游离亚硝酸预处理实现MBBR短程硝化的快速启动

短程硝化工艺具有节约硝化需氧量和反硝化碳源等优势，是目前水处理领域的研究重点。研究游离亚硝酸（FNA）预处理法实现短程硝化的快速启动和稳定运行符合节能低碳的理念。在6个相同的移动床生物膜反应器（MBBR）中分别投加质量浓度为0、3.2、6.4、9.6、12.8、16.0 mg/L的FNA，对生物膜浸泡12 h进行预处理，并以预处理前的反应器作为对照，研究FNA预处理浓度对功能微生物群落的影响，以及最佳条件下短程硝化的运行稳定性。实验结果表明，25℃、FNA质量浓度为6.4 mg/L、预处理12 h，是降低亚硝酸盐氧化菌（NOB）并维持氨氧化菌（AOB）活性的最佳条件。高通量测序和qPCR结果显示，经过FNA预处理后，NOB的相对丰度和丰度均显著减少。在FNA最佳条件下预处理生物膜，并将其接种在MBBR中，验证其运行稳定性。实验结果表明，FNA预处理生物膜可实现稳定的短程硝化，使亚氮积累率稳定维持在85%以上。     

FA与FNA对两级UASB-A/O处理垃圾渗滤液短程硝化的影响

采用两级UASB-A/O组合工艺处理实际高氨氮城市生活垃圾渗滤液,在获得稳定的有机物与氮同步去除的前提下,重点考察游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)对短程硝化稳定性的影响。在UASB1中进行反硝化同时产甲烷以去除部分TN和部分COD,在UASB2通过产甲烷进一步去除COD,在A/O反应器中主要实现高氨氮的短程去除和剩余COD的降解。试验共进行104 d,历经短程硝化稳定、破坏和恢复3个阶段。结果表明,当最小FA浓度控制在3.1 mg.L-1以上时,系统可维持稳定的短程硝化,NH+4-N去除率、NO-2-N积累率、TN去除率分别可达到99%、95%和86%。当FA浓度小于0.6 mg.L-1时,在原水碱度充足且过曝气的条件下,仅依靠FA对NOB的抑制作用,难于维持短程硝化,NO-2-N积累率下降到29%。前两阶段的FNA浓度均低于0.011 mg.L-1,没有对NOB起到抑制作用,而在第3阶段,FA浓度仍维持在较低浓度,但系统FNA浓度通过降低pH值而大幅度提高(最大值为0.414 mg.L-1),从而利用FA和FNA的协同抑制作用迅速恢复并维持短程硝化,NO-2-N积累率升高到92%。可见FA与FNA是实现并维持城市生活垃圾渗滤液短程硝化的重要影响因素。     

连续流沸石SBR用于高氨氮废水的稳定亚硝化

在新型连续流沸石序批式反应器（C-ZSBR）中,以模拟废水作为进水,9 d 后成功启动 C-ZSBR。结果表明,在进水NH₄⁺-N 质量浓度为（416±12.3）mg/L 时,系统的亚硝氮积累率（NAR）在（98.05±0.5）%,出水满足厌氧氨氧化进水要求。进水氨氮负荷为 1.15 kgN/（m³·d）,亚硝氮产率为 0.57 kgN/（m³·d）。对数据进行分析,发现沸石对氨氮的吸附有利于维持较高的沸石表面游离氨（FA）浓度。FA 和游离亚硝酸盐（FNA）对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的联合抑制是实现稳定亚硝化的关键因素。     

缺氧FNA对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的选择性抑菌效应

为了研究缺氧条件下游离亚硝酸（FNA）对氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）的选择性抑菌效应,通过批次试验考察活性污泥经缺氧FNA（0.27 mg HNO₂^--N·L^-1）处理6 h后,其氨氧化速率与亚硝酸盐氧化速率的变化及AOB和NOB活性恢复情况。结果表明：经缺氧FNA处理的活性污泥,NOB活性下降83.57%,而AOB的活性仅下降22.34%。此污泥在正常条件下运行34个周期后,NOB的活性仍未得到恢复,且硝化过程中亚硝酸盐积累率逐渐增加,最后稳定在90%以上。典型周期内氮化合物浓度变化研究表明,即使在过曝气2 h的条件下,亚硝酸盐积累并未遭到破坏。上述试验结果表明基于缺氧FNA选择性抑菌效应有望稳定实现城市污水短程硝化,为城市污水短程硝化厌氧氨氧化提供基础。     

沸石SBR处理氧化铁红废水的部分亚硝化中试研究

为实现氧化铁红高氨氮废水的部分亚硝化-厌氧氨氧化处理,研究采用沸石序批式反应器(ZSBR),以获得高效稳定的部分亚硝化。ZSBR以碳酸钠作为外加碱度,通过调控FA与FNA实现稳定的亚硝化,并通过调节碱度投加比与出水pH控制反应器亚硝化进程。结果表明,启动后的ZSBR亚硝化率≥95%,出水m(NO_2~--N)/m(NH_4~+-N)保持在1.1～1.5,最高亚硝化负荷达到0.72 kg/(m~3·d),实现了AOB的富集与NOB的抑制,其中AOB(Nitrosomoadaceae)的相对丰度达到51.5%,未检测出NOB。     

铜离子对自养脱氮亚硝化工艺的影响及恢复策略

采用SBR反应器考察了Cu(Ⅱ)短期作用对亚硝化反应器的影响规律,结果表明,低浓度的Cu(Ⅱ)(≤10 mg/L)对亚硝化有促进作用,并且在3~10 mg/L范围内影响规律相似。高浓度的Cu(Ⅱ)(≥20 mg/L)抑制AOB的活性,同时诱导了NOB的活性。Cu(Ⅱ)≥30 mg/L时NOB也被抑制。Cu(Ⅱ)对AOB的半抑制质量浓度为21.8 mg/L。在短期作用后,污泥中的铜含量增加。AOB被Cu(Ⅱ)完全抑制后,通过向反应器中投加20 mg/L EDTA螯合提取污泥中的铜离子,可使亚硝化得到恢复,同时污泥中的铜减少。     

FA与FNA对A/O工艺短程硝化处理垃圾渗滤液的影响

针对垃圾渗滤液的特殊水质特点,研究了游离氨(FA)与游离亚硝酸(FNA)对A/O工艺短程硝化反硝化处理垃圾渗滤液脱氮效果的影响。试验结果表明,当初始氨氮平均增大到300 mg/L时,系统可实现稳定的短程硝化反硝化,亚硝态氮积累率达到60.79%,并随着初始氨氮浓度的增加进一步提高,系统对氨氮的去除率始终维持在80%以上。初始氨氮浓度对系统硝化类型有极大影响,FA与FNA的交替抑制作用是系统启动并维持稳定短程硝化过程的关键。     

锰离子和镍离子短期作用对自养脱氮亚硝化工艺影响

采用2个SBR反应器考察了Mn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的短期作用对亚硝化反应器的影响。结果表明,低浓度的Mn(Ⅱ)(≤50 mg/L)对亚硝化影响不大,高浓度的Mn(Ⅱ)(70 mg/L)可促进AOB的活性,加快反应速率。低浓度的Ni(Ⅱ)(20 mg/L)对亚硝化影响不大,Ni(Ⅱ)对AOB和NOB的抑制质量浓度分别为20、100 mg/L,高浓度短期作用后亚硝化会被破坏。通过低DO、高pH和短HRT的联合作用,可有效抑制NOB的活性,使亚硝化得到恢复。     

变基质浓度下SBR亚硝化启动试验研究

采用SBR反应器,在低DO(<1.0 mg/L)及高氨氮浓度(220 mg/L)下,经过20周期(10 d)的连续运行,亚硝化率达到90%以上并且保持稳定。此后逐步降低氨氮浓度,深入研究6个不同水平下亚硝化效果和游离亚硝酸(FNA)及温度对亚硝化的影响。试验结果表明,高氨氮时,实施限时曝气且低DO、较高游离氨(FA)的联合抑制模式,低氨氮下,采取实时控制策略,避免过度曝气,经过130 d的运行,去除负荷稳定在0.301 kg NH 4+-N/(m3.d),污泥负荷稳定在0.374 kg NH4+-N/(kg MLSS.d),亚硝化率一直在95%以上,成功实现了低氨氮SBR亚硝化的启动。同时发现FNA对AOB的抑制具有可逆性,而缓慢升温对亚硝化效果影响不大。     

序批式生物膜反应器常温亚硝化启动试验研究

常温条件下,采用序批式生物膜反应器处理城市生活污水经A/O处理的二级出水,研究曝气量、温度等对亚硝化启动的影响.试验初期反应器自然挂膜,采用高浓度游离氨(FA)和低浓度溶解氧(DO)联合抑制的方法抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长,使氨氧化菌(AOB)成为反应器内的优势菌种.试验结果表明12d即可完成序批式生物膜反应器硝化生物膜的培养和富集,挂膜速度较快;在不影响亚硝化反应的前提下,低浓度DO可以有效抑制NOB的生长,有利于AOB成为反应器内优势菌种,且不影响进水氨氮转化率;低氨氮浓度条件下,较低的温度对AOB的活性有抑制作用,而缩短曝气时间并不能稳定提高亚硝酸盐氮的积累率.     

纳米银颗粒对膜生物反应器运行性能及硝化细菌丰度的影响

考察了0.10 mg/L纳米银对膜生物反应器(MBR)运行、氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)丰度的影响。运行试验结果表明,在投放纳米银前后,处理系统对化学需氧量(COD)平均去除率为95.4%和94.1%,处理水中的总氮(TN)以硝态氮为主,硝态氮平均质量浓度前后分别为12.5 mg/L和13.2 mg/L,因此,在纳米银颗粒影响下,MBR仍能达到普通MBR的处理效果。实时定量聚合酶链反应(QPCR)结果表明:在整个运行周期内,AOB与NOB菌群的基因数量都处于107数量级,且硝化螺旋菌Nitrospira为优势NOB;结合银离子的变化规律可知,纳米银大部分富集到污泥中,但硝化菌群的丰度没有受到长期投放纳米银颗粒的影响。     

不同盐度生活污水硝化及N_2O释放特性

以14 L序批式活性污泥反应器(SBR)处理含盐生活污水,控制曝气体积流量60 L/h、时间300 min,考察不同盐度(NaCl)SBR内微生物活性变化,并确定反应器脱氮及N_2O释放特性。结果表明,盐度对各菌群抑制程度亚硝态氮氧化菌(NOB)氨氧化菌(AOB)碳氧化菌。盐度10 g/L,AOB和NOB受抑制程度较低,而N_2O还原受明显抑制,N_2O产率由盐度0时的5.14%增至10 g/L时的7.96%。盐度增至20 g/L,AOB和NOB均受到明显抑制,系统内亚硝化率达90%以上。系统淘洗出NOB,由全程硝化转变为短程硝化过程。NO_2~--N大量积累和AOB相对含量增加,为低含氧条件下AOB的好氧反硝化提供了条件,高盐度对氧化亚氮还原酶活性抑制也导致了系统N_2O释放量增加。     

协同调控C/N负荷提升好氧颗粒污泥亚硝化性能

以异养颗粒污泥为接种污泥启动SBR反应器,通过协同调控进水碳、氮负荷比值,成功获得了具备短程亚硝化功能的自养型颗粒污泥。基于对粒径分布、胞外聚合物（EPS）和功能菌动力学活性的分析,系统阐述了影响污泥性状与功能演化的关键因素。结果表明,随着氨氧化菌（AOB）活性（μ_NO3-N）的持续增强和对亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性（μ_NO3-N）的有效抑制,反应器对亚硝态氮（NO₂^--N）的累积速率可达1.34 kg·（m³·d）^-1。污泥平均粒径由1.4 mm增至2.2 mm,颜色变为红棕色,沉降性能明显改善。得益于EPS的不断累积,颗粒污泥在高选择压条件下（沉淀时间3 min）,仍能有效截留、固定AOB。曝气反应期间,游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）对NOB的选择性抑制也是实现稳定亚硝化反应的重要原因。     

低温下磁性载体强化MBBR硝化性能及微生物群落分析

为了增强生物膜耐寒性，提高低温环境下移动床生物膜反应器（MBBR）硝化性能，本文以投加磁性载体构建新型MBBR反应器（R2），同时以投加商用载体作为对照组（R1），在不同温度（14℃±1℃和9℃±1℃）下长期运行，考察了低温下磁性载体对反应器污染物去除性能和生物膜生长特性的影响，并利用高通量测序技术探究了生物膜微生物的响应关系。结果表明：在整个低温运行阶段（0~60天），R2对COD和氨氮去除效果均优于R1。特别在9℃±1℃时，R1和R2出水氨氮平均浓度分别为11.94mg/L、7.60mg/L，R2对氨氮平均去除率比R1提高了16.2%。低温下，磁性载体明显提高了生物膜硝化活性，并促进了胞外聚合物（EPS）分泌，维持和改善了生物膜的形貌结构。高通量测序结果显示，9℃±1℃下不同载体生物膜的微生物群落结构存在显著差异。两种载体的大多数优势属均能降解有机物；磁性载体富集了更多的硝化菌属，其氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）的相对丰度比商用载体分别提高了1.82倍和1.05倍，并且驯化富集了MND1和Candidatus_Nitrotoga 两种特有硝化菌属。从生物膜特性和硝化菌群丰度的角度解释了两个反应器氨氮去除效果的差异性，表明低温下磁性载体MBBR具有更好的硝化性能，可进一步开发应用。     

游离氨抑制Nitrobacter活性动力学试验

为探究游离氨（FA）对亚硝酸盐氧化细菌中硝化杆菌属（Nitrobacter）活性抑制动力学影响,本试验采用序批式活性污泥（SBR）反应器,在通过改变系统进水FNA浓度达到富集Nitrobacter基础上,以富含Nitrobacter污泥为对象（宏基因组物种注释和丰度分析显示Nitrobacter占细菌总数40.3%）,基于批次试验,考察不同FA浓度梯度下亚硝酸盐氧化过程Nitrobacter比耗氧速率（SOUR）变化规律,进而采用非基质抑制动力学模型对试验数据进行拟合。结果表明,当FA>7.3 mg·L^-1时,SOUR随着FA浓度的升高而降低。尤其当FA浓度高于22.2 mg·L^-1时,SOUR降为0 g N·（g VSS·d）^-1,最大比耗氧速率为0.62 g N·（g VSS·d）^-1。此外,基于Nitrobacter活性抑制程度判断,FA抑制Nitrobacter活性抑制类型符合非竞争性可逆抑制动力学。     

声能密度对短程硝化启动及氨氮去除动力学的影响

为探究不同声能密度对短程硝化快速启动的影响,在序批式生物反应器（SBR）中采用不同声能密度超声波辐照污泥进行短程硝化启动性能研究,考察了启动时间、氮素转化、污泥性能、氨氧化菌（AOB）活性的差异,并研究了启动短程硝化过程中氨氮去除动力学参数的变化。结果表明,超声组（0.10W/mL、0.15W/mL、0.20W/mL、0.25W/mL、0.30W/mL）运行25天后,NO₂^--N浓度达到37.56mg/L,NO₃^--N浓度维持在10mg/L以下,亚硝酸盐积累率均高于90%,SVI维持在200mL/g左右,氨氧化菌活性（SOUR_AOB）分别为5.69mgO₂/(gMLSS·h)、7.91mgO₂/(gMLSS·h)、10.66mgO₂/(gMLSS·h)、12.80mgO₂/(gMLSS·h)、9.69mgO₂/(gMLSS·h),显著高于对照组[3.93mgO₂/（gMLSS·h）],成功启动短程硝化。通过双倒数法拟合得到AOB的氨氮半饱和常数（K_SN）分别为75.25mg/L、23.15mg/L、24.53mg/L、9.78mg/L和24.79mg/L,当声能密度为0.10W/mL时略大于对照组（74.21mg/L）,其他超声组均显著小于对照组,超声波辐照可使AOB优先获得基质并实现增殖,从而快速启动短程硝化。     

低强度超声波对短程硝化污泥的影响

以周期性超声辐照的污泥为研究对象，在序批式反应器（SBR）中开展超声波对短程硝化效果的研究，并进一步研究超声波对酶活性、脱氮速率、胞外聚合物的影响。结果表明，0.1~0.7W/mL的超声波均可促进短程硝化，最高亚硝酸盐积累率（NAR）达98.21%。超声波通过强化氨单加氧酶（AMO）活性，抑制亚硝酸盐氧化酶（NXR）活性促进短程硝化，AMO活性最高同比增长63.84%，NXR活性最高下降89.03%。比脱氮速率、反应器脱氮速率并不完全与酶活性变化趋势一致，AOB关键酶活性仅与比氨氧化速率（SAOR）变化一致，而NOB关键酶活性与反应器亚硝酸盐氧化速率（NOR）一致，超声波引起的污泥减少对AOB菌群数量的负面影响大于NOB。周期性超声后，污泥EPS的总量随声能密度先增加后减少，超声波对LB-EPS的剥离大于TB-EPS，对多糖的剥离大于蛋白质，较高的声能密度会造成蛋白质的积累。     

硝化微生物制剂在制革废水氨氮处理中的应用

为有效降低制革废水出水氨氮浓度,以某制革厂废水处理工程为研究对象,通过外加硝化微生物制剂实现硝化污泥的快速培养,并联合序批式活性污泥工艺（SBR）探究其对硝化污泥活性及制革废水氨氮去除性能的影响。结果表明,投加硝化微生物制剂的系统,经过19 d驯化培养,污泥可生化性能良好,实验组混合液悬浮固体浓度（MLSS）相比对照组提高610 mg/L,而污泥沉降比（SV）和污泥体积指数（SVI）分别多下降5%、3.4;污泥硝化强度及硝化速率分别为6.1 mg/（L·h）和2.84 mg/（g·h）;SBR反应器接种生理稳定的硝化污泥后,能够迅速降低废水中氨氮,连续进水72 h后去除率达89.6%,并且出水氨氮可稳定维持在废水排放标准以下。     

沸石强化SBR处理印染丝光高氨氮废水

以印染丝光高氨氮含量废水为研究对象,利用投加天然沸石粉的序批式活性污泥法反应器(ZSBR)实现高氨氮废水的亚硝化。结果表明,通过沸石对氨氮的吸附-解吸作用可以维持反应器内适宜的游离氨(FA)含量,从而实现ZSBR亚硝化的快速启动。系统在受到高含量FA的抑制作用后,通过控制进水氮负荷调控系统内较低的FA来恢复ZSBR的亚硝化。高通量测序分析表明,ZSBR内氨氧化菌(AOB)得到了快速增殖,而硝化菌(NOB)受到抑制被淘洗。对于高氨氮的丝光废水,通过改变充水比(单周期内进水体积与ZSBR总有效体积之比)控制进水氮负荷在合理的范围内,系统依然可以稳定运行,且最高氨氮转化去除负荷可达1.12 kg/(m~3·d)。     

长波紫外辐照实现城市污水短程硝化研究

利用紫外线A(UVA,波长315~400 nm,最高365 nm)辅助照射活性污泥,研究了紫外辅助实现城市污水短程硝化工艺的可行性,考察了UVA对活性污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)活性影响。结果表明,不同辐射强度UVA照射下AOB活性略有提高而NOB活性显著下降,辐射强度1.67×10^-6Einstein/(L·s)下对NOB活性的抑制率达40%。通过序批式反应器(SBR),以模拟城市污水为处理对象,在UVA紫外辐射强度0.867×10^-6Einstein/(L·s)下,在常温(25~27℃)、COD为100~150 mg/L、进水NH4^+-N的质量浓度为50 mg/L的条件下,运行30 d后出水NH4^+-N去除率达到90%以上、NO2^--N积累率稳定在80%左右,成功实现了城市污水短程硝化。