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。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

游离亚硝酸对亚硝酸盐氧化菌活性的抑制作用机制

为探究游离亚硝酸(FNA)对亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性的影响,以富集的NOB菌属为研究对象,基于4种抑制动力学模型,考察了不同pH值(6.5、7.0、8.0)条件下FNA对NOB活性的抑制影响,并基于荧光定量PCR技术,研究了不同pH值条件下,亚硝酸盐氧化还原酶基因(nxrA和nxrB)的变化规律.结果 表明:NOB...     

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。     

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。     

喷射环流反应器处理垃圾渗滤液的硝化特性研究

采用喷射环流反应器处理实际垃圾渗滤液，重点研究了系统的氨氮硝化性能，分别考察了游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）对氨氧化菌（AOB）和亚硝态氮氧化菌（NOB）活性的影响。结果表明，AOB菌群活性在FA质量浓度<6.5 mg/L、FNA质量浓度<0.1 mg/L时不受影响；在FNA质量浓度>0.1 mg/L时受到一定抑制但仍有较大活性。NOB菌群活性在FA质量浓度<3 mg/L且FNA质量浓度<0.01 mg/L时基本不受影响；在FA质量浓度>3 mg/L或FNA质量浓度>0.01 mg/L时受到明显抑制，且抑制作用随FA、FNA浓度升高呈增大趋势。碱度（碱度/氨氮需>7 g/g）对AOB有较大影响，而对NOB基本无影响。喷射环流反应器的氧转移效率可达45%，硝化速率可达0.06 g/（g·d），相较于传统MBR硝化单元具有氧转移效率和硝化效率高、水力停留时间短、占地面积小、能耗低的优点。     

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。     

一段式厌氧氨氧化工艺亚硝酸盐氧化菌抑制方法研究进展

近年来,厌氧氨氧化工艺（anaerobic ammonium oxidation, Anammox）作为一种新型的脱氮技术,由于其耗能少、效率高而被应用于高氨氮废水的处理中。然而,实际运行的厌氧氨氧化工程中有时会出现亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria, NOB）大量繁殖的情况,导致硝酸盐积累,脱氮效率下降。在一段式Anammox反应器中,通过控制某些影响因素,如调节体系中的溶解氧,控制游离氨和游离亚硝酸的浓度,调控碳源浓度以及外加中间产物（N₂H₄、NO和NH₂OH）等方式,能够在维持Anammox工艺脱氮效率的同时有效抑制NOB。除了系统地综述一段式Anammox工艺中NOB抑制手段以外,将进一步讨论实际Anammox工程应用中抑制NOB大量繁殖行之有效的手段。     

Autotrophic biological nitrogen removal from saline wastewater under low DO

BACKGROUND: This study was conducted to investigate the feasibility and performance of nitrogen removal through the complete autotrophic nitrogen removal over nitrite (CANON) process for saline wastewater in a continuous reactor, and to characterize microorganisms in the sludge from the reactor using DNA‐based techniques. RESULTS: The nitrogen removal experiment in the reactor was operated over five phases for 286 days treating a synthetic sewage of 1.2% salinity at 21–25 °C. At dissolved oxygen (DO) concentrations of 0.5–1.0 mg L^?1 and in the presence of glucose, NO₂^? was accumulated, indicating the activity of ammonia‐oxidizing bacteria (AOB). At DO concentration of 0.5 mg L^?1 without organic substrate, the anaerobic ammonium oxidation (Anammox) process was the major pathway responsible for nitrogen removal, with a total nitrogen removal of 70% and an ammonium conversion efficiency of 96%. A maximum ammonium removal rate of 0.57 kg‐N m^?3 d^?1 was achieved during the experimental period. The concentrations of AOB and Anammox bacteria were monitored over the operation of reactor using quantitative real‐time polymerase chain reaction (qRT‐PCR). CONCLUSION: In this study, autotrophic nitrogen removal process was achieved under salinity condition in a one‐reactor system. An over 100 fold increase of AOB was found due to the increased supply of ammonium at the beginning, then AOB concentration decreased temporarily in correspondence with the decreased DO, and the AOB resumed their concentration at the last phase. The Anammox bacteria abundance was about 150 fold higher than that at the beginning, indicating the successful enrichment of Anammox bacteria in the reactor. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

两种不同硝化类型反应器中固定化硝酸菌的群落分析

该试验从亚硝化和全程硝化两种不同硝化类型的好氧流化床反应器的固定化包埋颗粒中提取细菌总基因组DNA,采用聚合酶链式反应一变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)对系统中的氨氧化菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB...     

Fe2+/Fe3+和Mn2+对低氧曝气过程总氮去除与转化途径的影响

为短期快速实现实际生活污水自养脱氮,采用含有厌氧氨氧化菌的实际污水处理厂活性污泥,针对Fe²⁺/Fe³⁺和Mn²⁺对低氧曝气过程中氮的去除效果进行了研究,分析确定了氮素转化的途径。研究结果表明,Fe²⁺/Fe³⁺和Mn²⁺均可提高活性污泥中厌氧氨氧化菌（AnAOB）丰度,但由于Fe²⁺/Fe³⁺对氨氧化菌（AOB）也存在一定抑制作用,因此,短期投加Fe²⁺/Fe³⁺条件下,低氧曝气过程中总无机氮去除率为25%,但投加Mn²⁺条件下总无机氮去除率可达44%。通过氮素平衡分析,发现投加Fe²⁺/Fe³⁺条件下,氮素主要通过反硝化作用去除;而投加Mn²⁺条件下,氮素主要通过厌氧氨氧化（anammox）作用去除。因此,传统活性污泥可通过短期投加Mn²⁺增强厌氧氨氧化活性,促进低氧曝气过程中氮的去除,利于快速实现一体化自养脱氮。     

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。