聚糖菌反硝化影响因素及内碳源转化特性

在SBR反应器中以乙酸钠为碳源、NO_3~--N为电子受体成功富集了反硝化聚糖菌,并采用批次实验进一步考察了进水C/N比(3.3,6.7,10)、电子受体(NO_3~--N、NO_2~--N)、碳源类型(乙酸钠、葡萄糖)对反硝化聚糖菌活性的影响及内碳源转化特性。实验结果表明,进水C/N比越高,系统NO_x~--N去除率越高,厌氧段合成PHB越多,但进水C/N比过高会导致普通反硝化菌占优势,影响内碳源反硝化效率,进水C/N比为6.7较为合适;以NO_3~--N为电子受体长期培养的DGAOs系统未经NO_2~--N驯化,对NO_2~--N同样具有良好的反硝化性能,在投加与NO_3~--N相同浓度的NO_2~--N后,系统NO_x~--N去除率达89.6%;当以葡萄糖为碳源时,DPAOs在厌氧段合成的PHB的量仅为以乙酸钠为碳源时合成PHB量的79.5%,且厌氧段葡萄糖利用率仅为72.8%,远远小于乙酸钠的利用率。     

葡萄糖碳源反硝化脱氮过程亚硝酸盐积累特征探究

为了探究葡萄糖作为补充碳源对反硝化规律的影响,建立序批式反应器(SBR),考察了不同乙酸与葡萄糖混合比对氨氮氧化及亚硝酸盐积累的影响。结果表明乙酸与葡萄糖混合比及污泥负荷均能影响反硝化规律。当碳源充足时,碳源类型对硝化过程影响不显著,而对反硝化过程具有显著影响。当ρ(乙酸)/ρ(葡萄糖)为2/1时,反硝化速率快,且ρ(NO_2~--N)的最大积累量为2.24 mg/L。在污泥负荷为1 000 mg/L时,各反应器中硝态氮均能被反硝化,但ρ(乙酸)/ρ(葡萄糖)为1/2组别中反硝化速率最慢,ρ(NO_2~--N)积累量最小。NO_3~--N的存在对NO_2~-N的还原具有一定抑制作用。     

微气泡曝气生物膜反应器低C/N废水脱氮探究

针对低C/N废水脱氮效率低的现状,建立了微曝气生物膜反应器,分析了启动期微气泡曝气生物膜反应器污染物去除特征,探究了温度对微气泡曝气生物膜反应器脱氮效率的影响并揭示相关机制。结果表明,反应器启动稳定后COD、NH_4~+-N和TN的去除率分别提高至92.3%、92.5%和71.5%。温度能影响生物脱氮效率,且35℃时COD去除率最高,可高达92.3%～93.4%。温度同时影响硝化及反硝化过程,且温度升高有利于促进NO_2~--N的积累与NO_3~--N的反硝化。温度升高降低了反应器内污泥胞外聚合物的含量。当温度为35℃时,脱氮过程关键酶活性显著高于15℃;温度升高利于硝化及反硝化过程关键微生物的丰度。     

固体碳源联合反硝化菌脱氮的影响因素研究

采用聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠、谷壳、反硝化细菌等利用包埋固定化技术制备成3种不同成分的固定化反硝化细菌联合固体碳源的小球,分别在不同的条件下研究外加碳源和固定化反硝化菌对脱氮效果的影响。结果表明,在有外加碳源时,固体碳源小球能提高污水中的C/N,在相同的条件下,投加和未加含有固体碳源的小球对NO_3~--N的去除率分别达到95.22%和57.89%;在小球中固定化微生物时,其去除性能更好,在相同的条件下,固定和未固定微生物的小球对NO_3~--N的去除率分别为95.22%和87.11%。2种情形下的优化温度和p H分别为30℃和7.5。     

基于铁碳内电解的物化—生物耦合深度脱氮

以自制复合铁碳填料为载体,建立物化-生物耦合脱氮体系,考察了HRT、DO含量、进水pH对低C/N(COD/ρ(TN)=1.5:1)污水脱氮的影响,并通定量了物化作用对脱氮的贡献率。结果表明,在耦合体系中,NH_4~+-N通过氨氧化菌和硝化菌的作用生成NO_3~--N和NO_2~--N,NO_3~--N和NO_2~--N进入生物膜内部,自养反硝化菌以载体原电池反应所产生的[Fe~(2+)]、[H]为电子供体实现反硝化脱氮,其适宜运行条件为:HRT为4.0 h,DO的质量浓度(2.0±0.1)mg/L,进水pH为7.0±0.1,此时污水COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN去除率分别可达94.6%~97.3%、82.1%~83.6%、92.1%~94.7%、89.3%~92.5%。适宜的HRT低于其它同步硝化反硝化脱氮过程。反应器内反硝化所需电子37.9%由载体物化反应供给,消除了传统生物脱氮过程对有机碳源的依赖,源缩短了脱氮所需停留时间。故该耦合体系可实现低C/N污水的高效深度脱氮。     

外加Fe2+协同硝酸盐型铁氧化菌对低碳氮比废水 反硝化影响研究

针对废水处理过程中反硝化阶段碳源不足需要外加有机物的情况,通过驯化培养以Fe~(2+)为电子供体的硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAIOM),接种至普通反硝化污泥中(ASBR反应器),研究了NAIOM污泥及外加Fe~(2+)对反硝化脱氮效果的提升。结果表明:反应器在接种NAIOM污泥和投加Fe~(2+)后,碳氮比较高时NO_3~--N去除率变化不大,随着碳氮比的不断降低NO_3~--N去除率提升逐渐明显,在碳氮比为3.42、 2.28、 1.71时分别为90.20%、85.12%、 78.86%,较普通反硝化污泥不投加Fe~(2+)时的NO_3~--N去除率分别提升了17.80%、 24.59%、 28.70%,接种NAIOM污泥协同外加Fe~(2+)对提高低碳氮比废水的NO_3~--N去除率效果显著。     

混合载体生物膜反应器污水净化及微生物种群特性研究

研究了竹丝/陶粒混合载体(体积比1∶1)生物膜反应器的水质净化特性和微生物群落特点。结果表明:混合载体生物膜反应器对污水TN、TP和COD的去除率分别为24.7%~89.4%、56.9%~96.8%和70.1%~95.8%,出水NO_3~--N、NO_2~--N没有出现积累,具有明显的同步硝化反硝化现象。另外,微生物种群特性研究表明,竹丝表面以有机物降解菌、有机物水解菌、脱氮菌、解磷菌等为优势菌,而陶粒表面以有机物降解菌、有机物水解菌、硝化菌、丝状菌等为优势菌,微生物种群具有良好的强化互补作用。     

荔枝核-PVA多孔复合固体碳源在养殖废水中的脱氮研究

将不同粒径荔枝核、聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠复合获得多孔固体碳源,对复合碳源的微观形貌、孔隙结构进行表征,并在人工配制的工厂化循环养殖废水中考察了其作为反硝化碳源的释碳速率及脱氮效果。结果表明,扫描电镜显示粒径250μm复合碳源的外表面致密,孔隙较少,而含粒径150μm和粒径75μm荔枝核的复合碳源外表面孔隙较多,内部孔隙发达。脱氮过程中,粒径75μm复合碳源的硝酸盐去除率在第3天可达到100%,无亚硝酸盐积累。粒径150μm复合碳源NO_3~--N去除率逐渐上升至94.71%,NO_2~--N质量浓度则逐渐降低至0.74 mg/L。粒径250μm复合碳源脱氮效果较差,NO_3~--N去除率为30%。粒径75μm和粒径150μm复合碳源孔隙发达,碳源释碳能力强,短时间内硝酸盐去除率高,可作为海水养殖废水反硝化脱氮的固体碳源填料。     

市政污水人工湿地硫自养反硝化性能研究

以市政污水为底物,建立人工湿地进行硫自养反硝化研究,考察了硫源、硫灰比、微生物密度、温度和NO_3~--N含量对系统运行性能的影响。结果表明,Na_2S_2O_3作为硫源自养反硝化效率最高,NO_3~--N去除率为90.9%;在优化硫灰质量比2:1下,系统NO_3~--N去除率为91.6%;在10×10~3～100×10~6 cell/mL内,微生物密度的提高能够促进人工湿地对NO_3~--N去除性能;30℃为硫自养反硝化的适宜温度,过低的温度会严重抑制反硝化效率;过高的NO_3~--N含量会导致ρ(Na_2S_2O_3)/ρ(NO_3--N)较低,从而抑制硫自养反硝化效率。     

不同碳源对厌氧同时反硝化产甲烷的影响

选取淀粉、葡萄糖、丙酸钠、乙酸钠4种碳源,在m(COD)∶m(NO_3~--N)=10条件下使用人工配水,采用间歇实验进行厌氧同时反硝化产甲烷的研究。结果显示,丙酸钠作碳源的体系有利于反硝化阶段快速进行,22 h时NO_3~--N去除率最高为95.21%;乙酸钠作碳源的体系有利于产甲烷阶段快速进行,反应结束时COD去除率最高为93.7%。4种碳源均有NO_2~--N和NH_4~+-N中间产物出现,但NO_2~--N含量升高后又迅速降低,并未对反应造成影响。葡萄糖和淀粉为碳源时有少量NO_3~--N被异化为NH_4~+-N。     

反应器结构对生物电化学脱氮系统性能的影响

基于氢自养反硝化原理,构建了三组不同结构的生物电化学系统(Bioelectrochemical system,BES),并以考察不同反应器结构对BES脱氮性能的影响。研究表明,在相同的运行条件下功率密度和极化曲线表明CHBC反应器的产电性能最强;循环伏安曲线(Cyclic voltammetry curve,CV)则揭示了CHBC反应器电荷传递能力最强,导电性能最佳;此外,CHBC中硝酸盐氮(NO_3~--N)的降解速率最高,并且反应器中NO_3~--N降解过程中生成的亚硝酸盐氮(NO_2~--N)最少;最后,Illumina高通量测序结果表明,三组BES反应器中的微生物多样性有明显差异,其中CHBC中不仅微生物数量和种类最为丰富,而且反硝化菌的丰度也最高。     

硫磺/石灰石自养反硝化系统脱氮性能及N_2O排放规律研究

为了考察硫磺/石灰石自养反硝化系统的脱氮性能,并探究系统N_2O的产生和排放规律,采用均匀填充的上流式硫磺/石灰石生物滤池反应器,研究了2组HRT下,不同进水NO_3~--N浓度对系统脱氮效果的影响及N_2O的排放规律。结果表明,进水NO_3~--N浓度为(54.46±1.15)mg/L、HRT为2.5 h时,反应器容积负荷最大且对NO_3~--N去除率最高,可达99.93%,系统无NO_2~--N累积,出水N_2O低于0.86 mg/L;另外,研究发现NO_3~--N浓度随反应器高度增加而逐渐降低,N_2O浓度随着反应器下部NO_2~--N的富集逐渐增加,并随上部NO_2~--N的还原而逐渐减小;进水NO_3~--N浓度增大,N_2O累积量峰值点沿反应器高度逐渐上移,因此该系统仅能处理较低浓度NO_3~--N废水。     

生活污水自养反硝化滤池深度脱氮研究

针对污水处理厂二级生化出水硝酸盐氮浓度高的问题,选用高效硫自养反硝化菌,构建以生物陶粒为填料的自养反硝化滤池,模拟生活污水二级生化出水,调节运行参数,考察脱氮效果。结果表明,滤池经过10 d 200 mg/L NO_3~--N培养液的间歇培养和15 d 100 mg/L NO_3~--N连续进水驯化后挂膜成功,NO_3~--N去除率稳定在90%以上;在HRT为12 h下,滤池对进水NO_3~--N质量浓度为30 mg/L去除效果最好,NO_3~--N和TN去除率分别达到96%、93%,出水NO_2~--N含量1 mg/L以下,但硫酸盐浓度为500~600 mg/L;进水NO_3~--N质量浓度30 mg/L,HRT为2~12 h时,滤池对NO_3~--N去除率均可达85%以上,HRT2 h脱氮性能下降,最佳HRT为2 h;滤池反硝化脱氮率沿填料厚度的增加而逐渐增加,HRT为12 h时在填料高度5 cm处即可达到70%的NO_3~--N去除率。     

前置反硝化-BAF工艺反硝化池脱氮效能研究

为进一步提高反硝化(DN)池的反硝化效能,分别考察了进水温度、HRT、C/N以及反洗周期等因素对前置反硝化曝气生物滤池(BAF)组合工艺DN池的脱氮效能的影响。结果表明,反硝化效能会随温度的升高而升高,在25℃时NO_3~--N去除率为91.3%;水力停留时间对反硝化作用的影响主要原于HRT的减少缩短了反硝化作用的反应时间,从而使反硝化过程中所消耗的COD降低;COD/ρ(NO_3~--N)小于15时,COD/ρ(NO_3~--N)是DN池脱氮效能的决定性因素,当COD/ρ(NO_3~--N)大于15时,NO_3~--N的含量变化趋于平缓;同一反洗周期内DN池的反硝化效能会持续增加,下一反洗周期开始前NO_3~--N的质量浓度降低至1.9 mg/L,此时脱氮效能达到最大。     

中低温改性聚氨酯填料移动床生物膜反应器深度脱氮研究

小试条件下探讨了以改性聚氨酯海绵填料作为微生物载体的移动床生物膜反应器(MBBR)深度脱氮规律和用于城市污水深度脱氮的可行性。研究结果表明，常温和低温条件下，改性聚氨酯填料的填充率为50%时，连续流小试深度脱氮的总氮去除负荷率分别达到52.8、68.4 mg/(L·d)，单位体积填料的反硝化负荷率分别为130.4、187.2mg NO₃^--N/(L·d)，水温降低对改性填料深度脱氮的影响不明显。随着外碳源投加比例增加，改性聚氨酯填料的脱氮效率明显提升，碳氮比为6:1时，去除效率最佳，每升填料的TN去除速率和反硝化速率分别为216.0 mgTN/d和240.0 mgNO₃^--N/d。分析了填料上反硝化微生物的多样性，其中变形菌门是绝对优势微生物，占比达到71.5%。从属的角度，固氮螺菌属(Azospira)占比为16.42%，食酸菌属(Acidovorax)占比为2.23%，其它潜在反硝化菌占比为9.62%。研究认为，粉末活性炭改性的聚氨酯海绵填料用于城市污水厂的深度脱氮是可行的。     

驯化后的聚糖菌对NO_2~--N和NO_3~--N内源反硝化速率的影响

在序批式(sequencing batch reactor,SBR)反应器中,通过分段厌氧-好氧(厌氧后排水)运行方式,在以葡萄糖为碳源、P/C比小于2/100的条件下,成功实现了聚糖菌(glycogen accumulating organisms,GAOs)的驯化富集,厌氧段磷酸盐的释放量(phosphorus release amounts,PRA)稳定在1.0 mg·L-1以内,胞内糖原(glycogen,gly)含量是初始阶段的1.2倍。驯化后的GAOs分别以NO_2~--N、NO_3~--N为电子受体经厌氧-缺氧运行方式,可进行内源反硝化反应过程。GAOs在内源反硝化过程中依次利用胞内的聚β-羟基戊酸酯(poly-β-hydroxyvalerate,PHV)、聚β-羟基丁酸酯(poly-β-hydroxyvalerate,PHB)和gly作为内碳源。在22℃时,反硝化聚糖菌(denitrifying glycogen accumulating organisms,DGAOs)以NO_2~--N、NO_3~--N为电子受体平均比内源反硝化速率分别为0.067 g N·(g VSS)-1·d-1、0.023 g N·(g VSS)-1·d-1,常温短程内源反硝化速率约是全程内源反硝化速率的3倍。     

运行方式对SBBR亚硝酸型同步脱氮及N_2O释放的影响

以实际生活污水为处理对象,利用序批式生物膜反应器(sequencing batch biofilm reactor,SBBR),碳纤维为填料(填充率35%),在(20±2.0)℃条件下,分别通过低氧和间歇曝气两种运行方式,成功实现了亚硝酸型同步生物脱氮(simultaneous nitrification and denitrification, SND)过程。120 d后,氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria, AOB)成为硝化系统中优势菌种。AOB具有的"饱食饥饿"特性保证间歇曝气下能快速实现亚硝积累。生物膜能够吸附大量有机物并以聚β–羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate, PHA)的形式储存在微生物体内,用作后续同步反硝化过程所需碳源。低氧(DO=0.5 mg/L)和间歇曝气条件下,SBBR反应器氨氮去除率均达95%以上,同步脱氮效率分别为77.9%和87.1%,出水以NO_2~--N为主,N_2O产率分别为4.38%和3.65%。低DO和间歇曝气均能降低COD降解速率,为同步反硝化过程节省外碳源作为电子供体,降低N_2O释放量。低氧条件下,AOB的好氧反硝化过程和以PHA作为内碳源的异养菌反硝化过程,都会导致N_2O释放增加。间歇曝气条件下交替存在的缺氧环境降低了好氧反硝化底物,有利于减少N_2O释放量。     

循环水养殖系统中反硝化技术研究进展

介绍了循环水养殖系统及其系统中NO_3~--N的产生及危害,叙述了自养和异养反硝化脱氮技术的原理,并总结了2种类型反硝化技术去除NO_3~--N的影响因素以及工艺。认为随着分子生物学的发展,菌体的群落变化、代谢过程以及氮的来源和去向会更加明晰,新型反硝化细菌如好氧反硝化菌将被发现。如果可以在同一个反应器内实现硝化反硝化,不仅可以简化反应器程序,而且降低RAS系统运行成本,是未来反硝化在养殖水体脱氮处理中的一个重要方向。     

活性污泥法+后置反硝化BAF处理电镀污水厂物化出水中试

针对某电镀污水处理厂物化出水,采用活性污泥法+后置反硝化曝气生物滤池(BAF)工艺进行脱氮深度处理中试研究,结果表明,活性污泥法单元COD和NH3-N平均去除率分别达49.37%和69.30%。反硝化BAF单元NO_3~--N和TN平均去除率分别达90.47%和60.42%,出水NO_3~--N的质量浓度基本在10 mg/L以内;停留时间对反硝化BAF脱氮效果影响不大,43 min出水时NO_3~--N容积负荷可达1.5 kg/(m3·d);去除单位氮(N)的碳源消耗量和碱度增加量与理论值相近,反硝化BAF运行成本(碳源部分)为0.41元/t,折合去除每10 mg/L的N运行成本较低,为0.08元/t左右。     

固体碳源生物膜处理低碳城市污水脱氮性能

以丝瓜络作为序批式生物膜反应器(SBBR)的生物膜载体和固体碳源,应用同步硝化反硝化(SND)技术处理南方城市低碳污水,进行强化生物脱氮。试验在常温条件下研究了不同填充率、溶解氧(DO)含量、进水p H条件下的脱氮效果,并探讨了丝瓜络固体碳源SND技术的脱氮机理。结果表明,在填充率在40%左右、DO的质量浓度为(4.0±0.2)mg/L、进水p H在7.5±0.2时,脱氮效果最佳,TN平均去除率可达84.99%。丝瓜络作为固体生物膜填料可以很好的实现SND过程,而且丝瓜络可以补充碳源,提高SND的脱氮效率,是一种解决城市低碳污水脱氮过程中碳源不足的方式。