污水排海口底泥厌氧氨氧化菌的富集培养与脱氮效果

以污水排海口区域底泥作为接种污泥,采用厌氧序批式反应器(anaerobic sequencing batch reactor,ASBR),利用本地海水调配的模拟含氮污水(盐度约26,NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度均为70 mg·L-1)对沉积物中的厌氧氨氧化菌进行富集驯化培养。在pH值7.5~7.9和温度30℃条件下,经过55 d的富集驯化培养,成功启动了厌氧氨氧化反应器。该反应器运行70 d后达到稳定,对模拟污水中的NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率均达到了98%以上。当模拟污水中的NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度提高到140 mg·L-1时,NH_4~+-N的平均去除率为74.7%,而NO_2~--N的平均去除率仍达到99.2%,此时二者的去除量之比为1∶1.33,非常接近厌氧氨氧化反应的理论化学计量关系。把ASBR运用于实际污水的脱氮处理时,其NH_4~+-N和NO_2~--N的平均去除率分别降为67.0%和85.1%。     

不同碳源作用下厌氧氨氧化耦合多菌系统脱氮效能

为探究不同碳源对厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌耦合好氧氨氧化菌(AOB)以及ANAMMOX菌耦合短程反硝化菌脱氮性能的影响,在进水NH_4~+-N与NO_2~--N质量浓度比为1.0∶0.6和KHCO3质量浓度为1.25～2.50 g/L的条件下运行系列ANAMMOX耦合AOB血清瓶。研究结果表明:当KHCO_3质量浓度分别为2.00 g/L和2.50 g/L时NH_4~+-N去除率为100%,可积累NO_2~--N质量浓度达12.0 mg/L以上。在进水质量浓度ρ(NH_4~+-N)/ρ(NO_3~--N)为1∶1的条件下运行ANAMMOX耦合短程反硝化序批式反应器(ASBR),第80 min时NH_4~+-N去除率为100%;当进水质量浓度ρ(NH_4~+-N)/ρ(NO_3~--N)为1∶2,COD质量浓度为405.1 mg/L时,最高可积累NO_2~--N质量浓度达82.2 mg/L,第120 min时NH_4~+-N去除率为100%;当ASBR中过量通入NO_3~--N时,可使NO_2~--N的积累时间延长,此时颗粒污泥形态较完整。ANAMMOX耦合短程反硝化菌可利用葡萄糖作为电子供体进行短程反硝化,经过葡萄糖驯化后,NH_4~+-N去除率提高到43.8%。     

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.     

反硝化-厌氧氨氧化掺杂培养的厌氧氨氧化菌影响因素研究

为了得到厌氧氨氧化菌最适宜的生长环境,利用培养成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥进行厌氧氨氧化菌的影响因素研究。探讨了温度、pH值、COD、进水基质(NH_4~+-N和NO_2~--N)对厌氧氨氧化菌活性的影响。研究结果表明:厌氧氨氧化菌最适温度为40℃;最适pH值范围为7.0~8.0;COD质量浓度低于100mg/L时,对厌氧氨氧化菌无明显抑制作用,COD质量浓度高于100mg/L时,反硝化菌生长占据优势,一定程度上抑制了厌氧氨氧化菌的活性;进水基质NH_4~+-N和NO_2~--N在质量浓度分别低于1 540mg/L和140mg/L时,厌氧氨氧化菌活性没有受到严重抑制。控制厌氧氨氧化工艺的最适生长条件,有利于厌氧氨氧化菌的快速生长,进而为厌氧氨氧化反应器的快速启动奠定基础。     

新型悬浮填料强化硝化作用试验研究

提出了一种包裹沸石粉与硝化细菌的新型悬浮填料,用于城镇污水厂的强化硝化模拟试验研究,并根据有无沸石粉和硝化细菌设计出3组试验装置.通过监测3组试验装置进出水NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N的浓度变化情况评价新型悬浮填料的强化硝化性能,并结合新型悬浮填料生物膜中的微生物群落多样性来解析其硝化机理.结果表明:相比仅包裹沸石粉或硝化细菌的单一悬浮填料,同时包裹沸石粉和硝化细菌的复合悬浮填料在试验装置中对水体中NH_4~+-N的平均去除率最高(68.3%),且NO_2~--N平均浓度最低(12.62 mg/L)、NO_3~--N平均浓度最高(7.81 mg/L),表明沸石粉和硝化细菌的组合能够明显提升填料的硝化性能,且沸石粉对微生物的硝化过程可能具有促进作用;新型悬浮填料中沸石粉的加入更有利于硝化相关菌属的富集和生长,从而造成微生物物种多样性的降低;用于强化硝化的新型悬浮填料的生物膜中的Nitrosomonas菌属占绝对优势,从而为体系中NH_4~+-N的转化提供有力保障,而填料中沸石粉的引入能够进一步促进Nitrospira菌属比例的提高,从而减少体系中NO_2~--N积累的可能性.本研究旨在为该填料的工程化应用提供依据和参数.     

组合人工湿地系统对养殖废水净化效果的研究

采用垂直流和水平潜流人工湿地构成复合型人工湿地系统,对水产养殖废水进行处理,研究该复合型人工湿地系统对污水中TP、TN、NH_4~+-N和NO_2~--N的去除效果。结果表明:TP的去除率为82.45%至99.79%,平均去除率为92.75%;TN的去除率为74.09%至84.63%,平均去除率为79.33%;NH_4~+-N的去除率为35.27%至99.13%,平均去除率为67.84%;NO_2~--N的去除率为53.62%至75.98%,平均去除率为63.38%。该复合型人工湿地系统对TP去除率优于TN,并对重富营养化水体的净化效果优于异常营养化水体。     

基于城镇生活污水厂提标改造的新型原位强化脱氮装置试验研究

为了有效强化城镇生活污水厂的脱氮效率,研发了一种新型原位强化脱氮装置——管式生物净水装置(Tubular bio-purification device, TBD),分别以丝瓜络、棕丝、甘蔗渣和化学纤维填料等4种固体材料为TBD的填充基质,通过对比不同基质类型的TBD的强化脱氮性能,得出TBD的最佳填充基质,并结合基质生物膜的高通量测序结果解析其脱氮机理.结果表明,以甘蔗渣为填充基质的TBD对水体中氮素的去除性能明显优于其他基质,其对NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N及TN的平均去除率分别可达72%、64%、97%和82%,经过其净化的水体NH_4~+-N及TN浓度均可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)规定的一级A标准,因此甘蔗渣是TBD的最佳填充基质;填充甘蔗渣的TBD的微生物物种丰度和多样性较高,其Chao1指数为9 743.55、Shannon指数为6.37,其微生物群落结构中反硝化相关菌群占绝对优势(23.75%),并含有一定比例的硝化(7.73%)及厌氧氨氧化(2.0%)相关菌群,表明填充甘蔗渣的TBD内部环境有利于脱氮功能菌群的富集和生长.本研究以期为该装置服务于城镇生活污水厂提标改造过程中强化脱氮的工程化应用提供依据和参数.     

城市污水条件下厌氧氨氧化反应器接种污泥筛选

采用2组平行的厌氧序批式反应器（ASBR）,分别以厌氧颗粒污泥、黑臭河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥（R1）和厌氧消化污泥、黑臭河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥（R2）为污泥源,以实际城市污水为进水,在相同的运行环境下同时运行180~210 d,实验结束取出各自培养的内部污泥进行扫描电镜观察其表面形态.结果表明：2组反应器均成功启动了厌氧氨氧化反应,其中R1反应器在第135天开始表现出厌氧氨氧化活性,在稳定运行阶段所达到的NH₄⁺-N去除率可达到97.35%,NO^-₂-N去除率达到99%以上,并培养出了颗粒污泥,启动时间较长;R2反应器在第102天开始表现出厌氧氨氧化活性并开始稳定运行,稳定阶段NH₄⁺-N平均去除率可达到93.17%,NO^-₂-N去除率也达到99%以上,没有形成颗粒污泥,启动时间更短.电镜结果表明2组ASBR中都可能存在厌氧氨氧化菌.     

生物接触氧化法处理农村河道受污染水体中试研究

为了提高生物接触氧化法修复农村受污染河道水体的处理效果,构建了处理规模为150 m~3/d的河道模拟装置,系统开展了生物接触氧化法处理农村河道受污染水体运行控制参数优化研究。讨论了弹性填料、组合填料、悬浮球填料在较佳工况下对CODCr、NH_4~+-N、TN、TP的去除效果。结果表明:气水比6∶1~8∶1、CODCr容积负荷0.1~0.5 kg/(m~3·d)、水力负荷2.4~7.2 m~3/(m~3·d)时,系统对污染物有较好的去除效果。中试系统较优工况运行时,相较于空白对照,装填填料对各污染物的去除效率提高20%~30%。组合填料对CODCr、NH_4+~-N、TN、TP的去除率分别稳定在74.87%、78.37%、34.39%、44.69%以上,优于弹性填料和悬浮球填料。研究结果可为提高生物接触氧化法对农村河道受污染水体处理效果提供技术支持,对生物接触氧化法修复受损河道水体工程实践具备一定的参考意义。     

不同填料渗滤系统净化生活污水的效果比较

建立了2套不同填料的地下渗滤系统装置净化生活污水,1号装置由纯土壤装填,2号装置由土壤与砂分层装填,比较了2套装置对污染物的去除效果.2套装置运行了6个月,水力负荷为5 cm·d~(-1)时每天进水4次,10 cm·d~(-1)及20cm·d~(-1)运行时每天进水8次.在水力负荷10 cm·d~(-1)下运行,对化学需氧量(COD)、总磷、NH_4~+ -N、总氮的去除率1号装置分别为80.7%,38.9%,48.7%,43.5%,2号装置分别为88.4%,87.2%,98.2%,24.9%;在水力负荷20 cm·d~(-1)下运行,1号装置发生堵塞现象无法运行,而2号装置对COD、总磷、MH_4~+ -N、总氮的去除率分别为87.1%,56.1%,98.0%,28.9%,对COD及NH_4~+ -N仍保持了良好的去除效果,并且保持了良好的水力渗透性能.研究结果表明,渗滤系统内部填料的改善提高了地下渗滤系统的运行水力负荷及其抗堵塞性能.     

滞留时间和进水有机物对生物滞留系统除氮的影响

传统雨水生物滞留系统对氮的去除很不稳定。为了提高硝氮和总氮的去除效果,尝试在生物滞留系统底部增加内部淹没区,提供所需的缺氧环境,并延长系统内雨水的停留时间,改善系统的除氮能力。对有淹没区运行条件下进水有机物浓度和滞留时间除氮的影响进行了试验。结果表明系统在有淹没区和无淹没区运行条件下,对NH_4~+-N的平均去除率均在90%以上。无淹没区时系统对NO_3~--N的去除率为21%。有淹没区时(滞留时间2 h)系统对NO_3~--N和TN的去除作用显著提高到74%和78%。淹没运行时进水中COD浓度可以显著影响NO_3~--N的去除效果。当COD浓度为0~100 mg/L,NO_3~--N(7~9 mg/L),去除率随COD浓度的增加而显著升高。滞留时间对NO_3~--N去除效果的影响较为明显,滞留时间从1 h增加到8 h,系统的NO_3~--N平均去除率从21%增加到93%。     

EGSB反应器处理城市污水的工艺特性研究

在进水水质相对稳定的情况下,研究EGSB反应器处理城市污水的启动性能和运行效果,并分析了影响反应器运行的因素.结果表明,EGSB反应器在45 d内能够有效启动,其中对CODcr和NH3-N的去除率分别为58.8%和32.9%;同时氨氮和亚硝氮的去除率由负转正,厌氧氨氧化性能随装置启动运行而逐渐增强.EGSB反应器在常温...     

低基质条件下厌氧氨氧化生物膜和颗粒污泥脱氮性能对比研究

在低基质质量浓度条件下,对海绵填料生物膜反应器和颗粒污泥反应器进行厌氧氨氧化的脱氮性能进行对比研究。研究结果表明:当进水NH4+-N和NO2--N质量浓度分别为(17.03±2.16)mg/L和(19.17±2.33)mg/L时,颗粒污泥厌氧氨氧化反应器的脱氮性能明显优于海绵填料生物膜反应器的脱氮性能;保持对NH4+-N和NO2--N的平均去除率为90%以上时,通过缩短水力停留时间,颗粒污泥反应器容积氮去除速率可达3.55 kg.N/(m3·d),而海绵填料生物膜反应器仅为0.94 kg·N/(m3·d);进水中NO2--N与NH4+-N的质量浓度比能影响反应器的化学计量关系。     

新型生物膜反应器处理传统村落生活污水的挂膜研究

利用自主设计的一套新型生物膜反应器处理传统村落生活污水,采用人工投加活性污泥的挂膜方法对反应器进行挂膜启动,研究了COD负荷、C/N比以及回流比对反应器运行效果的影响.实验结果显示:投加活性污泥的挂膜方式能够在较短的时期内挂膜成功,且挂膜过程中生物膜外观以及微生物相变化都较为明显;挂膜成功后,COD和NH_4~+-N的去除率达到85%以上;在运行过程中,该生物膜反应器的运行效率受COD负荷、C/N比和回流比的影响较大,在COD负荷为0.25 kg/(m~2·d)、C/N比为10.2、回流比为9.17时,反应器的COD和NH_4~+-N去除率最高,分别达到91.46%和88.65%.     

低浓度氨氮污水厌氧氨氧化影响因素试验

针对我国城市污水氨氮浓度低、碳源不足的特征及处理出水难以达标的情况,采用序批式生物反应器(SBR)研究低浓度氨氮条件下厌氧氨氧化反应途径及其影响因素.采用自配进水.经过5个月的厌氧运行,成功启动了厌氧氨氧化反应器.在稳定运行期,NH4 -N平均去除率这94.5%;NO2--N平均去除率达97.4%.在此基础上,研究了pH值、温度及化学需氧量(COD)对厌氧氨氧化反应过程的影响,并确定各因素的最佳控制范围.研究结果表明:在低质量浓度氨氮(NH4 -N～12 mg/L)条件下,厌氧氨氧化反应pH值为7.5～8.0、温度为30～35℃、COD为0～50 mg/L时反应达到最佳状态,为我国低浓度氨氮城市污水的生物脱氮提供了新的途径.     

垂直流人工湿地强化农村生活污水脱氮试验研究

以"陶粒"单一填料和"陶粒+沸石"组合填料的两种垂直流人工湿地试验装置为研究对象,评价两种试验装置用于农村生活污水的脱氮性能,并结合湿地植物对TN去除的贡献率及微生物群落多样性解析其脱氮机理,以期为该湿地系统服务于农村生活污水强化脱氮的工程化应用提供理论依据.结果表明:采用"陶粒+沸石"组合填料的垂直流人工湿地对污水中NH_4~+-N及TN的平均去除率高于采用"陶粒"单一填料的垂直流人工湿地的23%和25%,且其出水的NH_4~+-N及TN浓度均满足一级B标准(GB 18918-2002)的要求;两种垂直流人工湿地中植物吸收对污水中TN去除的贡献率均低于0.5%,因此填料吸附和微生物净化是该湿地系统脱氮的主要途径;采用"陶粒+沸石"组合填料的垂直流人工湿地中的微生物群落结构具有更高的多样性;组合填料式人工湿地的植物根系及填料中具备丰富的硝化和反硝化功能菌群,从而为该湿地系统应用于农村生活污水的强化脱氮提供了有力保障.     

不同种源条件下厌氧氨氧化反应器的启动研究

采用3组平行的sBR系统,分别接种厌氧颗粒污泥与好氧活性污泥的混合污泥、河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥以及厌氧消化污泥与好氧活性污泥的混合污泥,以典型城市污水为进水,在相同运行环境下同时运行150～180 d,成功启动厌氧氨氧化装置,氨氮去除率分别达到88%,80%和85%,亚硝氮去除率均达到96%以上.但厌氧消化污泥与好氧活性污泥的混合污泥的启动周期更短,是相对优化的接种污泥.     

厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合研究

根据厌氧氨氧化菌、反硝化菌与甲烷菌的特征,采用气提式反应器,利用反硝化颗粒污泥进行厌氧氨氧化污泥培养,研究厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合作用,并考察其对高氨氮有机废水的处理效果.反应器经过106 d的试验运行表明,NH3-N、TN、NO3-N及COD的去除率分别可达45%、69%、94%及81%;试验过程中同时观察到了厌氧脱磷现象;反应器中接种的灰黑色絮状污泥在连续运行期间逐渐转变为深棕黄色颗粒污泥.经PCR检测表明厌氧氨氧化活性较高.     

厌氧氨氧化反应器启动及污泥产率系数测定

在膨胀颗粒污泥床中接种厌氧颗粒污泥,采用间歇进水、间歇出水方式运行210 d,成功启动了厌氧氨氧化反应器.在总氮容积负荷为0.11 kg/(m3*d)下,氨氮去除率达75%,亚硝酸盐氮去除率达85%,污泥颜色由原来的黑色渐渐变为棕色,厌氧颗粒污泥逐渐解体,新的厌氧氨氧化污泥颗粒粒径较小.氨氮、亚硝酸盐氮去除量和硝酸盐氮生成量的比例为1:1.1:0.18.在对厌氧氨氧化过程电子流分析基础上,建立了厌氧氨氧化细胞产率系数与NH 4、NO-2去除量和NO-3生成量之间的计量学关系,估算出厌氧氨氧化菌产率系数为0.080 mol CH2O0.5N0.15/mol NH 4.     

流型、植物种类和基质厚度对人工湿地去除废水中氨氮的影响

实验模拟人工湿地,以沙、土混合物为基质,比较了水平潜流和垂直流、不同植物、不同基质厚度对氨氮(NH_4~+-N)处理效果的影响,并分别进行了分析。实验表明,水平潜流和垂直流NH_4~+-N去除率分别达到59%和68%,垂直流人工湿地处理效果较好的原因是垂直流为硝化创造了有利的条件。金边吊兰、金钱草、绿萝对NH_4~+-N的平均去除率依次为46%、60%和70%,分析认为根系是影响NH_4~+-N去除效果的主要因素。以金钱草做湿地植物,基质厚度为6 cm时去除效果最好,最大去除率达到74%,表明基质厚度与植物根系长度相适应时,NH_4~+-N的去除效果最佳。研究结果为深化湿地去除NH_4~+-N的理论研究和应用推广提供了支撑。