梁祝[1]2003年在《好氧培养生物膜硝化系统进行厌氧氨氧化的研究》文中研究表明大量的生活污水、工业排放的含氮废水和农业施用的氮肥随雨水进入江河、湖泊和水库等，对环境造成的污染日益严重，这是因为废水中的氨氮是引起水体富营养化的主要因素。如何有效地去除废水中的氨氮是水污染防治界研究的重点和难点之一。脱氮方法主要有物理化学法和生物法，其中的生物处理方法由于成本较低、工艺简单等优点成为目前常用的脱氮技术。近几年发展了一种新型的生物脱氮技术——厌氧氨氧化，由于该工艺能同时去除NH_4-N和NO_2-N或NO_3-N两种氮素，不用外加有机碳源和大大降低能耗等突出优点而备受研究者的关注。 国内外研究者对厌氧氨氧化的研究取得了大量的实验室研究成果，但厌氧氨氧化反应器的启动，即厌氧氨氧化反应微生物的培养，反应器中微生物的保留和增殖仍是目前该技术的研究重点和难点，解决这个问题将非常有助于该脱氮技术在实际工程中的应用。 本文研究了利用固定床生物膜反应器，在好氧条件下培养微生物硝化体系，以及该生物系统进行厌氧氨氧化反应的性能，本试验研究中，厌氧氨氧化反应不是在绝对厌氧的条件下进行的；研究了水力停留时间、温度、NH_4-N负荷和NO_2-N负荷对反应的影响。研究结果表明： 1．好氧培养的硝化菌微生物体系能进行厌氧氨氧化反应，研究结果为厌氧氨氧化反应器的起动和微生物的培养，为好氧培养的硝化菌微生物体系进行厌氧氨氧化反应提供了一定的技术依据； 2．试验研究中有NO_3-N产生，它主要来自NO_2-N的转化。就NO_3-N的大量生成对厌氧氨氧化反应的影响进行了分析，提出了可能的解决途径。
曹建平[2]2007年在《基于亚硝化和厌氧氨氧化的新型生物脱氮技术的应用研究》文中研究说明传统的生物技术广泛应用于废水脱氮处理。随着可持续发展理念的提出,对高能耗和药耗的传统生物脱氮技术提出了挑战。开发应用新型高效、低耗的生物脱氮工艺显得尤为重要。亚硝化、厌氧氨氧化、全程自养脱氮、同步硝化反硝化以及好氧反氨化等新型生物脱氮技术的研究成为当前的研究热点。然而,目前的研究成果大多数仅在实验室配水研究阶段,对于实际工业废水的应用研究相当缺乏,特别是新型生物脱氮工艺运行稳定性和可控性还需深入研究。本研究是采用基于亚硝化和厌氧氨氧化技术的新型生物脱氮技术对实际工业废水进行脱氮处理,研究结果如下:1.采用常温半亚硝化—厌氧氨氧化联合工艺对淀粉废水好氧处理出水进行脱氮处理,在技术上、经济上是可行的。全流程总氮的去除率维持在80%左右,最高达85.5%。亚硝化单元平均总氮进水负荷0.20kgN/m~3d。厌氧氨氧化单元平均总氮进水负荷和去除负荷分别为1.11kgN/m~3d和0.83kgN/m~3d,最高分别达到1.61kgN/m~3d和1.29kgN/m~3d。2.采用常温半亚硝化—厌氧氨氧化联合工艺处理污泥压滤液取得良好的脱氮效果。在稳定运行期间全流程总氮去除率平均为79.15%,最高达88.58%。亚硝化反应器总氮平均进水负荷为1.87kgN/m~3d,最高3.95 kgN/m~3d,最小水力停留时间0.094d。厌氧氨氧化反应器的总氮平均进水负荷和去除负荷分别为0.88kgN/m~3d和0.59kgN/m~3d,最高分别达到1.79 kgN/m~3d、1.34 kgN/m~3d,最小水力停留时间0.15d。3.常温半亚硝化—厌氧氨氧化工艺稳定性研究表明:水力冲击与基质浓度冲击对亚硝化反应器稳定运行的影响较小,最高进水总氮负荷分别达到6.06kgN/m~3d和7.44kgN/m~3d,平均亚硝化率仍有42~50%。但基质浓度冲击对厌氧氨氧化反应的影响较大。原水中有机物、pH值和碱度对亚硝化—厌氧氨氧化工艺运行影响较小,但原水中悬浮物和表面活性物质的影响较大。4.常温半亚硝化反应器稳定运行期间,发现了显着的自养脱氮现象,平均总氮去除率和去除负荷分别为40.05%、0.65kgN/m~3d,最高分别为72.18%、1.01kgN/m~3d。自养脱氮率随进水总氮负荷的提高而降低,亚硝化性能随进水总氮负荷的提高而提高。亚硝化反应器中自发形成了亚硝化菌与厌氧氨氧化菌共生的棕褐色细小颗粒污泥,其与反应器内壁附着生长红色的自养脱氮生物膜共同对自养脱氮起主要贡献。5.单级自养脱氮反应器处理污泥压滤液试验表明:采用原生颗粒污泥启动,处理污泥压滤液可取得良好的效果。在进水平均总氮浓度为355.22mg/L时,进水总氮平均负荷为0.91kgN/m~3d,最高达1.37kgN/m~3d;总氮去除率平均为74.81%,最高86.92%;总氮平均去除负荷为0.68kgN/m~3d,最高达0.90kgN/m~3d。投加粉末活性炭强化单级自养脱氮反应,总氮去除率与总氮去除负荷都得到提高,且运行稳定性得到提高,总氮最高进水负荷与去除负荷分别为1.53kgN/m~3d、1.14kgN/m~3d。6.亚硝化反应器的运行条件是自发形成颗粒污泥的关键。细小无机颗粒、水流剪切力以及适量有机物存在有利于颗粒污泥的形成。长污泥龄和低溶解氧使颗粒污泥中生物呈现出多样性,有助于自养脱氮的发生。7.光学显微镜和电镜观察结果表明,亚硝化污泥为结构完整、表面光滑的颗粒污泥,以丝状菌为骨架、分布着大量的球菌、椭球菌、杆菌、长杆菌和螺旋菌。而在较低负荷下长期运行的厌氧氨氧化颗粒污泥的结构完全性较差,颗粒表面十分粗糙,没有规则的形态,以长杆菌和球菌为主,大量的丝状菌丝在颗粒中交织;实验后期反应器上部悬浮污泥中出现了较多的原生动物。8.污泥龄和溶解氧是实现亚硝化反应稳定运行的关键因素。实验所得到的稳定亚硝化反应的控制条件为:污泥龄SRT≥100d,溶解氧浓度DO≤0.10mg/L,出水剩余碱度200~300mg/L。在SBR反应器中,可以根据pH、ORP值以及dpH/dt、dORP/dt值进行半亚硝化反应的过程控制。9.基于亚硝化和厌氧氨氧化的生物脱氮单元可以与现有的废水处理单元组合成多种形式的生物脱氮工艺,根据含氨废水的浓度可以选择不同的适用工艺形式,以实现高效低耗脱氮。新型生物脱氮技术较传统硝化反硝化以及短程硝化反硝化工艺有着明显的经济性。
秦宇[3]2009年在《SBBR单级自养脱氮工艺及其微生态特性研究》文中指出单级自养脱氮工艺在处理高氨氮、低C/N比废水方面所具有的简易、高效、低耗等优点是其它生物脱氮工艺无可比拟的。然而,迄今为止,该工艺在世界范围内尚处于研发阶段。由于受该方向认识问题的进程和研究问题的技术方法与手段的限制,微观层面的基础理论和技术研究虽然随着现代分析新技术的涌现不断深入,出现了不少新的研究成果,但在许多方面仍尚未形成共识。一方面仍有赖于新技术手段的完善,另一方面也有赖于更系统深入的微观层面的研究。从系统内微生态角度去探求工艺机理,不仅是自养脱氮工艺微观层面研究尚待系统地引向深入的问题,也成为制约该工艺实现工程可控性的关键因素之一。本研究以SBBR单级自养脱氮系统微生态特性为研究对象,分析系统在构建过程及稳定运行工况下活性污泥、生物膜中微生物群落结构,研究宏观运行参数及运行效能与系统微生物微观组成的相关性,确定系统中主要功能菌种,并分析其生理生态特征,同时明确各限制性生态因子对微生物协同代谢过程的影响。采用四组SBBR反应器构建单级自养脱氮系统,本研究选取运行效能最具代表性的2组进行研究。其中A系统在NH4+浓度60~120mg/L、温度为30±2℃、HRT=24h、pH=7.8～8.5、DO=0.8～1.0mg/L连续曝气条件下,完成了单级自养脱氮系统的亚硝化启动。调整进水负荷为160mg/L,同时采用间歇曝气的方式使系统进入性能提高阶段后,A系统在DO为2.0(曝气)/0.4(停曝)mg/L,曝停比为2h:2h的条件下氨氮转化率和总氮去除率分别达到90%和80%以上。生物膜与活性污泥微生物区系组成相似性低,活性污泥与生物膜之间构成了一个微小的生态系统,AOB及ANAMMOX数量上与NOB相比占有绝对优势。B系统在DO=1.5～2.0mg/L条件下完成亚硝化启动,但同比A反应器,B试验装置运行效果较差,生物膜没有较好形成,活性污泥与生物膜的群落结构相似性达100%,微生物群落丰富度值低,氨氮转化率和总氮去除率分别只有37%和30%左右。亚硝化启动期DO=1.5～2.0mg/L的连续曝气条件下,亚硝化菌AOB与硝化菌NOB两者在竞争中都很难建立绝对优势地位,不利于实现NOB的“洗脱”。单级自养脱氮系统在亚硝化启动阶段,反应器内真菌、细菌和放线菌的数量、种类(类群)、种(类群)数和优势种(类群)均发生了较大变化。异养菌被淘汰而自养型细菌开始富集的特征污泥相为杆状絮体,稳定的亚硝化系统建立并初具一定自养脱氮功能时期的特征污泥相为花瓣状絮体。经过成功启动并稳定运行后,单级自养脱氮系统内随着反应器内有机碳源的减少,系统中自养细菌在同异养细菌的竞争中逐渐占据优势地位,适应能力较弱或对有机碳源量要求较高的异养细菌则被大量淘汰,微生物群落结构与接种污泥相比已变得简单且较稳定,种群多样性降低。与接种污泥相比,反应器内AOB、NOB及ANAMMOX数量大幅度提高,成为优势菌种。曝停比、DO及pH对单级自养脱氮系统微生物群落结构均有较大影响。曝停比为2h:2h的条件下,中高低3种溶解氧水平中,生物膜微生物群落丰富度值均高于活性污泥,DO=2.0(曝气)/0.4(停曝)mg/L的条件下系统运行效能最佳,微生物群落丰富度值最高,较高溶解氧会对厌氧菌的代谢产生抑制,而低溶解氧将影响好氧菌的活性。3h:5h及5h:3h的较长曝停周期下,各类细菌在活性污泥与生物膜中均能生存,且有足够缓冲时间恢复部分活性,活性污泥与生物膜微生物组成接近。pH=8.0时,与其它pH条件相比系统运行效能最佳,此时活性污泥与生物膜样品的相似性最低,且生物膜中微生物条带数在所有样品中最丰富。pH=9.0时,不仅对系统微生物群落结构有一定影响,同时也影响着系统中各功能菌的活性。pH=6.0的条件下,系统内微生物种类大幅下降,该酸性条件已经超出了厌氧氨氧化菌和硝化菌等功能菌种适宜的生长范围。曝停比、DO及pH同样对单级自养脱氮系统中各功能菌数量也存在影响。高DO条件利于亚硝化菌AOB、硝化菌NOB生存,高DO浓度将对厌氧氨氧化菌ANAMMOX数量产生直接抑制,而低DO浓度水平时,由于缺乏厌氧氨氧化反应的电子受体NO3-或NO2-,也将间接影响ANAMMOX数量。在5h:3h的曝停比条件下,DO可以穿透到生物膜内部,满足好氧微生物生存环境。但曝停比对ANAMMOX数量影响的显着性不明显。pH=6.0的酸性条件下,无论AOB、NOB还是ANAMMOX,细菌数量都大幅降低,pH=8.0时,各类细菌数量均达到最大值。pH=9.0时,过高的FA将对AOB产生抑制,从而影响到参与后续反应的NOB及ANAMMOX数量。在单级自养脱氮系统中分离纯化得到亚硝化球菌属Nitrosomonas sp. N1(NCBI数据库中注册号为EU647556),该菌株对氧气需求量存在较严格要求,pH及温度对其氨氧化活性具有明显的影响,最适条件分别为pH8.0和30℃,在氨氮浓度80～800mg/L较宽的底物浓度范围内具有活性,当氨氮浓度高达800mg/L时,其氨氧化活性没有受到明显的抑制。与已有报道的其它亚硝化菌相比,N1对氨氮有较强降解能力及较广的浓度适应范围。同时通过T-A克隆的方法,在系统中发现2类不同的AOB序列,一类与氨氧化菌标准菌株Nitrosomonas有98%的较高相似性,另一类则与其它一种未得到纯培养的AOB接近,相似性为99%。存在的NOB比较单一,与Nitrospira相似性达到100%。检测到11种不同ANAMMOX基因序列,与典型的厌氧氨氧化菌具有较高的相似性,相似性分别达到97~99%,主要归属于Candidatus Kuenenia stuttgartiensis及Candidatus Brocadia fulgida两个属。单级自养脱氮系统中的活性污泥及生物膜样品均具有亚硝化活性,其中活性污泥最大比氨氧化速率为0.234mgN/mgVSS·d,生物膜为0.081mgN/mgVSS·d,活性污泥亚硝化活性是生物膜的2.89倍左右。AOB为该单级自养脱氮系统活性污泥中功能占优的优势菌。而系统中生物膜最大厌氧氨氧化比反应速率为0.223mgN/mgVSS·d相比,活性污泥为0.091mgN/mgVSS·d,仅为生物膜的41%,生物膜是厌氧氨氧化反应的主体。ANAMMOX为该单级自养脱氮系统生物膜中功能占优的优势菌。单级自养脱氮系统中悬浮态活性污泥的亚硝化反应可以近似按一级反应表示,反应速率随生物量的增加而增加。NH4+浓度为560mg/L时,开始对亚硝化反应产生抑制。DO=2.0mg/L是本研究中亚硝化过程的最佳DO操控水平,在30℃时NH4+比转化速率达到研究范围的最大值。填料上生物膜的厌氧氨氧化反应也可按一级反应表示。以Haldane模型对试验数据作非线性拟合,求得的最大比反应速率为0.382 mgN/mgVSS·d,此时NH4+浓度为251.59 mg/L。NO2-对厌氧氨氧化的抑制作用较明显,最大比反应速率在NO2-浓度为28~70mg/L达到研究范围最大值后,随着NO2-浓度的升高迅速下降。连续曝气条件下,DO=0.1mg/L时,将会对系统中ANAMMOX活性产生抑制。在pH=7.0~9.0的范围内,系统中厌氧氨氧化反应过程中速率与pH值的关系可用Antoniou推导式描述,理论最佳厌氧氨氧化反应pH值为8.08。
唐林平[4]2008年在《全程自养脱氮及厌氧氨氧化的研究》文中认为水环境中氮元素的大量积累导致了水环境质量的严重恶化,采用有效的防治措施化解这一危害,是目前亟待解决的问题。用传统硝化-反硝化工艺处理高浓度氨氮废水时,由于该工艺硝化时需要氧气,反硝化时需要有机碳源,不满足废水处理可持续发展的要求。近几年发现一种新型生物脱氮工艺-全程自养脱氮,它通过亚硝化菌将废水中部分氨氮(50%)氧化为亚硝酸氮,然后再在厌氧氨氧化菌的作用下,利用剩余的氨氮为电子供体,生成的亚硝酸氮为电子受体,转化为氮气,达到脱氮的目的。该工艺至少节省氧气64%的氧气和100%的有机碳源,是一种很有应用前景的脱氮工艺。本课题立足于国内外生物脱氮研究的最新研究成果,在SBR反应器中接种普通厌氧颗粒污泥,培养全程自养脱氮微生物颗粒化。实验结果表明,当控制pH值在7.7~8.3之间,温度在(35±1)oC,DO控制在0.5~0.8mg/L,并且持续从反应器底部曝入氮气,可以成功的培养出全程自养脱氮颗粒污泥。在厌氧序批式反应器中接种已培养出的全程自养脱氮颗粒污泥,进行厌氧氨氧化污泥的快速培养。实验中采用含氮模拟废水,进水pH值在7.7~8.3之间,温度控制在(35±1)oC,DO应控制在0.5mg/L以下的条件下运行97天,成功培养出厌氧氨氧化污泥,实验结果表明:在水利停留时间为3d、总氮容积负荷(以N计)为0.1702 kg/(m3·d)时,总氮去除率最高达到82.7%,氨氮和亚硝酸盐氮的去除率最高达到了86.2%和86%,反应器中主要发生厌氧氨氧化反应,说明采用厌氧序批式反应器接种全程自养脱氮污泥是快速培养厌氧氨氧化污泥的一条途径。
王衫允[5]2016年在《低氨氮浓度厌氧氨氧化工艺强化及颗粒污泥菌群特性研究》文中研究表明水体富营养化日益严重,对污水进行脱氮处理已成为社会发展的必然要求。然而,常规生物脱氮污水处理行业具有资本、能源密集型缺点。因此,开发新型经济高效无污染的生物脱氮工艺技术是当今污水处理领域的研究热点。厌氧氨氧化作为一种新型的微生物氮转化途径,被国内外专家评价为节能无污染的新型可持续发展污水生物处理技术。国内外对厌氧氨氧化的研究和工艺应用仍局限于高氨氮(>500 mg N/L)污水脱氮处理领域,在排放量巨大、处置费用高的低氨氮城市污水(<100 mg N/L)中的研究报道都还比较少。本研究围绕低氨氮浓度厌氧氨氧化展开,以工艺强化及相应的颗粒污泥菌群特性为主要研究内容,探索厌氧氨氧化过程在常规工艺普通城市污水处理系统的脱氮功能及自然规律特征,在此基础上,进一步研究厌氧氨氧化在低氨氮城市污水处理系统中菌种富集、功能强化和工艺运行。同时,利用Mi Seq高通量测序技术分析关键颗粒化阶段菌群结构演替规律并比较不同工艺研究中微生物特征差异。本研究结果将为推动低氨氮城市污水低耗高效脱氮新技术的发展,提供基础数据和理论指导。通过对常规工艺城市污水系统的季节性取样研究表明,厌氧氨氧化菌广泛分布于城市污水处理系统的各级构筑物(但以活性污泥池为主)中,厌氧氨氧化菌丰度为105-107 copies/g VSS,速率为0.08-1.20μmol N/(g VSS·h),对氨氧化的贡献率为0.11-16.3%,对系统年平均脱氮贡献率为2.1-6.6%(1-194.3 t N/yr),且夏季丰度和速率表现均高于冬季。在污水处理系统中的厌氧氨氧化菌生物多样性很低,Brocadia是主导菌属,在与硝化微生物的耦合作用中,AOB较AOA有能力提供更多的底物NO2-,而NOB菌种Nitrospira可能是底物NO2-更强大的竞争者;另外,厌氧氨氧化表现主要受微生物群落结构、温度、SRT、COD等环境因素的综合影响,但非关键制约因子,其中,厌氧氨氧化菌hzs B功能基因丰度、速率与脱氮功能两两之间呈极正相关关系。表明厌氧氨氧化菌具有强鲁棒性,使其有能力广泛分布并作用于污水生物脱氮处理过程。为了有效提高厌氧氨氧化脱氮功能,本论文将常规污水处理工艺的剩余污泥以颗粒污泥的形式进行培育。结果表明,经200d成功培育以0.5-0.9mm粒径为主的颗粒污泥(颗粒化程度93.7%)。粒径阶段>0.5mm后,实现了厌氧氨氧化菌的快速提高,0.5-0.9mm粒径出现厌氧氨氧化丰度、活性和多样性的最优表现,丰度达1011 copies/g VSS,是种泥的104-5倍,活性也达自然系统的最高水平;但颗粒化使菌群多样性变低,但均以Brocadia为主。说明合理控制颗粒化程度,保证最佳传质效能,才能有效维持厌氧氨氧化的高效表现。另外,丰富的EPS为厌氧氨氧化颗粒污泥形成的关键因素之一,蛋白质为所有EPS分层的主要成分,主要为铬氨酸和色氨酸,占EPS总量的58.9%;绝大部分EPS为TB-EPS,占EPS总量的77.1%。接种已培育成熟厌氧氨氧化颗粒污泥,成功启动处理模拟污水的Amx-UASB连续流反应器和处理实际污水的Amx-SBR间歇式反应装置。Amx-UASB反应器接种污泥发生解体和发育,粒径范围变为0-2.5mm,可抗187.2 L/d流量负荷和144 L/d波动振幅的冲击;Amx-SBR接种污泥颗粒多数发生解体,但经颗粒重塑后以0.2-0.9mm粒径为主;采用实时控制策略20d快速实现短程硝化,NO2-积累率高于90%,但PN-SBR的不稳定期导致Amx-SBR中反硝化菌群竞争作用增强,稳定的短程硝化及适宜的基质比进水是厌氧氨氧化工艺启动及稳定运行的核心问题。另外,Amx-SBR具有最高的生物多样性表现,该装置和Amx-UASB中的功能菌均为Brocadia,Nitrosomonas和Nitrospira为主要硝化菌群,与厌氧氨氧化菌构成基于空间和底物的共生或竞争关系;PN-SBR虽然处理实际污水,但其菌群多样性最低,功能菌为Nitrosomonas,占全部菌群的17.2%,Nitrospira仅占0.01%。厌氧氨氧化颗粒污泥复杂又稳定的微生态结构实现了其对低氨氮生活污水低耗高效的脱氮功能。
石利军[6]2006年在《摇动床技术和厌氧氨氧化石化废水生物脱氮》文中认为针对石化废水处理工艺普遍存在的硝化效果差、难以去除总氮的问题，本论文研究石化废水的生物脱氮问题。首先研究了好氧摇动床生物膜反应器处理石化废水时的同时硝化反硝化(SND)脱氮现象，证实了反应器中可以发生SND反应，分析了SND的机理和发生原因，并考察了运行条件(C／N比、DO、HRT)对SND的影响；然后针对好氧摇动床生物膜反应器硝化率不高、不能有效去除总氮的问题，采用缺氧好氧(A／O1-O2)摇动床生物膜反应器进行石化废水的脱氮处理，分析硝化反硝化的动力学特点，考察操作参数(回流比、负荷改变)对脱氮效果的影响，并在石化企业现场进行试验，取得了较好的总氮去除效果；最后针对石化二级出水氮素浓度高不能达标、传统缺氧好氧脱氮工艺运行成本高的问题，研究了厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺石化二级出水脱氮的可行性。试验结果表明： 摇动床生物膜技术具有容易挂膜、系统启动快、传质和处理效果好、能耗低的特点。在曝气条件下，填料摇动需要的曝气强度是100m~3／m~2·h，对应的气水比为10：1。biofringe(?)填料和组合填料对比试验表明，前者5d即可完成挂膜，当开始COD浓度为600mg／L时，5h后COD浓度为50mg／L，去除率达到90％以上，biofringe(?)填料挂膜和COD去除效果好于组合填料。 好氧摇动床生物膜反应器处理石化废水时存在着同时硝化反硝化现象。在进水COD、NH_4~+-N浓度分别为500mg／L、30mg／L，操作参数pH=7.0-8.0，T=20℃，DO=4.0mg／L，HRT=6 h时，出水COD浓度小于150 mg／L，去除率达到70％以上，COD的去除负荷达到1.4 kg／m~3·d。硝化率和TN去除率分别在40.6-50.1％和31.2-45.7％之间，出水中几乎没有NO_2~--N的积累，硝化后产生的NO_X~--N大部分发生反硝化反应转化成气态氮从水中逸出。 好氧摇动床生物膜反应器中之所以能够发生SND反应，主要原因在于生物膜内部同时存在不同的微观环境。由于生物膜厚度达到了900μm以上，受DO扩散的限制其内部存在DO浓度梯度。生物膜外层溶解氧浓度较高，好氧异养菌、硝化菌占优势，发生好氧碳化和硝化反应；在生物膜内层，由于DO扩散的阻力和外层好氧异养菌、硝化菌对溶解氧的消耗，产生缺氧微环境，以反硝化细菌为主，可以发生反硝化反应。因此在好氧摇动床生物膜反应器中，生物膜内部同时存在好氧微环境和缺氧微环境是SND能够发生的主要原因。 在C／N比为10-30的范围内，好氧摇动床生物膜反应器同时硝化反硝化效果随着C／N比的增大而增强。C／N比为30时，COD去除率、硝化率和反硝化率分别达到90％、80％、70％以上，出水COD、NH_4~+-N、TN浓度小于50 mg／L、3 mg／L和5 mg／L。随着DO浓度的降低，COD去除率、硝化率、反硝化率都降低。DO浓度降低到0.5 mg／L时，
康淑琴[7]2008年在《短程硝化—厌氧氨氧化工艺处理高氮废水的研究》文中指出短程硝化-厌氧氨氧化脱氮技术是根据短程硝化反应及厌氧氨氧化反应开发的新型脱氮技术,具有不需外加碳源、运行费用低、节省供氧量及能耗等优点,国内外学者曾对其进行大量的实验、理论分析和应用研究,取得一些研究成果。本研究在总结前人研究成果的基础上,利用模拟废水启动短程硝化和厌氧氨氧化反应器,对短程硝化和厌氧氨氧化反应过程影响因素及其适宜的控制范围进行了研究,其中相关因素有氨氮负荷、pH、有机物、溶解氧(DO)和污泥龄等,同时评估了短程硝化反应器与厌氧氨氧化反应器组合成新型脱氮系统的可行性、得出该系统的脱氮效率,最后研究了该工艺处理污泥压滤液的脱氮情况。主要研究结果如下:1)采用完全混合悬浮生长活性污泥法工艺,进水为自配模拟废水,控制温度为30±0.5℃,pH值为7.8-8.2,DO浓度为1.0-1.5mg/L,HRT=1.25d,每隔1d回流部分活性污泥,在进水NH_4~+-N浓度为210mg/L,COD浓度为300mg/L条件下,经过80d运行成功实现了短程硝化,亚硝化积累率达95%以上。2)DO宜控制在1.0-1.5mg/L之内,过高或过低都不利于实现稳定的短程硝化反应。本试验的进水水质条件下,污泥龄(SRT)宜控制在2-3d;同时oH值维持在8-9时,有利于实现稳定的短程硝化。试验过程中,提高NH_4~+-N浓度至420mg/L时,反应器仍然保持较高的亚硝化积累率,出水NO_3~--N很低或几乎检测不到,说明较高NH_4~+-N负荷对亚硝化菌的影响不大,但是会严重影响硝化菌的活性和数量。3)为实现匹配后续厌氧氨氧化的短程硝化反应,将反应器内DO控制在0.5-1.0mg/L以内,适当减少回流污泥量,同时增大进水流速,将HRT提高至1d,加快反应器内污泥更新程度。经过20多天运行,成功实现了稳定的匹配厌氧氨氧化反应的短程硝化反应,出水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度平均值分别为71.29mg/L和89.01mg/L,NO_2~--N浓度与NH_4~+-N浓度的比值一直维持在1.25左右。4)将硝化污泥接种到上流式厌氧生物膜反应器,采用含氮模拟废水,在进水pH值为8.0、温度为30±0.5℃的条件下运行120d,成功启动了实验室规模的ANAMMOX反应器,总氮容积负荷为0.109kg/(m~3·d),NH_4~+-N和NO_2~--N去除率分别为86.68%和96.04%,NH_4~+-N去除量、NO_2~-N去除量及NO_3~--N的生成量比值为1:1.16:0.30。5)ANAMMOX反应器启动成功后具有较强的处理高氮废水的能力。进水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度升高至250mg/L,即总氮浓度为500mg/L时,NH_4~+-N、NO_2~--N的去除率以及总氮去除率平均值可达74.84%、86.33%和69.74%。当进水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度升高至300mg/L,即总氮浓度为600mg/L时,NH_4~+-N、NO_2~--N去除率的平均值分别下降至66.90%、77.22%,总氮去除率平均值下降至62.1%,初步判断是由于氨氮负荷过大引起反应器内NO_2~--N积累而导致厌氧氨氧化反应受到抑制。6)ANAMMOX反应器的HRT不宜过低,要保证反应器出水NH_4~+-N满足污水排放一级标准,HRT不宜低于10h。HRT保持在20-25h以内时,能使反应器出水取得较好效果,总氮去除率能保证在80%以上,各基质去除率达到90%以上。7)当采用模拟废水对短程硝化-厌氧氨氧化工艺进行研究时。在进水COD为300mg/L,NH_4~+-N浓度为210mg/L的情况下,COD总去除率的平均值为84.25%,NH_4~+-N、总氮的平均去除率分别为93.23%、87.06%,整个过程运行稳定。当采用污泥压滤液作为整个工艺的进水时,也取得较好的去除效果。经过约29d的运行,整个工艺脱氮效果达到稳定,总氮去除率平均值为87.16%,出水中NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为13.86mg/L、8.95mg/L、2.55mg/L,氨氮含量完全可以达到国家排放标准,表明该脱氮工艺在技术上是可行的。
马富国[8]2009年在《部分亚硝化—厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液的研究》文中指出污泥脱水液属于低碱度、低C/N、高氨氮废水,采用传统的生物硝化/反硝化工艺已不能满足这类低C/N、高氨氮废水的处理要求。因此开发应用型高效、低耗的生物脱氮工艺显得尤为重要,亚硝化、厌氧氨氧化(ANAMMOX)、全程自养脱氮等新型生物脱氮技术的研究成为当前的研究热点。然而,目前的研究成果大多处于实验室配水研究阶段。本试验以实际污泥脱水液为研究对象,采用缺氧滤床+好氧悬浮填料生物膜连续流工艺,在常温、高溶解氧条件下,于好氧反应器中实现和维持了脱水液部分亚硝化;同时采用先启动硝化生物膜再启动ANAMMOX应器的方法,成功启动了ANAMMOX反应器,然后将部分亚硝化反应器和ANAMMOX反应器耦合起来,进而实现全程自养生物脱氮,达到高效生物脱氮目的。此耦合工艺具有无需外加有机碳源、节省需氧量、降低能耗等优点。本试验主要结果如下:在高溶解氧(6～9mg/L)、常温(15～29℃)、长SRT条件下,利用特定抑制因子游离氨(FA)对亚硝酸盐氧化菌的抑制作用,从而使氨氧化菌在数量或活性上占优势,成功地在缺氧滤床+好氧悬浮填料生物膜连续流工艺中实现了部分亚硝化。在亚硝化反应器启动前130d过程中FA浓度在1.0～10.3mg/L,均在抑制亚硝酸盐氧化菌活性的阈值范围内。长期维持FA的选择性抑制作用,从而获得稳定的亚硝化,亚硝氮积累率可达80%左右,当进水氨氮有机负荷(ALR)为1.15 kg/(m3·d)时,亚硝氮积累率高达97.7%。通过综合调控进水ALR、进水碱度/氨氮和好氧段水力停留时间,可以调节出水NO2--N/NH4+-N的比率。当进水NH4+-N平均为315.8mg/L,平均进水ALR为0.43 kg/(m3·d),进水碱度/氨氮为5.25时,出水NO2--N/NH4+-N为1.25左右,从而为ANAMMOX工艺创造了进水条件,较好地实现了匹配ANAMMOX工艺的部分亚硝化。采用先培养自养硝化生物膜,再启动ANAMMOX反应器的方法,可以在110d内快速启动厌氧氨氧化。第200d时反应器的NH4+-N和NO2--N去除容积负荷分别为0.526kg/(m3·d)和0.536kg/(m3·d)。在启动初期,由于好氧氨氧化占主导地位,出水pH值低于进水pH值。随着启动过程的推进,厌氧氨氧化逐渐占主导地位,出水pH值高于进水。第110～200d,氨氮去除量、NO2--N去除量、NO3--N生成量的比值平均为1:1.1:0.33。在ANAMMOX反应器的启动过程中,通过反应器内NH4+-N去除量、NO2--N去除量、NO3--N生成量及它们之间的比值、进出水pH值的变化作为指示参数,可以及时了解厌氧氨氧化的启动进程。生物膜启动厌氧氨氧化的反应器在提高ANAMMOX菌的固定化、减少菌种流失方面具有较大优势。部分亚硝化反应器出水NO2--N/NH4+-N比率对提高该耦合工艺的脱氮效率至关重要,当进水NH4+-N为640mg/L,ALR为1.16kg/m3·d,进水碱度/氨氮为5.1时,进入ANAMMOX反应器的NO2--N/NH4+-N为1.2左右时,ANAMMOX反应器TN去除率可达83.8%。在不需外加有机碳源的条件下,处理高氨氮、碱度不足、低C/N实际污泥脱水液,实现了高效自养脱氮。本耦合工艺是适合污泥脱水液水质特点的新型生物脱氮技术。
刘晓萍[9]2016年在《厌氧氨氧化菌的富集及其与反硝化菌协同脱氮研究》文中研究表明传统生物硝化反硝化技术处理低碳氮比污水时,因需曝气和投加有机碳源,存在能耗高和处理成本高等问题。由于厌氧氨氧化工艺利用亚硝酸盐作为电子受体将氨氮直接氧化成氮气,不需投加碳源,适宜处理低碳氮比污水。一般污水中的氮以氨氮为主,目前厌氧氨氧化反应所需的亚硝酸盐主要通过短程硝化产生,但长期稳定维持短程硝化较困难,短程硝化易转变为全程硝化,导致硝化过程最终产物为硝酸盐。并且,厌氧氨氧化反应过程中约有10%的氮转化为硝酸盐,易使出水总氮浓度超过排放标准。由于亚硝酸盐是反硝化过程的中间产物,可通过反硝化过程为厌氧氨氧化反应提供亚硝酸盐。本论文以乙酸钠为碳源,研究了低碳氮比污水反硝化过程中亚硝酸盐累积规律;以硝化污泥和反硝化污泥作为接种污泥,研究厌氧氨氧化菌富集培养过程,并考察了温度对厌氧氨氧化反应的影响;在已富集厌氧氨氧化菌的系统中投加有机物进一步富集反硝化菌,研究不同碳氮比污水中厌氧氨氧化菌和反硝化菌协同脱氮性能。研究结论如下:(1)低碳氮比污水在反硝化过程中均存在亚硝酸盐累积现象,且硝酸盐的存在会抑制亚硝酸盐的还原。亚硝酸盐最大累积率与温度以及进水碳氮比有关。温度相同时,亚硝酸盐最大累积率随着进水碳氮比的增加而升高。进水碳氮比相同时,随着温度增加,亚硝酸盐最大累积率随之上升。(2)以硝化污泥和反硝化污泥作为接种物均可启动厌氧氨氧化反应。R1和R3反应器接种的污泥中含有大量的硝化菌,在厌氧氨氧化启动过程中未出现明显的菌体自溶阶段;R2反应器接种的污泥中以反硝化菌为主,运行初期发生明显的菌体自溶。此后,叁个反应器中的培养物经过活性迟滞阶段、活性提高阶段后进入活性稳定阶段;稳定运行期间R1、R2和R3中亚硝酸盐去除量、氨氮去除量与硝酸盐生成量平均比值分别为1.30:1:0.23、1.35:1:0.10和1.23:1:0.18。(3)温度对厌氧氨氧化反应影响大。温度自35℃降至25℃,厌氧氨氧化反应过程中NO_2~--N去除速率由2.49mg/(g VSS·h)降至0.69mg/(g VSS·h)。在20℃和15℃下,厌氧氨氧化反应基本受到抑制,系统中主要发生硝化反应。(4)在厌氧氨氧化污泥中富集的反硝化菌只有在NO_3~--N完全去除后,才会将NO_2~--N进一步还原为N2,即硝酸盐的存在会抑制亚硝酸盐的还原。进水TOC/TN比为0.25时,因该系统缺乏碳源,由NO_3~--N还原生成的NO_2~--N主要通过厌氧氨氧化作用去除,系统出水NH4+-N和TN浓度低。进水TOC/TN比为1.0和1.5时,当污水中NO_3~--N完全去除后,由于污水中剩余的有机物浓度较高,NO_2~--N主要通过反硝化反应去除,厌氧氨氧化菌因缺乏电子受体NO_2~--N而无法充分进行厌氧氨氧化反应,致使出水NH4+-N和TN浓度较高。
马斌[10]2012年在《城市污水连续流短程硝化厌氧氨氧化脱氮工艺与技术》文中认为水体富营养化日益严重，使城市水环境恶化，甚至造成饮用水水源供应中断，严重影响了工业生产与居民的日常生活，造成了巨大的直接和间接经济损失。污水中氮磷排放是引起水体富营养化的重要原因，因此为了控制水体富营养化而兴建了大量的污水处理厂。现有污水处理厂属于能耗大户，在能源危机不断凸显的背景下，如何在实现高效脱氮的同时降低水处理能耗，降低处理费用，对于污水处理的可持续发展有着重要意义。现有污水脱氮技术需要利用有机物作为反硝化碳源才能达到污水总氮去除的目的，因此污水中的大部分有机物不能用于产甲烷。厌氧氨氧化菌的发现为污水自养脱氮提供了可能，因为厌氧氨氧化菌可以利用亚硝酸盐氧化氨氮生成氮气，而无需有机物作为碳源。现有厌氧氨氧化技术主要集中在高温高氨氮废水处理中，而城市污水厌氧氨氧化脱氮技术的研究报道甚少。为了推动厌氧氨氧化技术在城市污水处理中的应用，本文首先提出城市污水短程硝化厌氧氨氧化脱氮（自养脱氮）工艺，随后以连续流反应器作为研究对象处理实际城市污水考察了两段式城市污水自养脱氮的技术可行性。确认其技术可行性之后，提出并考察了生物强化方法快速启动与稳定维持城市污水短程硝化；在UASB反应器中成功培养出了厌氧氨氧化颗粒污泥，并考察了温度降低过程中城市污水厌氧氨氧化脱氮性能、菌群结构变化及N2O释放情况。本文对污水有机物去除、短程硝化及厌氧氨氧化技术现状进行了总结分析，提出了城市污水自养脱氮新工艺。该工艺首先将污水中的有机物富集到污泥中，污泥再去产甲烷实现能量的回收利用；随后通过短程硝化厌氧氨氧化技术将污水中的氮去除，此技术有望实现城市污水厂能量自给或能量外供。随后以去除有机物后城市污水为研究对象，采用短程硝化厌氧氨氧化工艺，考察城市污水自养脱氮技术可行性。试验结果表明在进水TN和溶解性COD浓度分别为45.87mg/L和44.40mg/L的条件下，自养脱氮工艺的TN去除率可达88.38%，证明了两段式城市污水自养脱氮具有技术可行性。提出了生物强化策略快速启动与稳定维持城市污水短程硝化，即在城市污水厂旁侧高氨氮废水处理系统实现短程硝化，将其排放的短程硝化剩余污泥投至城市污水硝化系统，从而达到快速启动与稳定维持城市污水短程硝化。试验结果表明：高氨氮废水A/O硝化系统可通过FA与FNA联合抑制实现稳定的短程硝化，亚硝酸盐积累率在95%以上；通过微孔曝气改善气液传质效果，氨氧化速率可达2.71kgN/m3/d。通过生物强化策略，即定期向城市污水硝化系统投加短程硝化污泥，同时控制反应器内溶解氧不要过高，可重复实现稳定短程硝化。在城市污水短程硝化破坏后，15天即可重建短程硝化，亚硝酸盐积累率由1%增至89%。在城市污水厌氧氨氧化UASB反应器中，通过逐渐提高进水流量来提高上升流速，成功培养出了厌氧氨氧化颗粒污泥。颗粒污泥粒径主要分布在0.5-0.9mm范围内，且颗粒污泥空隙较多，有利于传质。颗粒污泥的形成实现了厌氧氨氧化菌的富集，其丰度为1.68±0.08×109copies/ml混合液，厌氧氨氧化菌主要为Candidatus “Kuenenia stuttgartiensis”。进水量逐渐提高的过程中，HRT由1.24h降至0.12h，容积氮去除速率由0.57kg N/m3/d增至5.72kg N/m3/d；NH4+-N去除率为76.47-100.00%，平均值为92.81%； NO2--N的去除率为78.75-99.65%，平均值为94.35%，表明厌氧氨氧化菌的富集使得污水的中氮得以高效去除。在此厌氧氨氧化反应器中，N2O释放量极少，其释放速率平均为0.30×10-4kg N/m3/d，低于容积氮去除速率的0.0016%；进水中的N2O-N浓度为0.08-0.13mg/L，出水中N2O-N浓度却低于0.02mg/L，可以看出在厌氧氨氧化过程中可去除水中溶解态的N2O。通过逐渐降低厌氧氨氧化UASB反应器运行温度，研究了降温过程中城市污水厌氧氨氧化脱氮特性及菌群结构变化。温度由30℃变为16℃时，厌氧氨氧化污泥仍保持颗粒状，使得厌氧氨氧化菌在UASB内得以有效持留，颗粒污泥中厌氧氨氧化菌丰度为1.93±0.41×109copies/ml混合液。降温过程中UASB反应器容积氮去除速率逐渐降低，但16℃时容积氮去除速率仍可达2.28kgN/m3/d,NO2--N和NH4+-N去除率分别为92.31%和78.45%。降温过程中颗粒污泥中厌氧氨氧化菌由Candidatus “Kuenenia stuttgartiensis”变为Candidatus “Brocadiaanammoxidans”和Candidatus “Kuenenia stuttgartiensis”的混合菌。
参考文献：
[1]. 好氧培养生物膜硝化系统进行厌氧氨氧化的研究[D]. 梁祝. 贵州师范大学. 2003
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[3]. SBBR单级自养脱氮工艺及其微生态特性研究[D]. 秦宇. 重庆大学. 2009
[4]. 全程自养脱氮及厌氧氨氧化的研究[D]. 唐林平. 湖南大学. 2008
[5]. 低氨氮浓度厌氧氨氧化工艺强化及颗粒污泥菌群特性研究[D]. 王衫允. 哈尔滨工业大学. 2016
[6]. 摇动床技术和厌氧氨氧化石化废水生物脱氮[D]. 石利军. 大连理工大学. 2006
[7]. 短程硝化—厌氧氨氧化工艺处理高氮废水的研究[D]. 康淑琴. 武汉理工大学. 2008
[8]. 部分亚硝化—厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液的研究[D]. 马富国. 北京工业大学. 2009
[9]. 厌氧氨氧化菌的富集及其与反硝化菌协同脱氮研究[D]. 刘晓萍. 青岛科技大学. 2016
[10]. 城市污水连续流短程硝化厌氧氨氧化脱氮工艺与技术[D]. 马斌. 哈尔滨工业大学. 2012
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