氮负荷对短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统脱氮性能的影响

短程反硝化作为厌氧氨氧化反应基质亚硝酸盐(NO2--N)获取的新途径,近年来受到广泛关注.短程反硝化与厌氧氨氧化耦合的污水脱氮工艺具有重要应用潜力.然而,城市污水基质浓度较低且波动频繁,有效实现厌氧氨氧化菌持留与富集是该工艺稳定脱氮的关键.针对上述问题,构建了基于生物膜的短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺,采用2种结构不同的生物填料为载体,对比系统长期脱氮性能,重点考察氮负荷降低过程中系统氮素转化规律及菌群活性变化,深入分析生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)产生特性.结果表明,以含氨氮(NH4+-N)与硝酸盐氮(NO3--N)废水为处理对象,乙酸钠为有机碳源,分别采用聚氨酯海绵填料(R1)和聚乙烯空心环填料(R2)成功构建了短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统.进水NH4+-N与NO3--N由150 mg/L逐渐降低至50 mg/L、氮负荷由0.6 kg/(m3·d)降为0.2 kg/(m3·d)时,R1和R2维持高效稳定脱氮,低负荷阶段平均总氮(TN)去除率分别为87.6％和83.6％.厌氧氨氧化作用始终为主要脱氮途径,其占两系统TN去除的贡献率分别高达98.2％和97.4％.生物膜短程反硝化速率随氮负荷减少而降低,但高NO2--N积累特性未受影响,R1系统NO2--N积累效率达到95.1％且高于R2(89.8％),其厌氧氨氧化活性降低程度小于R2,表明聚氨酯填料更适合低负荷下该工艺长期运行.低负荷下微生物分泌更多EPS,蛋白质含量增加有助于系统应对氮负荷变化.综上,短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜工艺处理低基质废水时具有稳定高效的重要优势,为解决厌氧氨氧化应用的瓶颈问题提供了新方法,具有研究意义和应用价值.     

UASB-A/O-ASBR工艺实现晚期垃圾渗滤液深度除碳脱氮

针对晚期垃圾渗滤液实现深度除碳脱氮,采用上流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,UASB)-缺氧/好氧反应器(anoxic/aerobic reactor,A/O)-厌氧氨氧化反应器(anaerobic sequencing batch reactor,ASBR)组合工艺,以短程硝化-厌氧氨氧化耦合反应为依托,通过UASB实现有机物的大部分降解,在A/O中实现短程硝化,在ASBR中通过厌氧氨氧化深度脱氮.研究结果表明:当进水ρ(CODcr)、ρ(NH_4~+-N)和ρ(TN)分别为2 220 mg/L、1 400~1 450 mg/L和1 450~1 500 mg/L;最终出水分别为98、7、25 mg/L,实现了分别为95.6%、98.3%和99.5%的高去除率.故该工艺无须投加任何外碳源,最终实现化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、氨氮(NH_4~+-N)和总氮(total nitrogen,TN)的高效、深度去除.     

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。     

不同盐度对SBR工艺氨氮去除效果的影响

采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟含盐废水,利用醋酸钠作为碳源,当DO为0.3-0.5 mg/L、温度为35±1℃、pH为7.5-8.5时,考察NaCl和KCl两种盐度对SBR工艺氨氮去除效果的影响。结果表明,当SBR反应器中无盐度添加的废水时,通过30 d的驯化,活性污泥系统氨氮去除率稳定在90%以上;SBR反应器中添加NaCl和KCl含盐废水,当NaCl盐度增加至15 g/L时,出水氨氮高于10mg/L;当KCl盐度增加至20 g/L时,出水氨氮低于5 mg/L。当NaCl盐度为10 g/L时,SBR反应器达到90%以上的氨氮去除率所需的驯化时间为3 d,相同KCl盐度下SBR反应器达到90%以上的氨氮去除率需要2 d的驯化时间。     

不同碳源对合成含氮竹节状碳纳米管形貌及结构的影响

分别以二乙胺和仲丁胺为碳源和氮源,以Fe/SBA-15分子筛为催化剂,经过973 K高温催化裂解,得到了含氮竹节状碳纳米管（CNX）。比较了两种不同的碳源对所合成的竹节状碳纳米管的内直径、外直径以及竹节长度的影响,并从含氮竹节状碳纳米管的生成机理上解释了产生这种现象的原因。     

不同构型湿地氧分布及脱氮效果对比

通过2组对比试验(垂直流与水平流湿地、单段式与三段式水平流湿地),考察了不同构型湿地中溶解氧的分布情况及脱氮效果.结果表明:不同构型人工湿地水力流态的区别,导致了床体溶解氧分布和脱氮效果的差异.垂直流人工湿地独特的结构设计和水力流态更有利于湿地内部的供氧,局部氧浓度可比水平流湿地高0.17 mg/L;脱氮效果优于相同运行条件下的水平流湿地,NH_4~+-N、TN去除率分别可提高约9%、5%.三段式水平流湿地通过接触槽内复氧,有效改善了溶解氧分布,利于硝化反应进行,NH_4~+-N去除率最高达66%,TN去除率最高达71%,分别比单段式湿地提高约8%和5%.此外,三段式湿地在较低水位下运行仍能取得较好的脱氮效果,其最佳停留时间的范围也得以延展.     

基于不同碳源的LiFePO4／C的合成及电化学性能研究

以不同有机碳(月桂酸、葡萄糖和柠檬酸)为碳源合成了橄榄石型LiFePO4/C锂离子电池复合正极材料.研究了不同碳源对LiFePO4/C复合材料的结构、形貌及其电化学性能的影响.结果表明用不同碳源合成的LiFePO4/C复合材料的形貌及颗粒大小不同,影响其电化学性能.其中以葡萄糖作为碳源合成的复合正极材料粒径细小,分布均匀,具有最好的电化学性能,在0.1 C放电电流下,首次放电比容量达143.1 mAh/g,接近LiFePO4的理论比容量(170 mAh/g).     

低溶解氧控制状态下污泥减量系统除磷脱氮特性

通过控制曝气量的方式研究了溶解氧对污泥减量系统除磷脱氮过程的影响。发现在低剂量2,4,5-三氯苯酚（TCP）作用下。活性污泥的内源SOUR值增加,SBR系统的低DO状态持续时间增长,周期平均DO降低,形成了有利于同时硝化反硝化SND脱氮的低DO环境。综合考虑TCP浓度对污泥减量、除磷脱氮和污泥性能的影响,TCP浓度建议为2mg／L,SBR周期平均DO值控制为2mg／L。与对照系统相比,2mg／LTCP污泥减量系统的曝气量增加了23％,剩余污泥排放量减少34．6％,出水水质与对照系统相当,实现了达标排放。表明低DO控制状态下、辅以排富磷污水除磷方式,TCP系统可以同时获得优异的除磷脱氮和污泥减量效果。     

微量元素对活性污泥脱氮除磷效果影响的对比试验研究

以实际城镇污水为研究对象,通过静态与连续流的对比试验,考察了几种微量元素及其投加方式对活性污泥脱氮除磷效果的影响.结果表明：Fe3＋对活性污泥系统脱氮除磷有较好的促进作用,其有效的投加浓度范围为10～20 mg/L,Co2＋和Ni2＋对活性污泥脱氮除磷效果无明显改善;Fe3＋、Co2＋和Ni2＋相互之间无明显促进和拮抗的作用;Fe3＋采用连续投加的方式,系统污染物去除率及活性污泥比好氧呼吸速率等方面提高明显,系统脱氮除磷功能明显加强,Co2＋和Ni2＋的系统投加方式的改变对活性污泥脱氮除磷效果的影响不明显.     

Effects of COD to Phosphorus Ratios on the Metabolism of PAOs in Enhanced Biological Phosphorus Removal with Different Carbon Sources

To elucidate the phosphorus removal and metabolism under various COD / P ratio,a sludge highly enriched in PAOs was used to investigate the impacts of COD / P in batch tests under different carbon supply conditions. Acetate,propionate and a mixture of acetate and propionate at a ratio of 3 ∶ 1( COD basis) was used as carbon sources with the COD / P of 20,15,10 and 5. 0 g COD /gP,respectively. The minimum COD / P ratios for complete P removal were found to be 8. 24 g COD /gP for acetate,11. 40 g COD /gP for propionate and9. 10 g COD /gP for the 3 ∶ 1 mixture of acetate and propionate. Converted to a mass basis,all three cases had a very similar ratio of 7. 7 g VFA /gP,which represented a useful guide for operation of EBPR plants to identify possible shortages in VFAs. The trend in PHV accumulation during the anaerobic period along with the decrease of COD / P ratios suggested that,PAOs may use the TCA pathway for anaerobic VFA uptake to maintain the required NADH production with reduced glycogen degradation. During the aerobic phase,the glycogen pool was reduced but remained enough compared to the requirement for anaerobic VFA uptake,and the synthesis and degradation of glycogen was not the inhibition factor of PAOs.