废水脱氮过程中N_2O的控逸理论及研究进展

N2O是大气中重要的温室气体之一,大量研究表明,污水生物处理的硝化反硝化过程是N2O的重要强源之一.通过对硝化反硝化全过程的机理分析,探讨了N2O的逸出机理.同时阐述了外界因素对N2O逸出量的影响规律.据此优化实际运行中的污水生物脱氮工艺,以达到有效控制N2O逸出的目的.     

废水生物脱氮过程N_2O产生与控制研究进展

废水生物脱氮过程中释放的强温室气体N_2O是可再生能源,因此,生物脱氮过程中N_2O的产生与控制成为本领域的研究热点之一。本文对废水生物脱氮过程中N_2O来源、产生机理、影响因素及控制进行了综述。     

生活污水生物脱氮反硝化过程中电子竞争对N_2O产生的影响

目前,已有研究主要认为较小的COD/N是导致污水反硝化过程中N2O产生的关键因素,但有少部分研究发现即使在较小的COD/N下也没有发生N2O的累积.本研究利用SBR反应器,以实际生活污水为研究对象,考察了不同COD/N下各类电子受体类型(NO-3、NO-2、N2O及其组合)中氮氧化物的还原情况,进而探索反硝化过程中N2O产生的机理.结果表明:(1)在反硝化过程中,NO-3还原酶(Nar)、NO-2还原酶(Nir)、NO还原酶(Nor)以及N2O还原酶(Nos)均会发生对电子的竞争;(2)4种氮素还原酶对电子的竞争既会出现在碳源充足时,也会出现在碳源受限时;(3)COD/N的增加能够提高电子受体的还原速率和电子消耗速率,但在电子竞争环境下,N2O是否会发生积累取决于电子在Nos上分布的多少而不是COD/N的高低.     

好氧反硝化菌的脱氮性能及N_2O逸出量研究

采用SBR反应器,以硝酸钾为氮源驯化活性污泥,筛选分离出两株好氧反硝化菌X1和X2进行生理特性、脱氮性能及N2O逸出量的研究.结果表明:两菌株均能在完全好氧的条件下(DO2mg/L),利用KNO3进行反硝化,总无机氮去除率分别为72.1%和78.9%;以KNO2为氮源时,菌株X1的总无机氮去除率仅为16%,而菌株X2的总无机氮去除率则达到73%;好氧反硝化过程中菌株X1的N2O逸出量高于菌株X2,这与硝酸盐的积累相关;碳源种类对菌株N2O逸出量有较大影响,琥珀酸钠做碳源时N2O逸出量最高.     

DO和HRT对连续流MBBR亚硝酸型SND影响

为探讨亚硝酸型同步硝化反硝化SND过程中的生物脱氮特性,以实际生活污水为对象,通过连续运行移动床生物膜反应器MBBR系统,研究了溶解氧质量浓度DO和水力停留时间HRT对亚硝酸型SND的影响.试验结果表明,化学需氧量COD在200 mg/L左右,HRT为14 h,水温为15~27℃,pH值为6.24~6.98的相对稳定条件下,控制DO在2.9~5.0mg/L的过程中MBBR反应器均能实现亚硝酸型SND,平均亚硝酸盐氮NO2-—N积累率为75.96%;当DO为(4.5±0.3)mg/L时,平均总氮TN去除率达62.89%,取得了最好的TN去除效果,而该条件下NO2-—N的积累率达最小值51.23%,DO过高或过低都会影响系统亚硝酸型SND的进行;当COD在220 mg/L左右,pH值为6.14~7.47,水温为26~31℃,控制溶解氧在(4.5±0.3)mg/L,随HRT的延长,氨氮NH4+—N和TN的去除率明显增大,但NO2-—N的积累率减小,系统的亚硝酸型SND效果逐渐减弱.     

SBBR反应器SND脱氮的影响因素分析及响应曲面优化

采用活性炭涂层改性悬浮填料,在连续曝气的条件下,考察了SBBR 反应器脱氮性能。结果表明,SBBR反应器表现出良好的同步硝化反硝化（SND）脱氮性能,对NH3-N 和TN 的去除率分别为80．7％和63．1％。典型周期内反应器同步硝化反硝化率可达82．7％。单因素试验发现,脱氮率随着曝气时间狋的增加而增加,随着溶解氧质量浓度ρDO和填料投加量δ增大而先增大后减小。同时,以溶解氧质量浓度、填料投加量和曝气时间为考察因素,脱氮率为评价指标,采用响应曲面法建立了二次多元回归模型。通过模型求解得出最佳工况：溶解氧浓度为2．37 mg／L,填料投加量为40．10％,曝气时间为5．17 h,此时,脱氮率得到最大值为69．28％。验证试验表明,回归模型的预测值与实测值偏差率为1．57％。     

DO对MBBR同步硝化反硝化生物脱氮影响研究

研究了移动床生物膜反应器(MBBR)同步硝化反硝化生物脱氮城市污水处理工艺.试验结果表明,当溶解氧(DO)质量浓度为2 mg.L-1、水力停留时间为8 h、悬浮填料填充率为50%时,MBBR工艺可通过同步硝化反硝化实现90%以上的脱氮效果.生物膜内DO质量浓度梯度造成好氧和缺氧区是实现同步硝化和反硝化的关键.该工艺能在同一个反应器中实现同时硝化和反硝化,并达到两个过程的动力学平衡,大大简化了生物法脱氮的工艺流程,提高了生物脱氮的效率,并节省投资.     

气升式一体化A/O生物膜反应器脱氮研究

构建了新型气升式一体化A/O生物膜反应器用于生活污水的脱氮处理,考察了进水碳氮比和曝气速率对反应器硝化和反硝化的影响.试验结果表明,一定曝气速率条件下,反应器硝化效果随着进水碳氮比的提高而下降;提高曝气速率可以增加反应器好氧区和缓冲区的DO浓度,降低有机物氧化对硝化作用的影响;低进水碳氮比条件下,进水中的有机碳源能在缺氧区作为反硝化反应的电子供体被有效利用;在进水TN负荷为0.01 kg/(m3.d)、有机物负荷为0.26~0.76 kg/(m3.d)、进水碳氮比为2.7~5.3条件下,反应器COD和TN去除率分别达到96.0%和80.0%.     

黑麦秸秆对土壤中无机氮转化和N_2O、CO_2释放的影响

在欧美国家,黑麦秸秆经常作为有机肥或农业废弃物而归还到农田中。本研究通过培养试验探讨了添加黑麦秸秆对土壤中无机氮的形态转化和N_2O、CO_2释放的影响。研究结果表明,黑麦秸秆的添加量及培养时间对土壤中N_2O、和CO_2释放量、N_2O/CO_2比值和无机氮形态转化均有明显影响。添加的黑麦秸秆越多,培养2周后土壤中的NH_4-N越多,释放的N_2O则越少。N_2O/CO_2比值与黑麦秸秆添加量呈极显著的负相关,与培养时间(T)的函数关系(达到极显著的负相关)则呈对数形式:(N_2O/CO_2)=a b·lnT。     

集成式反应器SND对低碳氮比生活污水的深度脱氮效能及其动力学

以由实际生活污水配制的低C/N比生活污水为研究对象,在集成式反应器主反应区实现了同步硝化反硝化(SND)脱氮.考察了集成式反应器对低C/N比污水的脱氮效能.结果表明:DO=1.4~1.7mg/L,总HRT=18h(主反应区HRT=7.2h),C/N=5时,NH+4-N可从15±2mg/L平均降至2.5mg/L,总氮可以从20±2mg/L平均降至3.4mg/L,TN处理负荷可达0.13kg TN/(m3·d),较同类低C/N比污水脱氮系统高;相同条件下连续运行时,出水NH+4-N和TN浓度稳定在0.8~3.0mg/L和1.4~4.7mg/L,去除率在80.2%~94.9%和76.5%~93.2%.以Monod方程为基础通过物料衡算求解出SND动力学方程并求得硝化过程氨氮饱和常数KNH4-N+=1.34mg/L,氨氮降解反应级数n=0.622 4,反硝化过程硝酸盐氮饱和常数KNO3-N-=0.71mg/L.分析表明:该SND系统内生物量充足、活性高,生物降解效率受底物浓度限制小,集成式反应器结构合理,可实现小水量低C/N比生活污水深度脱氮,为我国中小城镇生活污水深度处理提供技术支持和理论依据.     

A2/O工艺脱氮效果研究

分别考察了不同HRT、DO、混合液和污泥回流比、温度、C/N比等条件下,A2/O工艺的脱氮效果和有机物去除效果.结果表明,对于城市生活污水而言,当好氧区水力停留时间为6 h、DO为4 mg/L、混合液回流比为300%、污泥回流比为100%时,A2/O工艺能获得较好的脱氮效果和有机物去除效果.     

HRT和载体对一体化生物膜反应器脱氮除磷效果的影响

根据生物脱氮除磷原理,设计了一体化生物膜反应器,用于生活污水的处理。在一体化生物膜反应器处理生活污水连续运行基础上研究水力停留时间(HRT)和载体对反应器脱氮除磷效果的影响,同时通过分析微生物群落变化对系统脱氮过程进行探讨。试验结果表明:载体特性对反应器脱氮除磷效果影响显著;HRT为9 h时,载体B 4反应器总氮去除率为68.9%;好氧区HRT是限制系统脱氮效果的主要因素。由于载体的作用反应器好氧区存在着好氧缺氧微环境的交替,从而实现了好氧区同步硝化反硝化的脱氮过程。     

HRT和载体对一体化生物膜反应器脱氮除磷效果的影响

根据生物脱氮除磷原理,设计了一体化生物膜反应器,用于生活污水的处理。在一体化生物膜反应器处理生活污水连续运行基础上研究水力停留时间(HRT)和载体对反应器脱氮除磷效果的影响,同时通过分析微生物群落变化对系统脱氮过程进行探讨。试验结果表明:载体特性对反应器脱氮除磷效果影响显著;HRT为9h时,载体B4反应器总氮去除率为68.9%;好氧区HRT是限制系统脱氮效果的主要因素。由于载体的作用反应器好氧区存在着好氧缺氧微环境的交替,从而实现了好氧区同步硝化反硝化的脱氮过程。     

流化床中NO,N_2O的来源及影响因素

简要地介绍了流化床中NO,N_2O的来源,以实验室规模进行了N_2O随床温变化的排放规律及沿炉膛高度的N_2O分布规律的试验研究,并对取样技术进行了研究.     

折流式内循环新型生物膜反应器的脱氮动力学

为了探求城市地表水新型的处理工艺及效果,以一种新型的陶瓷载体水泵驱动折流式内循环生物膜反应器处理由自来水、葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾按一定比例配制成的溶液,以模拟城市地表水.在碳氮比（C/N）分别为10,20,30和40情况下,对其进行脱氮试验,并进行动力学分析.研究发现：该反应器可实现同步硝化和反硝化;氨氮（NH₄⁺-N）和总氮（TN）的去除过程都可以用Monod模型进行描述;当C/N为10~40范围,水温为28℃左右时,随着C/N比的增加,反应器对NH₄⁺-N和TN的去除速率都得到提高;在相同C/N条件下,NH₄⁺-N的去除速率远高于TN的去除速率.     

SBBR单级自养脱氮系统N2O排放特征分析

采用3组人工配水的单级自养脱氮生物膜反应器,对比研究了曝气方式及碳源对系统N2O排放量和排放特征的影响。结果显示,1号、2号和3号反应器在一个运行周期内N2O累积排放量和N2O转化率分别为13.69、14.28、2.51 mg和1.36%、1.49%、0.236%。连续曝气的1号反应器与间歇曝气的2号反应器相比,其N2O累积释放量、N2O转化率相近。进水含有机碳源的3号反应器N2O累积释放量、N2O转化率约为进水不含有机碳源的2号反应器的1/6。曝气方式对N2O排放特征影响较大,连续曝气的1号反应器N2O累积排放量持续增加,N2O平均排放速率和溶解态N2O质量浓度表现为先升高至最大值后持续下降。间歇曝气的2号反应器N2O排放量主要来自曝气段,N2O平均排放速率和溶解态N2O质量浓度整体呈现出先升高后降低的趋势。与其他生物脱氮工艺相比,单级自养脱氮工艺N2O转化率较低。     

三维电极生物膜脱氮系统的电场响应性

研究三维电极-生物膜反应器对加载电场的响应性,为寻求反应器有效合理的自动控制方式提供理论指导.为了充分利用三维电极体系阳极产氧为硝化菌提供好氧环境实现氨氮硝化,利用阴极产氢为反硝化菌提供缺/厌氧环境和电子供体实现反硝化脱氮,实验设计并稳定运行了三维电极-生物膜脱氮反应器.通过考察不同电流密度条件下,系统溶解氧(DO)、pH、脱氮性能的变化,研究电流密度对三维电极-生物膜反应器中微生物生长的微环境和微生物反硝化脱氮所需电子供体的影响,评价三维电极-生物膜脱氮系统的电场响应性.结果表明,在电流密度为0.013 4 mA/cm2时,NH+-N转化率可达90％,NO3--N和TN去除率70％以上;三维电极-生物膜脱氮系统的极限电流密度在0.020 1 mA/cm2附近;极限电流密度范围内,电流密度引起系统DO、pH的变化均在系统承受范围内;电流密度的提高可提高阴极NO3--N反硝化效率,但对阳极NH4+-N的硝化无明显影响,极限电流密度范围内均无NO2--N积累.     

碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷脱氮工艺的影响

目的研究碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷工艺脱氮除磷的影响程度.方法以甲醇、淀粉、葡萄糖、乙酸钠、丙酸钠、污泥水解酸化液六种碳源模拟废水,通过间歇运行方式对不同碳源的反硝化除磷系统的运行状态进行研究.结果六个系统中,淀粉的COD去除率最小,为45%,其余系统相差不大,去除率最大的是污泥水解酸化液,为88%;缺氧结束时系统出水PO_4~(3-)-P质量浓度分别为2.24 mg/L、3.00 mg/L、3.81 mg/L、1.40 mg/L、2.46 mg/L、1.18 mg/L;各系统每克M LSS的亚反硝化速率分别为1.27 mg/(g·h)、1.15 mg/(g·h)、1.58 mg/(g·h)、2.91 mg/(g·h)、2.60 mg/(g·h)、2.03 mg/(g·h).结论碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷系统有很大影响,淀粉类大分子碳源不利于反硝化除磷,乙酸钠类小分子物质有利于磷的释放和吸收.     

A2/O工艺中HRT对系统脱氮除磷效率的影响

水力停留时间是制约A2/O工艺的关键因素,直接影响系统的脱氮除磷效率.本试验采用了50 L的A2/O实验装置处理人工模拟生活污水,考察了不同水力停留时间(Hydraulic Residence Time.HRT)对A2/O工艺脱氮除磷的影响,实验结果表明,在厌氧:缺氧:好氧体积比为1∶1∶2,污泥回流比为75％,混合液...     

人工湿地污水脱氮中N2O的产生机理和影响因素

人工湿地技术具有良好的污水脱氮效果,但污水中脱除的氮有可能会以N2O的形式释放到大气中。由于N2O是一种重要的温室气体,随着人工湿地的不断推广应用,其向大气中释放N2O的研究引起国内外的关注。综述了目前关于人工湿地系统N2O的产生机理,从污水水质、环境条件、人工湿地系统以及微生物种群结构四个方面详细论述了国内外关于人工湿地系统释放N2O的影响因子的研究现状,并对该研究领域今后的研究重点进行了展望。