硝酸盐还原菌对给水铸铁管道的腐蚀特性研究

我国的给水管道仍以铸铁管道为主，铸铁管道在长期使用过程中会产生腐蚀问题，容易造成饮用水二次污染。为此，采用实验室小型反应器，以蒙氏假单胞菌CS01为代表性硝酸盐还原菌，研究了不同硝酸盐初始浓度下细菌CS01对给水铸铁管道的腐蚀作用，并结合理化分析和失重法探究腐蚀产物特性和腐蚀速率。结果表明，细菌CS01的存在和NO₃^--N初始浓度的增大，有利于腐蚀产物中Fe₃O₄的生成，进而对腐蚀和铁释放起到抑制作用。在NO₃^--N初始浓度为20 mg/L条件下，总铁浓度和腐蚀速率均最低，分别为(2.30±1.25) mg/L、(0.036±0.003) mm/a(第170天)，而且NO₃^--N消耗量以及NO₂^--N和NH₄⁺-N生成量均达到最高；腐蚀产物以α-FeOOH(针状和层状)、CaCO₃(粒状)和Fe_...     

碳源对短程反硝化-厌氧氨氧化工艺效能的影响

为探究大分子有机碳源对短程反硝化-厌氧氨氧化(PD/A)系统脱氮效能的影响,通过在厌氧氨氧化(Anammox)连续流反应器中投加葡萄糖和新型组合填料快速启动生物膜-活性污泥PD/A工艺,研究了不同碳源条件(单一碳源和混合碳源)和不同COD/NO₃^--N下该工艺的脱氮性能。结果表明,以葡萄糖为唯一碳源,控制COD/NO₃^--N为4.5,在第90天成功启动PD/A系统,TN去除率达到93.89%,出水TN为6.17 mg/L,此时Anammox过程对去除TN的贡献率高达95.83%,反硝化过程的贡献率仅为4.17%;而由于短程反硝化菌对淀粉和葡萄糖混合碳源的利用率下降,在混合碳源驱动下PD/A系统的TN去除率降至90.53%(COD/NO₃^--N=5),出水TN为9.19 mg/L,且反硝化过程对去除TN的贡献率升至8.48%。微生物高通量测序结果表明,在两种碳源条件下,变形菌门均为绝对优势菌门,其相对丰度均大于50%;Candidatus＿Brocadia和...     

硫铁矿基质生物滞留系统对雨水径流的处理效能

针对传统生物滞留系统因缺乏有机碳源而导致的脱氮性能不稳定问题，开发了一种基于自养反硝化的硫铁矿改良生物滞留系统，研究了以硫铁矿代替电子供体的生物滞留系统对无碳源雨水径流的脱氮除磷效能，并对系统中的微生物种群结构进行了分析。结果表明，在雨水径流中无有机碳源的情况下，硫铁矿基质生物滞留系统仍可实现反硝化脱氮，对NO₃^--N和TN的平均去除率分别可达到89%和86%，同时亦有高效稳定的除磷效果，TP去除率达到81%。硫铁矿基质可提高生物滞留系统内部微生物的反硝化能力，反硝化相关菌种Pseudomonas和Thiobacillus的相对丰度分别为5.7%和1.6%。     

碳源投加方式对短程反硝化性能的影响

短程反硝化是非常有前景的硝酸盐废水前处理方法,可为厌氧氨氧化提供必需的底物（NO₂^-N）,而不同碳源投加方式会影响短程反硝化的性能。在进水NO₃^-N为100 mg/L、乙酸钠为碳源、碳氮比为2的条件下,探究了不同碳源投加方式（1次投加、3次投加、6次投加）对短程反硝化氮素转化特性及反应速率的影响。结果表明,分次投加碳源可以在短时间内启动高效稳定的短程反硝化,且6次投加方式条件下短程反硝化性能最优。6次投加碳源（t=0/10/20/30/40/50 min）条件下短程反硝化出水NO₃^-N、NO₂^-N平均浓度分别为7.33、60.92 mg/L,NO₃^-N至NO₂^-N的平均转化率（NTR）为86.55%,NO₃^-N比还原速率和NO₂^-N比还原速...     

基于水厂砂滤填料附着物的BAF启动及其硝化性能

对自来水厂砂滤池上层填料附着微生物的三组培养物进行了16S rRNA基因扩增子测序,分析其群落组成和结构差异,随后将三组培养物混合后成功启动了4个曝气生物滤池并分析各装置的硝化性能。结果表明：三组培养物仅检测出硝化螺旋菌属、亚硝化螺旋菌属和亚硝化单胞菌属三种硝化菌属;在NH₄⁺-N浓度为0.5 mg/L时,硝化螺旋菌属是唯一的高丰度硝化微生物,由于缺少氨氧化细菌的存在,推测该硝化螺旋菌属可能存在完全氨氧化菌。4个曝气生物滤池装置成功启动后,在水力停留时间为2 d的条件下,滤池对NH₄⁺-N均有较高的去除率（>98%）。以石英砂为填料的装置在连续进水的初期NO₃^--N浓度显著降低,由于进水未添加有机物且溶解氧充足,推测装置在此期间发生了好氧条件下的自养反硝化。以活性炭为填料的装置在连续进水后,不仅NH₄⁺-N去除率高,而且还对NO₃^--N有较高的去除率（>99...     

UASB中厌氧污泥脱铵及与硫酸盐还原的关系

在上流式厌氧污泥床反应器(UASB)建立硫酸盐还原厌氧氨氧化反应过程中,研究了厌氧颗粒污泥对无机废水中铵及硫酸盐的脱除效能,探究了硫酸盐还原与厌氧脱铵的转化途径和机理。结果表明,反应器启动初期NH₄⁺-N与SO₄^2--S即有脱除,平均去除率分别为22.10%和14.83%;中期(运行76 d后)NH₄⁺-N脱除量增加,SO₄^2--S脱除量逐渐减少;后期NH₄⁺-N脱除量最高达到30.79 mg/L,SO₄^2--S基本无脱除。除硝化反应外,H₂O₂以及Anammox反应均可提高NH₄⁺-N的脱除量,且增加HCO₃^-浓度有利于NH₄⁺-N的转化。反应器内出现...     

低温对硫自养反硝化脱氮系统的影响及调控措施

为了提高低温下硫自养反硝化系统的脱氮性能,通过改变电子供体(硫源),并结合异养反硝化作用,利用序批试验,比较了不同温度下反应系统的脱氮性能。试验结果表明,低温条件下硫自养反硝化脱氮作用受到明显的抑制,5℃时硝态氮的还原反应速率常数为0. 003 7 mg~(0.5)/(L~(0.5)·h),仅为25℃时的3. 2%,并且亚硝态氮积累严重,p H值降低明显。相较于单质硫,低温条件下投加硫代硫酸盐或乙酸盐后,系统的反应速率常数分别提升2. 81倍和8. 49倍。加入乙酸盐能够有效缓解亚硝态氮的积累,5℃时亚硝态氮的还原反应速率常数为0. 200 0 mg~(0.5)/(L~(0.5)·h),而加入单质硫或硫代硫酸盐试验组的亚硝态氮浓度没有明显下降。     

UV/H2O2氧化丙氨酸对氯化中二氯乙腈生成的影响

采用水处理过程中常用的紫外/过氧化氢（UV/H₂O₂）高级氧化工艺对水中典型的氨基酸——丙氨酸进行预处理,研究了后氯化过程中代表性含氮消毒副产物二氯乙腈的生成情况。研究发现,UV/H₂O₂工艺中产生的羟基自由基对丙氨酸进行α碳氢抽取和氨基氢抽取,在20 min反应时间内主要生成3种产物：HN=C（CH₃）—COOH、CH₃—CH=NH和CH₃—C≡N,这3种产物相比丙氨酸具有更高的二氯乙腈生成势,因此强化了后氯化过程中二氯乙腈的生成。进一步研究UV/H₂O₂预处理时间、丙氨酸浓度、p H和水基质成分（HCO₃^-、Cl^-、NO₃^-）对二氯乙腈生成势的影响,结果表明,随着UV/H₂O₂预处理时间从0增至30 min,二氯乙腈生成势先升高后降低,...     

不同碳源驯化聚糖菌反硝化及N2O释放特性

为了确定反硝化聚糖菌(DGAOs)的脱氮性能及N₂O释放特性,采用序批式生物反应器,分别以乙酸钠和葡萄糖为碳源(反应器分别记作SBRAc和SBRGl),考察其脱氮过程中的碳源变化以及N₂O释放特性。结果表明,SBRAc和SBRGl的总氮去除率分别为(80.2±2.8)%和(63.4±3.5)%,N₂O产率分别为(7.16±1.43)%和(13.35±2.46)%。以乙酸钠为碳源时,聚糖菌厌氧阶段吸收的有机物主要以胞内聚-β-羟基烷酸(PHA)形式储存;以葡萄糖为碳源时,部分有机物用于胞内糖原(Gly)的积累,PHA合成量减少。聚糖菌内源反硝化过程中,依次利用胞内PHA和Gly作为内碳源,且PHA提供电子的速率远大于Gly,导致SBRGl内NO₂^-大量积累、N₂O释放量增加。NO₂^-对氧化亚氮还原酶活性的抑制效应是导致聚糖菌内源反硝化过程释放N₂O的主要因素。与葡萄糖相比,乙酸钠更易被反硝化聚糖菌吸收为易利用的内碳源PHA,并降低反硝化过程中N₂O的释放量。     

污泥-煤矸石基活性炭的制备及对Anammox的促进

以污泥与煤矸石为原料制备污泥-煤矸石基活性炭(SCAC),探究其作为固定化载体对厌氧氨氧化(Anammox)反应器运行过程的影响。结果表明,向有效容积为450 mL的反应器投加1.0 g SCAC,运行45 d后,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率分别达到94%和99%,化学计量比(ΔNH₄⁺-N∶ΔNO₂^--N∶ΔNO₃^--N=1∶1.40∶0.25)与理论值更接近,运行稳定性明显优于对照组,脱氮性能显著增强;运行100 d后,测得EPS含量增加了约25 mg/gVSS,其中蛋白质(PN)含量增加了近1倍,多糖(PS)含量变化不大,PN/PS值提升了近1倍,微生物疏水性增强,有利于减少微生物流失。通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测定、傅里叶红外光谱(FTIR)表征,SCAC的BET比表面积为146.25m²/g,平均孔径为2.75 nm,主要...     

Cd2+胁迫对短程反硝化的影响与微生物群落变化

接种城市污水厂二沉池污泥,以乙酸钠为碳源,通过合理控制NO₃^--N浓度和COD/NO₃^--N启动短程反硝化(PD),并考察了长期投加不同Cd²⁺浓度的PD性能、胞外聚合物EPS和微生物群落变化。经过84 d的驯化成功启动PD,出水NO₂^--N浓度和亚硝酸盐积累率(NAR)均处于较高水平,其最高值分别为33.94 mg/L和81.24%,系统平均NAR为71.99%。Cd²⁺胁迫试验表明,与空白对照组S1相比,S2(2.5 mg/L)、S3(5 mg/L)和S4(10 mg/L)均呈现不同程度的短程反硝化性能恶化趋势,到第36天S2、S3和S4平均NAR分别下降了12.48%、14.59%和19.00%,但在高浓度Cd²⁺(5、10 mg/L)条件下,系统仍具有较高的NAR。重金属对微生物活性的毒性抑制导致S2的EPS含量高于S3和S4的EPS含量,EPS含量显著增加说明微生物通过分泌大量EPS来吸附Cd²⁺。微生物高通量测序表明,变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门居PD系统主导地位,反应器NO2^--N积累菌属Thauera的丰度表现为S2(2.13%)>S3(0.28%)>S1(0.2%)>S4(0.1%),表明10 mg/L的Cd²⁺不利于Thauera菌属生长,Cd²⁺浓度低于5 mg/L时Thauera菌属有生长的趋势。     

市政污水厂排污口着生型微生物的群落分布研究

为了考察市政尾水补给径流对水生态的影响，对排污口着生型微生物进行高通量测序，考察了微生物群落与尾水水质间的响应关系。结果表明，在尾水平均COD、NH₄⁺-N和TP为地表水Ⅳ类水质时，排口富集黄杆菌、不动杆菌、伯克霍尔德菌等致病菌，以及氨氧化菌（Nitrosomonas）、反硝化菌（Lysobacter）、聚磷菌（Enterobacte）等活性污泥中常见微生物。尾水平均COD、TN与聚磷菌丰度呈负相关（相关系数分别为-0.931和-0.909）,TN与反硝化除磷菌（Xanthomonadaceae）丰度呈正相关（相关系数为0.964）。排口附近不利于富集脱氯单胞菌（Dechloromonas）等反硝化菌，受纳水体中的NO₃^--N难以靠尾水中的微生物降解。     

运行模式及C/N对强化AGS短程硝化反硝化的影响

为了强化好氧颗粒污泥(AGS)的短程硝化反硝化，对序批式反应器(SBR)的运行模式和进水C/N进行了优化。结果表明：R2(厌氧/好氧+厌氧/好氧)中的AGS培养至第56天时，丝状菌膨胀严重导致反应器暂停运行；而R1(厌氧/好氧)的污泥性能及污染物去除效果均优于R2。R1在C/N为6、7.5时短暂出现短程硝化反硝化现象，继续提高C/N至10,NO₂^--N出现明显积累，亚硝态氮积累率(NAR)达到100%，成功实现了强化AGS短程硝化反硝化脱氮的目的，系统对COD、TIN、TP的去除率分别达到95%、75%、70%以上。高通量测序结果表明，颗粒化后R1系统内的微生物群落结构与接种污泥差别较大。在属水平上，接种污泥中Candidatus＿Competibacter(0.28%)、Flavobacterium(0.03%)的相对丰度较低，R1在实现污泥颗粒化后，多种反硝化细菌如Candidatus＿Competibacter(13.53%)、Thauera(3.25%)等得到了明显富集，此外，Flavobacterium(13.66%)、Comamo...     

通风速率对市政污泥好氧堆肥氮素转化的影响

堆肥过程中氮素的转化对堆肥产品的肥效有着重要影响。以市政污泥和蘑菇渣为原料,按照湿质量比1∶0.7混合后进行为期26 d的好氧堆肥,设置3个不同通风速率的堆体A[2.4 m³(m³·h)]、B[2.9 m³/(m³·h)]、C[3.3 m³/(m³·h)],考察通风速率对堆肥过程中含氮有机物转化及NH₃挥发的影响。结果表明,堆肥完成后A、B、C堆体的总氮损失率介于16.90%～25.10%之间,NH₃挥发占总氮损失的比例介于68.49%～72.97%之间。B堆体通风速率下NH₄⁺-N向NO₃^--N转化更多,B堆体NO₃^--N含量较A和C堆体分别增加了30.31%和8.98%。结构方程模型显示,不同通风速率下,酸解氨态氮(AN)最易转化为NH₄⁺     

进水N/S值对同步脱硫反硝化特性的影响

研究了不同进水N/S值条件下,不同接种物的厌氧体系的同步脱硫反硝化特性。结果表明:在N/S为0.6或0.4的条件下,3个体系对硫化物的去除率均达到90%以上,其中以进水N/S为0.4时产生的悬浮态硫最多;硝态氮的去除特性与硫化物不同,3个体系对硝态氮的去除率均在进水N/S为1.0时达到100%,且此时N2的产量也最大。可见,尽管同步脱硫反硝化工艺具备同时脱氮及除硫的能力,但其进水N/S的控制值却不相同。对于脱硫而言,最佳的进水N/S为0.4;对于脱氮而言,最佳的进水N/S为1.0。此外,研究发现3个不同接种物的厌氧体系对硫化物及硝态氮的去除途径不同,进水N/S值的影响也有差异。对于接种了厌氧污泥的体系,存在自养反硝化和异养反硝化的竞争,改变进水N/S值可调节二者的竞争,高N/S值会抑制硫化物自养反硝化过程,降低对硫化物的去除率;对于接种脱氮硫杆菌的纯菌体系,多硫自催化反应会与硫化物自养反硝化反应竞争硫化物,降低对硝态氮的去除率,高N/S值会导致出水硝态氮浓度较高;对于添加脱氮硫杆菌的强化厌氧污泥体系,以硫化物自养反硝化过程为主,最佳的N/S为0.4。     

旋转电极型生物反应器的脱氮研究

采用旋转电极型生物反应器(BERC)脱氮，对以氢气作为电子供体的自养反硝化进行了研究。间歇试验结果表明，对于微污染原水可以通过电解水供给氢气进行自养反硝化，并且通过对电流的控制可提高脱氮速度并可达到完全脱氮。     

基于灵敏度分析的ASM2d数学模型参数集校核方法

针对ASM2d模型应用过程中需校核的参数多、数据量大、各参数之间相互影响等问题，提出了以灵敏度分析、参数集识别和目标函数求解为一体的模型参数集校核方法，并利用该方法对MSBR工艺的ASM2d模型参数进行了校核。结果表明，18个模型参数会对模拟预测结果产生影响，其中12个参数需要校核，包括3个化学计量数(Y_PAO、Y_H和Y_PO4)、9个动力学参数(μ_AUT、b_AUT、K_NH4、b_H、η_NO3、μ_PAO、b_pp、b_PAO和q_pp)。对参数校核以后的模型进行动态模拟检验发现，出水SS、COD、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TP和TN的模拟值与实测值之间的平均相对偏差分别为6.0%、9.0%、15.7%、9.6%、14.9%和7.0%，但NH     

火化烟气吸收液的硫自养反硝化深度脱氮研究

基于硫自养反硝化工艺研究了火化烟气吸收液的深度脱氮过程与调控技术。通过逐级提高硝态氮负荷的方式可以在30 d内使硝态氮去除率提高至89.0%，石灰石可以有效替代碳酸氢钠为反应系统提供碱度，使自养反硝化菌群稳定发挥脱氮能力。相比于硫酸盐，亚硝态氮表现出更为明显的自养反硝化功能菌群毒性抑制效果，但是在功能菌群适应进水水质后，系统的硝态氮去除率均高于93.2%。定期反冲洗可以防止硫磺填料板结现象的发生，从而使系统维持较好的硝态氮去除效果。Thiobacillus sp.和Sulfrimonas sp.是系统中的优势菌群，相对丰度占总自养脱氮功能菌群的70.5%以上，但是Sulfuricurvum sp.的相对丰度则明显降低，主要原因在于其不能还原亚硝态氮。     

低负荷运行时内回流比对A2O工艺脱氮的影响

考察了低负荷运行情况下,内回流比对A²O工艺脱氮效果及碳源投量的影响。结果表明,内回流比由400%降至200%时,缺氧池出水NO₃^--N浓度由5 mg/L降至2 mg/L左右,该过程大约需要6 h。相比于内回流比为400%,内回流比为200%时,在碳源投量相同的条件下,总氮去除率提高22.4%;在好氧池出水NO₃^--N浓度相同的条件下,碳源投量节约13.8%。     

自(异)养脱氮在低C/N污水处理厂的应用实践

低C/N污水处理厂面对碳氮高标准尾水提标要求时,宜采用异养反硝化与自养脱氮滤池的串级。自养脱氮滤池的脱氮效率易受系统进水水温、DO、NO_3~--N负荷等影响,当进水水温为25～30℃、NO_3~--N15 mg/L、HRT20 min时,滤池脱氮负荷达到0.56 kgTN/(m~3·d),脱氮率约60%,对应活性滤料消耗量与TN削减量之比为3.9,进水DO超过2 mg/L时会导致部分硫核滤料被氧化而无效消耗,可辅助投加Na_2S_2O_3作为电子供体。选用粒径为2.0～3.5 mm的改性硫核活性滤料,辅以适量砂料的双料复合滤层,以确保TN和SS的协同削减,且自养滤料节药效益明显。自养脱氮滤池需长期关注低水温时的脱氮效率,以及SO_4~(2-)、H_2S、NO_2~--N等副产物是否积累。自养滤料的微生物优势菌落为Thiobacillus和Sulfurimonas两类硫杆菌,二者丰度之和超过50%。