不同碳源驯化聚糖菌反硝化及N2O释放特性

为了确定反硝化聚糖菌(DGAOs)的脱氮性能及N₂O释放特性,采用序批式生物反应器,分别以乙酸钠和葡萄糖为碳源(反应器分别记作SBRAc和SBRGl),考察其脱氮过程中的碳源变化以及N₂O释放特性。结果表明,SBRAc和SBRGl的总氮去除率分别为(80.2±2.8)%和(63.4±3.5)%,N₂O产率分别为(7.16±1.43)%和(13.35±2.46)%。以乙酸钠为碳源时,聚糖菌厌氧阶段吸收的有机物主要以胞内聚-β-羟基烷酸(PHA)形式储存;以葡萄糖为碳源时,部分有机物用于胞内糖原(Gly)的积累,PHA合成量减少。聚糖菌内源反硝化过程中,依次利用胞内PHA和Gly作为内碳源,且PHA提供电子的速率远大于Gly,导致SBRGl内NO₂^-大量积累、N₂O释放量增加。NO₂^-对氧化亚氮还原酶活性的抑制效应是导致聚糖菌内源反硝化过程释放N₂O的主要因素。与葡萄糖相比,乙酸钠更易被反硝化聚糖菌吸收为易利用的内碳源PHA,并降低反硝化过程中N₂O的释放量。     

生物脱氮中N2O产生过程的微生物作用

N2O是一种重要的温室气体.微生物的生物硝化反硝化过程是N2O产生的主要来源.从微生物学的角度阐述了脱氮过程中N2O的产生过程,并分析了不同脱氮过程中各菌种对N2O产生过程的作用.硝化过程中N2O主要产生于氨氧化细菌的氨氧化过程,亚硝酸盐氧化细菌的存在可以减少N2O的产量;反硝化过程中亚硝酸盐的积累,低氧和碳源不足都会导致N2O产生量的增加;另外,其他一些参与氮循环的微生物也会产生N2O.文章最后给出了污水脱氮过程中N2O减量化的策略以及今后研究的方向.     

低氧条件下生物反硝化过程中N2O的产量

利用SBR反应器,控制曝气量为0.3 L·min-1,通过改变N2∶O2比例,调节反硝化过程中DO浓度,以连续投加乙醇作为反硝化碳源,考察了低氧条件下NO-3N反硝化过程及N2O的产量。结果表明,DO对反硝化菌的活性具有明显的抑制作用。DO由0增至0.7 mg·L-1,NO-3N还原速率由18.12 mg N·(g MLSS)-1·h-1降至11.37 mg N·( gMLSS)-1·h-1,系统N2O产量由0.23 mg·L-1增至1.74 mg·L-1。其原因为：(1)较高的NO-2N浓度导致系统反硝化速率降低,N2O积累并释放;（2）DO对N2O还原酶活性具有明显的抑制作用。降低缺氧-好氧生物脱氮过程中缺氧反应器内部DO含量,是减少生物脱氮过程中N2O产量的关键因素。     

生物膜同步硝化反硝化脱氮过程中N2O的产生量及机理分析

为了考察生物膜同步硝化反硝化脱氮过程中氧化亚氮(N2O)的释放量,以碳纤维为填料,采用SBR反应器研究了实际生活污水生物膜同步硝化反硝化过程中N2O释放量并对其产生机理进行了分析.在低溶解氧水平(0.2～1.5 mg/L)下系统同步硝化反硝化率维持在79%以上.在4个溶解氧水平0.2、0.4、1.0、1.5 mg/L下,每去除1 g氨氮N2O释放量分别为0.005、0.025、0.021、0.025 g,远低于短程硝化反硝化系统N2O释放量.1个反应周期内,N2O释放量随NH4+-N氧化而增加,NH4+-N氧化结束后,N2O释放量急剧减少.在曝气状态下,N2O释放速率与ρ(COD)呈现了较好的相关性.分析发现,生物膜同步硝化反硝化系统中N2O主要是由异养硝化和好氧反硝化产生.     

厌氧折流板反应器降解青霉素废水的特性研究

利用厌氧折流板反应器对青霉素生产废水进行了试验研究.结果表明当进水COD为8g/L时,其COD去除率可达65%.ABR不同格室内部沿水力流程形成了由低级到高级的微生物菌谱,其去除负荷和去除率与进水负荷呈正相关.反应器沿程VFA和pH的变化表明了其内部存在明显的两相分离现象.     

不同C/N下SBBR脱氮过程N2O释放及胞外多聚物变化

在(20±2.0)℃条件下,利用序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）,考察不同碳氮比（C/N=3.0、5.0、8.0和10.0）下同步脱氮（simultaneous nitrification and denitrification,SND）过程N₂O释放及胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）变化。C/N由3.0增至10.0,异养菌大量增殖,曝气阶段DO降低,系统硝化性能受到抑制,SBBR系统出水NH₄⁺由0.5 mg/L以下增至（7.85±1.42）mg/L,N₂O产量由（2.68±0.17）mg/L降至（1.02±0.12）mg/L。C/N=8.0,TN去除率最大为80.4%±3.5%。反应初期,微生物体内聚β-羟基烷酸酯（PHA）增加,可为后续反硝化过程提供电子供体。AOB好氧反硝化和低氧条件下异养菌反硝化过程均可导致N₂O产生。C/N降低,SBBR内部缺氧区域减少,N₂O还原过程减弱,释放量增加;C/N增加,N₂O扩散进入生物膜内缺氧区域,促进其减量。C/N由3.0增至10.0,微生物EPS分泌由（57.6±5.6）mg / g VSS降至（32.7±3.2）mg / g VSS,其中,TB-EPS含量占65.8%~68.8%。低C/N下,紧密型EPS（TB-EPS）中多糖（PS）含量增加,生物膜更加密实,N₂O扩散进入缺氧区阻力增加,释放量增加。     

生活污水不同生物脱氮过程中N_2O产量及控制

利用好氧-缺氧SBR反应器和全程曝气SBBR反应器处理生活污水,分别实现了全程、短程和同步硝化反硝化脱氮过程,研究了不同脱氮过程中N2O的产生及释放情况,同时考察了不同DO条件下同步脱氮效率及N2O产生量。结果表明,全程、短程生物脱氮过程中N2O主要产生于硝化过程,反硝化过程有利于降低系统N2O产量。全程、短程、同步硝化反硝化脱氮过程中N2O产量分别为4.67、6.48和0.35mg.L-1。硝化过程中NO2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分AOB在限氧条件下以NH4+-N作为电子供体,NO2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。不同DO条件下同步硝化反硝化过程中N2O的产生表明:控制SBBR系统中DO浓度达到稳定的同步脱氮效率可使系统N2O产量最低。     

不同NO3-浓度An/A/O-SBR系统PAOs-GAOs竞争及N2O释放特性

采用厌氧/缺氧/好氧运行的序批式生物反应器（An/A/O-SBR）,经不同NO₃^-浓度（10,20,30和40 mg/L,以氮计）长期驯化,考察了不同NO₃^-条件下An/A/O-SBR脱氮除磷及N₂O释放特性,基于不同微生物降解特性分析,确定了不同NO₃^-浓度下SBR系统内反硝化聚磷菌（denitrifying phosphorus accumulating organisms,DPAOs）和聚糖菌（glycogen-accumulating organisms, GAOs）竞争关系。结果表明：随NO₃^-浓度增加,总氮（TN）去除率由90%以上降至41.3%,TP去除率呈先增高后降低的趋势,N₂O产率（N₂O_emission/NO_x^-_removal）分别为1.68%、4.17%、8.92%和14.28%。An/A/O-SBR内微生物呈PAOs和GAOs共存的污染物降解特性,高浓度NO₃^-缺氧吸磷过程出现NO₂^-积累,抑制DPAOs活性,GAOs碳源竞争能力增强,NO₃^--N由10 mg/L增至40 mg/L,厌氧阶段PAOs的COD耗量比例由33.5%降至25.1%,相应GAOs的COD耗量由59.3%增至74.1%。DPAOs-GAOs共生体系内,反硝化过程NO₂^-/HNO₂积累耦合反硝化聚糖菌比例增加,加剧了高NO₃^-下An/A/O-SBR内N₂O释放。     

厌氧-限氧SBR处理低C/N生活污水SNDPR启动及N2O释放

以厌氧-限氧方式运行序批式生物反应器（SBR）,采用逐步降低进水碳氮比（C/N）方式驯化聚磷菌（PAOs）和聚糖菌（GAOs）,启动了低C/N生活污水同步脱氮除磷过程（SNDPR）,并考察了SNDPR内PAOs、GAOs间竞争关系及系统脱氮除磷性能过程N₂O释放特性。结果表明,C/N=7.0,SBR限氧段脱氮和除磷效率分别为83.5%和90%以上,N₂O产量为0.54 mg/L;C/N=3.0~3.5,脱氮和除磷效率分别降至60.1%和80.5%,N₂O产量达1.09 mg/L。SBR内不同反应阶段内源物质变化均表现出PAOs-GAOs共存特性。高C/N有利于微生物合成聚-β-羟基烷酸酯（PHA）并促进N₂O还原。C/N降低,SBR内污泥内源物质转化倾向于富集GAOs的降解特性。氨氧化菌（AOB）好氧反硝化过程及GAOs以PHA作为电子供体的内源反硝化过程促进了N₂O的释放。随C/N降低,SBR内污泥平均胞外聚合物（EPS）由43.4 mg/g VSS增至50.5 mg/g VSS,污泥容积指数（SVI）由99 ml/g增至127 ml/g。疏松型EPS（LB-EPS）内,蛋白质（PN）与多糖（PS）之比（PN/PS）随C/N增加而降低,污泥亲水性增加,不利于污泥脱水。     

压力接触氧化塔处理吡虫啉废水脱氮研究

采用压力式接触氧化塔处理吡虫啉废水,并对其脱氮性能进行了试验研究。详细考察了溶解氧、容积负荷、废水含盐质量分数对氧化塔脱氮性能的影响,并对其脱氮机理进行了探讨。结果表明:当进水容积负荷(以COD计)<18.26 kg/(m3.d),NH3—N质量浓度为110 mg/L,总氮(TN)质量浓度为200 mg/L时,控制系统溶解氧的质量浓度为5.8 mg/L,压力为0.3 MPa,其COD去除率超过70%,NH3—N和TN去除率分别可达85%和80%;含盐质量分数的增加会抑制硝化菌的增殖;加压接触氧化塔在内部能够形成厌氧微环境,实现同步硝化反硝化。