AAO-反硝化-深度除碳工艺在焦化废水工程中的应用

本文介绍了传统AO工艺在某焦化废水中的应用,针对其现状不能满足现有行业排放标准进行了工艺上的改进。通过新增厌氧工艺及反硝化工艺,使其出水达到国内现有排放标准。

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。

基于碳纤维强化的Fe^(0)混养反硝化脱氮效能与机制

以含NO_(3)^(-)-N合成废水为处理对象,对比了单独投加Fe^(0)与碳纤维强化Fe^(0)混养反硝化连续流反应器反硝化脱氮的效能。结果表明,在COD/NO_(3)^(-)-N为2.9~3.1、水力停留时间(HRT)为24 h时,投加碳纤维强化Fe^(0)的实验组R1对TN和NO_(3)^(-)-N平均去除率分别高达89.04%和97.13%,显著高于单独投加Fe^(0)的对照组R0。胞外聚合物(EPS)及电子传递活性(ETSA)变化规律表明,碳纤维的投入可进一步促进EPS生成,且强化了微生物对电子的利用率。扫描电镜-能量色散光谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析结果发现R1中Fe^(0)表面有明显的微生物腐蚀现象,FeO(OH)和含铁有机复合物是主要的腐蚀产物。微生物学分析表明,有机碳源投加量的提高及碳纤维的投加有效提高铁自养反硝化菌属丰度,促进反硝化功能基因的富集。

海洋异养硝化-好氧反硝化菌y6同步脱氮除碳特性

从胶州湾海底沉积物中分离筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌株y6,通过菌株y6的形态以及生理生化特性和16S rRNA基因序列的分析,鉴定该菌株属于克雷伯氐菌属(Klebsiella sp.).在不同的环境条件下,测定菌株y6的生长情况和脱氮能力,研究其同步脱氮除碳特性.实验结果表明,菌株y6的最佳碳源为柠檬酸三钠,最适宜pH值为7.0,最适合的C/N为17.菌株y6在以NH_4C1、KNO_3和NaNO_2为唯一氮源的反应系统中均有较好的脱氮效果,去除率分别为99.67%、100%、99.20%.菌株y6在脱氮的同时能高效地去除有机物,COD的去除率分别为82.17%、95.75%和97.83%.菌株y6在硝化过程中没有亚硝态氮和硝态氮的积累.在按不同比例混合氮源的反应系统内,首先进行的是硝态氮的好氧反硝化,随后进行的是氨氮、亚硝态氮和COD的去除.在有亚硝态氮存在时氨氮的去除率略低,亚硝态氮会影响y6的异养硝化过程,异养硝化对好氧反硝化过程没有影响.

缺氧反硝化-好氧间歇试验处理印染PVA退浆废水

系统研究了投加硝态氮N0_3^-—N的反硝化工艺在缺氧,好氧、生物碳间歇试验中处理印染PVA退浆废水的效果。结果表明,按照缺氧反硝化投加硝态氮NO_3^-—N比缺氧水解-生物膜法对COD_(Cr)的去除率:缺氧池、好氧池均提高了30％,缺氧反硝化工艺二沉池出水经过生物碳处理后COD_(Cr)的去除率达到90％。缺氧反硝化,好氧的降解速率常数分别由缺氧水解、好氧的0.0126h^(-1)、0.0345h^(-1)提高到0.080h^(-1)、0.112h^(-1)。N0_3^--N与COD_(Cr)之比为0.20是处理印染PVA退浆废水成功的关键。

进水碳氮磷比对反硝化除磷效果及碳源转化利用影响

厌氧/缺氧序批式活性污泥反应器中,以乙酸钠为单一碳源培养反硝化聚磷菌,考察了碳氮磷比对反硝化除磷效果及碳源转化利用的影响。结果表明:(1)进水有机碳源的浓度直接影响厌氧段磷的释放。进水碳氮磷质量比为20∶6∶1时,系统反硝化除磷效果最佳,去除氮磷所需的耗氧有机物最少,磷酸盐和总氮去除率分别达到98.1%和98.8%。(2)胞内聚β-羟基丁酸(PHB)的积累和消耗与COD的降解、糖原质的合成有良好的相关性。进水COD越高,厌氧段PHB的储存量越大,合成1.0mg/g的PHB约需要降解5mg/L的COD。缺氧段PHB为反硝化除磷提供能量并再合成糖原质,生成0.63mol的糖原约需要消耗1mol的PHB。

利用硝化-反硝化生物法处理高浓度含氮废水

研究人员将生物的硝化-反硝化系统作为预处理器，对在支持空间探索活动中涉及到的循环废水变成饮用水的作用做出了评估．实验中，填充床生物反应器和膜曝气生物硝化反应器在不同水力负荷速度下以10：1的循环比串联运行．在不同的负荷速度下（θ为1～6．8d不等），溶解性有机碳（DOC）的去除率超过了80％，

中国农田生态系统土壤碳库的饱和水平及其固碳潜力

在利用反硝化-分解(DNDC)模型估算中国分县农田土壤碳库及其变化量的基础上,分析中国分省农田土壤碳库的饱和水平,估算各省市自治区农田土壤的固碳潜力,比较旱田与水田固碳能力的差异。结果表明:笔者所得到的中国农田土壤碳库的饱和水平可代表在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下农田土壤经过耕种后所能达到的碳含量的平衡值,为农田选择土地利用方式、耕作栽培措施和施肥方式以固定更多的碳素提供依据。在分布上,中国农田土壤碳库的饱和水平以华北地区较低,以华北地区为中心向外呈辐射状递增。在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下,中国农田土壤的固碳潜力为-0.969 Pg。从单位面积的固碳潜力看,以西藏自治区最高,黑龙江省最低;从分布看,从南向北有逐渐递减的趋势。中国水田比旱田有更大的固碳能力。

填料尺寸投加比对同步生物脱氮效果的影响

为探究不同尺寸填料投加比对双污泥系统中脱氮降碳效果的影响。在两个序批生物反应器(SBR)中均投加15%的聚氨酯海绵填料形成两个双污泥系统,分别设置大尺寸(5 cm)与小尺寸(1.66 cm)填料体积投加比为1∶2和2∶1的实验组,处理实际生活污水。结果表明,大尺寸与小尺寸填料体积投加比为1∶2的双污泥系统脱氮降碳效果最佳,COD、NH_(4)^(+)-N、TN的平均去除率和反硝化碳源利用率分别为86.9%、96.07%、70.74%和26.67%。此外,大尺寸填料投加比例大的系统中,填料内部未能充分附着生物膜,建议在实际运行中增加小尺寸填料的投加比例从而高效完成生物脱氮。

无机碳对SNAD工艺硝氮积累问题恢复的影响

为研究充足的无机碳对同步亚硝化-厌氧氨氧化与反硝化（SNAD）工艺的恢复与稳定运行的影响,向硝酸盐氮积累而崩溃的SNAD反应器中投加过量无机碳,对反应器的运行情况进行研究.结果表明：在无机碳质量浓度为理论需要量的350%～410%的条件下运行36 d后,出水硝酸盐氮由12.1 mg/L下降至3.47 mg/L,特征比由2.31升高至20.77;继续投加无机碳至理论需要量的200%～310%,运行42 d后,总氮去除负荷由0.176 g/（L·d）升高至0.299 g/（L·d）;投加无机碳前后,好氧氨氧化活性（AOR,RAO）与厌氧氨氧化活性（ANR,RAN）分别由0.061 4和0.040 6 g/（g·d）升高至0.081 1和0.065 9 g/（g·d）.结果表明,充足的无机碳投加在有效解除SNAD工艺硝酸盐氮积累问题的同时,可以促进好氧氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（An AOB）的活性.

蒽醌敏化型微生物光电反硝化系统固碳脱氮机制

微生物光电反硝化是通过构建光敏材料与微生物的耦合体系,在光照下利用光生电子实现硝态氮脱除的新兴技术.然而,尚不清楚微生物光电反硝化系统是否具有光电固碳和连续反硝化的能力.以蒽醌敏化型的微生物光电反硝化体系蒽醌-2-磺酸钠/脱氮硫杆菌(anthraquinone-2-sulfonate/Thiobacillus denitrificans,AQS/T.denitrificans)为模型,验证该体系在光照下持续脱氮(60 d)及固碳的能力.结果显示,AQS/T.denitrificans光电反硝化体系在60 d内都能持续反硝化脱氮,平均反硝化速率大于1.3 mg L^(-1)d^(-1).光照过程中,T.denitrificans内1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RubisCO)活性随时间呈增长趋势.同位素标记试验表明,光照组中生物的碳同位素比值δ^(13)C为159.79‰±16.84‰,显著高于黑暗组的δ^(13)C(72.05‰±7.15‰),证实了光照可以促进非光合反硝化菌固碳.转录组分析发现,光照促使T.denitrificans中生物合成相关基因显著上调.上述一系列结果证实了微生物光电反硝化系统具有固碳、脱氮能力,揭示了光电能驱动的反硝化菌碳-氮代谢机制,为发展新型、绿色、低能耗的污水脱氮技术提供理论依据.

污水生化处理工艺发展阶段化技术特征及未来趋势

百余年来,伴随人类社会和科技日新月异,污水生化处理技术也在实现快速发展与不断迭代,新工艺与新反应器、新功能微生物与新生化代谢途径不断被提出、发现和解析,并进一步推动了污水处理技术的进步与升级。回顾了过去百余年污水生化处理技术发展历程,就典型污水生化工艺,结合技术研发进展、技术成熟度及案例应用情况,给出了不同生化处理工艺代际划分与技术发展期“S曲线”,分析了近些年来新涌现出的一些革新性污水生化处理工艺的技术原理、技术特征,结合实际案例分析了工艺技术特征、技术优势与总体效能,从工艺强化、绿色低碳与集约高效等方面总结了未来污水处理发展的技术趋势,以期为“双碳背景”下排水系统提质增效工作、未来国内前瞻性污水厂工艺设计与运行提供参考和借鉴。

生物脱氮新技术在低碳氮比废水中的应用

传统生物脱氮工艺对废水脱氮起到了重要作用,但仍存在许多问题。如氨氮完全硝化需消耗大量的氧,增加了动力消耗。对低C/N比低的废水,还需外加碳源,工艺流程长,占地面积大,基建投资高等,本文阐述了同步硝化反硝化、短程硝化反硝化及厌氧氨氧化等生物脱氮新技术的特点及存在的问题,并提出了今后的研究方向。

A_2N系统中低碳污水的反硝化除磷优化及运行稳定性

采用序批式生物移动床(SBMBBR),通过优化反应条件可以取得较高的聚-β-羟基丁酸盐(PHB)富集效率,通过双泥系统的操作,可以实现低碳下的高效反硝化除磷.在进水COD 200 mg/L、pH为中性的生活污水中,并在搅拌速度为80 r/min下,磷的去除率达到83.7%,NO 3--N的去除率达到81.4%,NO 2--N的去除率接近100%,取得较好的反硝化除磷作用.较大的生物量是保证较高效率的反硝化除磷的关键之一.采用双泥系统运行SBMBBR,可以获得稳定的、较高效率的脱氮除磷.在COD为140～170 mg/L,TN为34～42 mg/L低碳氮比的实际废水处理中,磷的去除率达到89.2%,TN的去除率达到84.5%.在处理过程中,排泥中的磷量基本与进水中磷的量一致,未发现磷的其它去除路径.

铁碳内电解对生物反硝化脱氮的强化效能及机理

利用小试和中试研究了铁碳内电解工艺单元对深床滤柱生物反硝化作用的强化效能,在分析其作用机理的基础上,进行了长期的现场效能验证试验。结果表明,铁碳内电解可以有效强化深床滤柱利用二沉池出水中有机物进行生物反硝化的效能;铁碳内电解对水中有机物的分子质量、亲疏水性改变作用微弱,而其对有机物分子结构中部分基团的改变可能是导致其可利用性提升的重要原因。现场长期运行结果表明,组合工艺可显著提升二沉池出水水质,处理出水水质稳定达到一级A排放标准要求。

地下水氮污染原位修复缓释碳源材料的研发与物化-生境协同特性

地下水流速及物质间反应均处于缓慢状态,因此向地下水环境中投加的修复材料应具有缓释性.本研究针对浅层地下水特性及氮赋存特征,以农业废弃物和零价铁(Fe0)为基料,耦合生物、化学反应,开展具有物化-生境协同作用的缓释碳源材料的研发和性能研究.所研发材料具有内核和外壳双层结构.内核为修复基质层,由农业废弃物与Fe0等原料组成.其中,农业废弃物提供微生物所需碳源,Fe0还原水体中硝酸盐氮及DO,快速脱氮并促进厌氧环境形成.外壳为溶质运移渗透层,由原生矿物等组成,可包覆内核材料,减缓内核碳源释放、吸附二次污染物.材料物理测试显示,其内核均匀交联,外壳呈明显均匀孔隙结构(SEM),颗粒强度高达每颗80~105 N,具有良好的机械抗压性;材料密度最低可达1.1 g·cm^(-3),无水中漂浮现象;缓释实验表明,该材料具有良好的碳源缓释性,其总有机碳(TOC)释放量[Max:21~25 mg·(g·L)^(-1)]和速率[Max:0.185 mg·(g·L·d)^(-1)]始终呈现平稳状态,而农业废弃物释碳量[Max:53~75 mg·(g·L)^(-1)]及速率[Max:0.455mg·(g·L·d)^(-1)]波动较大.进一步功能基因丰度分析,材料浸出液有利于反硝化细菌代谢活动.脱氮和捕氧实验初期,该材料体系以Fe0化学脱氮为主,并降低水体DO,有利于反硝化进行;随后,生物反硝化占主导地位,材料脱氮率与其Fe0含量相关性变小,体系形成物化-生境协同脱氮途径.

NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N对SAD脱氮除碳性能的影响

为了探究不同基质比(NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N)对厌氧氨氧化耦合反硝化(SAD)工艺脱氮除碳性能的影响,分别进行连续流试验和批式试验。结果表明:经过进水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N的波动后,SAD工艺对NO_(2)^(-)-N的去除效果保持良好,NH_(4)^(+)-N去除率略有下降,但仍能保持在90%以上,COD去除率较为稳定,表明SAD工艺对进水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N波动具有良好的抗冲击性。当进水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N为1.69~1.95和1.38~1.42时,反硝化作用得到增强,ΔNO_(2)^(-)-N/ΔNH_(4)^(+)-N和反硝化脱氮贡献率较高,出水NO_(2)^(-)-N浓度和ΔNO_(2)^(-)-N/ΔNH_(4)^(+)-N也高于进水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N为0.58~0.60和0.77~0.83的阶段。当进水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N为1.69~1.95时,污泥的反硝化活性显著增强。基质比恢复后厌氧氨氧化活性有所下降,上层污泥的反硝化活性有所下降,下层污泥的反硝化活性有所上升并高于上层污泥。在典型周期内,前10 h NO_(2)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N浓度呈线性下降趋势,10 h后逐渐趋于稳定;NO_(2)^(-)-N浓度先升后降,在10~12 h达到极大值,且随着进水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N的增加,NO_(2)^(-)-N浓度的极大值逐渐增大;反应24 h后,ΔNO_(2)^(-)-N/ΔNH_(4)^(+)-N、COD去除率和反硝化脱氮贡献率都随着进水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N的增加整体呈上升趋势。

基于LCA的MBfR污水深度脱氮应用潜力分析

作为目前应用较广泛的污水深度脱氮工艺,深床反硝化滤池(下流式)操作简单且具有良好的脱氮效果,但该工艺需要外加碳源,这会增加能耗和碳排放量。氢基质膜生物膜反应器(MBfR)是一种新兴的水处理技术,因具有能耗低、碳排放量少、脱氮效率高等优点而受到了广泛关注。为了进一步评估MBfR在污水深度脱氮中的应用潜力,采用生命周期评价(LCA)方法,对两种深度脱氮工艺进行情景模拟和评价,分析两种工艺在应用过程中的能源消耗和碳排放情况。结果表明,相比深床反硝化滤池,MBfR工艺可降低43%的能耗,减少约47%的CO_(2)排放量,在实现相同处理效果的情况下对环境的影响更小,在二级出水深度脱氮处理中占有较明显的优势,可为推进污水处理厂提标改造和实现污水处理碳中和目标提供新思路。

基于SBR-ABR实现PN-SAD耦合工艺的运行与优化调控

采用序批式活性污泥反应器-厌氧折流板反应器(SBR-ABR)组合工艺,构建"部分亚硝化-厌氧氨氧化反硝化"(PNSAD)反应链实现深度脱氮除碳.设定3种不同的运行工况,工况Ⅰ将SBR出水(NO2--N/NH4+-N为1~1.32)直接接入单隔室ABR厌氧氨氧化系统,发现虽然实现了厌氧氨氧化反应的稳定运行,但联合工艺总氮(TN)去除率低于80%,出水TN约20mg·L-1.为在ABR内增加反硝化功能,向ABR反应器第三隔室添加反硝化污泥,于工况Ⅱ将SBR出水接入,发现耦合反应对TN去除率仍偏低若实现深度脱氮需在厌氧氨氧化后段补充碳源.故在工况Ⅲ调控SBR出水(NO2--N/NH4+-N=5)与部分原水混合(NO2--N/NH4+-N=1.4;C/N=2.5),接入单隔室ABR厌氧氨氧化反硝化系统不仅实现了厌氧氨氧化段基质的良好配比,也为反硝化提供了良好的有机碳源,整个工艺出水COD为50左右,TN在6以下,TN去除率达到95%.在SBR-ABR反应器内构建PN-SAD联合反应为废水深度脱氮除碳提供了理论基础.

自(异)养脱氮在低C/N污水处理厂的应用实践

低C/N污水处理厂面对碳氮高标准尾水提标要求时,宜采用异养反硝化与自养脱氮滤池的串级。自养脱氮滤池的脱氮效率易受系统进水水温、DO、NO_(3)^(-)-N负荷等影响,当进水水温为25~30℃、NO_(3)^(-)-N<15 mg/L、HRT>20 min时,滤池脱氮负荷达到0.56 kgTN/(m^(3)·d),脱氮率约60%,对应活性滤料消耗量与TN削减量之比为3.9,进水DO超过2 mg/L时会导致部分硫核滤料被氧化而无效消耗,可辅助投加Na_(2)S_(2)O_(3)作为电子供体。选用粒径为2.0~3.5 mm的改性硫核活性滤料,辅以适量砂料的双料复合滤层,以确保TN和SS的协同削减,且自养滤料节药效益明显。自养脱氮滤池需长期关注低水温时的脱氮效率,以及SO_(4)^(2-)、H_(2)S、NO_(2)^(-)-N等副产物是否积累。自养滤料的微生物优势菌落为Thiobacillus和Sulfurimonas两类硫杆菌,二者丰度之和超过50%。