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.     

MBBR同步硝化反硝化生物脱氮技术研究进展

简要介绍了同步硝化反硝化生物脱氮SND的机理和移动床生物膜反应器(MBBR)的特点,总结了MBBR实现同步硝化反硝化具有的优越条件,并具体分析实现MBBR同步硝化反硝化生物脱氮的主要控制因素,最后阐明了国内该技术的应用前景及研究方向.     

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.     

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％。     

一体化生物膜反应器处理生活污水

根据生物脱氮原理,设计了一体化生物膜反应器,用于生活污水的处理。将反应器运行两个月,探讨了反应器对有机物和氮的去除,同时采用聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法对反应器好氧区和缺氧区微生物种类和多样性进行了分析。结果表明,该反应器通过设置好氧和缺氧两种环境,并且通过内循环回流,形成"前置式反硝化系统"可达到较好地去除有机物和氮的目的,其中水力停留时间为影响硝化作用的重要参数。在反应器的好氧区有同步硝化反硝化现象发生。     

用一体化生物膜反应器处理生活污水

根据生物脱氮原理,设计了一体化生物膜反应器,用于生活污水的处理。将反应器运行2个月,探讨反应器对有机物和氮的去除,同时采用聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法对反应器好氧区和缺氧区微生物种类和多样性进行分析。结果表明:该反应器通过设置好氧和缺氧2种环境,并且通过内循环回流,形成“前置式反硝化系统”可达到较好地去除有机物和氮的目的,其中水力停留时间为影响硝化作用的重要参数。在反应器的好氧区有同步硝化反硝化现象发生。     

有机碳源对单级自养脱氮系统脱氮性能及微生物群落结构的影响

以不同基质的2个反应器为研究对象,考察了有机碳源对单级自养脱氮系统脱氮性能及微生物群落结构的影响,结果表明:在一定的碳氮比范围内,通过控制DO,可以实现创造适合亚硝化茵和厌氧氨氧化菌代谢的好氧和厌氧并存的微环境,提高系统的脱氮效果;2个反应器均存在多种脱氮途径,以不合有机碳源为基质时,系统主要通过亚硝化-ANAMMOX途径去除氨氮,而有机碳源的加入,使得系统自养脱氮途径去除的氨氮比例下降,传统硝化反硝化途径得到强化;DGGE图谱统计结果表明,有机碳源的加入,使得系统微生物群落结构更加丰富,其中生物膜表现得尤为明显,也表明生物膜结构更有利于形成一个厌氧与好氧共存的微环境,在一个反应器内实现全部脱氮过程.     

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。     

深床过滤中的生物反硝化脱氮实验研究

研究了深床过滤过程的反硝化动力学,分析了填料床层脱氮时的影响因素;实验结果表明,深床过滤过程中的反硝化动力学级数在1/2~1级之间变动;在C/N＝2.0~2.3,HRT＝1 及磷含量不低于0.05 mg/L时,脱氮效率超过90%以上.     

OGO工艺处理城市污水脱氮效果及机理初探

采用改良而成的OGO工艺技术,以试验配水模拟城市生活污水,研究了OGO系统的脱氮效果,通过分析反应器各反应区的脱氮效果,并结合OGO系统脱氮效果观察系统中活性污泥絮体特性,研究分析了OGO系统的脱氮机理.试验结果表明,在进水总氮(TN)和氨氮(NH4 -N)分别为31.15～42.26 mg/L和27.53～38.58 mg/L的条件下,OGO系统对总氮和氨氮的平均去除率分别可达74.31%和83.75%.反应器外环脱氮方式为同时硝化反硝化(SND)脱氮,其脱氮量占反应器脱氮总量的80.48%,OGO工艺对氮素的生物去除绝大部分是通过同时硝化反硝化来实现的;同时硝化反硝化的宏观分区理论和微环境理论均适用于OGO系统.     

亚硝酸积累条件下反硝化脱氮过程动力学模型

采用序批式反应器,对以乙酸钠和新鲜生活垃圾沥滤液为外加碳源的反硝化系统进行了反硝化过程动力学研究,为优选碳源提供理论依据.在系统亚硝酸盐暂时积累条件下,分别采用分段零级动力学模型和基于Monod方程的动态模型,拟合试验数据,并求算相应的动力学参数.结果表明,乙酸钠碳源系统反应初始阶段,脱氮速率要比以垃圾沥滤液为碳源高出38%.分段动力学得到的表观碳氮比(速率比)表明,亚硝酸盐降解阶段是反硝化的限制步骤.基于Monod方程的微分方程组模型,能够很好地拟合两种不同碳源条件下反硝化过程硝酸盐、亚硝酸盐质量浓度的变化,参数值与实际运行效果一致,所得动力学参数能够反映碳源利用效率.     

初始pH值对废水反硝化脱氮的影响

为探讨pH值对硝态氮反硝化体系的影响,设定初始pH范围为4-10,对反硝化过程中NO3-N、NO2-N、TN、TOC和△TOC/△TN的变化规律、反硝化动力学以及抑制机理进行研究. 结果发现：最适宜的反硝化pH值为8,过酸过碱都不利于反硝化过程的进行. 在pH=8时,反应时间最短,硝态氮的去除率为99.4%,TN的降解率为95.5%. 亚硝态氮积累量在pH〈7时小于1 mg/L;pH〉7时,随pH的增大而增大,最大积累率为22%. 硝态氮比反硝化速率在pH=8时最大,为2.52 mg NOx-N/（g MLVSS·h）;亚硝态氮比反硝化速率在pH=7时最大,为1.66 mg NOx-N/（g MLVSS·h）. 因此,反硝化最佳的pH值为7～8.     

高氨氮猪场废水的亚硝酸型脱氮研究

猪场废水脱氮处理前一般要经过厌氧消化处理，完全厌氧消化能去除废水中大部分有机物，但这同时降低了废水中的COD/NH4^ -N(1-3)，根据厌氧消化四阶段理论，控制厌氧消化到水解或产乙酸阶段，使废水中的COD/NH4^ -N维持在较高的水平(7-10)，为后续脱氮处理创造条件，本实验对比分析了运用缺氧/好氧SBR工艺处理这两种COD/NH4^ -N不同的废水的脱氮效果，实验结果表明：两的脱氮过程都是通过短程硝化反硝化实现的，反应器中的NH4^ -N浓度和pH值是控制亚硝酸型硝化的重要因素，经过部分厌氧消化的废水由于保持了较高的COD/NH4^ -N脱氮效果明显好于完全厌氧消化废水，NH4 -N去除率达到98％以上，但出水反硝化不完全，投加乙酸钠后出水NOx^--N减少到10-20mg/L，投加量以275mg/L为宜。     

好氧反硝化菌株X31的反硝化特性

对好氧反硝化菌株X31在好氧条件下的反硝化特性进行了研究．结果表明,反硝化主要发生在菌体的对数生长期,氮气是反硝化过程的最终产物．在反硝化过程中,pH值呈逐渐上升趋势,而氧化还原电位(ORP)呈逐渐降低趋势．菌株X31能够以硝酸盐或亚硝酸盐和氧气为电子受体进行协同呼吸,并且亚硝酸盐呼吸要较硝酸盐呼吸更容易进行．硝酸盐呼吸和亚硝酸盐呼吸都具有较高的脱氮效率．和其他已报道的好氧反硝化茵相比,X31菌株有着更高的氧耐受浓度．当培养液中初始的氧化态氮质量浓度为150mg／L左右时,溶解氧值对X31菌株的反硝化效果没有显著的影响．     

反硝化过程中硝酸盐与亚硝酸盐之间对电子的竞争

分别测试硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化过程中的降解速率,由于亚硝酸盐的降解速率低于硝酸盐,在此过程中会有亚硝酸盐的积累.后续的实验表明,这一降解速率的差别是因为两者反硝化菌对电子亲和力不同导致电子流的分布不同造成的.在反硝化初期,硝酸盐获得电子较多,因而其降解速率较快.当硝酸盐的质量浓度低于亚硝酸盐后,亚硝酸盐的降解速率较快,这表明电子流主要流向亚硝酸盐.     

一株好氧反硝化细菌的筛选鉴定及其脱氮效果

经过富集培养和反硝化能力测定,从城市污水处理厂活性污泥中筛选得到1株好氧反硝化细菌。通过16S rDNA同源性分析对该菌进行分子鉴定,并将菌接种到模拟富营养化水体中以探究其对系统中硝态氮和总氮的去除能力。结果表明,该菌属于Klebsiella sp.,命名为HLNR05。菌株HLNR05在24 h内NO3--N的去除率达96.6%,TN去除率达92.1%,而且其从培养体系中完全去除的氮明显多于同化到细胞的氮。利用HLNR05处理模拟富营养化废水,结果发现其在24 h内对模拟废水中的NO3--N和TN去除率达91.4%和88.2%。表明菌株HLNR05具有较强的好氧反硝化能力。     

一株好氧反硝化菌的反硝化性能研究

选用四因素三水平L9(34)正交试验表设计实验,研究碳源、CODCr/N、溶解氧以及pH值对菌株tsuruhatensis戴尔福特菌好氧反硝化性能的影响,并对该菌株利用发酵罐进行扩大培养.实验结果表明,此菌株为一株高效的好氧反硝化菌.     

一体化An／O工艺处理市政污水的中试研究

以污水厂初沉池出水作为研究对象,考察了常温(8~20℃)条件下,处理规模为5 m3/h的一体化厌氧/好氧生物反应器同步脱氮除磷的效果.试验中,系统脱氮始终存在同步硝化反硝化现象.通过低氧条件下亚硝酸盐的富集,系统进入稳定脱氮期.在稳定脱氮期,反应器出水亚硝酸盐平均累积率达82.52%,系统脱氮以亚硝酸盐型同步硝化反硝化的方式为主,实现了短程同步脱氮及磷和有机物的协同去除.TN,TP和COD平均去除率分别为77.4%,87.7%和90.4%.在该研究条件下,DO质量浓度的最佳控制范围是(0.25±0.10)mg/L.     

DO对短程反硝化过程中N2O产量的影响

利用SBR反应器,考察不同溶解氧(DO)条件下NO2-反硝化过程中N2O产生及释放过程。研究结果表明:控制曝气量为0.3 L/min,进水NO2--N质量浓度为40 mg/L,体系DO质量浓度分别为0,0.1,0.3,0.5和0.7 mg/L时,反硝化过程N2O释放量分别为0.41,0.60,2.62,4.98,6.83 mg/L;随DO质量浓度的增加,反硝化速率明显降低;当DO质量浓度由0 mg/L增至0.7 mg/L时,每克混合液悬浮固体(MLSS)的NO2-反硝化速率由14.9 mg/(L.h)降至10.2 mg/(L.h),每克MLSS的N2O产生速率由0.2 mg/(L.h)增至1.9 mg/(L.h)。其原因为:高DO质量浓度对氧化亚氮还原酶具有较强的毒性,抑制了N2O的进一步还原过程;高NO2-的存在导致抑制了氧化亚氮还原酶的活性。降低A/O和A2/O等生物脱氮过程中缺氧反应器内部DO质量浓度,保证严格缺氧条件,是减少短程生物反硝化过程中N2O产量的关键因素。     

高效反硝化菌强化固相碳源生物脱氮特性研究

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为固相可生物降解模式碳源的生物填充床,针对分离获得的高效反硝化菌开展强化生物脱氮的特性研究,并利用荧光定量PCR解析反应器的微生物群落结构。结果表明,投加反硝化菌(W14)可以明显地提高反硝化脱氮效率,当水力停留时间(HRT)为0.5 h时,反硝化菌强化脱氮生物反应器的脱氮效率达到90%以上,且能有效地降低出水残余的DOC浓度。荧光定量PCR结果表明,高效反硝化菌投加强化能够增加nir S基因丰度和比例,较好地解释了不同接种生物反应器的脱氮效果差异,即反硝化菌的强化作用能有效增加反硝化菌数量并强化脱氮效果。