张华[1]2003年在《限氧自养硝化—反硝化（OLAND）系统运行条件的研究》文中研究说明厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation，简称ANAMMOX)，是近年来发现的一种新的生物脱氮途径，具有传统的生物脱氮途径不可比拟的优点，因此，成为国内外研究的热点，并由这一理论发展出一些新的生物脱氮工艺。限氧自养硝化-反硝化(Oxygen Limited Autotrophic Nitrification Denitrification)工艺，简称OLAND工艺，就是其中的一种。本研究以OLAND工艺的原理为指导，分别对OLAND工艺中的限氧亚硝化阶段和厌氧氨氧化阶段进行了研究，探索将OLAND工艺应用于实践的可能性。主要实验结果如下： 1 对于MBR反应器，当入水氨氮浓度为1000mg/L、水力停留时间为1天时，通过控制反应器中的运行温度为30℃、pH值在7.8-8.2之间、搅拌速度为100-150rpm、DO为0.1-0.3mg/L，可以使出水中的NH_4~+-N和NO_2~--N之间的比例保证在1∶1.2左右，从而可以达到ANAMMOX反应器中进水浓度的要求。 2 对于SBR反应器，控制反应器运行温度为30℃、pH值在7.8-8.2之间、搅拌速度为100-150rpm及反应器在完全厌氧条件下运行。在入水NH_4~+-N浓度为100～400mg/L，亚硝态氮浓度为120-480mg/L，且二者保持1∶1.2的比例时，反应器中氮去除率达到90％以上。 3 在SBR反应器的运行过程中，NH_4~+-N消耗量：NO_2~--N消耗量：NO_3~--N生成量=1∶(1.21±0.05)∶(0.19±0.02)。在反应过程中，仍有部分的NO_2~--N转变为NO_3~--N。
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》文中指出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。
张丹, 徐慧, 李相力, 张颖, 陈冠雄[3]2003年在《限氧自养硝化-反硝化生物脱氮新技术》文中认为限氧自养硝化 反硝化是部分硝化与厌氧氨氧化相耦联的生物脱氮反应过程 ,通过严格控制溶解氧在 0 .1～ 0 .3mg·L-1,实现硝化反应控制在亚硝酸阶段 ,然后以硝化阶段剩余的NH4+作为电子供体 ,在厌氧条件下实现反硝化 .该反应过程是完全的自养硝化 反硝化过程 ,具有能耗低、脱氮效率高、反应系统占地面积小等优点 ,适用于处理COD/NH4+ N低的废水 ,是一种非常有应用前景的生物脱氮技术 .文中详细介绍了限氧自养硝化 反硝化生物脱氮反应过程的研究进展 ,讨论了其微生物学机理及应用前景
尹疆[4]2006年在《SBAF中自养生物膜亚硝化及全程自养脱氮的启动研究》文中进行了进一步梳理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,垃圾渗滤液、消化污泥脱水液等低(超低)C/N高氨废水占氨氮排放总量的50%以上;对于传统的生物硝化—反硝化处理工艺来说,当C/N<4,反硝化容器体积要提高1.5~1.7倍,而当C/N<2.5时,如果没有外加有机碳源,反硝化就无法有效地进行,传统的生物硝化—反硝化工艺已不能满足这些高氨低碳废水的处理要求。本课题立足于国内外处理高氨低碳废水相关工艺的最新研究成果,以现阶段应用较多的普通的SBAF生物滤池为反应器,联合现阶段生物脱氮热点——短程硝化和全程自养脱氮,进行了自养生物膜的培养及驯化研究,在普通的SBAF反应器中实现了匹配厌氧氨氧化的亚硝化的启动和全程自养脱氮的启动,并就影响短程硝化和全程自养脱氮的参数进行分析。实验结果表明在温度为32±1℃,溶解氧水平为0.5~1.0 mg/L和pH值7.4~7.7时亚硝化反应能够较好的保证50%的氨氮转化率;但生物膜反应器无法只通过控制温度和水力停留时间来达到洗出亚硝酸氧盐化菌的目的,且生物膜的厚度对传质也有影响,自养亚硝化生物膜系统的运行过程中必须严格控制参数。反应器在人为停止20 d运行后,无法再次恢复原来的50%的自养亚硝化,同时氮损失的现象也比较严重,这有可能在长时间的缺氧情况下,自养生物膜系统发生厌氧氨氧化反应,使得出水中无机氮的总量下降。利用成熟的自养硝化生物膜能在SBAF反应器中成功实现了全程自养脱氮。启动时间为四个月左右,试验表明pH值在7.8~8.0时系统脱氮效率最高,其中氨氮转化率达到96.15%,总氮去除率达到77.85%。证明SBAF系统在去除高浓度低碳源的氨氮废水中有着巨大的潜在应用价值。DO对自养脱氮细菌的富集有着重要的影响,通过控制DO低于0.5 mg/L可以使硝化生物膜在一个月内富集足够的厌氧氨氧化菌。当自氧脱氮生物膜形成后,将DO维持在1 mg/L左右不会对自氧脱氮细菌有抑制作用。同时NaHCO3为自养脱氮生物膜反应器的唯一碳源也是自养菌生长的限制性底物。用生物膜结构和扩散理论可以很好的解释自养脱氮的反应机理,生物膜中自养脱氮速率的关键在于生物膜自身产生的底物—亚硝酸氮的浓度。也就是说,在低溶解氧下,系统中亚硝化速率和厌氧氨氧化的速率达到平衡的时候,全程自养脱氮效率最高。
秦宇[5]2009年在《SBBR单级自养脱氮工艺及其微生态特性研究》文中研究指明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。
吕永涛[6]2010年在《厌氧生物转盘的氨氧化与SBR单级限氧自养脱氮的基础试验研究》文中提出基于厌氧氨氧化的自养脱氮工艺,与传统硝化反硝化生物脱氮工艺相比,可节省耗氧量25%、节省碳源100%、无需投加化学试剂调节pH值并减少的剩余污泥量的产生,为废水的高效低耗脱氮提供了新技术。本文一方面研究了生物转盘系统中厌氧氨氧化菌的驯化和富集、微生物种群鉴定、动力学特性、影响因素和脱氮能力,并以SBR系统短程硝化产物—亚硝氮为电子受体研究了全程自养脱氮运行效果和稳定性；另一方面对SBR系统中单级限氧自养脱氮的实现、微生物种群分布、影响因素和脱氮途径等问题进行了研究和分析。主要研究成果如下：1.采用长污泥停留时间的厌氧生物转盘反应器,接种普通厌氧活性污泥,控制温度40-41℃、pH值8.25-8.50、HRT 1.3d以及反应器避光的条件下连续诱导驯化142d,氨氮和亚硝酸盐氮的最高去除率分别达到了98.15%和99.56%,成功实现了ANAMMOX。通过缩短HRT为1.0d,提高进水浓度到350mg·L-1并增加进水点的方式连续运行480d,系统的最大容积去除负荷和盘片面积负荷分别达到0.88kg N·m-3.d-1和17g N·m-2·d-1。借助FISH和PCR技术检测表明系统中的厌氧氨氧化菌为C. Kuenenia stuttgartiensis种。2.不同HRT厌氧生物转盘反应器连续运行试验结果表明：系统中脱氮效果最佳的HRT为1d。初始氨氮和亚硝氮浓度为80mg L-1时,采用间歇试验研究有机物浓度对厌氧氨氧化速率影响结果表明：自养条件下厌氧氨氧化菌的最大比反应速率为0.189 kgNH4+-N·kg-1VSS·d-1,低浓度有机物对厌氧氨氧化菌活性影响不大,当有机物浓度超过70 mg·L-1时,其比反应速率降低到0.05kgNH4+-N·kg-1VSS·d-1以下；有机物浓度对系统连续运行试验结果表明：添加少量有机物(≤50 mg L-1)提高了TN的去除率(最大值96.59%),当有机物浓度过高时(≥70 mg·L-1),氨氮的去除率持续下降,厌氧氨氧化运行不稳定。3.厌氧氨氧化反应过程受NH4+浓度和NO2-浓度两个因素的限制,其动力学可以用Haldance模型描述,通过间歇试验获得不同初始浓度条件下的反应速率,利用origin软件进行拟合获得动力学参数为：最大氨氮降解速率0.085 mg·mgMLSS-1·h-1,氨氮半饱和常数180.73mg·L-1,氨氮抑制常数为976.91mg·L-1；亚硝氮半饱和常数为46.23mg·L-1,亚硝氮抑制常数为116.78mg·L-1,最大基质反应速率为0.085mgNH4+-N·mg-1MLSS·h-1。4.为节约能耗,将低C／N条件下厌氧氨氧化系统的运行温度由40-41℃降低到35℃运行过程中发生了污泥膨胀,造成了污泥流失,仅10天时间氨氮去除率由90%降低到50%以下。镜检表明系统中丝状菌为丝硫菌,进一步对进出水含硫化合物分析表明系统中发生了硫酸盐还原菌和丝硫菌的链式协同作用。试验通过限制进水中有机物投量(不予提供硫酸盐还原菌生长所需电子供体)并选择不宜硫酸盐还原菌和丝硫菌生长的温度40-41℃为运行温度(二者适宜温度分别为30-38℃和30-36℃),经过1个月左右的时间消除了污泥膨胀恢复了系统厌氧氨氧化的脱氮能力。5.SBR系统中接种普通好氧活性污泥,控制温度30-31℃、pH值为7.8-8.3、限制低DO浓度的条件下连续运行20d,出水亚硝氮的累积率达到80%以上,获得短程硝化的效果。短程硝化过程动力学可以用Monod方程进行描述,试验得到相关参数vmax为13.05mgNH4+-N·g-1MLSS·h-1,Ks为21.98mgNH4+-N·L-1。6.有机物浓度对短程硝化影响结果表明：低浓度有机物对短程硝化作用影响不大；高浓度有机环境下,氨氮降解速率略有下降,亚硝氮积累率降幅较大,TN有损失,系统中除了短程硝化外,还发生了同步反硝化作用。动力学参数Vmax随着有机物浓度的增加先变大后减小,在C／N比为0.6左右时,Vmax达到最大值58.72mgNH4+-N·g-1MLSS·h-1。7.以SBR出水的亚硝氮为电子受体进行厌氧氨氧化脱氮获得稳定的运行效果,消耗的亚硝氮和氨氮的比例为1.0-1.2,氨氮、亚硝氮和总氮去除率分别为86-100%、97-99.7%和86-94%,TN去除负荷达到0.5 kg m-3 d-1。本系统耦合短程硝化和厌氧氨氧化工艺进行自养脱氮与传统硝化反硝化工艺相比可节省有机物量(以甲醇计)为1.2 kg·m-3·d-1。8.在SBR系统短程硝化运行过程中通过限制低DO浓度(0.3-0.5 mg·L-1)和延长曝气时间(330→450 min／周期)的方法进行诱导,获得了单级限氧自养脱氮的效果,TN的最高去除率达到79.8%,最高去除负荷和去除速率分别达0.485 kgN·m-3·d-1和0.154kgN kg-1 MLVSS·d-1。单周期氮素降解过程表明：亚硝酸盐氮呈现先升高后降低的趋势,60min时达到最大值；硝酸盐氮则在前60min基本不变,之后逐渐升高；氨氮和TN的去除效果保持着上升趋势。9.利用FISH技术对SBR系统限氧自养脱氮污泥进行了微生物种群分析,结果表明：Nitrosomonas属的好氧氨氧化菌为系统中优势菌,厌氧氨氧化菌次之,极少量Nitrospira spp属的亚硝酸盐氧化菌也被检出。通过间歇试验对污泥活性进行测定表明：污泥具有较高的好氧和厌氧氨氧化活性,比反应速率分别为10.13和6.71 mg NH4+-Ng-1VSS h-1；亚硝酸盐氧化活性没有检出。10.连续60d稳定运行,发现系统中生成的硝酸盐与消耗氨氮的比例仅为0.09,小于CANON工艺的计量关系值,判断系统中出了厌氧氨氧化脱氮途径外,还存在自养反硝化的脱氮途径。通过元素守恒和计量学分析结果表明：氨氮去除率为(97.5±1.2)%,其中(88.1±2.6)%的氨氮转化成氮气脱除,(9.4±1.2)%的氨氮转化成硝酸盐氮；该系统中(72.3±9.2)%的氨氮通过短程硝化-厌氧氨氧化的反应途径进行脱氮,25.5%的氨氮是由Nitrosomonas属的好氧氨氧化菌通过短程硝化-自养反硝化途径转化为氮气去除。
杨长福[7]2007年在《基于DGGE技术的好氧脱氮颗粒污泥微生物群落结构和功能分析》文中进行了进一步梳理好氧颗粒污泥的成功培养及其工艺的显着优点，使之迅速成为当前水处理领域的一个研究热点。由于好氧颗粒污泥的叁维结构特点，可以在颗粒内部形成缺氧区，因而使得处理氨氮废水实现同步硝化反硝化成为可能。为进一步完善好氧颗粒污泥的形成机理，提高系统的处理效率和稳定性，本论文着眼于应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究序批式反应器(SBR)中好氧脱氮颗粒污泥微生物群落结构及功能，得出以下主要结论。1．以葡萄糖为有机碳源，在第14d就可见密实、成熟、规则、沉降性能好的好氧颗粒污泥，其粒径在2-3mm之间，呈球形或椭球形。在启动的过程中进水COD由900mg／L逐步提高至3000mg／L，出水COD始终维持在100mg／L以下；一个运行周期内反应器的溶解氧在5.5-6.5mg／L之间波动，在NH_4~+-N浓度为300mg／L，负荷为0.6kg／(m~3·d)时，NH_4~+-N和TN的去除率可分别达到94.4％和66.4％，好氧颗粒污泥在高溶解氧条件下实现了同步硝化反硝化的脱氮过程。利用DGGE技术分析好氧颗粒化过程中反应器内微生物的群落结构和功能，结果表明：好氧颗粒化的过程对丝状细菌、可产生大量胞外聚合物的细菌、可富集胞内具有聚β-羟基丁酸(PHB)的细菌具有较强的富集作用，这为解析好氧颗粒的形成及实现同步硝化反硝化提供了理论证据。2．在SBR系统中存在的游离状态的丝状菌团与好氧污泥的颗粒化过程有必然的联系。好氧颗粒污泥的形成过程是一个在人工控制下的自然选择过程，同时也是一个菌体自身通过改变菌体细胞的表面疏水性、表面电荷性质、胞外聚合物的分泌等加快菌体聚集，适应环境的过程，Ca~(2+)或其他惰性物质与真菌在该过程中为菌体的聚集提供载体，在颗粒形成以后真菌即失去载体作用逐渐在系统中消失，丝状细菌在好氧颗粒污泥的形成过程中作为载体的同时也起到架桥的作用，增强颗粒污泥的凝聚力。3．SBR系统内生物量随着NH_4~+-N负荷的提高而迅速增加，在NH_4~+-N负荷提高至0.8kg／(d·m~3)后，好氧颗粒污泥的体积变大，边缘粗糙度增强，形状变得不规整，缩短了底物的传质距离，可以看作是对环境改变的一种反应机制。NH_4~+-N的去除率一直保持在较高的水平，在负荷为2.0kg／(d·m~3)时，去除率最高仍可达97％，贡献率较大的为化能异养型细菌；TN去除率随着NH_4~+-N负荷的增加波动较大，最高时达84.8％，最小时基本没有TN去除效果，这与系统中反硝化细菌数量波动较大和较高的NH_4~+-N浓度可能对反硝化菌的活性有消极影响有关。4．在系统NH_4~+-N负荷提至1.2kg／(d·m~3)后，出现了明显的NO_2~--N积累现象，积累率平均在70％以上；与Sharon和Oland等典型的短程硝化工艺相比，该亚硝酸盐积累在常温(25℃)、高DO水平(大于3mg／L)的常规条件下即可实现，故可被视作一种有前途的低能耗短程脱氮技术。在NH_4~+-N负荷不断提高的过程中未发现有确定的自养硝化细菌富集，本试验培养的颗粒污泥仍为异养型细菌占多数的好氧颗粒污泥，硝化过程主要为异养型硝化细菌起作用。此外，在以有机碳源为主要碳源条件下培养的好氧颗粒污泥，如何实现以自养硝化菌为主的硝化过程需要进一步研究。
高守有[8]2006年在《Orbal氧化沟强化生物脱氮的中试研究》文中认为由于氮磷等植物性营养盐引起的水体富营养化问题仍然是当今世界各国面临的主要水体污染问题之一。随着经济社会的发展,我国的污水处理事业得到了不断的发展,污水处理率逐年升高,但是水体富营养化问题依然严重。从整体上来说,我国污水厂运行管理水平较低,运行成本偏高,处理效果较差;同时对于新技术的开发能力和引进技术的吸收水平较低。逐步推广和发展污水脱氮除磷技术,实现已建成污水处理厂的脱氮除磷运行和节能改造,开发高效的脱氮除磷新技术显得尤为重要。本文采用目前在国内城市污水处理厂中得到广泛使用的Orbal型氧化沟为研究对象,采用有效容积为330升的中试系统分别研究了典型城市污水和低碳比的生活污水条件下,强化脱氮的控制条件和节能运行策略,分析了Orbal氧化沟生物脱氮的机理,旨在为污水处理厂的改造提供参考数据。同时针对生活污水碳氮比低、反硝化过程碳源不足的特点,首次提出并成功实现了常温条件下,控制低溶解氧实现实际生活污水短程硝化的理论方法。采用Orbal氧化沟处理城市污水的试验过程中,分别考察了不同溶解氧浓度、不同碳氮比和不同污泥回流比条件下,系统的总氮去除效果,提出了限量曝气,降低外沟道溶解氧,强化外沟内同时硝化反硝化作用实现强化脱氮和节能运行的方法。在水力停留时间为16.5小时,污泥浓度为3000mg/L,污泥回流比为100%,外沟,中沟和内沟DO分别为0.4mg/L,1.5mg/L和2.5mg/L的条件下,实现总氮去除率平均达到75.2%,出水总氮浓度在10mg/L以下。采用Orbal氧化沟处理实际生活污水的过程,研究了在原水低碳氮比条件下,实现Orbal氧化沟强化脱氮的控制方法:采取低溶解氧,高污泥浓度和控制适当的污泥回流比实现利用内碳源的同时硝化反硝化作用;在原水平均碳氮比为2.75,水力停留时间控制在16.5小时,污泥浓度控制在5500mg/L,污泥回流比为150%的条件下,通过控制外沟,中沟和内沟的溶解氧分别为0.1,0.4和0.7mg/L,实现了平均总氮去除率达到72.1%。随着总氮去除的加强,系统成功克服了主要由于污水水质引起的非丝状菌膨胀;同时在低溶解氧运行过程中,未发生丝状菌膨胀。对于中试系统中同时硝化反硝化生物脱氮的发生机理进行了探讨。采用批次正交试验对于新的微生物菌种(自养反硝化,异养硝化和好氧反硝化菌)对于同时硝化反硝化过程的作用做了定性评价。结果显示,这些能够进行非常规
万春云, 张万筠, 王夏爽, 覃雪婷, 金正瑞[9]2018年在《新型污水脱氮工艺研究进展》文中提出阐述了污水脱氮的反应工艺,综述对比了厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺、短程硝化反硝化(SHARON)工艺、限氧自养硝化-厌氧反硝化(OLAND)工艺、短程硝化-厌氧氨氧化(SHARN-ANAMMOX)工艺和单相CANON(SHARON-ANAMMOX)这五种生物脱氮工艺工作原理,脱氮效果和工艺的优缺点。
王舜和[10]2006年在《SBR自养亚硝化系统性能及厌氧氨氧化的启动研究》文中指出亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺是新型的生物脱氮工艺,该工艺包括两个步骤。首先氨氮在低溶解氧条件下被氧化成亚硝酸氮,之后在厌氧条件下其产物亚硝酸根与氨以接近1.32:1的比例反应直接生成气态氮和少量硝酸氮,从而达到生物脱氮的目的。目前最常见的工艺类型为SHARON(Single reactor High activity Ammonia Removal Over Nitrite)工艺和OLAND(Oxygen Limited Autotrophic Nitrification Denitrification)工艺两种,其中短程硝化部分以CSTR(Continuously Stirred Tank Reactor)和MBR(Membrane BioReactor)为主。本课题则研究了以SBR(Sequencing Batch Reactor)作为自养硝化反应器的可行性,在分析各项工艺参数对工艺的影响的基础上,提出了适合SBR工艺的半亚硝化方式。此后还进行了厌氧氨氧化工艺的启动研究。在接种硝化污泥后,采用中温(30℃)、高游离氨和低DO策略可在13d天里迅速启动自养短程硝化反应器。保持反应时间为6.0 h,曝气量800 ml/min,短程硝化稳定运行了114个周期,达到了很高的NH_4~+-N降解率及亚硝化积累率。之后进行了一系列间歇试验,探明了曝气量、COD、碱度、温度及进水负荷对自养系统的影响,在此基础上提出了适宜SBR反应器的两种半亚硝化方法:DO控制与碱度控制。两种控制理念均有较强的新颖性,试验所得到的控制方法对“SBR亚硝化-厌氧氨氧化”工艺运用于生活污水处理有着重要的理论和工程意义。厌氧氨氧化(ANaerobic AMMonium OXidation,ANAMMOX)采用气升式反应器启动,在运行中保持NH_4~+-N进水浓度约为50 mg/l,NO_2~--N浓度近似相同。在启动后的40多天里,系统消耗NO_2~--N/NH_4~+-N的比例基本在1.0～1.5之间,尽管现象不很明显,但仍可判定反应器中存在厌氧氨氧化反应。但是反应器状况逐渐失衡直至崩溃,在培养了叁个月后被迫停止。气升式反应器虽然没有启动成功,但归纳总结的厌氧氨氧化反应器启动心得可以用于指导后续试验的进行。
参考文献：
[1]. 限氧自养硝化—反硝化（OLAND）系统运行条件的研究[D]. 张华. 西南农业大学. 2003
[2]. 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[D]. 曹建平. 北京市环境保护科学研究院. 2007
[3]. 限氧自养硝化-反硝化生物脱氮新技术[J]. 张丹, 徐慧, 李相力, 张颖, 陈冠雄. 应用生态学报. 2003
[4]. SBAF中自养生物膜亚硝化及全程自养脱氮的启动研究[D]. 尹疆. 湖南大学. 2006
[5]. 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
[6]. 厌氧生物转盘的氨氧化与SBR单级限氧自养脱氮的基础试验研究[D]. 吕永涛. 西安建筑科技大学. 2010
[7]. 基于DGGE技术的好氧脱氮颗粒污泥微生物群落结构和功能分析[D]. 杨长福. 东北农业大学. 2007
[8]. Orbal氧化沟强化生物脱氮的中试研究[D]. 高守有. 哈尔滨工业大学. 2006
[9]. 新型污水脱氮工艺研究进展[J]. 万春云, 张万筠, 王夏爽, 覃雪婷, 金正瑞. 辽宁化工. 2018
[10]. SBR自养亚硝化系统性能及厌氧氨氧化的启动研究[D]. 王舜和. 哈尔滨工业大学. 2006
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