A^2/O+MBBR系统的快速启动及反硝化除磷特性

针对A^2/O+移动床生物膜反应器(A^2/O+MBBR)双污泥系统,以低碳氮比(C/N)生活污水为处理对象,考察启动过程的污泥特性和反硝化除磷特性,基于脱氮除磷的代谢机理建立系统的快速启动策略。研究结果表明:启动过程历时21 d完成,污泥结构稳定且具有较好的污泥沉降性和生物活性;平均重量污泥浓度从1 189 mg/L增加到1 760 mg/L,SVI值在95 m L/g MLSS以下,反硝化聚磷菌(DNPAOs)占聚磷菌(PAOs)的百分比从接种污泥时的10.87%增加到25.46%。启动过程,COD的去除效果基本稳定,A^2/O反应器可实现碳源的高效利用;硝化过程为反硝化除磷提供电子受体,TN的高效去除需要建立在NH+4-N氧化完全的基础上;PO_4^(3-)-P的去除特性与NO_3^--N的变化密切相关,除了缺氧区的同步脱氮除磷,好氧吸磷对稳定PO_4^(3-)-P出水浓度发挥着重要作用。在平均进水碳氮比为3.44的运行条件下,A^2/O+MBBR系统可实现有机物、氮、磷等污染物的同步高效去除,稳定运行阶段出水COD、NH_4^+-N、TN和PO_4^(3-)-P浓度分别为38.5、1.15、14.2、0.15 mg/L,COD、TN和PO_4^(3-)-P去除率分别为82.23%,74.72%和96.80%。DO、pH和ORP等实时控制参数的变化规律与脱氮除磷存在定量关系,稳定运行阶段厌氧区ORP为-398^-336 m V,反硝化过程pH值增幅0.55,ORP增加到-300^-175 m V,硝化过程pH值降低0.37。ORP、pH值可以直观地反映反硝化过程,pH值能够灵敏地反映硝化进程,实时控制参数的联合调控有利于促进系统的快速启动和稳定运行。

不同载体填充率下一体化A/O生物膜反应器的启动特性

以聚氨酯泡沫和聚丙烯空心环为生物膜载体,考察不同载体填充率下采用一体化缺氧/好氧(A/O)生物膜反应系统R1和R2处理低C与N质量浓度之比(ρ(C)/ρ(N))生活污水的启动特性。系统R1中,缺氧、好氧区载体填充率分别为45%和20%;系统R2中,缺氧区和好氧区载体填充率分别为60%和30%。研究结果表明:R1和R2系统启动周期分别为27d和24d,R1更宜进行实际应用;启动完成后,R1和R2好氧区内生物膜含量分别为87.8%和79.5%,为减小一体化反应器的沉淀区体积和在后续运行中取消污泥回流提供了可能;缺氧区中,聚氨酯泡沫填充率60%时较45%时更有利于前置反硝化对有机物的利用。载体流化加强了好氧区生物膜的同步硝化反硝化(SND)能力和水力负荷适应性,但延长了启动周期,SND效果可模糊反映生物膜的形成过程;固定载体缩短了好氧区的启动周期,但形成的生物膜易受水力负荷冲击。

A/O-MBBR工艺处理生活污水性能及菌群结构

采用设计规模为100m^(3)/d的一体化缺/好氧-移动床生物膜反应器(A/O-MBBR)处理实际生活污水,通过265d的中试研究考察了该工艺在多因素扰动下的除碳和脱氮性能,并对不同运行阶段微生物群落结构的动态变化进行了研究.结果表明,一体化A/O-MBBR系统具有良好的COD去除效果和脱氮性能.当好氧池溶解氧(DO)浓度和进水碳氮比(COD/N)分别为2.5~3.5mg/L和(7.9±2.0)时,COD、NH_(4)^(+)-N和TN去除率分别达到(93.3±5.4)%、(99.1±0.6)%和(67.9±10.5)%.Proteobacteria、Bacteroidetes和Chloroflexi在不同运行时期均有较高的相对丰度,保证了有机物的高效去除.A/O-MBBR系统脱氮功能菌在运行初期主要分布于活性污泥中,且相对丰度较低.长期运行后,生物膜与活性污泥中均同时检出大量硝化菌和反硝化菌.其中,相对丰度最高的硝化菌为Nitrospira,主要分布于生物膜上(19.48%~28.05%).反硝化菌则以Thauera、Terrimonas和Dokdonella等为主.

A/O流化床生物膜反应器处理煤制乙二醇污水工业应用研究

煤制乙二醇污水是一种典型的煤化工污水,常规生化方法难以稳定处理,运行成本高。A/O流化床生物膜反应器具有微生物浓度高、容积负荷和污泥负荷高、传质快、耐冲击负荷能力强、处理效果好等特点,利用A/O流化床生物膜反应器处理煤制乙二醇污水,考察了C/N比、水力停留时间、硝态液回流比等运行条件对污水处理效果的影响,并对A/O流化床生物膜工艺和传统A/O池工艺进行了经济技术分析。结果表明:在C N比为3.5~5.0、好氧反应器水力停留时间为10~21 h、硝态液回流比为1.5~4.5的条件下,装置运行效果最佳,出水平均COD为18.3 mg L,氨氮质量浓度为4.7 mg L,总氮质量浓度为19.3 mg L;与传统A/O池工艺相比,废气排放量减少80%,剩余污泥量减少43%,工程投资节约16%,运行成本降低30%。

不同电子受体浓度对反硝化除磷的影响及动力学特性

以A^2/O-移动床生物膜反应器(MBBR)长期稳定运行的反硝化除磷污泥为研究对象,通过在厌氧段投加乙酸钠、缺氧段投加NO_3^--N,考察反硝化聚磷菌(DPAOs)在不同电子受体浓度(NO_3^--N:10、20、30、40、50 mg·L^(-1))下的脱氮除磷特性以及内碳源转化利用规律。实验结果表明:缺氧段电子受体不足导致吸磷受限,微生物由于处于饥饿状态出现糖原(GLY)降解,增加二次释磷的风险;而电子受体过量会抑制DPAOs的生物活性,降低内碳源的转化利用效率和同步脱氮除磷效果。当NO_3^--N浓度为30～40 mg·L^(-1)时,NO_3^--N和PO_4^(3-)-P去除率分别为92.28%～96.37%和99.39%～100%,聚-β-羟基链烷酸脂(poly-β-hydroxyalkanoate,PHAs)利用率为84.6%～86.2%,达到较好的同步脱氮除磷效果且实现了内碳源的高效利用。动力学参数对比结果表明,不同电子受体浓度下比吸磷速率(PUR)和比反硝化速率(DNR)在4.32～8.18 mg·(g·h)^(-1)、1.81～6.08 mg·(g·h)^(-1)(以VSS计)范围内波动,且NO_3^--N/PO_4^(3-)-P比值可间接反映DPAOs生物活性。