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ABR-MBR耦合工艺中反硝化除磷菌内聚物丰度的研究

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ABR-MBR耦合工艺中反硝化除磷菌内聚物丰度的研究

作者：郭凯成苏州科技大学

学位级别：硕士

过去对于ABR-MBR反硝化除磷的研究,多采取回流污泥的方式,但此条件下ABR反应器内污泥循环流动,破坏了ABR自身相分离的特点,故本研究探究在不采用污泥回流的情况下,通过ABR-MBR耦合工艺实现反硝化除磷来处理实际的生活污水。提升硝化液... 详细信息

过去对于ABR-MBR反硝化除磷的研究,多采取回流污泥的方式,但此条件下ABR反应器内污泥循环流动,破坏了ABR自身相分离的特点,故本研究探究在不采用污泥回流的情况下,通过ABR-MBR耦合工艺实现反硝化除磷来处理实际的生活污水。提升硝化液回流比的方式富集培养反硝化除磷菌,并逐步降低MBR的SRT使短程硝化能够实现并驯化DPAO是的亚硝耐受性。探究系统在不同C/P、C/N与HRT工况下反硝化除磷性能与反硝化除磷菌内聚物丰度的变化。通过研究,得到以下主要结论:(1)以城市生活废水为处理对象,无污泥回流情况下,通过逐步提升硝化液回流比(0%～150%)成功启动ABR-MBR耦合工艺的反硝化除磷性能。稳定运行过程中,系统对COD、磷酸盐和总氮的平均去除率分别为95.86%、44.38%和52.93%。逐步缩短MBR的SRT淘洗NOB以提升亚硝积累率,逐步驯化DPAOs的亚硝耐受性以实现短程硝化与反硝化除磷的耦合。当SRT由30d缩短至10d时,亚硝积累率达到74.67%,DPAOs反硝化除磷电子受体逐步变为NO-N,系统除磷率稳定在43.78%。(2)ABR-MBR耦合工艺对COD的去除能力受进水有机负荷升高的影响不大,COD去除率可稳定维持在93%左右,进入MBR的C/N基本保持在1左右,随着NOB被淘洗,MBR亚硝积累率从65.7%提升到76.8%。有机物浓度升高使C2格室内对回流液中的电子受体被完全消耗,DPAOs充分利用VFA进行PHB的合成,为后续缺氧吸磷提供有利条件,TN去除率逐步提升并稳定在65%左右,磷酸盐最高去除率达到61.15%。当C/P达到100时即使系统内PHB含量仍有上升,但糖原含量出现上升,Ploy-P丰度出现下降趋势,说明系统吸磷效率出现下降,磷酸盐去除率降低至最低,达41.23%,因此第二阶段系统在C/N/P=600/50/7时获得最优去除效率。(4)随着HRT的逐步降低,ABR各格室COD去除率发生变化,C1格室的水解酸化能力相对降低,水利负荷提升与格室内产气扰动加剧,使一部分污泥跑至第二格室,C2对COD的降解贡献有略微波动,但ABR整体对COD的去除率稳定在90%以上。过短的HRT会使MBR出现氨的不完全硝化现象,并且C2格室污泥对硝化液中电子受体的吸收不充分,TN去除率从67.3%降至40.2%。当HRT降至11.32时,水力负荷上升使进入C2的优质碳源增加,DPAOs能够吸收大量优质碳源使胞内磷充分释放,系统PHB含量上升至41.36mg·g,PO-P去除率达65.42%。而HRT低至7.68时,C2格室内生物结构的改变以及基质与微生物的不充分接触,使DPAOs的PHB总生成量降低,格室内PHB丰度降至30mg·g左右,导致胞内磷的不完全释放,使系统PO-P的去除率从65.42%降至31.31%,因此HRT=11.32时,系统脱氮除磷效果最好。至此阶段结束,本工艺进行反硝化除磷的最优运行条件为HRT=11.32、C/N/P=600/50/7、MBR的SRT=10d以及硝化液回流比(R)=150%。(4)系统中微生物主要以变形菌门为主,具有反硝化聚磷功能的微生物大部分出现在变形菌门下,Thauera菌属为反硝化聚磷优势菌属,在除磷系统中发挥重要功能,同时出现具有反硝化或反硝化除磷作用的微生物有Denitratisoma、Thiobacillus、Pseudomnas和Dechloromonas菌属。随着C/N/P逐渐升高,反硝化聚糖菌Candidatus Competibacter利用优质碳源合成PHB进行增殖,其丰度不断上升,与DPAOs竞争碳源,致使系统除磷性能下降。低HRT使前端格室一部分污泥流至C2,使格室内种群结构发生变化,产酸发酵菌Trichococcous的流入可能使反硝化除磷微生物适宜生活环境遭破坏。Thaura依然是反硝化除磷格室内的优势菌群,但其相对丰度从29.25%降至19.41%。

关键词：反硝化除磷耦合工艺内聚物城市污水影响因素

低碳源负荷下生物除磷特性及聚磷菌内聚物动力学研究

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低碳源负荷下生物除磷特性及聚磷菌内聚物动力学研究

作者：任立山东建筑大学

学位级别：硕士

磷是一种能造成水体富营养化的营养元素,强化生物除磷工艺(EBPR)是生物除磷的重要手段。当EBPR工艺遇到水量突增或短期排入低碳源污水时,系统出水情况恶化甚至除磷失败,低营养条件下聚磷菌(PAOs)内聚物动力学特性也尚不明确。通过建立... 详细信息

磷是一种能造成水体富营养化的营养元素,强化生物除磷工艺(EBPR)是生物除磷的重要手段。当EBPR工艺遇到水量突增或短期排入低碳源污水时,系统出水情况恶化甚至除磷失败,低营养条件下聚磷菌(PAOs)内聚物动力学特性也尚不明确。通过建立有效精确的胞内胞外聚合物分离、检测方法,研究低碳条件和内源呼吸条件下聚磷菌内聚物的变化规律和动力学特征,进而分析低营养冲击后EBPR工艺中聚磷菌的内聚物与其生物活性、除磷能力之间的内在关系,为实际EBPR工艺的运行提供指导。在不同碳源负荷下长期驯化聚磷菌,结果显示:SBR=H反应器中PAOs产率为23.6mg SS/g COD、17.5mg VSS/g COD, SBR-L反应器中PAOs产率为26.5mg SS/g COD、18.6mg VSS/g COD。碳源数量不会影响PAOs的产率和活性,系统除磷效率并未有显著差别,且低碳源条件(COD为100mg/L)下更有利于PAOs竞争成为优势菌种。通过厌氧静态试验,得到了低进水碳源条件下PAOs内聚物动力学参数：rPHB/NaAc为1.08mol-C/mol-C(0-50min)和0.66mol-C/mol-C(50-110h).rin GLu/NaAc为1.10mol-C/mol-C(0-50min)和0.28mol-C/mol-C(50-110h).试验结果显示聚磷菌在低碳源条件下(COD100mg/L)产生更多的胞外多糖(128.09±29.77mg-C/mg VSS),而高碳源条件下(COD200mg/L)胞外多糖相对较少(82.84±2.20mg-C/mg VSS)。PAOs内源呼吸过程中随时间的增长,胞内糖原被大量消耗但胞外多糖数量不断增加,使得糖数量减少并不明显。在排除胞外多糖影响后,发现低碳源负荷下聚磷菌胞内糖原消耗速率更快。试验中观察到PAOs胞内糖原降低至80±10mg-C/g VSS时,PAOs才会开始大量分解聚磷用于维持细胞功能,因此糖原数量是衡量PAOs内源呼吸进程的一个有效标准。试验还得出PAOs在低碳源条件下厌氧内源呼吸衰亡系数为0.038d-1,好氧内源呼吸衰亡系数为0.058d-1。试验证明碳源冲击会影响EBPR工艺的稳定运行,尤其是低碳源冲击会直接导致系统除磷能力的降低甚至是除磷失败。在不同碳源浓度下驯化聚磷菌,然后分别在高、低碳源冲击观察冲击过程中以及恢复正常进水后聚磷菌内聚物的变化,结果显示系统受冲击后聚磷菌会优先维持糖原的积累数量,而低碳源冲击会导致聚磷菌在好氧阶段出现内源代谢影响其活性和代谢过程;EBPR工艺不管受到高或低碳源冲击,都不能在短时间内恢复其除磷能力。

关键词：强化生物除磷工艺聚磷工菌内聚物动力学碳源负荷碳源冲击

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好氧-缺氧-闲置运行模式处理生活污水

环境工程学报 2013年第9期7卷 3483-3488页

作者：王琰李小明杨麒王东波曾光明湖南大学环境科学与工程学院长沙410082 环境生物与控制教育部重点实验室(湖南大学) 长沙410082

在3个序批式反应器中,利用好氧-缺氧-闲置的运行模式处理实际生活污水,比较了不同曝气时间(2、3和4h)条件下的处理效果,结果表明,在R2(2 h)反应器中成功实现了单级好氧除磷和内聚物驱动的短程硝化反硝化。采用此反应器运行模式,对实际... 详细信息

在3个序批式反应器中,利用好氧-缺氧-闲置的运行模式处理实际生活污水,比较了不同曝气时间(2、3和4h)条件下的处理效果,结果表明,在R2(2 h)反应器中成功实现了单级好氧除磷和内聚物驱动的短程硝化反硝化。采用此反应器运行模式,对实际生活污水进行长期处理,反应器的COD、TN和TP的平均去除率分别为85.29%、74.09%和87.97%。本研究表明,在好氧-缺氧-闲置的运行模式下处理生活污水,能成功地实现单级好氧除磷与内聚物驱动的短程硝化反硝化的结合,并且在长期运行的过程中,能稳定地取得较好的脱氮、除磷效率。

关键词：序批式反应器单级好氧除磷内聚物短程硝化反硝化

碳磷比对新型后置缺氧工艺脱氮除磷的影响探究

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水处理技术 2021年第4期47卷 115-120页

作者：贾辛慧王一冰内蒙古农业大学职业技术学院内蒙古包头014109 烟台职业学院山东烟台264670

以人工合成废水为对象,探究了进水C/P对新型后置缺氧工艺脱氮除磷效率的影响,结果表明,当COD/ρ(SOP)由35/1降低至15/1时,COD去除影响不明显,但TN及SOP的去除率均呈现下降趋势。C/P下降促进污泥体系中EPS的产生。C/P降低抑制了NH_(4)^(+... 详细信息

以人工合成废水为对象,探究了进水C/P对新型后置缺氧工艺脱氮除磷效率的影响,结果表明,当COD/ρ(SOP)由35/1降低至15/1时,COD去除影响不明显,但TN及SOP的去除率均呈现下降趋势。C/P下降促进污泥体系中EPS的产生。C/P降低抑制了NH_(4)^(+)-N好氧硝化与缺氧反硝化。COD/ρ(SOP)由35/1下降至15/1,厌氧释磷量和厌氧释磷速率分别由(37.3±0.5)mg/L和(8.5±0.4)mg/(g·h)下降至(28.1±1.8)mg/L和(5.1±0.8)mg/(g·h)。C/P下降降低了厌氧期PHA的合成,从而导致后续氧化分解产能不足。COD/ρ(SOP)为35/1时,30℃为新型后置缺氧工艺营养盐去除的适宜温度。

关键词： C/P 营养盐内聚物厌氧释磷

复合重金属对生物除磷的短期及长期影响及机制

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水处理技术 2021年第1期47卷 72-77页

作者：王菁王振杰河南省濮阳医学高等专科学校河南省濮阳市人民医院河南濮阳457000

构建了序批式活性污泥反应器(SBR),模拟污水生物除磷过程,探究重金属Cu及Cd复合胁迫对生物除磷短期及长期的影响。结果表明,短期影响时,Cu和Cd的复合胁迫降低混合液MLSS和MLVSS含量,出水COD、NH4+^-N和有机磷(OP)的去除效率分别下降至85... 详细信息

构建了序批式活性污泥反应器(SBR),模拟污水生物除磷过程,探究重金属Cu及Cd复合胁迫对生物除磷短期及长期的影响。结果表明,短期影响时,Cu和Cd的复合胁迫降低混合液MLSS和MLVSS含量,出水COD、NH4+^-N和有机磷(OP)的去除效率分别下降至85.6%~87.5%、82.6%~86.5%84.5%~86.8%,显著低于空白组。长期影响时,Cu及Cd的复合胁迫同时降低出水COD、NH4+^N及OP含量。Cu及Cd复合胁迫降低了厌氧磷酸盐释放与好氧磷酸盐吸收量,降低了内聚物聚羟基脂肪酸酯的最大合成量,从而后续氧化分解吸磷能力下降;并且也降低了多聚磷酸盐激酶(PPK)和多聚磷酸盐酯酶(PPX)的活性。

关键词：生物除磷重金属胁迫内聚物短期影响长期影响

曝气生物滤池-后置反硝化处理农村低C/N污水

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水处理技术 2018年第9期44卷 32-35页

作者：于淼马国胜苏州农业职业技术学院环境工程学院苏州农业职业技术学院科技产业处江苏苏州215008

针对农村生活废水分散、低C/N的特性,提出研究了一种联合处理技术即联合曝气生物滤池(BAF)和好氧-缺氧后置反硝化序批式序批式活性污泥反应器(SBR)。结果表明,BAF挂膜完成后COD、NH4+-N和TN去除率可高达67.5%、72.5%和51.9%。当BAF和SB... 详细信息

针对农村生活废水分散、低C/N的特性,提出研究了一种联合处理技术即联合曝气生物滤池(BAF)和好氧-缺氧后置反硝化序批式序批式活性污泥反应器(SBR)。结果表明,BAF挂膜完成后COD、NH4+-N和TN去除率可高达67.5%、72.5%和51.9%。当BAF和SBR联合后,COD、NH_4^+-N和TN去除率显著高于BAF或者SBR单独处理。COD的去除主要集中在SBR阶段用于反硝化脱氮,TN去除主要依赖BAF阶段特殊的生物分布。内聚物聚羟基烷酸酯(PHA)的最大合成质量摩尔浓度为5.9 mol/g并且在缺氧阶段迅速减少至4.2 mol/g;糖原质的最低质量摩尔浓度为4.8 mol/g,在随后的时间内逐渐升高至5.3 mol/g。

关键词：曝气生物滤池后置反硝化 C/N 内聚物

SBR好氧—缺氧—闲置运行模式脱氮除磷的研究

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SBR好氧—缺氧—闲置运行模式脱氮除磷的研究

作者：王琰湖南大学

学位级别：硕士

近年来，随着经济的发展和人口的爆炸，越来越多的氮、磷元素被排入江、河。过量的氮、磷元素长期被看作造成水体富营养化的主要因素，而水体富营养化也将引起一系列其他的水污染问题。因此，在水处理领域中处理COD的同时，还需要脱氮... 详细信息

近年来，随着经济的发展和人口的爆炸，越来越多的氮、磷元素被排入江、河。过量的氮、磷元素长期被看作造成水体富营养化的主要因素，而水体富营养化也将引起一系列其他的水污染问题。因此，在水处理领域中处理COD的同时，还需要脱氮除磷。随着国家对污水处理的排放标准日趋严格，氮、磷去除的技术也相应的要求更新。本研究根据单级好氧除磷的特点，结合上内聚物驱动的短程硝化反硝化，能起到同时脱氮除磷的效果。为了达到同时去除氮、磷元素的目标，包含了闲置、好氧、缺氧过程的SBR生物工艺成功地应用于处理模拟生活废水。在试验中，采用三组预试验用来确定合适的曝气时间，试验结果表明2.5小时的曝气时间对于此工艺是合适的，而预试验A由于曝气时间不足，尽管可以保证短程硝化反硝化，但导致氨氮和总磷的效果不佳;预试验C由于曝气时间过长，尽管氨氮和总磷能够获得理想的去除率，但是不能保持短程硝化反硝化作用。在驯化三周以后连续运行90天，本工艺达到了理想的去除废水总氮和总磷的目标，总氮和总磷的去除率分别达到了85.0%和83.3%。这一试验结果显示了控制曝气时间可以使本工艺保持稳定的短程硝化，并且积累了的内聚物（PHB）可以用来做为合适的碳源用以驱动反硝化。此外，在本工艺曝气阶段中，可以完成单级好氧除磷作用从而脱去总磷。另外，在本工艺运行中，发现微生物在经历外界营养物质丰盛与缺乏的过程中，能过量积累这些营养物质，这与传统的脱氮、除磷理论有所区别。大约有26%的总氮经过这一非传统的方式得到去除。在应用模拟废水之后，本工艺被应用于处理实际生活污水，用以验证本工艺在实际应用中的可行性。同样的，为了获得最佳的曝气时间，设置了三组预试验。试验结果表明，3小时的曝气时间是合适的。在R2反应器中成功的实现单级好氧除磷和内聚物驱动的短程硝化反硝化。实现单级好氧除磷和内聚物驱动的短程硝化反硝化的关键是控制曝气时间，一方面足够的曝气时间将保证TP、氨氮在曝气段能够得到较为理想的去除，另一方面，曝气时间合适将保证曝气段积累的微生物内聚物将能满足后续缺氧段反硝化的需求。而且，只有合适的曝气时间才能保证实现稳定、长期的短程硝化反应。采用此反应器运行模式，对实际生活污水进行长期处理，反应器的COD、TN、TP的平均去除率分别为85.29%、74.09%和87.97%。本研究表明，在好氧-缺氧-闲置的运行模式下处理生活污水，能成功的实现单级好氧除磷与内聚物驱动的短程硝化反硝化的结合，并且在长期运行的过程中，能稳定地取得较好的脱氮、除磷效率。

关键词：序批式反应器单级好氧除磷内聚物短程硝化反硝化