部分反硝化耦合厌氧氨氧化IFAS系统脱氮性能

采用部分反硝化活性污泥耦合厌氧氨氧化生物膜处理低碳氮比废水(C/TN=1.63),考察生物膜-活性污泥复合系统(IFAS)进行部分反硝化耦合厌氧氨氧化(PD/A)处理低碳氮比废水的可行性及其耦合后两相中功能菌活性与菌群分布变化规律.结果显示,系统耦合运行期间,出水TN为(5.07±0.2)mg/L,去除率为(90.7±0.1)%,厌氧氨氧化途径对TN去除的贡献率高达(86.61±3.4)%;固着相对厌氧氨氧化活性的贡献率为100%,悬浮相上,μ(NO_(3)^(-)-N)占比为99.32%,μ(NO_(2)--N)占比为99.22%;与耦合前相比,悬浮相中硝酸盐还原酶(Nar)活性由(0.43±0.05)μmol/(mg protein·min)增加至(0.49±0.09)μmol/(mg protein·min),亚硝酸盐转化率明显升高[(70±2.2)%~(90.01±2.3)%];Illumina MiSeq结果显示,固着相上的优势菌属为Candidatus_Brocadia,且耦合前后丰度无明显变化(33.61%~33.43%),悬浮相上反硝化菌属Prosthecobacter,Ferruginibacter,OLB8丰度增加.以上结果表明,在IFAS系统中可以实现稳定的PD/A协同脱氮,耦合后部分反硝化由悬浮相主导,厌氧氨氧化由固着相主导,厌氧氨氧化菌(AnAOB)与反硝化菌对NO2--N的竞争强化了悬浮相部分反硝化能力.

IFAS工艺处理实验室废水应用研究

实验室废水由于水质波动大,成分来源复杂,可能含有某些有毒有害物质,而难以有效处理。本研究以某科研机构实验楼排放的实验室废水为研究对象,采用生物膜-活性污泥复合工艺(IFAS)处理的方法,探究不同时间段实验室废水的产排特征,并通过添加化粪池污水调节实验室废水水质水量,考察IFAS工艺对实验废水COD、NH_(3)-N等污染物的去除效果及其抗冲击性能。研究结果表明,当实验室废水COD、NH_(3)-N分别为13.88~766.99mg/L,0.35~5.76mg/L时,通过调节实验室废水和化粪池污水的比例,实验室废水的可生化性、毒性和冲击负荷得到改善;同时,实验室废水和化粪池污水在2∶1配比条件下,经过IFAS工艺处理后其出水COD、NH_(3)-N浓度均可达到《GB 8978-1996污水综合排放标准》中的一级排放标准。另外,研究发现IFAS工艺具有良好的抗冲击负荷性能。

化学强化IFAS工艺处理生活污水的效果

研究化学强化IFAS工艺对生活污水的处理效果。在HRT为9.5 h、IFAS好氧区填料填充比为30%、好氧区的DO为2~3 mg/L,硝化液回流比为100%~200%,污泥回流比为50%~75%的条件下,反应系统对COD、氨氮、TN、TP和SS的平均去除率分别为91.4%、90.4%、78.6%、93.5%和96.7%,出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。结果表明,化学强化IFAS工艺具有同步脱氮除磷、污染物去除高效、抗负荷性强等优点。具有良好的应用前景和推广价值。

两相一体式污泥浓缩消化反应器的性能研究

在中温条件下，对两相一体式污泥浓缩消化反应器（TISTD）处理污泥的性能进行了深入的研究。当投配率为30％、进泥含水率为99．2％-99．8％、VS／TS为0．55～0．61时，排泥的含水率为93．5％～95．5％，VS／TS为0．33～0．40，产气量为18～24．5L／d。经TISTD处理后，污泥的脱氢酶活性大大降低；18．6％～32．6％的总氮进入到上清液中，64．6％～81．0％的总氮在排出的厌氧污泥中；23．5％一28．3％的总磷进入到上清液中，70．7％～75．1％的总磷在排出的厌氧污泥中。

3种固定式填料在中试IFAS系统中的性能比较及菌群结构解析

为考察固定式填料在生物膜-活性污泥工艺(IFAS)中的性能和菌群结构,选取弹性立体填料、组合填料以及自制填料3种固定式填料投入中试级别的IFAS反应器好氧池中进行对比,另于小试系统中进行3种填料的脱膜实验。结果表明:组合填料的亲水性最高(接触角为38°),生物膜厚且致密,加上结点的存在,易结团,脱膜率最高为63%;弹性填料21 d基本可以完成生物膜的更新;而自制填料脱膜速率先快后慢,第24天时脱膜率高达80%。在系统运行期间,3种填料对COD、氨氮去除率均在90%以上,出水均达到一级A排放标准。自制填料和组合填料系统的总氮去除率高于弹性填料。当自制填料系统运行27 d以后,TN出水可稳定达到一级A排放标准。与组合填料和弹性填料相比,由于自制填料结构的特殊性,其负载的生物量最多,生物多样性最高,同时,对硝化细菌、反硝化菌和反硝化除磷菌均表现出富集优势。

固定生物膜-活性污泥系统的研究及应用进展

固定生物膜-活性污泥系统(integrated fixed-film activated sludge systems,IFAS)是活性污泥与生物膜工艺的结合,兼具二者的优点,可有效提高污染物的去除效果,在实现污水的达标排放方面具有较大优势。对国内外有关IFAS的研究与应用进展进行了系统的总结,主要包括IFAS系统的发展历程、工艺特点、微生物分布特征、系统动力学模型及应用现状等,并对IFAS系统未来的发展方向与研究重点进行了初步探讨。

曝气—过滤一体化装置中同步硝化反硝化的研究

曝气—过滤一体化装置主要由生物反应器、慢性砂滤池及滤布组成。因慢性砂滤池和滤布具有分离截留作用,可以使生物反应器中活性污泥浓度维持在较高水平。当污泥浓度维持在9～l0g/L时,曝气一过滤一体化装置中要取得较好的同步硝化反硝化效果应满足:DO为1mg/L,C/N值为29,pH值在7.7～8.1之间。

活性污泥-生物膜一体化反应器处理生活污水性能研究

针对中小城镇污水处理的特点开发了活性污泥-生物膜复合一体化反应器,该反应器实现了反应区和沉淀区一体化,综合了活性污泥法和生物膜法的优点,具有运行稳定、占地面积少、基建投资低、管理方便的优点,并具有较好的去除有机物和脱氮除磷能力。

六箱一体式反应器水力流态及其脱氮除磷性能

采用有效容积为312L的模型对六箱一体式活性污泥反应器的流态特征及其脱氮除磷性能进行了试验研究。结果表明,周期性交替进水方式增强了反应器系统流态的完全混合性,在工艺上表现为通过反向进水完成混合液以及部分污泥回流。反应器具有良好的去除氮磷的性能,对NH3-N、COD、TN、TP的平均去除率分别为89%、75%、74%、90%,出水水质达到GB18918-2002中的一级标准。

IFAS工艺处理市政污水的除污性能及节地潜力分析

采用生物膜／活性污泥组合工艺（IFAS）处理低C／N值市政污水，通过长达1年多的中试考察了温度、回流比和水力停留时间（HRT）对该工艺除碳和脱氮性能的影响，同时比较了IF—AS工艺和传统完全混合法（CSTR）的抗冲击负荷能力。结果显示：在填充比为35％、HRT为5．6h、DO为2mg／L、温度为20～25℃和回流比为75％的条件下，IFAS组合工艺除碳和脱氮效果较为理想，对COD、氨氮和TN的平均去除率分别为86．6％、92．9％和41．9％。与CSTR工艺相比，相同运行工况条件下WAS组合工艺不仅能提高33％的日处理能力，而且具备较强的同步硝化反硝化作用。由此可见，IFAS工艺具有较强的节地潜力，适用于传统污水处理厂的升级改造。

温度对生物膜—活性污泥复合工艺硝化特性及硝化菌种群的影响

通过模拟污水厂水温运行小试反应器，利用高通量测序技术结合水质指标对生物膜活性污泥复合工艺的硝化特性和硝化种群结构进行研究。结果表明，泥膜两相优势AOB及NOB均分别为亚硝化单胞菌属和硝化螺旋菌属；在高温段（20-30 ℃），泥相内硝化细菌平均数量高于膜相，泥相对系统硝化贡献率平均达85%，硝化作用主要发生在泥相；在低温段（10-15 ℃），膜相内硝化细菌平均数量高于泥相，泥相氨氧化速率降低约60%，而膜相对系统的硝化贡献率从11%增加至38%，填料的投加确保了工艺在低温时稳定的硝化效果；运行实际工艺时可在水温低于15 ℃时投加填料增强硝化，水温高于20 ℃时移除填料节约运行成本。

硝化生物膜系统对低温的适应特性:MBBR和IFAS

为探明硝化生物膜系统对低温的适应特性,在不同温度(20、15和10℃)下长期运行移动床生物膜反应器(MBBR)和生物膜-活性污泥复合工艺(IFAS)并考察温度降低对其硝化性能、生物膜特性及群落结构的影响,以期为生物膜系统在污水处理行业的应用提供理论依据.结果表明,当温度降低至10℃时,MBBR和IFAS的氨氮去除率分别为(90.88±5.73)%和(99.79±0.31)%,表明IFAS比MBBR具有更好的低温适应性.这是由于低温导致胞外聚合物(EPS)含量的增加,进而促使生物膜厚度及干重不断升高,而相同负荷下的MBBR生物膜更容易堵塞,从而影响传质.活性测定结果表明,尽管IFAS中活性污泥的硝化贡献率始终占主导地位,但随着温度降低,生物膜的氨氧化贡献率从30.72%逐渐上升至39.85%,起到了强化硝化的作用.qPCR结果显示,温度的降低使生物膜中硝化细胞拷贝数上升,其与低温下生物膜厚度的增加一定程度上弥补了硝化活性的衰减,从而体现了生物膜对低温较强的适应性.

A^(2)O-IFAS工艺生物膜微生物群落的演替及分布特性

在A^(2)O-IFAS工艺中探究了不同功能分区生物膜微生物群落的演替及分布特性.利用该工艺处理实际生活污水,总无机氮去除负荷可达(0.10±0.03)kg·m^(-3)·d^(-1),总无机氮和COD的平均去除率分别为70%和79%.高通量测序结果显示,厌氧氨氧化菌Candidatus_Brocadia在好氧区生物膜中的相对丰度最高(0.43%),其次是缺氧区生物膜、活性污泥和厌氧区生物膜.此外,絮体污泥与好氧区生物膜有着相似的微生物群落,该结果表明,功能区非生物因素可驱使生物膜微生物群落在缺氧区和厌氧区发生演替现象,DO、C/N比等环境因素和微生物的互作机制是驱动微生物群落分布和厌氧氨氧化菌富集的关键.本研究可为主流厌氧氨氧化菌的富集和技术应用提供重要参考.

寒冷地区IFAS+磁混凝污水厂菌群结构和抗生素抗性基因分析

为探究寒冷地区IFAS+磁混凝污水厂中菌群及其携带的抗生素抗性基因(ARGs)变化,采用16S rRNA基因测序和宏基因组测序方法对新疆某城市污水厂进行研究.结果表明,绿弯菌门(Chloroflexi)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)在活性污泥中的相对丰度平均值分别为3.50%和0.03%,在生物膜中的相对丰度分别达到10.02%和2.12%,NH_(4)^(+)-N和TN去除率平均值分别由改造前的91.89%和66.76%提升至改造后的97.71%和91.90%,表明IFAS增强了寒冷地区污水厂的生物脱氮能力;生物处理段内与铁氧化还原有关的Ferruginibacter和红育菌属(Rhodoferax)的相对丰度平均值分别达到5.24%和3.72%,出水中红育菌属(Rhodoferax)的相对丰度达到9.48%,表明磁粉对菌群产生了影响;该厂对ARGs有明显的去除效果,ARGs的相对丰度由进水中的191.08×10^(-3)‰降至出水中的32.58×10^(-3)‰,活性污泥中ARGs相对丰度为63.25×10^(-3)‰~72.38×10^(-3)‰,明显高于生物膜中的41.31×10^(-3)‰,但sul2、floR和rpoB 2等ARGs优势亚型在生物膜中的相对丰度分别为5.77×10^(-3)‰、2.52×10^(-3)‰和2.03×10^(-3)‰,高于活性污泥中的3.15×10^(-3)‰~3.57×10^(-3)‰、1.73×10^(-3)‰~2.24×10^(-3)‰和1.28×10^(-3)‰~1.76×10^(-3)‰;网络分析结果表明,Caldilineaceae_norank与sul2呈显著正相关,毛球菌属(Trichococcus)与floR呈显著正相关.

SNAD-IFAS工艺对污泥消化液的处理效能

污泥消化液作为污泥厌氧处理过程的副产物,具有低碳高氮的特点,传统生物脱氮技术难以有效处理。为此,利用固定生物膜-活性污泥反应器(IFAS),考察同步硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺对污泥消化液的处理效能。结果表明,在进水NH^(+)_(4)-N浓度为400 mg/L、HRT为18 h的最佳运行条件下,SNAD-IFAS系统对NH^(+)_(4)-N、TN与COD的最大去除率分别达到92.6%、77.1%和69.4%,TN去除负荷为12.4 mg/(L·h)。菌群特性活性分析结果表明,亚硝化过程主要发生在悬浮污泥中,厌氧氨氧化与反硝化过程主要发生在生物膜上。微生物群落分析表明,HRT的变化会显著影响微生物群落结构。

高效脱氮泥膜复合工艺-磁混凝在污水处理厂提标改造中的应用

某污水处理厂处理规模为3万m~3/d,原采用AAO微曝氧化沟工艺,通过在氧化沟各段分别设置不同类型固定式高效脱氮填料模块,与磁混凝工艺联用进行提标改造,改造后出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A及广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB 44/26-2001)第二时段一级排放标准的较严值标准。经2021年实际运行,对比提标改造前、后生产数据表明,该工艺处理效果佳,实现稳定达标运行。

一体式隔油-A/O反反应应器器(A/O-IOSR)的研制及其处理餐饮废水的效果研究

针对量广面大的餐饮废水大多无序排放,且排放不达标等问题,设计了一体式隔油-A/O反应器(A/OIOSR),并将该工艺用于实际餐饮废水的处理实验。研究了水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)质量浓度和温度对系统中污染物去除效果的影响。结果表明,当HRT为8 h,DO质量浓度为4~5 mg/L时,A/O-IOSR反应器在夏季、秋季和冬季运行期间,对动植物油脂、SS和COD等主要超标污染物的平均去除率分别达到了93.12%、91.16%和90.19%,运行效果受温度影响较少,出水水质优于纳管排放标准;A/O-IOSR还具有良好的脱氮除磷功能,且运行效果受温度影响较大,致使冬季NH_(3)-N、TN和TP的去除率均弱于夏、秋季;反应器在不同季节最优工况下填料下部生物膜的活性均优于中部和上部,冬季生物膜活性要弱于夏季和秋季;填料污泥产率系数为0.096 4(gMLSS/gCOD),低于普通生物膜工艺,产生的污泥量少。研究结果能为餐饮废水的处理提供一种新技术和新设备。

新型一体化AmOn反应器数值模拟与运行优化研究

在建立新型一体化Am On反应器的数学建模方法的基础上,对比实验结果及数值模拟结果,对影响新型一体化Am On反应器运行效果较大的相关参数(气水比、C/N值和污泥龄)进行了数值模拟研究,并根据数值模拟结果进一步进行了运行优化,为实现反应器的稳定高效运行提供了依据.图6,参7.

以海绵填料为生物载体的MBio一体化生物反应器的快速启动研究

以海绵填料为生物载体的MBio一体化生物反应器的快速启动为研究对象,通过补充活性污泥菌液、投加硝化菌剂,间歇进水逐级提高水量的方法进行了14天的调试。结果表明在进水水质指标COD_(Cr)=20~60 mg/L、NH_(3)-N=4~10 mg/L,水温18℃的低营养物质、低温条件下,实现出水的快速达标,平均出水浓度COD_(Cr)小于20 mg/L,NH_(3)-N小于2 mg/L,优于准IV类水的部分水质指标。

S-IBR工艺在炼油废水处理的中试研究

针对炼油废水氨氮浓度高,为达到较高氨氮和总氮去除率,且同时实现降低COD的目的,在某炼油污水厂内进行模拟生产的中试研究。选用污泥浓度高、占地面积小、操作运行成本低的生化处理系统——S-IBR一体化生物反应系统进行中试。通过调节进水量、水质、改变生化系统负荷等,确定最佳的实际运行参数,为后续工程项目的基础设计提供最可靠的工艺设计参数。中试结果表明:在原水温度≤40℃,COD≤1200 mg/L,NH_(3)-N≤70 mg/L,TN≤120 mg/L的条件下,出水去除率COD≥90%,NH_(3)-N≥85%,TN≥85%。