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包埋反硝化填料强化二级出水深度脱氮性能研究及中试应用

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环境科学 2020年第2期41卷 849-855页

作者：周亚坤杨宏王少伦何海超刘宗跃苏扬张辉北京工业大学建筑工程学院北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124 北京城市排水集团有限公司北京100022

利用包埋广谱性高效反硝化填料处理城市污水厂二级出水,可有效降低出水总氮(TN)浓度,本研究共分为两部分,D1阶段研究了包埋反硝化填料对污水厂二级出水的适应性、TN去除效果、稳定运行及填料反冲洗的工况条件;D2阶段研究了填料在中试条... 详细信息

利用包埋广谱性高效反硝化填料处理城市污水厂二级出水,可有效降低出水总氮(TN)浓度,本研究共分为两部分,D1阶段研究了包埋反硝化填料对污水厂二级出水的适应性、TN去除效果、稳定运行及填料反冲洗的工况条件;D2阶段研究了填料在中试条件下稳定运行1 a脱氮性能的变化,并通过高通量测序和荧光定量分析(q PCR)手段,研究对比了包埋填料运行前后微生物种群的变化规律.通过研究发现,包埋反硝化填料在水温为(24±1)℃、pH为7.1、HRT为1 h和填充率为10%,投加乙酸钠保证碳源充足的条件下稳定运行7 d,即可适应二级出水水质,实现出水总氮<5 mg·L^-1.通过对比研究不同水力停留时间(HRT)对填料TN去除效果的影响,得出适宜的HRT为30 min,填充率为10%的运行条件,在7.2 m3·d^-1的进水条件下经过1 a的稳定运行,TN去除率最高可达到90.42%,出水总氮可稳定在5 mg·L^-1以下.通过对比反冲洗效果,确定了反冲洗强度为5.2 L·(m2·s)^-1,周期为每3 d进行一次.高通量测序和荧光实时定量PCR分析结果表明,运行前后填料上反硝化功能菌属的丰度及拷贝数都有了明显增长,这说明细菌在包埋条件下可实现良好的自我生长.

关键词：微生物固定化包埋反硝化填料深度脱氮反冲洗微生物群落结构

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新型LDHs基缓释碳源的制备及应用

环境化学 2022年第12期41卷 3840-3854页

作者：徐玉金汤映莹高依林黄辉张徐祥任洪强南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023

以羟甲基纤维素钠(CMC)为负电离子,选用4种金属离子(Fe^(3+)、Al^(3+)、Ni^(2+)、Mg^(2+)),以共沉淀法制备4种基于层状双金属化合物(LDHs)的缓释碳源材料.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和缓释性能分析,筛选出释碳量大、稳... 详细信息

以羟甲基纤维素钠(CMC)为负电离子,选用4种金属离子(Fe^(3+)、Al^(3+)、Ni^(2+)、Mg^(2+)),以共沉淀法制备4种基于层状双金属化合物(LDHs)的缓释碳源材料.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和缓释性能分析,筛选出释碳量大、稳定缓释的FeNi-LDH-CMC碳源材料.通过响应面实验确定了FeNi-LDH-CMC、聚乙烯醇(PVA)、CMC的最佳质量分数为7.77%、4.02%、1.02%,此时制备的LDHs基滤料释碳系数为4.40,最大COD释放值为320.96 mg·g^(−1).最后构建反硝化生物滤池,对模拟低碳氮比废水进行脱氮处理.结果表明,HRT=3 h时,反硝化滤池对TN平均去除率仅为32.4%,氮负荷为(0.0960±0.0082)kg·m^(−3)·d^(−1) N,而投加LDHs基滤料使滤池TN去除率提高了35.32%—38.46%,氮负荷提高了(0.118±0.0092)kg·m^(-3)·d^(−1) N;在投加LDHs基滤料后,5种反硝化功能基因(napA、narG、nirS、nirK、nosZ)的丰度均有显著增加(P脱氮效率.研究结果表明LDHs基缓释碳源在反硝化滤池中可强化低碳氮比废水深度脱氮,是一种潜在应用于废水深度脱氮的新型材料.

关键词：羟甲基纤维素钠(CMC) 层状双金属化合物(LDHs) 缓释碳源深度脱氮

单质硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化强化脱氮

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环境科学 2020年第8期41卷 3699-3706页

作者：方文烨李祥黄勇郭超然胡羽婷陶仁杰苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 苏州科技大学环境生物技术研究所苏州215009

通过在厌氧氨氧化(ANAMMOX)连续流反应器中添加单质硫,试图引入单质硫自养短程反硝化(short-cut S0-SADN)来强化ANAMMOX过程中NO^-3-N的去除.在温度为(33±2)℃,pH为7.8~8.2条件下,探讨不同的进水NH^+4-N/NO^-2-N比对耦合系统中氮素转... 详细信息

通过在厌氧氨氧化(ANAMMOX)连续流反应器中添加单质硫,试图引入单质硫自养短程反硝化(short-cut S0-SADN)来强化ANAMMOX过程中NO^-3-N的去除.在温度为(33±2)℃,pH为7.8~8.2条件下,探讨不同的进水NH^+4-N/NO^-2-N比对耦合系统中氮素转化以及NO^-2-N竞争特性的影响.结果表明,在不同的进水NH^+4-N/NO^-2-N比(1∶1.3、1∶1.5、1∶1和1∶1.1)下,耦合系统的TN平均去除率分别达到了96.78%、97.21%、94.68%和97.72%,均远远大于ANAMMOX理论TN最高去除率89%.其中,在进水NH^+4-N/NO^-2-N比为1∶1或1∶1.1条件下,耦合系统能够实现单质硫自养短程反硝化耦合ANAMMOX深度脱氮的稳定运行.在最佳进水NH^+4-N/NO^-2-N比1∶1.1、NH^+4-N和NO^-2-N浓度分别为240mg·L^-1和265mg·L^-1条件下,TN去除速率达到1.50kg·(m^3·d)^-1,ANAMMOX和S0-SADN途径的TN去除率分别稳定在(95.68±1.22)%和(2.04±0.77)%.在整个运行过程中,ANAMMOX在底物NO^-2-N的竞争过程中一直占据着绝对的优势,ANAMMOX菌的活性(以NH^+4-N/VSS计)稳定在(0.166±0.008)kg·(kg·d)^-1.

关键词：单质硫自养短程反硝化(short-cut S^0-SADN) 厌氧氨氧化(ANAMMOX) 深度脱氮进水NH4^+4-N/NO2^--N比竞争

基于短程反硝化厌氧氨氧化的低碳源城市污水深度脱氮特性

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环境科学 2020年第3期41卷 1377-1383页

作者：马斌许鑫鑫高茂鸿委燕彭永臻北京工业大学北京市污水脱氮除磷处理与过程控制工程技术研究中心城镇污水深度处理与资源化利用国家工程实验室北京100124 海南大学生态与环境学院海口570228

短程反硝化厌氧氨氧化是一种新型生物脱氮技术,应用于城市污水深度脱氮有望大幅降低外碳源投加量.本研究接种厌氧氨氧化污泥,考察了短程反硝化厌氧氨氧化的深度脱氮性能与污泥特性.结果表明,接种厌氧氨氧化污泥可迅速启动短程反硝化厌... 详细信息

短程反硝化厌氧氨氧化是一种新型生物脱氮技术,应用于城市污水深度脱氮有望大幅降低外碳源投加量.本研究接种厌氧氨氧化污泥,考察了短程反硝化厌氧氨氧化的深度脱氮性能与污泥特性.结果表明,接种厌氧氨氧化污泥可迅速启动短程反硝化厌氧氨氧化系统,在进水COD/TN为2.19±0.08时,出水TN浓度为(4.82±1.84)mg·L^-1,实现了低碳源污水深度脱氮.系统粒径大于0.20 mm的污泥占86.16%,污泥实现了颗粒化,有助于厌氧氨氧化菌在系统内的有效持留.将短程反硝化厌氧氨氧化深度脱氮应用于城市污水处理厂二沉池出水深度脱氮,可降低外碳源投加量,同时可降低污水处理厂硝化池耗氧量.

关键词：城市污水短程反硝化厌氧氨氧化(ANAMMOX) 深度脱氮颗粒污泥

ASBR联合SBBR工艺同步硝化反硝化处理垃圾渗滤液深度脱氮效能

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环境工程技术学报 2023年第6期13卷 2126-2134页

作者：乔壮明温春燕邰家芬李建平孔维忠王凯山东美泉环保科技有限公司济南工程职业技术学院山东建筑大学市政与环境工程学院

为了提高垃圾渗滤液生化处理的TN去除率,采用厌氧序批式反应器(ASBR)串联序批式生物膜反应器(SBBR)处理化学需氧量(COD)为(5700±500)mg/L、TN浓度为(210±50)mg/L的实际垃圾渗滤液。结果表明:ASBR的出水进入SBBR反应器进行深度脱氮,主... 详细信息

为了提高垃圾渗滤液生化处理的TN去除率,采用厌氧序批式反应器(ASBR)串联序批式生物膜反应器(SBBR)处理化学需氧量(COD)为(5700±500)mg/L、TN浓度为(210±50)mg/L的实际垃圾渗滤液。结果表明:ASBR的出水进入SBBR反应器进行深度脱氮,主要作用是调节后续SBBR进水的碳氮比(C/N),ASBR对渗滤液COD的去除率为90%。C/N是决定SBBR脱氮效率的关键,进水C/N调至4.8,在生物膜的作用下,SBBR仅通过厌氧搅拌和好氧阶段的同步硝化反硝化(SND)便可以实现对垃圾渗滤液的深度脱氮,出水TN浓度低于10 mg/L,周期运行时长也由第54天的24 h缩短至5.6 h。整个串联系统经过103 d的驯化和启动可以达到最佳的处理效果,出水COD、氨氮(NH4+-N)、TN浓度分别为(380±10)、(1.0±0.5)、(5±5)mg/L,去除率分别达到93%、99%和95%。通过高通量测序分析可知,系统中变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度较高,分别为55.11%、21.32%。系统中具有反硝化作用的厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度占比为2.81%,这可能是SBBR取得优秀脱氮效果的关键。在属水平下,系统中具有反硝化功能的菌种主要为Thauera和Limnobacter,在系统中占比分别为15.22%和2.84%,它们的存在可能是系统SND效果好的主要原因之一。

关键词：垃圾渗滤液序批式生物膜反应器(SBBR) 碳氮比(C/N) 深度脱氮同步硝化反硝化(SND) 微生物群落结构

基于分区供氧与溶解氧调控的低C/N比污水短程硝化反硝化

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环境科学 2019年第5期40卷 2310-2316页

作者：吴春雷荣懿刘晓鹏史会欣章武首金鹏康马文伟西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西安市第五污水处理厂西安710016 陕西朗正环保科技有限公司西安710065 陕西环保集团水环境有限公司西安710003

针对城镇污水中碳源不足、C/N比低导致脱氮性能不佳的问题,建立了A2/O中试装置,通过调整系统缺氧/好氧分区比例及好氧区溶解氧水平,探究亚硝氮积累率及氮类污染物去除情况.结果表明,在DO为2. 0～2. 5 mg·L^(-1)条件下,改变缺氧/好氧分... 详细信息

针对城镇污水中碳源不足、C/N比低导致脱氮性能不佳的问题,建立了A2/O中试装置,通过调整系统缺氧/好氧分区比例及好氧区溶解氧水平,探究亚硝氮积累率及氮类污染物去除情况.结果表明,在DO为2. 0～2. 5 mg·L^(-1)条件下,改变缺氧/好氧分区比例对系统的影响较小,难以实现短程硝化;当控制DO为0. 5～0. 8 mg·L^(-1)、V_缺∶V_好=1∶1时为系统最优工况,此时系统好氧区末端亚硝氮积累率稳定在62%以上,出水总氮降至9. 0 mg·L^(-1),能够实现深度脱氮的目标.分析硝化菌表观活性可知,最优工况下SAOR与SNOR分别(以N/VSS计)为0. 14 g·(g·d)^(-1)和0. 04 g·(g·d)^(-1),二者差值较试验其他阶段更为明显,即NOB活性受到更高程度抑制是提高亚硝氮积累率的直接原因. Illumina MiSeq测序结果表明,该阶段NOB数量显著低于其他阶段.通过间歇OUR法分析缺氧区进出口碳源组成情况,结果表明最优工况下系统通过短程硝化节约碳源27. 3%,可生化性COD在缺氧区消耗63. 6%,远高于其他阶段,是低C/N比城市污水实现深度脱氮的碳源有力保障.

关键词：分区供氧短程硝化反硝化低碳氮比深度脱氮城市污水

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污泥发酵液强化污水厂尾水人工湿地深度脱氮

中国给水排水 2023年第15期39卷 23-33页

作者：王泽春冯景伟张浏凡春丽刘乐石志孔合肥工业大学土木与水利工程学院安徽省农村水环境治理与水资源利用工程实验室安徽合肥230009 安徽省生态环境科学研究院安徽合肥230071

以污泥发酵液作为外加碳源强化污水厂尾水人工湿地深度脱氮,探究了污泥发酵液投加量和淹水高度对人工湿地除污效能的影响,并测定了湿地的氮素转化速率、功能酶活性和微生物群落结构。结果表明,未添加污泥发酵液的人工湿地(空白组)对总... 详细信息

以污泥发酵液作为外加碳源强化污水厂尾水人工湿地深度脱氮,探究了污泥发酵液投加量和淹水高度对人工湿地除污效能的影响,并测定了湿地的氮素转化速率、功能酶活性和微生物群落结构。结果表明,未添加污泥发酵液的人工湿地(空白组)对总氮的去除率为34%~36%,而投加污泥发酵液后去除率最高可达64%~78%。添加污泥发酵液的试验组对总磷、COD的去除率比空白组显著提高,空白组与试验组的硝态氮浓度无显著性差异,试验组的亚硝态氮累积量显著下降。投加0.25%、0.5%、0.75%污泥发酵液显著提高了反硝化速率、硝化速率以及氨单加氧酶、硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶的活性(p<0.05),具有反硝化功能的索氏菌属(Thauera)丰度分别增加了2.6%、3.8%和7.9%。硝态氮和溶解氧显著影响微生物群落结构。

关键词：污水厂尾水深度脱氮人工湿地污泥发酵液酶活性微生物群落结构

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包埋有机缓释碳源强化二级出水的深度脱氮

水处理技术 2023年第5期49卷 135-140页

作者：于鲁冀鲁浩天李廷梅范鹏宇任昆阳彭赵旭郑州大学生态与环境学院郑州大学水利科学与工程学院郑州大学环境政策规划评价研究中心河南郑州450003

针对污水处理厂深度脱氮受制于进水碳氮比偏低的问题,以玉米芯和聚己内酯(PCL)为原料制备有机缓释碳源处理二级出水,比较了包埋微生物(二沉池菌悬液)与非包埋情况下的脱氮表现。结果表明,当进水硝态氮为5 mg/L(低浓度),10 mg/L(中浓度)... 详细信息

针对污水处理厂深度脱氮受制于进水碳氮比偏低的问题,以玉米芯和聚己内酯(PCL)为原料制备有机缓释碳源处理二级出水,比较了包埋微生物(二沉池菌悬液)与非包埋情况下的脱氮表现。结果表明,当进水硝态氮为5 mg/L(低浓度),10 mg/L(中浓度)和20 mg/L(高浓度)时,包埋菌悬液是强化脱氮效率的有效手段。当处理进水硝态氮低于10 mg/L时,包埋菌悬液缓释碳源的脱氮效果均较好,硝态氮去除率达97.34%以上。当进水硝态氮大于20 mg/L时,释碳量高的碳源仍能稳定脱氮,同时因较高的碳源利用效率,包埋碳源具有最佳总氮去除,去除率为88.80%。制备包埋活性污泥菌悬液的固态缓释碳源时,采用十二烷基硫酸钠(K12)发泡增加碳源的比表面积,可强化脱氮微生物的附着增殖,与活性污泥微生物相比,长期运行中出现了的反硝化功能菌属Methyloversatilis,丰度为16.06%。

关键词：低碳氮比深度脱氮有机缓释碳源包埋固定化

中低温改性聚氨酯填料移动床生物膜反应器深度脱氮研究

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水处理技术 2023年第3期49卷 83-88页

作者：黄伟平郎俊曜范志强裘琳芳冯秋洁陈洪斌同济大学环境科学与工程学院上海200092 杭州市余杭水务集团浙江杭州311100

小试条件下探讨了以改性聚氨酯海绵填料作为微生物载体的移动床生物膜反应器(MBBR)深度脱氮规律和用于城市污水深度脱氮的可行性。研究结果表明,常温和低温条件下,改性聚氨酯填料的填充率为50%时,连续流小试深度脱氮的总氮去除负荷率分... 详细信息

小试条件下探讨了以改性聚氨酯海绵填料作为微生物载体的移动床生物膜反应器(MBBR)深度脱氮规律和用于城市污水深度脱氮的可行性。研究结果表明,常温和低温条件下,改性聚氨酯填料的填充率为50%时,连续流小试深度脱氮的总氮去除负荷率分别达到52.8、68.4 mg/(L·d),单位体积填料的反硝化负荷率分别为130.4、187.2mg NO_(3)^(-)-N/(L·d),水温降低对改性填料深度脱氮的影响不明显。随着外碳源投加比例增加,改性聚氨酯填料的脱氮效率明显提升,碳氮比为6:1时,去除效率最佳,每升填料的TN去除速率和反硝化速率分别为216.0 mgTN/d和240.0 mgNO_(3)^(-)-N/d。分析了填料上反硝化微生物的多样性,其中变形菌门是绝对优势微生物,占比达到71.5%。从属的角度,固氮螺菌属(Azospira)占比为16.42%,食酸菌属(Acidovorax)占比为2.23%,其它潜在反硝化菌占比为9.62%。研究认为,粉末活性炭改性的聚氨酯海绵填料用于城市污水厂的深度脱氮是可行的。

关键词： MBBR 改性聚氨酯海绵填料低温深度脱氮反硝化负荷率优势菌群