移动床生物膜反应器同步硝化反硝化脱氮特性研究

为了研究同步硝化反硝化过程中的脱氮特性,采用移动床生物膜系统,在C/N比为12的条件下,分析了单个代表性周期内同步硝化反硝化过程中三氮和有机物降解规律。并研究了各技术参数对同步硝化反硝化脱氮性能的影响.结果表明,在移动床生物膜中实现了同步硝化反硝化现象。脱氮效率达到90%;考察了反应过程中ρ(DO)、氧化还原电位V(ORP)、pH值和碱度等技术参数的变化规律,建立了这些参数与同步硝化反硝化中各污染物指标间的关系.同时对比研究了理论碱度和试验过程中实际碱度间的关系,发现在移动床生物膜反应器中,同步反硝化作用产生的碱度可以补充硝化作用消耗的碱度,反应过程中不必再补充碱度.     

电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺的影响

针对污水处理厂尾水TN去除问题,研究了电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺(3DBER-S)脱氮性能及菌群结构的影响.运行结果表明:在进水pH为7.0~7.5,ρ(NO_3~--N)为35 mg/L,ρ(C)/ρ(N)为1,HRT为12h条件下,电流由60 mA增大到800 mA,NO_3~--N和TN去除率变化不明显,分别稳定在87%和76%左右;随电流增大,体系氢自养反硝化作用所占比例由22.8%逐渐上升到74.4%.基于nirS基因的克隆文库结果表明:3DBER-S中与异养、硫自养和氢自养反硝化功能菌属相似的细菌均占有一定比例;随电流增大,与氢自养反硝化功能菌属相似的细菌所占比例增大.该体系中存在异养、氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,维持了稳定高效的脱氮效果,且增大电流利于氢自养反硝化作用的增强.     

反硝化聚磷菌菌种筛分与除磷特性分析

目的 研究反硝化聚磷菌除磷特性,筛分同时具有反硝化和吸磷能力的菌种.方法 采用平板分离和DGGE技术相结合,对实验室反硝化除磷系统菌种进行分纯和菌种鉴定,并对富集培养后的每株单菌分别进行反硝化吸磷效果试验.结果 最终共得到15株单菌.结果 表明有ll株菌均具有不同程度反硝化吸磷能力,其中假单胞菌属的JB2和产碱菌属的JB3脱氮除磷效果最好,8 h后磷的去除量分别为13.76 mg/L和11.85 mg/L.DGGE试验结果表明,系统中反硝化聚磷菌优势种群可主要分为7个群,分别是Anaerolineae,Actinobacteria,Bacte-midetes,TM7,α-proteobactenia,δ-proteobacteria和γ-proteobacteria菌群.结论 Actinobacte-ria中的LB9号菌和γ-proteobacteria中的JB2号菌为反硝化除磷系统中占优势的反硝化聚磷菌.试验结果同时证明同一菌种可以同步完成反硝化和吸磷任务.     

ρ(C)/ρ(N)对3BER-S工艺特性及反硝化细菌群落特征的影响

为提高三维电极生物膜工艺脱氮效率,通过运行不同TOC与TN的质量浓度比(ρ(C)/ρ(N))条件下三维电极生物膜-硫自养耦合工艺(3BER-S),并建立基于反硝化特异性基因nirS克隆文库,研究了ρ(C)/ρ(N)对3BER-S运行特性及反硝化细菌群落的影响.结果表明:ρ(C)/ρ(N)对3BER-S工艺的脱氮效率影响较小,不同ρ(C)/ρ(N)条件下的TN去除效率基本稳定在80%以上.ρ(C)/ρ(N)对3BER-S体系内的反硝化细菌种群结构和营养类型均有一定影响.高ρ(C)/ρ(N)条件下,反硝化细菌种类较少,Thauera(陶厄氏菌属)是体系内的优势菌群,脱氮作用以异养反硝化过程为主;当ρ(C)/ρ(N)降低时,反硝化细菌种类增多,硫自养反硝化细菌所占比例升高.总之,由于硫磺单质的加入,弥补了3BER工艺低ρ(C)/ρ(N)时的反硝化作用电子供体不足,使得3BER-S耦合体系在不同ρ(C)/ρ(N)条件下均能保持高效且稳定的脱氮效果.     

3BER反应器极板面积和布置形式对脱氮效果的影响

为提高三维电极生物膜工艺(3BER)脱氮效率及出水水质,通过增大极板面积、减少极板间距、改变电极布置形式,构建了新型三维电极生物膜反应器(3BER-NC)用于城市污水厂尾水深度脱氮处理,研究了电流、进水pH和籽( C)/籽( N)对其运行效果的影响,并分析了系统中反硝化菌群分布特征. 研究结果表明:减少极板间距能减缓碳棒阳极电解,出水色度低,能在较高的电流下运行,3BER-NC最佳运行电流为200 mA,比3BER反应器高出100 mA. 增大极板面积和改变极板位置分布有利于反硝化反应的进行,TN平均去除率提高约37. 74℅. 电流强度、进水pH和籽(C)/籽(N)对系统脱氮效果均有较大影响,在不同运行条件下3BER-NC体系的脱氮效率均优于3BER.在3BER-NC体系中β变形菌起主导作用,脱氮主要是由异养和自养反硝化菌共同作用的结果.     

低氧MBR中有机物对脱氮过程的影响

研究了低氧膜生物反应器(MBR)中有机物对脱氮过程的影响.在进水COD为360,220,140mg/L情况下,生物反应器系统的总氮去除率分别为89%,72%,22%,可以看出有机物质量浓度的降低不利于同步反硝化脱氮;对异养菌的活性产生危害,但却利于硝化菌.这削弱了有机物对硝化作用的抑制影响,使系统中活性污泥具有硝化过程和氨氮同化过程同步进行的特性,在理论上有利于提高低氧脱氮的效率和降低系统的污泥产率.     

三维电极生物膜-硫自养耦合脱氮系统中反硝化细菌多样性研究

通过对比运行三维电极生物膜-硫自养耦合脱氮系统和常规三维电极生物膜工艺,并运用反硝化基因nir S克隆文库方法,研究了耦合脱氮系统脱氮性能和反硝化细菌的多样性,为揭示耦合脱氮系统反硝化机理和优化系统运行参数提供参考.研究结果表明:三维电极生物膜与硫自养耦合脱氮系统具有较高的脱氮效率和平衡系统酸碱度的能力.系统中反硝化菌群的Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为2.436和0.894;Beta proteobacteria在耦合脱氮系统中起主导作用;有35个克隆子(61.49%)与陶厄氏菌属(Thauera)有较高的同源性;脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrifican)的比例为3.5%;11个克隆子(19.29%)与食酸菌属(Acidovorax)有一定的同源性.说明当耦合系统碳源充足时,脱氮作用主要以异养反硝化过程为主,以单质硫和氢为电子供体的自养反硝化脱氮作用也占有一定比例.     

浅谈EBIS生物处理工艺原理及技术创新

"EBIS一体化生物处理系统"是以先进的同步硝化反硝化脱氮理论为基础研发的高效一体化生物处理系统,通过控制曝气池溶解氧含量,在单一池体内完成对有机物的去除,实现了硝化反硝化的同步进行,其中短程硝化反硝化占有相当比重,该系统不仅简化了系统脱氮的运行流程、节约了能耗、降低了对碳源的需求,同时也避免了由于硝态氮累积带来的不利影响.与传统生化处理工艺相比"EBIS一体化生物处理系统"脱氮除磷效果好、反应池可连续进出水、无需刮泥系统、空气需求量低、能耗低等优点.     

电极生物膜反应器中异养反硝化菌脱氮能力的测定

研究电极生物膜反应器中异养反硝化菌的脱氮能力及脱氮动力学。结果表明,几株异养反硝化菌均具有一定的脱氮能力,但不同菌株的脱氮能力不同,其中两株菌株12E和22A的脱氮能力最强,而且其细菌繁殖速度也最快。     

进水碳氮比对UCT-MBR工艺运行效能及膜污染的影响

采用UCT型浸没式膜生物反应器处理合成市政污水,考查了ρ(COD)/ρ(TN)对该工艺在营养物去除效能及膜污染方面的影响.结果表明:UCT-MBR工艺抗冲击负荷能力强,ρ(COD)/ρ(TN)对COD去除效能几乎无影响,平均去除率保持在89.9%;在ρ(COD)/ρ(TN)为7.3时,TN和TP的去除率达到最高,分别为90.27%和92.4%.同时发现,ρ(COD)/ρ(TN)由3.2增加到7.3时通过同步硝化反硝化的脱氮率、缺氧除磷率分别由1.6%、7.94%提高到27.9%、44.91%.ρ(COD)/ρ(TN)的增加改变了脱氮途径,加速了膜污染速率.有机容积负荷的增加和溶解氧的降低是引起膜池通过同步硝化反硝化脱氮的主要原因,同时也影响着污泥的理化性质与代谢产物.由于胞外聚合物比污泥质量浓度和溶解性微生物产物的质量浓度在同步硝化反硝化的条件下增加,导致了污泥成分中颗粒与溶解性成分修正污染指数值均有所增加,从而使得污泥的可滤性恶化.在相同气水剪切力的背景下污泥粒径尺寸由于溶解氧的降低而略有下降.此外对附着在膜表面的生物膜的反硝化脱氮量与膜污染速率的相关性也进行了评估.     

单级自养脱氮反应器效能与微生物群落结构的相关性

于稳定运行但效能有明显差异的2套序批式生物膜反应器单级自养脱氮系统,研究了微生物群落结构的PCR—DGGE、real—timePCR等现代分子生物学特点及其运行效能与之的相关性。结果表明：运行效能好的反应器活性污泥及生物膜浓度较高,微生物群落结构差异较大,二者相似性为58．3％,溶解氧在活性污泥及生物膜内的分布特点为各类微生物及其代谢创造了良好环境,系统中好氧氨氧化菌AOB及厌氧氨氧化菌ANAMMOXz在数量上绝对占优,各类细菌的协同代谢使系统总氮去除率达到80％以上。运行效能相对较差的反应器,由于在反应器启动过程中没有将亚硝酸氧化菌NoB完全“洗脱”,系统中出现NO3-积累,且系统挂膜不理想,生物膜浓度低,生物膜与活性污泥微生物群落结构相似性为100％,优势功能菌单一,从而造成运行效能较低,总氮去除率仅为20％～30％。维持SBBR自养脱氮系统微生物群落结构的稳定及平衡性,生物膜是关键性因素。     

Application of multi-stage bio-filtration system for sewage treatment and analysis of the microbial community

The conventional fixed-bed biofilm process has disadvantages of easily blocked,high headloss and short operation cycle.For overcoming these disadvantages,a multi-stage biofilm reactor(MSBFR),in which the lightweight floating filter was dominant,was set up and operated.For detail investigation of the system when treating municipal wastewater,the succession characteristic of microbial community was analyzed by polymerase chain reaction(PCR)-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis(DGGE)method.The results showed that the process had high efficiency to removal COD,SS and NH4+-N.The concentration of COD,SS and NH4-N in effluent were maintained lower than 40 mg/L,5 mg/L and 2 mg/L even though the concentration of COD,SS and NH4+-N in influent were 232-663 mg/L,105-245 mg/L and 23.7-62.7 mg/L,respectively,and the empty bed retention time was 3 h.Furthermore,biofilm samples taken from the column 2nd in height were analyzed by PCR-DGGE.The result of PCR-DGGE analysis showed that the microbial community had a little change in height and the dominant groups were Paracoccus sp.,Lactobacillus delbrueckii,Pseudomonas sp.and Bacteroidetes bacterium.     

基于底物利用水平的产酸脱硫系统生态特征

通过连续流试验和间歇式实验探讨了产酸脱硫系统中产酸菌与硫酸盐还厚菌基于底物利用水平的生态学规律．连续流试验采用完全混合式反应器,内加活性炭填料,以糖蜜为碳源,控制进水COD为3000mg／L、COD／SO4^2-=5．0和HRT=11h,结果表明,20d反应器启动成功,运行稳定期硫酸盐去除率可达95％～100％、液相末端产物以乙酸为主．间歇式实验结果表明,产酸脱硫系统中硫酸盐还原菌容易利用产酸菌的发酵产物——氢气和乙醇,乙醇被转化为乙酸．在游离污泥中产酸菌占优势地位,而载体活性炭上硫酸盐还原菌占优势地位,产酸脱硫系统实现了硫酸盐还原菌在载体上的定向富集。     

异氧硝化细菌处理氨氮废水及微生物群落结构分析

从生物陶粒反应器中筛选出6株异养硝化细菌,采用乙酸钠-氯化铵培养基培养细菌进行硝化特性研究,经过12d好氧培养,6株异养硝化细菌对COD的去除率在45%以上,总氮和氨氮最终去除率在60%以上,并且具有产生NO_x-N的硝化性能.应用PCR-DGGE(denaturing gradient gel elelectrophoresis)方法研究了SBR反应器种群结构动态变化规律,PCR-DGGE图谱分析表明,微生物多样性与废水的处理效果出现协同变化的特征,1 d与15 d微生物群落结构相似程度最高为75%,1 d与30 d相似性最低为52.94%,15 d与30 d相似性为70.59%,3株筛选的异氧硝化细菌wgy1、wgy3、wgx5成为SBR反应器的优势菌群.     

沸石颗粒填料固定床生物膜免曝气污水处理工艺

为降低污水处理能耗，利用沸石颗粒充当生物填料构建固定床生物膜反应器，通过序批式进水—排水的方式使反应器内填料表面生物膜处于交替厌氧—好氧环境，避免了传统污水处理曝气工艺所需的大量能耗，并能有效去除COD和脱氮。该工艺主要原理：在厌氧阶段（进水），污水与生物膜和沸石颗粒接触，聚糖菌（GAOs）将有机碳源转化为胞内聚羟基烷酸（PHAs），沸石吸附污水中的NH₄⁺-N。在好氧阶段（排水），通过聚糖菌、硝化菌和反硝化菌的共同作用，将沸石吸附的NH₄⁺-N转化为氮气，使得生物膜和沸石颗粒得以再生。沸石颗粒固定床生物膜反应器以活性污泥为接种污泥，在序批式厌氧—好氧交替运行模式下，2周内成功启动；长期运行中污水COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别为87%、83%和83%，且出水中未检出硝态氮；长期运行后，反应器内生物膜菌群以Thauera、Candidatus competitivebacter、Nitrospira细菌属为主，它们是去除COD和脱氮的关键微生物。     

不同污泥接种物对微生物燃料电池菌群形成的影响

为考察不同接种物对微生物燃料电池效能和细菌群落形成的影响,以瓶式空气阴极微生物燃料电池为反应器,采用中美两地污水厂污泥作为接种物,分别启动氧化铟锡玻璃平板阳极微生物燃料电池,研究不同接种物对于反应器的运行效能和微生物群落结构的影响.结果表明,中国污水厂污泥启动的反应器总体运行效能要优于美国污水厂污泥启动的反应器,表现在较短的反应器启动时间,较高的运行电压、输出功率密度和电流密度及COD去除效率.两种反应器的阳极群落也显示出巨大差异,中国污水厂污泥接种的微生物燃料电池反应器,其阳极物种多样性要高于美国污水厂污泥接种的反应器.前者的微生物主要分布在5个门中,而后者的微生物仅分布在3个门.原因与中方污泥未经过氯/脱氯处理有关.利用氧化铟锡玻璃作为微生物燃料电池阳极,提取了全部的阳极生物膜进行高通量测序,从而得到更加准确的数据用于后续分析.     

序批式MBBR中反硝化聚磷菌的选择与富集

采用序批式移动床生物膜反应器(MBBR),研究了以硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌(DPB)的选择和富集.结果表明,采用3个阶段进行选择和富集,DPB占全部聚磷菌(PAOs)比例约从11.77%提高到66.07%;第3阶段培养末期,COD和TP去除率平均值分别为68.78%和69.02%,缺氧所耗ρ(NO3--N)达到23.91 mg/L;对反应器中生物膜进行直接染色发现,在厌氧放磷阶段能观察到聚磷菌体内有大量聚-β-羟丁酸(PHB)出现,而在缺氧吸磷阶段则有大量聚磷颗粒(Poly-p)出现,故可尝试采用聚磷生物膜的直接染色方法观察聚磷微生物细胞内PHB和Poly-p颗粒的变化,来判断生物除磷过程及效果.     

生物法脱除石油气中H2S的试验

本文论述了在缺氧条件下,利用生长在固定膜生物反应器中的硫细菌脱除石油气中的H2s的可行性.着重研究了硫细菌的培养、驯化及系统的-些运行条件.结果表明,采用活性污泥挂膜以及NNs2S驯化的方式既简便、效果又好.     

短程硝化反应中污染物降解动力学及微生物群落研究

针对垃圾渗滤液中高浓度氨氮的问题,以间歇进水生物反应器为对象,研究了短程硝化反应中氨氮与COD降解动力学及功能微生物组成结构.结果表明:在pH=6.5~8.5时,氨氮降解符合米氏模型,而COD降解适用于抑制Aiba动力学模型.随pH增加,氨氮和COD的最大降解速率与饱和常数均先增加后降低,pH=7.5时达到最大值.这说明短程硝化反应中,氨氮与COD的降解受pH影响较大,最佳pH应该控制在7.5~8.0.此外,研究发现,短程硝化过程中COD的降解速率和最大降解速率分别是氨氮的5.6~11.3倍和12.4~16.8倍,这可能是由于实验进水中含有较高浓度的有机物,导致生物系统中异养菌生长代谢较快.最后,间歇进水生物反应器微生物中3种AOB菌群Nitrosomonas europaea ATCC19178、Nitrosomonas stercoris和Nitrosospira sp.PM2占总硝化菌群比例达66%,是短程硝化生物系统中的优势菌群.     

SBBR法处理高盐废水

通过逐步提高盐度的方法驯化出耐高盐的活性污泥,采用序批式生物膜法(SBBR)进行模拟高盐废水的处理试验,对盐度为0和2%,COD为300 mg/L的高盐废水进行研究。结果表明,在每周期12 h、曝气量0.6 L/min、平均污泥质量浓度2 000~3 500 mg/L、污泥龄为18 d条件下,出水COD去除率变化不大,分别为97%和93%,而相应的出水NH4+-N去除率从93%降低到72%,表明废水盐度增大,对系统的硝化能力有较大影响。改变进水有机负荷对出水COD去除影响不大,该系统耐有机负荷冲击能力较强。