氮素负荷及高温冲击对UASB-ANAMMOX反应器的运行影响

采用一套有效容积为3.2L的上流式厌氧污泥床-厌氧氨氧化(UASB-ANAMMOX)反应器,研究氮素负荷和高温冲击对ANAMMOX反应器运行效果的影响。试验结果表明,UASB-ANAMMOX反应器不仅适用于处理低浓度含氮废水,也可用于中、高浓度含氮废水处理;溶解氧(DO)对亚硝酸还原酶(NR)的抑制作用更强;瞬间高温能对反应器运行效果产生强烈冲击,但反应器内的ANAMMOX菌群有解除高温抑制的内部机制,能保证反应器的稳定运行。

MnO_(2)促进厌氧氨氧化工艺启动的试验研究

为了考察投加MnO_(2)对ANAMMOX工艺启动效果和脱氮性能的促进作用,通过改变水力负荷以及采用逐级驯化手段,向反应器中投加MnO_(2)(0~50 mg/L),逐步提高厌氧氨氧化污泥对MnO_(2)耐受性,运行90 d成功启动ANAMMOX反应器。反应器对NH_(4)^(+)-N、NO_(2)--N去除率分别稳定在78%、98%,NLR可提升至0.855 kg/(m^(3)·d),NRR稳定在0.718 kg/(m^(3)·d)左右,NO_(2)^(-)-N与NH_(4)^(+)-N物质的量比以及NO_(3)^(-)-N与NH_(4)^(+)-N物质的量比分别稳定在1.32和0.20,SAA数值最大为269.86 mg[N]/(g[VSS]·d),利用高通量测序技术进行微生物群落结构分析,AnAOB属占比8.92%,成为优势菌属。相较于传统ANAMMOX工艺,投加MnO_(2)可促进AnAOB的富集、强化AnAOB的活性,为ANAMMOX工艺广泛应用于实际工程提供参考。

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。

高盐环境下ANAMMOX-UASB反应器启动特性

在高盐环境下(含盐量3%)以耐高盐厌氧反硝化颗粒污泥作为接种污泥启动ANAMMOX-UASB反应器,研究其启动特性。结果表明,高盐环境下ANAMMOX-UASB启动成功仅耗时186 d,总氮(Total Nitrogen,TN)去除率在87.5%以上,NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(2)-N消耗量之比(Rs)、NH^(+)_(4)-N消耗量与NO^(-)_(3)-N生成量之比(Rp)分别为1.13和0.26。启动成功后反应器中污泥由黑色逐步变为红褐色,污泥颗粒化形态较为明显。高盐环境下ANAMMOX-UASB启动成功后污泥中Heme c含量、硝酸盐还原酶(Nitrate reductase,Nar)活性、亚硝酸盐还原酶(Nitrite reductase,Nir)活性、联氨氧化酶(Hydrazine oxidase,HZO)活性、联氨合成酶(Hydrazine synthase,HZS)活性较接种污泥的增幅分别为8.00、6.74、8.34、0.58和6.00倍;门水平下,厌氧氨氧化菌所属的浮霉菌门丰度占比为6.05%,较接种污泥增加了5.11倍;启动过程中反硝化菌属丰度下降,厌氧氨氧化菌属丰度不断增加,优势菌属为Candidatus_Brocadia,启动成功后的丰度是接种污泥的12.98倍。

含铁矿物质粉末促进厌氧氨氧化颗粒污泥形成及颗粒特征分析

为了促进厌氧氨氧化颗粒污泥的形成,提高污泥沉降性能,向启动初期的UASB厌氧氨氧化反应器中投加粉末状天然含铁矿物,从反应器性能、污泥变化情况和颗粒污泥特征等方面研究分析了该条件下厌氧氨氧化污泥的颗粒化过程。在投加含铁矿物质粉末后,颗粒污泥占比从反应器体积的0.9%提高到了15%,颗粒污泥平均密度从1.027 g/cm^(3)增加到了1.080 g/cm^(3),污泥SVI从98.65 mL/g[VSS]降至33.51 mL/g[VSS],反应器中颗粒污泥的形成速率明显提高,颗粒污泥比重增加,污泥沉降性能显著提升。含铁矿物质粉末的投加有效地促进了厌氧氨氧化污泥的颗粒化过程,提高了颗粒污泥的沉降性能。

短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺深度处理垃圾渗滤液

为解决垃圾渗滤液中高浓度污染物对微生物的毒性抑制、生物处理出水有机物或氮不达标及投加碳源成本高的问题,采用UASB(上流式厌氧污泥床)-A/O(缺氧/好氧)反应器-ANAMMOXR(厌氧氨氧化反应器)工艺,通过短程硝化-ANAMMOX(厌氧氨氧化)深度处理实际垃圾渗滤液与生活污水混和液(体积比为1∶10),其ρ(CODCr)、ρ(NH4+-N)和ρ(TN)分别为(750±30)(290±10)和(300±10)mg/L,试验共进行90 d.结果表明:CODCr、NH4+-N和TN的去除率分别为88%±1%、95%±1%和91%±1%,最终出水质量浓度分别为(67±5)(15±2)和(35±5)mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求.A/O反应器中的ρ(FA)(FA为游离氨)在0.21~1.38 mg/L之间,可抑制NOB(硝酸细菌),使AOB(氨氧化细菌)成为优势菌种,从而实现并维持NO_2^--N积累率(70%~96%)较高的短程硝化,继而在ANAMMOXR中通过ANAMMOX去除残余NH4+-N和NO_2^--N,实现系统对氮的深度去除.

水力负荷对厌氧氨氧化反应器运行影响的研究

采用一套有效容积为4．46L的UASB-ANAMMOX反应器，通过对水力负荷进行3个阶段的调节，研究水力停留时间对ANAMMOX反应器处理效果的影响。3个阶段的水力负荷分别为0．20～0．25、0．38～0．43、0．16～0．20L／（L·d）。在试验过程中，水力负荷的冲击对NH4^＋-N、NOF2^--N的去除率影响明显。其中水力负荷为0．20～0．25L／（L·d）时，NH4^＋-N、NO2^--N去除率都能达到99％以上；当水力负荷为0．38～0．43L／（L·d）时，NH4^＋-N、NO2^--N去除率分别降至64％和62％；当水力负荷为0．16～0．20L／（L·d）时，NH4^＋-N、NO2^--N去除率立刻分别回升至94％和97％。ANAMMOX反应过程中，NO2^--N和NH4^＋-N的去除量比值基本在1．3：1．0左右变化，ANAMMOX反应的优势菌种代谢在运行过程中会将一部分NO2^--N转化为NO3^--N，水力负荷的改变对NO3^--N的出水浓度影响不大；但NO3^--N日生成量与水力负荷的大小成正比。试验表明，UASB-ANAMMOX反应器对水力负荷冲击有较强的抵抗力，但是仍会造成一定量的ANAMMOX反应的优势菌流失，使该反应器在短时间内不能恢复最佳的去除效果。

UASB反应器厌氧氨氧化菌的脱氮特性研究

研究UASB厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器运行情况，采用普通城市污水厂活性污泥接种，人工合成废水，pH值在7.4-7.8之间，温度控制在（32±1）℃。在反应器稳定运行270-450 d之间的180 d中，对NH4^＋-N和NO2^--N去除率均达到99.9%以上，总氮去除率保持在90%以上，NO3^--N产生量在20-30 mg/L之间波动。研究表明，UASB厌氧氨氧化反应器处理废水效果明显，对NH4^＋-N、NO2^--N和TN去除率高，NO2^--N和NH4^＋-N比值可以指示厌氧氨氧化反应器性能的演变。UASB反应器稳定运行阶段容积负荷的影响较小，ANAMMOX菌对合成废水适应性强，反应器抗冲击能力较强，受冲击后恢复迅速。出水pH值稳定在8.5附近，pH值变化情况可作为反应器运行状况的指示。

混合污泥接种的厌氧氨氧化处理污泥脱水液的启动

采用UASB反应器,接种由好氧颗粒污泥、厌氧颗粒污泥、氧化沟活性污泥及短程硝化活性污泥组成的混合污泥,以污泥脱水液经短程硝化处理后水质为进水,在温度(30±0.2)℃,pH值7.3～7.9,初期进水氨氮、亚硝氮容积负荷分别为0.07,0.10kg/(m3·d)条件下,经过24d运行,氨氮和亚硝氮得到稳定同步去除,186d时TN去除负荷达0.99kg/(m3·d).启动初期,氨氮、亚硝氮进水浓度分别为20,30mg/L,二者浓度随去除量增加而逐级增加,最高分别达到157,216mg/L;启动过程中,系统受到O2抑制以及O2和亚硝氮基质的连续抑制,分别经过了约10d和30d才得以恢复.厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应与反硝化反应可以共存于系统中,产气量与总氮去除呈正比关系,可及时地指示系统运行状态,对气体成分检测,氮气含量在99.8%.在稳定期ANAMMOX反应呈pH值升高而碱度略有降低.接种混合污泥、低基质负荷启动ANAMMOX,可30d内实现稳定的氨氮和亚硝氮同步去除,180d左右启动成功.

低基质浓度下UASB厌氧氨氧化的脱氮性能及颗粒污泥特性

采用升流式厌氧污泥床(up-flow anaerobic sludge blanket,UASB)反应器,通过逐步提高进水流量,考察低基质(NH+4-N为16.6 mg.L-1,NO-2-N为19.8 mg.L-1)条件下,厌氧氨氧化(anaerobic ammoniumoxidation,ANAMMOX)反应器的运行性能。实验结果表明:在低基质浓度条件下可以实现高效ANAMMOX脱氮并形成颗粒污泥。反应器对NH+4-N和NO-2-N的平均去除率分别为93.3%和94.6%;逐步将UASB反应器的水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)由1.26 h缩短至0.14 h,获得的容积氮去除速率为5.73 kgN.m-3.d-1;在此工况下获得的厌氧氨氧化污泥颗粒呈红褐色,粒径分布主要集中在0.5～0.9 mm,平均粒径为0.73 mm。

UASB厌氧氨氧化反应器启动研究

采用一套有效容积为3.2 L的UASB反应器,接种普通城市污水处理厂污泥浓缩池污泥,以自配含NH4+-N和NO2 -N的废水为进水,对ANAMMOX反应过程的启动和运行特征进行了研究.结果表明:进水溶解氧质量浓度为2.7～3.2 mg/L,反应器的启动经历了污泥适应期、ANAMMOX活性表现期及ANAMMOX活性提高期3个阶段,在反应器运行的第119天,NH4+-N和NO2 -N的去除率分别为96.6%, 75.4%,成功启动了厌氧氨氧化过程. 在将NH4+-N浓度从50 mg/L提高到70 mg/L,使进水中 NH4+-N比NO2 -N为1:1.32时,NH4+-N、NO2 -N、TN的去除率分别达到了99.9%,99.9%和91.2%.ANAMMOX反应过程中,去除的NH4+-N、NO2 -N和生成的N03 -N的比例表现为1:1.54:0.30. pH出水高于进水,稳定在8.4左右.碱度进、出水变化不大.获得的具有厌氧氨氧化活性的污泥为褐色,并在反应器的下部形成了褐色颗粒污泥.运行表明,容积负荷、反应区温度对ANAMMOX反应的稳定运行产生明显影响.

pH值和DO对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

目的研究pH和DO对厌氧氨氧化脱氮性能的影响,考察在pH和DO的变化下NH4+-N、NO2--N的去除情况.方法控制反应器的温度为30℃,HRT为48 h,保证进水NH4+-N的质量浓度为100 mg/L、NO2--N质量浓度为132 mg/L.结果当pH=8时为最适值,氨氮和亚硝态氮的去除率最高为84.31%和88.43%;一定量的DO对厌氧氨氧化反应脱氮性能的抑制作用是可逆的,DO浓度不会对厌氧氨氧化菌造成破坏性的伤害,只是抑制了其活性.结论厌氧氨氧化反应是一个致碱反应,出水的pH值与进水pH值相接近,而且DO对厌氧氨氧化反应脱氮性能的抑制作用是可逆的,这为厌氧氨氧化反应能够高效脱氮的推广和提供了理论依据,为实际的工程应用提供了参考条件.

内回流对厌氧氨氧化UASB反应器脱氮性能的影响

温度为30℃±1℃,厌氧氨氧化污泥为接种污泥,人工配制无机废水为进水,通过改变运行方式,研究内回流对厌氧氨氧化反应器不同运行阶段脱氮效能的影响.结果表明:厌氧氨氧化反应器经过42d启动成功,TN去除负荷为3.26kg/(m^3·d),TN去除率达到76.04%;内回流对于厌氧氨氧化UASB反应器的培养初期与培养成熟后的阶段,表现出完全不同的特征:启动初期,增设内回流(回流比为92%)对反应器运行有负面影响,TN去除率由无回流时的30%下降到19%;颗粒污泥形成后,增设内回流(回流比为92%)对反应器脱氮性能有正面作用,TN去除率由无内回流时的76%提高到84%.

影响UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的因素研究

目的研究溶解氧(DO)、温度、pH值和水力停留时间(HRT)对UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响,寻找快速有效的脱氮处理途径.方法试验进水以人工配水的方式模拟城市生活污水,分别考察UASB反应器在不同的DO、温度、pH值和HRT反应条件下,通过检测进、出水中NH_4^+-N、NO_2^--N与NO_3^--N的质量浓度,分析UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能,并确定最优环境因素.结果在进水中NH_4^+-N和NO_2^--N质量浓度分别为50 mg/L和66 mg/L、ρ(DO)<1 mg/L、温度为30~35℃、pH=7~8、HRT=12 h的反应条件下,该反应器中的菌种具有最大的生物活性,污水的脱氮效果最优,总氮(TN)去除率维持在80%以上.结论厌氧氨氧化反应最佳条件的确定,为厌氧氨氧化工艺脱氮性能稳定性的控制起到关键作用.

厌氧氨氧化脱氮性能及主要影响因素的试验

目的研究厌氧氨氧化反应的脱氮效果及厌氧氨氧化反应的主要影响因素,为低碳氮比废水提供简洁经济脱氮途径.方法连续培养试验采用UASB装置,控制温度为30℃、HRT为48 h、pH为8.0,控制进水NH4+-N/NO2--N质量浓度比为1∶1.32,分批培养采用厌氧瓶,改变温度(20～40℃)、pH值(6.0～9.0)来研究影响厌氧氨氧化的因素.结果进水氨氮的质量浓度为150.735 mg/L,亚硝态氮进水质量浓度为198.705 mg/L时脱氮效果最好,去除率能够达到70%以上.厌氧氨氧化反应的适宜温度为30℃左右,适宜pH值为8.0左右.结论采用UASB成功实现了厌氧氨氧化反应的启动并且具有高效的脱氮效果,为实际的工程应用提供了参考条件.

ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验。在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮。氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH4+-N)、亚硝氮(NO2--N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3.d)和0.063 kg/(m3.d)和0.126 kg/(m3.d)提升到了0.239 kg/(m3.d)、0.315 kg/(m3.d)和0.554 kg/(m3.d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间。

两级厌氧-好氧-厌氧氨氧化组合工艺处理制药和淀粉混合废水

采用两级厌氧-好氧-厌氧氨氧化组合工艺处理金霉素和淀粉生产混合废水。连续272d现场试验结果表明,当原水CODCr为4000～16000mg/L,氨氮浓度为100～800mg/L(均值为530mg/L),总氮浓度为200～1000mg/L(均值为624.4mg/L)时,该组合工艺对CODCr去除率为94%～98%,对氨氮和总氮去除率均值分别为96.9%和89.8%。出水CODCr、氨氮和总氮浓度均值分别为514、15.6和59.2mg/L。组合工艺可有效削减有机物负荷,减轻后续深度处理的负担,同时通过生物处理除氮降低了常规物化脱氮的运行费用和投资成本,且出水氨氮和总氮浓度均满足GB21903—2008《发酵类制药工业水污染物排放标准》要求。

水力停留时间对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

为研究HRT对厌氧氨氧化脱氮性能的影响,确定在HRT条件下实现厌氧氨氧化的运行参数。笔者采用模拟亚硝化进水,消化池污泥作为接种污泥,在UASB反应器中控制温度为30~35℃,pH为7~8,通入氩气进行脱氧,分别在不同HRT(3 h、6 h、12 h、24 h、48 h)条件下运行一周时间,考察TN、NH_4^+-N与NO_2^--N的去除率与TN容积负荷,从而确定最佳HRT。试验结果显示,当HRT为12h时,能较好地发挥厌氧氨氧化菌的活性,得到较好的污水处理效果。试验采用UASB反应器成功启动并运行了厌氧氨氧化工艺,具有较高的脱氮性能,为厌氧氨氧化的稳定运行提供数据支持。

UASB-生物膜反应器厌氧氨氧化反应的启动研究(英文)

以一套有效容积为3.2 L的UASB-生物膜系统,接种垃圾填埋场渗滤液处理活性污泥,以自配含NH4+-N和NO2--N的废水为进水,对ANAMMOX反应过程的启动进行了研究。结果表明:在反应器运行的第56 d,NH4+-N、NO2--N、TN的去除率分别为99.8%、98.8%、90.2%,成功启动了厌氧氨氧化,且在随后的运行中处理效果稳定。ANANMMOX稳定运行时,去除的NH4+-N、NO2--N和生成的NO3--N的比例为1∶1.61∶0.25,出水pH稳定在8.3左右,进、出水碱度变化不大。获得的具有厌氧氨氧化活性的生物膜为褐色,并在反应器的下部形成了褐色和粉红色两种颗粒污泥。

厌氧氨氧化的研究进展

厌氧氨氧化工艺是由于其独特的优点在国内日益受到重视,成为研究的热点。