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氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能的影响

哈尔滨工业大学学报 2023年第2期55卷 1-8页

作者：张杰张朝祥李冬郑纪芳曾辉平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

为探究氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能和所需滤层厚度的影响,针对受铁锰氨天然有机污染(TFe 4.7~5.4 mg/L,Mn(Ⅱ)1.1~1.3 mg/L,NH_(4)^(+)-N 1.4~1.8 mg/L,COD_(Mn) 5.9~7.4 mg/L)的地下水,采用模拟生物滤柱在水温14~17℃的条件下... 详细信息

为探究氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能和所需滤层厚度的影响,针对受铁锰氨天然有机污染(TFe 4.7~5.4 mg/L,Mn(Ⅱ)1.1~1.3 mg/L,NH_(4)^(+)-N 1.4~1.8 mg/L,COD_(Mn) 5.9~7.4 mg/L)的地下水,采用模拟生物滤柱在水温14~17℃的条件下进行各污染物同层净化试验。试验所用滤柱为除铁锰成熟生物滤柱,利用循环接种和自然挂膜的方法历时79 d完成氨氮和天然有机物同层净化工艺的启动。结果表明,氨氮的存在会使得滤柱Mn(Ⅱ)去除区间下移,对滤柱的铁锰去除能力无显著影响。在溶解氧(DO)充足的条件下,Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和氨氮三者可同时被氧化去除。天然有机物的存在可造成滤层铁锰净化能力下降,高效铁锰去除区间显著下移,净化铁锰所需滤层厚度增加,对氨氮的去除有一定的促进作用。适当的反冲洗不会对成熟滤层的净化性能造成影响。

关键词：地下水铁锰氨氮天然有机物同池净化氧化去除区间反冲洗

泥水混合水解酸化预处理下同步硝化反硝化除磷颗粒污泥运行

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哈尔滨工业大学学报 2023年第6期55卷 1-9页

作者：张杰王琪李冬李鹏垚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

为实现生活污水下同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统的稳定运行,选用SBR接种人工配水培养的SNEDPR颗粒污泥,以实际生活污水和污泥经混合水解酸化预处理为进水基质,通过优化预处理单元水力停留时间(HRT)联合SBR排泥方式实现该系统稳定... 详细信息

为实现生活污水下同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统的稳定运行,选用SBR接种人工配水培养的SNEDPR颗粒污泥,以实际生活污水和污泥经混合水解酸化预处理为进水基质,通过优化预处理单元水力停留时间(HRT)联合SBR排泥方式实现该系统稳定运行。结果表明,预处理单元HRT从12 h降至4 h时,水解酸化液提供的乙酸、丙酸质量浓度和挥发性脂肪酸(VFA)占比提高,好氧颗粒污泥(AGS)内厌氧聚羟基烷酸(PHA)储存量增加,同步硝化反硝化(SND)效率提升至58.1%,出水TN降至7.8 mg/L左右。同时,底部排泥的SBR内小颗粒占比上升、LB-EPS增加,系统沉降性能变差;顶部排泥下成熟老化的大颗粒占比上升,颗粒含水率和强度下降;而选择性排泥的SBR内颗粒粒径集中在0.5~0.9 mm,颗粒结构密实、强度高,颗粒内细菌分层分布增强SND效果,批次实验表明,NOB和GAOs活性降低,系统内以NO_(2)^(-)为电子受体的DPAOs占比提升至40.5%,同步硝化内源反硝化除磷效率得到提升。预处理单元较短的HRT联合选择性排泥处理生活污水颗粒性能稳定,系统出水TN和TP均达到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,可实现氮磷的高效稳定去除。

关键词：序批式反应器好氧颗粒污泥同步硝化反硝化除磷水解酸化水力停留时间排泥方式

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硝化细菌的培养及包埋固定化中试

环境科学 2018年第6期39卷 2763-2769页

作者：杨宏胡银龙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

为实现硝化细菌规模化富集及包埋固定化技术的工业化应用.以污水厂回流污泥为菌源,利用工业级生物发酵罐,连续投加并逐渐提高底物浓度,控制FA和FNA实现硝化细菌的快速增长,实现了氨氧化速率118 mg·(L·h)^(-1)的高表达.高通量种群分析... 详细信息

为实现硝化细菌规模化富集及包埋固定化技术的工业化应用.以污水厂回流污泥为菌源,利用工业级生物发酵罐,连续投加并逐渐提高底物浓度,控制FA和FNA实现硝化细菌的快速增长,实现了氨氧化速率118 mg·(L·h)^(-1)的高表达.高通量种群分析结果表明,回流污泥生物多样性较大,具有硝化作用的Nitrosomonas比例仅为0.53%;富集培养后污泥多样性明显降低,Nitrosomonas比例上升至10.27%,相较于驯化前,比例提高了20倍.以此为菌源,用PVA(聚乙烯醇)进行包埋固定化,包埋填料填充率为30%,通过连续流的方式进行包埋填料的活性恢复,仅用27 d填料的硝化速率达到62mg·(L·h)^(-1),证明包埋填料活性恢复.

关键词：硝化细菌富集培养细菌包埋扩大培养高通量测序

漂珠负载纳米铁镍去除水中2,4-DCP的试验研究

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应用化工 2023年第1期52卷 28-33页

作者：杨文静张永祥林钰辉李雅君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

利用碱水热处理的粉煤灰漂珠,通过超声辅助液相还原法制备了漂珠负载纳米铁镍(CFA-nZVI/Ni)并进行表征。同时探究了2,4-DCP初始浓度、pH值、反应温度、材料投加量等因素对2,4-DCP去除的影响并考察复合材料的易回收能力。结果表明,纳米... 详细信息

利用碱水热处理的粉煤灰漂珠,通过超声辅助液相还原法制备了漂珠负载纳米铁镍(CFA-nZVI/Ni)并进行表征。同时探究了2,4-DCP初始浓度、pH值、反应温度、材料投加量等因素对2,4-DCP去除的影响并考察复合材料的易回收能力。结果表明,纳米铁镍成功负载于漂珠表面且分散性良好,并且复合材料具备漂浮性,可减少回收纳米材料的难度;CFA-nZVI/Ni增强了nZVI/Ni对2,4-DCP的去除能力,当2,4-DCP初始浓度为20 mg/L,初始pH值为6,温度为25℃,材料投加量为3.0 g/L时,2,4-DCP可在180 min内完全去除;反应过程符合修正的一级反应动力学方程。

关键词：漂珠纳米双金属铁镍 2,4-二氯酚

PNDPR-A耦合工艺处理实际污水启动和运行

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哈尔滨工业大学学报 2022年第8期54卷 1-10页

作者：张杰徐贵达李冬刘志诚陶博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

短程硝化反硝化除磷串联厌氧氨氧化工艺(partial nitrification,denitrifying phosphorus removal and anammox,PNDPR-A)是一种节能高效的新型耦合工艺。为进一步降低污水处理能耗,采用实际生活污水运行PNDPR-A工艺。为适配生活污水,分... 详细信息

短程硝化反硝化除磷串联厌氧氨氧化工艺(partial nitrification,denitrifying phosphorus removal and anammox,PNDPR-A)是一种节能高效的新型耦合工艺。为进一步降低污水处理能耗,采用实际生活污水运行PNDPR-A工艺。为适配生活污水,分3阶段(25%、50%和100%)逐步提高生活污水比例。运行初期受生活污水复杂水质影响,短程硝化反硝化除磷单元(partial nitrification,denitrifying phosphorus removal,PNDPR)NH^(+)_(4)-N氧化率下降,NO_(2)^(-)-N积累减少,直接影响后续Anammox单元脱氮效果。针对该问题,提升PNDPR单元好氧1段10%的曝气强度,实现与人工配水时相当的NH^(+)_(4)-N氧化率和NO_(2)^(-)-N积累效果;在阶段Ⅲ,向Anammox单元投加10~20 mg/L的NO_(2)^(-)-N,以缓解阶段Ⅲ初期因PNDPR单元NH^(+)_(4)-N氧化率低导致Anammox单元进水氮素比不理想的限制。经40 d培养驯化,在生活污水中成功启动PNDPRA耦合工艺,后续系统运行出水平均COD、NH^(+)_(4)-N、NO_(2)^(-)-N和NO^(-)_(3)-N质量浓度分别为36、3.4、5.2和1.1 mg/L,实现了实际生活污水的高效处理。

关键词：短程硝化厌氧氨氧化反硝化除磷生活污水短程硝化反硝化除磷串联厌氧氨氧化工艺

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

厌氧氨氧化包埋填料处理稀土尾矿废水的中试脱氮和优化

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化工进展 2023年第1期42卷 506-516页

作者：池伟利杨宏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

针对稀土尾矿废水的成分复杂和低化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的水质条件,采用厌氧氨氧化包埋填料进行处理。首先进行了厌氧氨氧化包埋填料的适应和驯化,然后分别探究了厌氧氨氧化包埋填料单独处理稀土尾矿废水和耦合反硝化... 详细信息

针对稀土尾矿废水的成分复杂和低化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的水质条件,采用厌氧氨氧化包埋填料进行处理。首先进行了厌氧氨氧化包埋填料的适应和驯化,然后分别探究了厌氧氨氧化包埋填料单独处理稀土尾矿废水和耦合反硝化包埋填料处理稀土尾矿废水的脱氮性能。结果表明,厌氧氨氧化包埋填料对稀土尾矿废水有良好的适应性,采用阶梯式底物和缩短水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)的运行策略进行适应和驯化后,总氮去除负荷(nitrogen removal load rate,NRR)最高可达0.99kg N/(m^(3)·d),较适应和驯化前提高了8.39倍。高通量测序结果表明,厌氧氨氧化优势菌属(Candidatus Kuenenia)的相对丰度从5.53%上升至35.67%,实现了有效富集,而适应和驯化前的优势菌属(Candidatus Brocadia)不适应环境被淘汰。面对原水氨氮浓度波动时,厌氧氨氧化包埋填料单独处理稀土尾矿废水的NRR最高可达1.02kg N/(m^(3)·d),出水氨氮的平均浓度为3.98mg/L,氨氮和亚硝酸盐氮的去除率达到94.43%,可以节省60%的有机碳源。控制C/N比为1.5∶1,成功实现了厌氧氨氧化包埋填料与反硝化包埋填料的耦合,厌氧氨氧化包埋填料的活性没有受到明显影响。出水总氮的平均浓度为0.65mg/L,总氮去除率平均为95.6%,理论上可以节省84%的有机碳源。

关键词：厌氧氨氧化包埋填料稀土尾矿废水脱氮性能菌群结构

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

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高效包埋硝化活性填料硝化特性及应用研究

化工学报 2020年第5期71卷 2305-2311页

作者：王少伦杨宏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

为考察市政污水条件下高效包埋填料的硝化特性,采用聚乙烯醇对硝化细菌进行固定化处理。实验室恢复培养后实验考察了包埋填料对水力停留时间、温度等因素的适应性变化以及包埋填料在市政污水中的应用。结果表明,恢复后的填料实现了氨氧... 详细信息

为考察市政污水条件下高效包埋填料的硝化特性,采用聚乙烯醇对硝化细菌进行固定化处理。实验室恢复培养后实验考察了包埋填料对水力停留时间、温度等因素的适应性变化以及包埋填料在市政污水中的应用。结果表明,恢复后的填料实现了氨氧化速率93.20 mg·(L·h)-1的高表达。在常温条件下,水力停留时间对包埋填料硝化速率影响较小;温度对硝化速率影响显著,当水温为12℃时,氨氧化速率最高为30.70 mg·(L·h)-1。在市政污水低温和常温条件下,当水力停留时间分别为3 h和1 h时,进水氨氮基本完全去除,表明包埋填料用于市政污水硝化是完全可行的。扫描电镜结果显示填料内部有良好的孔隙度,网状结构明显;荧光定量PCR结果表明细菌大量增殖,说明填料为微生物提供了良好的生长微环境。

关键词：固定化硝化活性填料硝化特性水力停留时间温度荧光定量PCR