性炭纤维电极电化学强化脱氮系统中生物过程对电化学过程的影响。实验表明,反硝化过程影响电极电化学反应,参数表观交换电流密度可用来表征体系反硝化菌的反硝化能力,新定义了生物效益量,其变化率与硝酸盐氮脱除率相关性良好。

改性丝瓜络填料对富营养化水体的高效脱氮特性

生物膜技术是污水处理的研究热点之一,但存在挂膜时间长、反硝化碳源供给不足等问题.为解决这一问题,以不同浓度NaOH溶液(对照组、2%、5%和10%)对丝瓜络进行改性处理,再将其作为挂膜填料构建BDBR (biofilm denitrification batch reactor,生物膜原位脱氮系统),研究BDBR的脱氮效能.结果表明:①当系统运行至第4天时,对照组、2%组、5%组和10%组反应器的CODCr去除率趋于稳定,分别为78. 9%、76. 8%、80. 8%和73. 9%;当系统运行14 d时,对照组、2%组、5%组和10%组反应器的TN去除率趋于稳定,分别为67. 2%、90. 8%、91. 9%和83. 2%;而当系统运行至第10天时,2%组、5%组和10%组反应器对NH3-N的去除率趋于稳定,依次为82. 8%、88. 4%和78. 8%,显著高于对照组(68. 1%).②改性丝瓜络反应器的膜生物量(2%组、5%组和10%组)均显著高于未进行改性处理的对照组,且随NaOH溶液浓度从2%增至10%,对应反应器膜生物量从12. 12×10^6nmol(以每g干质量磷脂计)增至24. 02×10^6nmol.③改性丝瓜络填料上的生物膜的硝化、反硝化菌数量均显著高于未改性处理的丝瓜络填料的硝化、反硝化菌数量.研究显示,丝瓜络填料所构建的BDBR对富营养化河道水中的CODCr均有较高的去除能力,这与丝瓜络是否进行改性无关.但用浓度为2%NaOH溶液对丝瓜络进行改性处理后构建的BDBR体现出了最高的生物膜硝化、反硝化菌数量和最好的脱氮效果,可应用于富营养化水体的BDBR中,以实现生物膜的快速构建和系统的稳定运行.

生物膜复合系统脱氮除磷的特征及微生物群落结构分析

试验研究了序批式生物膜复合系统在不同有机负荷下氮磷等营养物质的去除特性.结果表明,复合系统在COD负荷为0.35kg.kg-1.d-1(以MLSS计)时能够很好解决脱氮除磷的泥龄矛盾,TP、TN、NH4+-N去除率分别能达到96%、89%和96%,高于对照组的SBR工艺.复合系统中,悬浮污泥对硝化起主要作用,悬浮态污泥和生物膜的硝化平均贡献比为1.66;附着态生物膜对反硝化和除磷起主要作用,生物膜和悬浮态污泥的反硝化贡献比为2.19,释磷贡献比为3.5,摄磷贡献比为3.76.利用PCR-DGGE技术发现,复合系统中存在丰富的脱氮功能菌和除磷功能菌,且悬浮态与附着态微生物的相似性仅为73%,区别较大,说明两者存在一定的分工协作,与反应器的处理特性相一致.

贫营养生物膜系统脱氮效果及影响因素实验研究

为了有效解决饮用水源氮源污染问题,采用贫营养生物菌剂对新型悬浮填料进行人工强化挂膜,在无需外加碳源及模拟原位条件下考察贫营养生物膜系统对微污染原水的脱氮效果及其影响因素。研究表明:在水温为25℃左右,溶解氧浓度为4 mg/L左右,水源水质为NH4+-N0.140 mg/L,NO2--N0.005 mg/L,NO3--N1.096 mg/L,TN1.450 mg/L,CODMn4.810 mg/L的条件下,该系统运行22 d后对原水硝氮及总氮具有较明显的去除效果,去除率范围分别为43%～75%和49%～76%,运行期间氨氮浓度基本保持在0.1 mg/L以下,系统稳定运行时的脱氮效果可满足地表水环境Ⅲ类水体的质量标准要求。另外,通过考察水温、填料填充率、C/N比等因素对贫营养生物膜系统脱氮效果的影响作用,说明在不同时期和不同环境条件下该系统对微污染水体的脱氮效果具有一定差异。

序批式移动床生物膜反应器脱氮除磷特性及机理

为研究生物膜系统脱氮除磷的相关特性及机理,采用序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)处理模拟生活污水。分析代表性周期内各种形态氮、磷等营养元素的变化特点,并与对照组序批式活性污泥反应器(SBR)进行比较。利用显微技术及分子生物学技术对相关特性进行分析。结果表明:SBMBBR在单位质量污泥的化学需用量(COD)负荷为0.8g/(g.d)的条件下对总氮(TN)、总磷(TP)的去除效率分别为91.4%、90.0%,均高于同等条件下的SBR系统。在好氧阶段,生物膜系统内有76.0%的TN损失,表明发生了明显的好氧反硝化过程。利用荧光原位杂交技术(FISH)以及对生物膜微观结构电镜观察的结果表明:微生物的群落结构是SBMBBR脱氮除磷的重要生物学条件,而生物膜内部非均质结构提供了不同氧浓度环境,既为不同习性功能菌的富集提供了良好条件又成为好氧条件下的反硝化过程的关键因素。

双循环两相生物处理工艺硝化区中试运行控制研究

对双循环两相生物处理(BICT)工艺中试试验中生物膜硝化反应器(硝化区)的挂膜启动、实际运行控制和影响因素进行了研究。结果表明,挂膜期间,在水温20～30℃的条件下,适宜挂膜的控制条件为:溶解氧2～4mg/L、有机负荷≤0.2kgCOD/(m3.d),培养时间不少于25d;实际运行中,水温、有机负荷、硝化液回流比是影响硝化区运行的主要因素。在水温25～33℃、有机负荷0.35～0.7kgCOD/(m3.d)、回流比150%左右的条件下,硝化区运行稳定高效,同时系统的总氮去除效果也较好,氨氮去除率稳定在90%左右,总氮的去除在80%左右。硝化区出水的硝态氮形式主要是硝酸盐,亚硝酸盐含量很低。

温度对高氨氮废水单级自养脱氮系统效能的影响

现有单级自养脱氮系统通常在中温(25~35℃)条件下运行,温度控制成为该技术应用的瓶颈。以高氨氮(2 000 mg/L)废水为研究对象,采用序批式生物膜反应器,探究了温度为30、15℃时,高氨氮废水单级自养生物膜脱氮系统的构建方法,以及温度对系统脱氮效能的影响。结果表明,当温度为30℃时,采用逐步提高进水氨氮负荷的方法,反应器运行118 d,进水氮负荷达到0. 50 kgN/(m^3·d),TN去除率达到91. 9%,系统构建成功;在此基础上,采用逐步降低温度(每次降低2. 5℃)至15℃,进水氮负荷降为0. 25 kgN/(m^3·d),经过260 d的运行,低温系统构建成功,TN去除率为87. 0%。温度对单级自养脱氮系统效能的影响显著,在氮负荷为0. 50 kgN/(m^3·d),温度分别为35、30、25、20℃时,TN平均去除率分别为93. 1%、91. 6%、88. 0%、81. 7%;而直接采用15℃运行时系统崩溃。