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。     

基于FNA处理污泥实现城市污水部分短程硝化

为实现城市污水短程硝化厌氧氨氧化生物脱氮,以去除有机物的实际污水为研究对象,考察了游离亚硝酸盐(FNA)处理污泥实现城市污水部分短程硝化的可行性。 结果表明,FNA处理活性污泥后,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的亚硝酸盐氧化速率下降程度大于氨氧化菌(AOB)的氨氧化速率,且在0～0.75 mg HNO₂-N·L^-1范围内随着FNA浓度的增加抑制作用增强。接种实际污水厂活性污泥后,系统亚硝酸盐(NO₂^--N)积累率仅为1%,即为全程硝化。在控制污泥龄约为15 d的条件下,采用FNA处理污泥可使系统亚硝酸盐积累率增加至90%以上。水力停留时间调至2.5 h时,实现了部分短程硝化,且出水NO₂^--N/NH₄⁺-N平均值为1.24,可满足厌氧氨氧化脱氮反应的要求。因此采用FNA处理污泥,结合水力停留时间和污泥龄控制可实现城市污水部分短程硝化。     

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。     

低强度超声波启动短程硝化及NOB抑制动力学

在序批式生物反应器中探究低强度超声波对短程硝化启动性能的影响,考察了亚硝酸盐积累率(NAR)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性、NOB动力学参数的差异。结果表明,超声组(声功率密度0.20、0.25、0.30 W/m L)在30 d时NOB活性分别为5.01、3.57、3.29 mg/(g·h),显著低于非超声波辐照的对照组(8.01 mg/(g·h)),超声组NAR均高于90%,成功实现短程硝化。NOB的底物半饱和常数(K_S)分别为310.4、134.6、241.4 mg/L,显著大于对照组的25.31mg/L。因此,低强度超声波辐照污泥,减小了NOB增殖速率的同时抑制其活性,将硝化作用控制在亚硝化阶段,从而保证短程硝化启动。     

MUCT工艺处理生活污水短程脱氮的实现及硝化菌群动态变化

采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的动态变化。通过降低溶解氧浓度为0.5mg·L^-1和缩短水力停留时间为6h,实现短程硝化,亚硝酸盐积累率达到90%。在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90%以上,远远大于全程阶段的74%。QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势,NOB细胞总数稳定维持在10⁸cells·(g dried sludge)^-1。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×10⁶cells·(g dried sludge)^-1增长到1.32×10⁷cells·(g dried sludge)^-1,同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×10⁷~1.78×10⁸cells·(g dried sludge)^-1之间波动。NOB占全菌的比例由1.44%下降到0.47%。因此,MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间,AOB丰度及相对含量没有显著增加,甚至下降,但不会影响氨氮和总氮的去除。     

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_(NH_4-N))的持续增强和对亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性(μ_(NO_3-N))的有效抑制,反应器对亚硝态氮(NO_2~-N)的累积速率可达1.34 kg·(m~3·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。     

MUCT工艺处理生活污水短程脱氮的实现及硝化菌群动态变化

采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的动态变化。通过降低溶解氧浓度为0.5 mg·L~(-1)和缩短水力停留时间为6 h,实现短程硝化,亚硝酸盐积累率达到90%。在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90%以上,远远大于全程阶段的74%。QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势,NOB细胞总数稳定维持在108 cells·(g dried sludge)~(-1)。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×106 cells·(g dried sludge)~(-1)增长到1.32×107 cells·(g dried sludge)~(-1),同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×107~1.78×108 cells·(g dried sludge)~(-1)之间波动。NOB占全菌的比例由1.44%下降到0.47%。因此,MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间,AOB丰度及相对含量没有显著增加,甚至下降,但不会影响氨氮和总氮的去除。     

短程生物脱氮过程菌群调控影响因素研究进展

短程生物脱氮技术可有效降低污水处理成本。本文介绍了温度、pH、溶解氧(DO)、游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)等环境因素对氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的不同影响;特异性硝化抑制剂:丙烯基硫脲(ATU)、氯酸盐、叠氮化钠(NaN3)等对短程硝化的抑制效应。这些研究有助于更好地调控硝化菌群的类型,实现更稳定的短程生物脱氮。     

盐度对垃圾渗滤液短程脱氮性能及其N2O产量的影响

采用两级UASB-A/O工艺处理垃圾渗滤液,以A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥进行批次试验,围绕活性污泥短程脱氮,考察了NaCl盐度冲击对不同菌群比好氧呼吸速率(SOUR)、氨氧化速率、亚硝积累率以及pH变化规律的影响,并重点研究了盐度冲击对亚硝酸型反硝化过程中N₂O产量的影响。结果表明:当盐度升高时,盐度对各菌群的抑制强度依次为亚硝酸盐氧化菌(NOB)>氨氧化菌(AOB)>碳氧化菌,而在应对盐度突降方面,碳氧化菌和NOB对盐度的适应性稍强于AOB;各盐度下的氨氧化速率整体表现为随着盐度的增高而逐渐降低,但氨氧化速率的降低幅度有较大的差异;在初始游离氨相同的前提下,亚硝积累率随着盐度的不断增加呈现小幅上升,从5 g·L^-1盐度下的93.1%上升到35 g·L^-1盐度下的98.6%;pH曲线可以作为实时控制的关键参数用以指示盐度冲击下短程硝化反硝化的结束;盐度的突变会使得亚硝酸型反硝化过程中N₂O峰值出现时间延后并且浓度增加。     

常温下接种回流污泥实现BAF一体化自养脱氮工艺

为实现高氨氮废水的高效低耗稳定去除,在常温条件下,对曝气生物滤池（BAF）中实现与稳定短程硝化-厌氧氨氧化自养脱氮工艺进行了研究。研究结果表明：常温条件下,BAF接种二沉池回流污泥,采用闷曝-连续运行结合的接种挂膜方式,可成功实现短程硝化-厌氧氨氧化一体化自养脱氮。闷曝阶段使种泥活性恢复,而连续流运行过程中游离氨（FA）浓度高,可抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）,实现BAF中亚硝酸盐累积;通过调整BAF回流方式,降低回流液中NO₂^--N,防止NOB生长,并通过厌氧氨氧化（Anammox）滤池出水回流方式,接种微量Anammox菌,运行80 d可实现短程硝化-厌氧氨氧化,140 d后系统运行稳定,总氮（TN）去除率达76.62%。生物滤池有利于短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实现与稳定,生物膜中不同厚度存在好氧缺氧环境,利于氨氧化菌（AOB）和Anammox菌共存;滤料的过滤作用有效地防止了Anammox菌流失,使其在系统中不断累积生长。不仅如此,AOB和Anammox菌均为自养菌且生长缓慢,避免了生物滤池的频繁反冲洗,简化了生物滤池的运行。气水比是BAF中一体化运行的关键参数,本研究中最佳的气水比为12：1,氨氮去除负荷达到0.91 kg N·m^-3·d^-1,氨氮和TN去除率分别可达96.86%和85.47%。     

高氨氮垃圾渗滤液SBR法短程深度生物脱氮

以实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,应用SBR系统对该类废水短程生物脱氮的可行性进行研究,重点考察了短程生物脱氮实现、稳定及系统的脱氮性能.结果表明,经过95天的运行,SBR系统成功实现并维持了稳定短程生物脱氮,平均亚硝积累率在92.5%以上.获得了稳定的脱氮性能,NH4+-N,TN平均去除率分别在97.2%和91.7%以上.DO、ORP和pH曲线的特征点能够准确判断硝化和反硝化终点,可作为SBR处理垃圾渗滤液短程生物脱氮过程的控制参数.相对于氨氧化菌,亚硝酸盐氧化菌对FA、FNA更敏感,因此两者协同作用抑制亚硝酸盐氧化菌活性,再辅以过程控制,能够准确判断硝化终点,实现NOB从系统硝化菌群中逐渐被淘洗,AOB成为优势菌种的目标,这是系统长期维持稳定短程生物脱氮的决定因素,FISH检测结果证明了这一点.     

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。     

好氧饥饿对膨胀污泥硝化性能及污泥特性的影响

采用SBR好/缺氧工艺,考察了好氧饥饿对于丝状菌膨胀污泥中硝化细菌活性及污泥性能的影响。结果表明,14 d的好氧饥饿过程(无外加底物,保持曝气)中,氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)表现出更高的饥饿敏感性,其好氧衰减速率[(0.42±0.06)d^-1)高于亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria, NOB)的好氧衰减速率[(0.34±0.05)d^-1]。恢复阶段初期,系统出现了明显的亚硝酸盐积累现象,这主要归因于AOB具有在环境发生改变时做出快速反应的能力,具体体现在AOB较NOB具有更高的活性恢复速率上。此外,好氧饥饿能够快速杀死丝状细菌,迅速改善膨胀污泥的沉降性能,使污泥的SVI由170 ml·g^-1快速下降到30 ml·g^-1。胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)和溶解性微生物产物(soluble microbial products, SMP)能够相互转化,并为饥饿污泥提供一定的碳源和能源,保证了细菌在饥饿环境中长期的细胞维持。     

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。     

MUCT工艺处理实际生活污水实现亚硝酸型硝化

采用MUCT工艺处理低C/N比实际城市生活污水,研究在连续流工艺中实现亚硝酸型硝化的调控措施。试验在常温下共进行了121 d,结果表明：经过87 d的启动期,最终在水力停留时间（HRT）8h,溶解氧浓度（DO）0.3～0.5 mg·L^-1,污泥回流比80%,缺氧回流比120%,硝化液回流比300%的条件下,成功启动了短程硝化,并稳定维持了35 d。 短程硝化期间,好氧区亚硝酸盐积累率平均62%,最高达到80%;氨氮去除率65%,最高达87%。短程硝化影响因素的分析表明：pH值,游离氨（FA）,游离亚硝酸（FNA）对本试验短程硝化无影响;温度和污泥停留时间（SRT）影响较小;HRT和DO是短程硝化实现的控制因素。荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）试验结果表明：当系统由全程硝化状态转为短程硝化状态后,氨氧化细菌（ammonia oxidizing bacteria, AOB）的比例明显提高,最高达到9.3%;亚硝酸盐氧化细菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)以Nitrospira为主,其所占比例明显下降。     

城市生活垃圾晚期渗滤液氨氮的常温短程去除

试验用水为典型的晚期城市生活垃圾渗滤液。第一阶段试验采用“两级UASB+A/O”系统，在一级UASB中进行回流处理水反硝化，二级UASB进行产甲烷反应，A/O反应器进行NH4+-N硝化反应。第一阶段研究表明可生化有机物在一级UASB几乎全部降解，所以第二阶段试验取消第二级UASB形成“一级UASB+A/O”系统。系统的有机物去除率＝50~70％，系统出水COD＝1000~1500 mg•L-1。当运行温度为17~29℃时，实现了稳定的NO2--N累积率为90~99％的短程硝化。试验期间 NH4+-N负荷（ALR）=0.28~0.60 kgNH4+-N•m-3•d-1，NH4+-N硝化率=90~100%。当ALR <0.45 kgNH4+-N•m-3•d-1，硝化率>98％，出水NH4+-N<15mg•L-1。在进水COD/NH4+-N＝2~3时，无机氮TIN去除率＝70~80％。采用荧光原位杂交技术（FISH）对活性污泥进行检测，结果表明，A/O工艺活性污泥中的NH4+-N氧化菌（AOB）为细菌总数的4％左右，NO2--N 氧化菌（NOB）数量不足细菌总量的0.2％。