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基于不同污泥量间歇饥饿的CANON工艺启动

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中国环境科学 2021年第8期41卷 3607-3614页

作者：李冬刘名扬任纪元张杰曾辉平北京工业大学城市建设学部水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学环境学院城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为了探究不同污泥量间歇饥饿对于全程自养脱氮(CANON)工艺启动的影响,R1、R2和R3反应器分别采用水力筛分间歇饥饿、部分污泥间歇饥饿和全部污泥间歇饥饿3种不同的方式启动CANON工艺.结果显示,R1、R2和R3反应器分别在第44,66和58d顺利启... 详细信息

为了探究不同污泥量间歇饥饿对于全程自养脱氮(CANON)工艺启动的影响,R1、R2和R3反应器分别采用水力筛分间歇饥饿、部分污泥间歇饥饿和全部污泥间歇饥饿3种不同的方式启动CANON工艺.结果显示,R1、R2和R3反应器分别在第44,66和58d顺利启动,第70d时,其总氮去除率分别达到73.63%、71.56%和67.40%左右,粒径分别达到了404,359和306μm.分析表明,水力筛分间歇饥饿方式可以选择性地针对絮状污泥进行饥饿,避免间歇饥饿对于污泥EPS及粒径的负面影响,在有效抑制NOB菌活性的同时易于保持相关功能菌的活性;部分污泥间歇饥饿的方式在一定程度上避免了AOB和ANAMMOX活性的衰减,但同时NOB的抑制效果也较差;整体间歇饥饿策略对于NOB的抑制效果最好,但同时也不利于CANON工艺相关功能菌的活性保持.

关键词：全程自养脱氮(CANON) 间歇饥饿水力筛分厌氧氨氧化(ANAMMOX) 亚硝酸盐氧化菌(NOB)

水力筛分间歇饥饿CANON工艺参数调控及稳定运行

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哈尔滨工业大学学报 2022年第2期54卷 1-7页

作者：李冬刘名扬张杰任纪元水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室(北京工业大学) 北京100124 城市水资源与水环境国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

为探究水力筛分间歇饥饿策略运行CANON工艺的稳定性及相关参数的设置,采用SBR反应器运行CANON工艺,定期通过水力筛分排出絮状污泥,之后对其进行间歇饥饿,以此抑制NOB的生长繁殖,探讨沉降时间和饥饿周期两项参数的调控,实现CANON工艺处... 详细信息

为探究水力筛分间歇饥饿策略运行CANON工艺的稳定性及相关参数的设置,采用SBR反应器运行CANON工艺,定期通过水力筛分排出絮状污泥,之后对其进行间歇饥饿,以此抑制NOB的生长繁殖,探讨沉降时间和饥饿周期两项参数的调控,实现CANON工艺处理低氨氮污水的稳定运行。结果显示,不同的沉降时间对于粒径分布和功能菌活性有较大影响,1.5 min以上的沉降时间可将ANAMMOX菌基本留存在反应器中,AOB在颗粒污泥和絮状污泥中均有分布,NOB则主要分布于传质阻力小的絮状污泥中。AOB在缺氧饥饿期间的活性衰减速率基本保持稳定,而NOB在面对缺氧饥饿时表现得更为敏感,活性衰减速率大于AOB。在恢复阶段,由于AOB具有一种独特的机制来应对饥饿,能够将细胞保持在经历短时饥饿后立即以最大速率开始氧化NH^(+)_(4)-N的状态,使其在恢复3 d时的底物降解速率就达到0.097 g/(g·d),恢复至饥饿前的86%,而NOB因无法快速适应环境的变化活性恢复速率滞后于AOB。采用4 d饥饿和3 d恢复的模式运行反应器,NOB得到有效抑制,出水NO^(-)_(3)-N呈现下降趋势,之后调整间歇饥饿周期为4 d饥饿和5 d恢复,更好地提升了AOB的活性,处理效果进一步提升,进入稳定阶段,出水NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N平均值分别为2.69和7.79 mg/L,氨氮去除率和总氮去除率分别达到96%和79%。采用水力筛分间歇饥饿CANON工艺处理低氨氮污水运行性能稳定,出水满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中所规定的一级A标准。

关键词：全程自养脱氮水力筛分间歇饥饿好氧氨氧化菌亚硝酸盐氧化菌

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间歇梯度曝气下首段延时厌氧强化好氧颗粒污泥脱氮除磷

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环境科学 2021年第7期42卷 3405-3412页

作者：张玉君李冬王歆鑫张富国张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 中国市政工程东北设计研究总院有限公司长春130000 哈尔滨工业大学环境学院城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

本研究采用SBR反应器,以实际低C/N比生活污水为进水基质,采用间歇梯度曝气(各曝气段溶解氧浓度递减)充分利用内碳源,探讨不同首段厌氧时间下好氧颗粒污泥脱氮除磷效果.结果表明,间歇梯度曝气的初始厌氧段从50 min增加至90min,使颗粒污... 详细信息

本研究采用SBR反应器,以实际低C/N比生活污水为进水基质,采用间歇梯度曝气(各曝气段溶解氧浓度递减)充分利用内碳源,探讨不同首段厌氧时间下好氧颗粒污泥脱氮除磷效果.结果表明,间歇梯度曝气的初始厌氧段从50 min增加至90min,使颗粒污泥内碳源的储量增加,这一延时厌氧的改进条件导致颗粒污泥脱氮除磷效果提升,当延时至70和90 min时,COD、TN和TP的去除效率分别可达84.74%、70.05%和89.7%以及86.65%、78.81%和85.5%.但随后首段厌氧时间增至110 min后,由于部分细胞解体,污泥流失较严重,使内碳源储量约降低13.6%,进而污染物去除效率下降.在首段厌氧时间从50 min延长至90 min的过程中,LB-EPS中PS含量变化较小,随后延时至110 min后PS含量增加至约7.18 mg·g^(-1),PN含量增加至约5.56 mg·g^(-1).TB-EPS中PN和PS含量均较稳定,进而表明内碳源储量对LB-EPS的影响较TB-EPS大,同时污泥沉降性能下降与LB-EPS中PS含量增加密切相关.颗粒污泥中DPAOs占比随首段厌氧时间的适当增加而升高,其中首段厌氧时间为70 min时DPAOs占比达到51.5%.

关键词：好氧颗粒污泥(AGS) 内碳源延时厌氧松散结合的胞外聚合物(LB-EPS) 紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS) 反硝化除磷菌(DPAOs)

厌氧氨氧化颗粒污泥的长期保藏及快速活性恢复

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环境科学 2021年第6期42卷 2957-2965页

作者：李冬刘名扬张杰曾辉平北京工业大学城市建设学部水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学环境学院城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

在4℃且无基质的条件下,将厌氧氨氧化颗粒污泥保藏230 d之后进行活性恢复,探究添加葡萄糖和丙酸钠两种有机碳源对于快速活性恢复的影响.经过230 d的长期保藏,厌氧氨氧化菌活性为0.013 g·(g·d)^(-1),仅为保藏前的6.02%,且平均粒径为135... 详细信息

在4℃且无基质的条件下,将厌氧氨氧化颗粒污泥保藏230 d之后进行活性恢复,探究添加葡萄糖和丙酸钠两种有机碳源对于快速活性恢复的影响.经过230 d的长期保藏,厌氧氨氧化菌活性为0.013 g·(g·d)^(-1),仅为保藏前的6.02%,且平均粒径为135.05μm,骤降至原来的38.23%,污泥解体、颜色发黑.在活性恢复阶段,R2和R3反应器分别添加葡萄糖和丙酸钠作为有机碳源,恢复结果显示,经过15 d的恢复,R1、R2和R3反应器的PN含量分别达到了126.30、188.86和168.82 mg·g^(-1),厌氧氨氧化菌活性均有所提升,分别达到了0.145、0.185和0.126 g·(g·d)^(-1),其中,添加葡萄糖作为有机碳源的R2反应器厌氧氨氧化菌活性最高,恢复到了保藏前的85.65%,且总氮去除率达到81.61%.第20d时,R1、R2和R3反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的粒径分别为289.81、359.66和314.37μm,表明厌氧氨氧化颗粒污泥的长期保藏不是无法克服的难题,且在恢复阶段添加葡萄糖不仅可以有效提高EPS含量,促进颗粒生长和黏附,而且丰富了厌氧氨氧化的反应途径,使其在恢复阶段与其他细菌的底物竞争中占据优势,更快地恢复活性.

关键词：厌氧氨氧化(ANAMMOX) 长期保藏活性恢复有机碳源反应途径

提高SBR好氧颗粒污泥脱氮除磷性能的策略调控

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中国环境科学 2022年第10期42卷 4581-4587页

作者：李冬李悦杨敬畏李雨朦张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090 北京市市政工程设计研究总院有限公司北京100086

室温下接种成熟好氧颗粒污泥于SBR反应器中,以实际生活污水为进水基质,采用梯度进水联合优化A/O/A时间配比策略以期提高污泥的脱氮除磷效果.结果表明,缺氧时间由0.5h延长至1.5h时,能同时保证脱氮除磷高效进行.此时A/O/A时间比为1:1.6:1... 详细信息

室温下接种成熟好氧颗粒污泥于SBR反应器中,以实际生活污水为进水基质,采用梯度进水联合优化A/O/A时间配比策略以期提高污泥的脱氮除磷效果.结果表明,缺氧时间由0.5h延长至1.5h时,能同时保证脱氮除磷高效进行.此时A/O/A时间比为1:1.6:1,平均TN去除率提高至81.27%,平均TP去除率保持90%以上,平均COD去除率保持在85%以上.同时,同步硝化反硝化(SND)率降低至25.24%,缺氧吸磷比例由0.43%上升至2.81%,进而说明此A/O/A时间比下反硝化糖菌(DGAOs)的反硝化作用对脱氮的贡献增加.缺氧时间延长至2h,A/O/A时间比为3:5:4时,过度缺氧导致微生物内源呼吸和丝状菌繁殖,平均TN、TP去除率降低至51.48%、72.46%.缺氧时间为1.5h时,MLSS为3501mg/L较低,但MLVSS/MLSS(f)升高至0.95,说明淘洗掉了非功能菌,使脱氮除磷功能菌大量生长.随缺氧时间延长至1.5h,即A/O/A时间比为1:1.6:1,PN/PS增加至6.89,故颗粒稳定性不断增强,在1h以内缺氧时间延长对LB-EPS影响更大且对EPS含量影响不大,超过1h则对TB-EPS影响更大且EPS增加至126.16mg/g,继续延长缺氧时间至2h时,由于微生物内源呼吸大量死亡释放出PN、PS,故EPS含量增加至479.92mg/g.

关键词： SBR AGS A/O/A时间比 LB-EPS TB-EPS 脱氮除磷路径

好氧/缺氧交替间歇饥饿CANON工艺处理生活污水

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哈尔滨工业大学学报 2022年第8期54卷 11-18页

为探究CANON工艺处理实际生活污水的稳定性,采用SBR反应器,接种实验室稳定运行的CANON污泥,以实际生活污水为进水。实际生活污水水质复杂、含有有机碳源、氨氮含量低,带来NOB和异养菌(如反硝化菌)大量繁殖的问题,针对这一情况需要改善... 详细信息

为探究CANON工艺处理实际生活污水的稳定性,采用SBR反应器,接种实验室稳定运行的CANON污泥,以实际生活污水为进水。实际生活污水水质复杂、含有有机碳源、氨氮含量低,带来NOB和异养菌(如反硝化菌)大量繁殖的问题,针对这一情况需要改善工艺运行参数,采用水力筛分好氧/缺氧交替间歇饥饿方式运行反应器。在连续动态实验中,反应器以3 d饥饿和3 d恢复为一个周期运行,在间歇饥饿期间,R1和R2排出的絮状污泥分别采用1∶1和2∶1两种曝停比进行好氧/缺氧交替间歇饥饿,第50天时,两个反应器的自养脱氮贡献率均超过80%,而反硝化途径的贡献率小于1%。采用水力筛分好氧/缺氧交替强化间歇饥饿的方式,有效地抑制了系统中的NOB及反硝化菌。最终氨氮去除率分别稳定在87.78%和94.14%,总氮去除率则分别达到75.59%和82.07%,实现了CANON工艺处理低氨氮生活污水的稳定运行。生活污水培养的CANON污泥颜色较深,第50天时,R1和R2反应器的体积平均粒径分别达673和659μm,EPS质量分数受总氮质量浓度和有机碳源等多个因素影响,保持缓慢增长的趋势。

关键词：全程自养脱氮间歇饥饿好氧/缺氧亚硝酸盐氧化菌生活污水

不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥运行的影响

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环境科学 2020年第11期41卷 5097-5105页

作者：张杰劳会妹李冬魏子清北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

在(25~28℃)下,接种成熟亚硝化颗粒污泥于连续流反应器,为避免通过蠕动泵的污泥回流所造成的颗粒污泥破碎,采用内置沉淀区进行内回流,调整停曝比为1∶1、2∶1和1∶2,研究不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥系统稳定性的影响.结果表明,控... 详细信息

在(25~28℃)下,接种成熟亚硝化颗粒污泥于连续流反应器,为避免通过蠕动泵的污泥回流所造成的颗粒污泥破碎,采用内置沉淀区进行内回流,调整停曝比为1∶1、2∶1和1∶2,研究不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥系统稳定性的影响.结果表明,控制停曝比为1∶1和2∶1,亚硝化性能良好,阶段末期亚硝酸盐积累率分别为85.2%和94.5%,控制停曝比为1∶2,亚硝化性能逐渐恶化,阶段末期氨氧化率和亚硝酸盐积累率下降至64.1%和58.7%.批次试验表明,间歇曝气相对连续曝气可在一定程度上较好地抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的相对活性,停曝时间越长,对NOB的活性抑制越好,但由于停曝时间过长也将导致氨氧化率降低,故在亚硝化工艺中,可采用1∶1停曝比并协同其他控制条件的方式来实现连续流亚硝化工艺的长期稳定运行.污泥性能分析表明,在停曝比为1∶1~1∶2范围内,停曝时间越长,颗粒污泥结构越稳定,停曝时间越短,反应器内选择压较小,致使污泥沉降性能变差,部分亚硝化颗粒污泥解体,此外,胞外聚合物(EPS)化学分析及三维荧光光谱分析显示,停曝比为2∶1条件下,蛋白(PN)含量较高且蛋白/多糖(PN/PS)值也较高.

关键词：亚硝化颗粒污泥连续流停曝比亚硝酸盐积累率蛋白/多糖(PN/PS)

联合厌氧/微好氧的A/(O/A)_(n)强化好氧颗粒污泥脱氮除磷

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中国环境科学 2022年第8期42卷 3674-3682页

作者：李冬王歆鑫张玉君张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090 中国雄安集团城市发展投资有限公司河北保定071000

设置3组规格相同的SBR反应器R1、R2和R3,分别采用A/O/A-A/O/A、A/O/A-A/O、A/(O/A)_(n)-A/O方式运行,以模拟废水为进水基质,接种实验室4℃长期饥饿储存的好氧颗粒污泥及絮状污泥(70%颗粒污泥+30%絮状污泥),在相同初始条件下,探讨了不同... 详细信息

设置3组规格相同的SBR反应器R1、R2和R3,分别采用A/O/A-A/O/A、A/O/A-A/O、A/(O/A)_(n)-A/O方式运行,以模拟废水为进水基质,接种实验室4℃长期饥饿储存的好氧颗粒污泥及絮状污泥(70%颗粒污泥+30%絮状污泥),在相同初始条件下,探讨了不同运行方式下颗粒污泥的活性恢复情况及短程硝化反硝化除磷性能.实验结果表明,联合厌氧/微好氧的A/(O/A)_(n)交替运行模式在实现颗粒污泥的活性恢复及污染物处理性能上表现出较大的优势,R3形成了平均粒径为802.98μm的密实颗粒,分泌的胞外聚合物(EPS)含量达到了94.52mg/gVSS,表明联合厌氧/微好氧的交替运行模式刺激了微生物分泌更多的EPS,颗粒结构更稳定.在稳定运行期间,R3的COD、TP、TN去除率分别达到了92.45%、93.72%和97.24%.系统内以亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌所占比例达到了51.46%,实现了氨氧化菌(AOB)与反硝化聚磷菌(DPAOs)的同步富集,具有良好的污染物去除效果.

关键词：好氧颗粒污泥(AGS) 厌氧/微好氧短程硝化反硝化除磷影响因素

厌/缺氧时间对好氧颗粒污泥同步硝化内源反硝化和除磷的影响

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中国环境科学 2022年第9期42卷 4199-4206页

作者：王琪李冬李鹏垚陈晓义张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

选用4组同规格SBR反应器,在A/O/A模式下以水解酸化液为进水,调整厌/缺氧时间分别为50min/170min、90min/130min、130min/90min、180min/40min,探讨颗粒污泥在不同厌/缺氧时间下脱氮除磷特性.结果表明,厌氧时间从50min延长至90min时,污... 详细信息

选用4组同规格SBR反应器,在A/O/A模式下以水解酸化液为进水,调整厌/缺氧时间分别为50min/170min、90min/130min、130min/90min、180min/40min,探讨颗粒污泥在不同厌/缺氧时间下脱氮除磷特性.结果表明,厌氧时间从50min延长至90min时,污泥内碳源储存量和释磷量增加,同步硝化反硝化(SND)效率提高至62.65%,TN、TP去除率分别从81.1%、82.2%上升92.9%、98.5%.当厌氧时间从90min升至180min时,释磷量反而下降,厌氧内源性条件刺激胞外聚合物(EPS)增加造成聚羟基烷酸(PHA)合成下降,TP去除率降至88.1%;同时缺氧时间从130min降至40min,系统残留的NOX-较多,造成TN去除率降低至84%.机理分析表明系统中TN在好氧段由反硝化聚磷菌(DPAOs)和反硝化聚糖菌(DGAOs)利用PHA以SND方式消耗,并在缺氧段由DGAOs内源反硝化进一步去除,TP由PAOs和DPAOs去除,由批次实验估算得DPAOs占比在R2中最高,达41%,4组反应器运行期间颗粒均未发生解体,以水解酸化液为基质培养的颗粒结构完整、稳定性强.结果表明,厌/缺氧时间的适当延长有利于加强内碳源的贮存与转化,强化厌氧释磷、SND和后置内源反硝化效果,实现同步硝化内源反硝化和除磷高效稳定运行.

关键词： SBR 好氧颗粒污泥内碳源后置反硝化反硝化聚磷菌厌/缺氧时间