集成式铁基质生物膜反应器自养反硝化深度脱氮

以污水厂处理水为研究对象,采用铁基质生物载体与生物膜耦合实现高效自养反硝化脱氮。考察停留时间(HRT)对系统脱氮效能的影响,通过动力学及微生物群落结构分析,揭示耦合技术的脱氮机理。结果表明:HRT为8 h,对一级A和一级B污水厂处理水,总氮(TN)平均去除率分别为95.41%和92.55%,TN处理负荷分别为0.48 kg TN/(m³·d)和0.58 kg TN/(m³·d),硝化过程氨氮(NH₄⁺-N)饱和常数分别为1.17 mg/L和0.72 mg/L,反硝化过程硝氮(NO₃^--N)饱和常数分别为0.87 mg/L和0.67 mg/L。出水水质分别达到《地表水环境质量标准》Ⅲ类、Ⅴ类水质标准。铁基质生物载体与生物膜耦合系统中微生物优势菌属为Maritimimonas、Rhodobacter和Sphaerotilus,均为自养反硝化菌,证实了铁基质生物载体可为自养反硝化菌提供电子,实现生物自养反硝化脱氮。     

不同S/N对硫自养短程反硝化亚硝酸盐积累特性试验研究

短程反硝化是一种厌氧氨氧化基质NO₂^--N获取的新型途径。在自养短程反硝化系统中，以硫代硫酸钠作为底物，在不同的硫氮比(S^2-/NO₃^--N)的条件下，通过控制水力停留时间、温度，将NO₃^--N还原至NO₂^--N，成功实现自养短程反硝化系统中NO₂^--N的积累。实验结果表明，三个S/N表现出不同的NO₂^--N的积累，S/N为1:1.14时，NO₃^--N的去除率稳定在75%左右，NO₂^--N的积累率(NTR)几乎为零；S/N为1:1.71时，NO₃^--N的去除率维持在40%～50%之间，NTR增长到8%左右；S/N为1:2.28时，NO₃^-     

双膜耦合系统（MBR-MBfR）处理低碳氮比污水实验研究

为解决实际低碳氮比废水高效脱氮问题，以MBR-MBfR双膜耦合系统为研究对象，探究不同C/N双膜系统的脱氮效果。结果表明，当C/N=2时，其对NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN及COD的协同去除效果最好，COD、NO₃^--N、NO₂^--N、NH₄⁺-N、TN的去除率分别达到79.16%、78.40%、88.41%、77.04%和77.31%，是适合MBR-MBfR双膜耦合系统的最佳碳氮比。用于处理实际废水经过20 d的运行，结果表明，COD、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN去除率分别达到75.88%、80.02%、76.42%和80.92%。达到较好的双膜耦合效果，为反应器高效脱氮以及去除含有有机碳的低C/N废水提供参考和技术支持。高通量测序结果表明：1)作为氨氧化菌(AOB)的亚硝基...     

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S⁰)与天然铁硫矿石(FeS、Fe_1-xS、FeS₂)两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO₃^--N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h (B1)、12h (B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO₃^--N完全去除。PO₄^3--P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO₄^3-P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO₄^2-/NO₃^-低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应...     

丝瓜络耦合硫铁复合填料强化处理硝酸盐的特性

为强化污水处理厂尾水的深度脱氮,研究丝瓜络、硫和铁不同质量比和不同水力停留时间(HRT)下丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤池的脱氮效率,并对比分析丝瓜络反硝化滤柱和丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤柱的脱氮性能。结果表明,120 g丝瓜络∶380 g硫铁复合填料系统(Fe∶S∶水泥=5∶2∶3)脱氮性能最佳,NO3--N去除率稳定,最高可达100%,NO3--N平均去除率约为90.4%,TN平均去除率约为83.1%,系统最佳运行HRT为8 h。丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤柱更耐冲击负荷,脱氮性能更好。通过高通量测序结果可知,丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤柱中自养反硝化菌增长了219.2%,异养反硝化菌增长了33.0%,添加硫铁复合硫铁填料强化了异养联合自养反硝化作用。可见,丝瓜络耦合硫铁复合填料反硝化滤柱在一定条件下具有高效脱氮能力,适用于城市污水厂尾水的深度脱氮处理。     

硫-硫铁复合床深度脱氮除磷

利用硫铁填料床能同时脱氮除磷,提高城市污水厂出水水质。针对其长期运行填料板结导致填料床堵塞问题,利用硫-硫铁耦合填料床对污水进行脱氮除磷,通过硫填料床脱氧、改变硫铁填充方式以及反冲洗防止填料床堵塞,实现稳定运行。试验结果表明,利用硫自养填料床脱氧,在滤速为0.55~1.37 m/h下,出水溶解氧(DO)浓度均低于0.4 mg/L,最低浓度达0.29 mg/L,溶解氧去除率均在90%以上。硫铁耦合填料床脱氮除磷,在滤速为0.4~1.2 m/h下,出水总磷浓度均低于0.2 mg/L;当滤速低于0.9 m/h时,出水NO₃^--N浓度低于2.5 mg/L,两种硫铁耦合填料床的脱氮负荷为1 000 mg NO₃^--N/(L·d)。完全混合硫铁耦合填料床运行50 d后反应器出现堵塞,后续运行进水压力达53 kPa,填料球分置硫铁耦合填料床运行100 d左右未出现堵塞,适时反冲可以进一步解决填料床堵塞。     

人工快渗系统短程硝化反硝化的协同启动及脱氮性能

为提高人工快渗(CRI)系统的脱氮性能,构建了好氧(O)/缺氧(A)两段式CRI系统处理模拟生活污水,采用NaCl-pH协同调控的方式启动短程硝化反硝化,考察了其对NH₄⁺-N、TN去除的强化效果。结果表明,进水中投加质量浓度为6 000 mg/L的NaCl运行13 d后,O-CRI反应柱的NO₂^--N积累率可达到71.7%,此时提高进水pH至8.8,NO₂^--N积累率可增高至95.5%,NaCl-pH协同调控可成功启动短程硝化。O/A-CRI系统稳定运行期间NH₄⁺-N、TN去除率均值分别达到97.6%、87.5%,比对照组分别提高了2.9、41.3个百分点。O-CRI反应柱内的脱氮功能菌以氨氧化菌(AOB)为主,其中相对丰度较高的菌属为Nitrosomonas、Nitrosospira,而以Nitrospira为代表的亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性由于被选择性抑制而致使其相对丰度大幅减小,从而保障了NO     

硫型免烧自养反硝化填料制备及其脱氮性能研究

针对目前自养反硝化填料成本高、结构不稳定等缺点，利用硫铁矿和硫磺为主要原料通过免烧法得到硫型免烧填料(SUF)。结果表明，SUF破碎率低(4.73%)、孔隙丰富，SUF反应器启动时间短(12 d)，在提高进水NO₃^--N浓度阶段，进水NO₃^--N质量浓度在15～30 mg/L范围内，SUF反应器对NO₃^--N的平均去除率为88.14%，在进水NO₃^--N质量浓度提升至44 mg/L时，SUF反应器能够适应并迅速恢复高效运行，平均去除率为90.84%，显示出了优异的脱氮性能。相比于市售填料(CF), SUF在保证脱氮效率的同时，成本更低且结构稳定。SUF反应器中主要功能菌属为Ferritrophicum、 Sulfurimonas、 Thiobacillus等，SUF中的硫和硫化物作为电子供体被微生物利用。     

反硝化深床滤柱深度脱氮效果及反硝化功能基因分析

采用石英砂、活性炭双层滤料反硝化深床滤柱处理城镇污水处理厂二沉池出水中硝酸盐氮（NO₃^--N）,研究了深床滤柱反硝化脱氮性能以及主要反硝化功能基因对进水碳氮比（化学需氧量/总氮,即COD/TN,简称C/N）的响应。结果表明,NO₃^--N平均转化率随着C/N升高,由46.5%升高至90.0%,化学需氧量（COD）平均去除率由97.2%降至76.5%。低碳氮比（C/N<6）条件下,出水亚硝酸盐氮（NO₂^--N）出现明显的积累,在C/N=4.2时,积累率达41.5%,在高碳氮比（C/N ≥ 6）条件下,NO₂^--N积累量逐渐减少,直至出水无NO₂^--N。研究表明,反硝化深床滤柱对污染物的转化主要发生在前35cm滤料深度,COD去除率和NO₃^--N转化率分别为94.0%、81.2%。采用荧光实时定量PCR技术在C/N分别为4.2、6和7条件下,对深床滤柱中反硝化功能基因napA、narG、nirK、nirS和nosZ数量进行分析,结果表明,随着C/N升高,各反硝化功能基因拷贝数也随之升高,说明增加碳源投加量可以为反硝化细菌提供更好的生长环境,有利于其生长繁殖,促进反硝化过程的进行;当narG基因拷贝数大于（nirS+nirK）基因拷贝数时,NO₂^--N会产生积累。     

硫/铁硫化物自养反硝化脱氮除磷研究进展

二级出水中的氮、磷浓度虽较低,但污水排放量大,是造成水体富营养化的原因之一;且二级出水的碳氮比低,采用传统反硝化工艺无法达到脱氮除磷的需求。利用硫/铁硫化物自养反硝化深度处理污水是有必要的。阐述了自养反硝化菌利用硫/铁硫化物进行反硝化脱氮除磷的基本原理,以及反硝化菌用铁硫化物作电子供体的反应途径,论述了水力停留时间（HRT）、温度、pH对硫/铁硫化物自养反硝化过程的影响。研究表明：增加HRT可以提高硫/铁硫化物自养反硝化对氮、磷的去除率;反硝化菌群属于嗜温性菌,温度低于20℃明显抑制反硝化速率;pH为6.5～7.0时硫/铁硫化物自养反硝化菌群的活性最高,对氮、磷的去除效果最好;硫氮比、COD等也会影响硫/铁硫化物自养反硝化对氮、磷的去除效率。介绍了前人研究硫/铁硫化物自养反硝化过程中主要的微生物种类和相对丰度,总结了国内外关于硫/铁硫化物自养反硝化脱氮除磷的工程实际应用,并指出工艺中存在的问题及解决方向。     

NOx——N对初沉污泥厌氧发酵及反硝化性能的影响

为了解决低C/N比污水的脱氮问题,本研究将NO_x^--N引入到初沉污泥厌氧发酵系统,利用初沉污泥厌氧发酵过程释放的有机碳源完成反硝化,以达到利用初沉污泥作为碳源强化污水脱氮的目的。通过对系统中VFAs积累、NO_x^--N去除及VSS变化情况的考察,对比研究了4种不同电子受体类型初沉污泥厌氧系统发酵性能、反硝化能力。得出:在34 d的发酵期里,NO₃^--N型系统以及NO₂^--N、NO₃^--N混合型系统中没有出现明显VFAs积累,而在NO₂^--N型系统和纯厌氧系统中出现了不同程度的VFAs积累,说明在试验条件下,NO₃^--N型和混合型系统发酵过程所释放的碳源能得到较好的利用;各系统中NO_x^--N还原总量分别为1692 mg·L^-1(NO₃^--N型)、1330 mg·L^-1(混合型)、1223 mg·L^-1(NO₂^--N型),表明NO₃^--N型系统反硝化能力最强;此外,虽然各NO_x^--N系统中的VSS减量程度相对于厌氧系统稍有降低,但各系统均达到了60%以上的高VSS减量水平,其中NO₃^--N型系统VSS减量67.9%,在各NO_x^--N系统中最高。综上,NO₃^--N型初沉污泥厌氧发酵系统能同时取得相对最好的反硝化脱氮及污泥减量性能。     

反硝化颗粒污泥处理不锈钢酸洗废水研究

采用以厌氧絮状污泥作为接种污泥的上流式厌氧反应器，通过调整其水力停留时间和水力条件等关键因素培养反硝化颗粒污泥，开展其对不锈钢酸洗废水脱氮研究。研究结果表明，上流式厌氧反应器以甲醇作为碳源运行42 d后，形成了成熟的反硝化颗粒污泥；成熟的反硝化颗粒污泥边缘清晰、表面包裹大量杆菌，单颗污泥沉降速率可达198～273 m/h，粒径为1～6 mm，反硝化速率最高可达2.79 gN/(gVSS·d)；在反应器NO₃^--N容积负荷为2.0～2.44 kg/(m³·d)时，NO₃^--N平均去除率为98.03%,NH₄⁺-N平均去除率为89.76%,TN平均去除率为97.81%；最终出水的氨氮及总氮可同时满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)的间接排放标准和《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的C级排放标准。本工艺相比传统反硝化工艺能够节约碳源30%左右。     

不同电子受体配比对反硝化除磷特性及内碳源转化利用的影响

以A²/O-生物接触氧化(biological contact oxidation,BCO)系统反硝化除磷活性污泥为研究对象,通过投加不同浓度的NO₂^--N和NO₃^--N(30 mg·L^-1),考察了反硝化聚磷菌(denitrifying polyphosphate accumulating organisms,DPAOs)在不同电子受体配比(NO₂^--N:NO₃^--N0, 0.2:0.8, 0.4:0.6, 0.5:0.5, 0.6:0.4)条件下的脱氮除磷特性。结果表明:乙酸钠为DPAOs用于反硝化除磷的理想碳源,且其浓度为200 mg·L^-1时最佳;仅以NO₃^--N为电子受体进行缺氧吸磷反应时,NO₃^--N的投加量为30 mg·L^-1时较为合适;以NO₂^--N作为电子受体,未经 驯化的DPAOs,短时间内很难利用NO₂^--N,但低浓度的 (6 mg·L^-1)不会影响DPAOs以 作电子受体进行反硝化除磷;同时,NO₂^--N对于DPAOs吸磷作用的抑制程度明显强于 反硝化作用,当NO₂^--N浓度达到18 mg·L^-1时,吸磷反应基本停止;此外,较高浓度的NO₂^--N不仅会抑制聚羟基脂肪酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate,PHA)的分解利用,且会使PHA分解产生的能量较多地用于储存糖原(glycogen,Gly),而所分解利用的PHA中90%以上为聚-β-羟基丁酸酯(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)。     

硫铁耦合自养反硝化系统运行性能优化研究

为解决单质硫自养反硝化pH偏低和硫酸盐副产物的问题，本研究通过开展“硫磺-硫铁矿/菱铁矿”填料脱氮性能比选，并分析了出水pH和硫酸盐副产物浓度，确定了以硫磺作为主要填料，菱铁矿作为主要辅助填料，构建新型硫铁耦合自养反硝化填料系统。通过填料优化实验，确定了硫铁耦合填料的最佳粒径为3～5mm，硫磺和菱铁矿最佳质量比为3∶1；。在进水硝酸盐为10mg/L、HRT=80min条件下，采用最佳硫铁耦合填料的小试实验装置出水硝酸盐平均浓度为1.43mg/L，硝酸盐去除率为85.28%。     

厌氧复合床处理模拟焦化废水的反硝化动力学

采用厌氧复合床(UBF)处理模拟焦化废水,进水中投加NaNO₃模拟硝化液回流,实现了同时反硝化/产甲烷,COD去除率达到94%,NO₃^--N去除率达到99%。取复合床下部污泥做反硝化动力学研究,在存在亚硝酸盐积累的情况下,以NO₃^--N+0.6NO₂^--N作为反硝化电子受体,采用双基质的Monod方程对实验数据进行拟合,拟合曲线与实验测定值相关性良好。其次,采用双基质的Monod微分方程组对NO₃^--N和NO₂^--N的浓度变化进行拟合,得到相关参数:硝态氮的最大比降解速率和半饱和常数分别为1.13 d^-1和2.0 mg·L^-1;亚硝态氮的最大比降解速率和半饱和常数分别为0.66 d^-1和2.5 mg·L^-1,基于硝态氮和亚硝态氮的有机物半饱和常数分别为90.8 mg·L^-1和96.8 mg·L^-1。     

表观厌氧环境下短程硝化同步反硝化的实现与特征分析

近年来,水体富营养化引起的水环境安全事件频发。总氮(TN)是引起水体富营养化的其中一个关键因素,废水脱氮处理能够有效减少TN的排放。研究采用序批式反应器(SBR),通过控制曝气量,建立溶解氧(DO)低于0.01 mg/L的表观厌氧环境,成功启动并维持了短程硝化及同步反硝化。低氨氮进水(80 mg/L)下,氨氮氧化率和亚硝酸盐氮(NO₂^--N)转化率分别为99%和94%;高氨氮进水(160 mg/L)下,氨氮氧化率和NO₂^--N转化率分别为98%和88%。比较分析发现,进水碳氮比(C/N)为2∶1时,短程硝化同步反硝化具有最高的成本效益,TN去除率和出水氨氮平均质量浓度分别约为50%和4.8 mg/L,去除1 g TN实际消耗4.94 g碱度(以CaCO₃计)。     

石灰石改性硫磺材料深度脱氮除磷研究

为了使污水处理厂出水中的氮、磷浓度进一步降低,制备出了一种石灰石改性硫磺材料,通过批次实验和生物滤池实验探究其脱氮除磷性能。结果表明,硫磺/石灰石体积比为3∶1的改性材料脱氮除磷效果最佳,发泡可以提高改性材料脱氮除磷性能,改性材料对HRT有较好的适应性。当HRT=1 h,进水NO₃^--N、PO₄^3--P分别为20、1 mg/L时,生物滤池NO₃^--N、PO₄^3--P去除率分别高于89%、65%。微生物群落分析显示,生物滤池中硫自养反硝化菌丰度大于79%。     

炼油废水中好氧反硝化菌的筛选及降解特性

为了提高炼油废水生物处理装置的反硝化性能,从武汉石化污水处理厂的活性污泥中筛选出一株好氧反硝化菌AD10,经生理生化及16SrDNA序列分析,将其鉴定为假单胞菌属。通过单因素实验研究了该菌的最适培养条件:以丁二酸钠为碳源,C/N=14,温度30℃,初始pH=6.0,摇床转速200r/min。在此条件下,ρ(NO₃^--N)=556.81mg/L时72h的去除率为97.2%,且耐受的硝酸盐氮质量浓度达到654.00mg/L。菌株AD10培养11.5h,对ρ(NO₃^--N)=140.31mg/L和ρ(TN)=141.62mg/L的去除率分别为95.8%和93.9%,其反硝化速率高于大部分已发现的好氧反硝化菌,检测到的ρ(NO₂^–-N)≤2.30mg/L,未出现明显的积累,菌株AD10能够进行完全反硝化。     

一株异养硝化-好氧反硝化菌株L3的筛选鉴定及其脱氮特性

从广东三水罗非鱼养殖池底泥分离筛选出一株具有高效降氮能力的异养硝化-好氧反硝化细菌L3。通过形态学，生理生化以及16S rRNA基因序列分析鉴定该菌株为青岛假单胞菌Pseudomonas qingdaonensis。研究了该菌株对三种含氮模拟废水的脱氮特性及降氮过程的pH耐受范围，进一步采用响应面法探究了温度、pH、C/N、溶氧量及其交互作用对菌株L3脱氮性能的影响。结果表明，该菌株处理高浓度含氮模拟废水48 h后NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别达到90.50%、65.24%、85.34%，且在酸性条件下(pH=4)有较强的降氮能力；响应面法结果表明菌株最佳脱氮条件为温度29.1℃，C/N为11.7，摇床转速175 r/min,pH为6.2，其中温度、碳氮比及二者之间的交互作用对NH₄⁺-N去除率的影响显著；在最优条件下，菌株L3处理模拟氨氮废水12 h后对NH₄     

硫自养/异养协同反硝化深度脱氮处理三氯蔗糖生产废水

为解决工业废水普遍存在的氮污染问题及单一电子供体的反硝化技术存在的缺陷,在上流式高效流化床反硝化反应器中,本文以Na₂S₂O₃和葡萄糖为底物构建硫自养/异养协同反硝化脱氮系统,研究其对三氯蔗糖生产废水二级处理出水的深度脱氮效果。在(35±1)℃下,调整进水C/N/S为1.3/1/1.9,反应器在40~109天运行期间,达到较高的脱氮水平,NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N去除率均在93%以上,最大NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N去除负荷达到3.52kg/(m³·d),且在不投加pH缓冲剂的条件下,出水pH始终保持在7.0以上。硫自养/异养协同反硝化污泥的群落组成以自养反硝化菌和兼养反硝化菌为主,其占比分别为45.69%和25.38%,异养反硝化菌相对较少。其中Thiobacillus是相对丰度最高的自养反硝化细菌,占比39.02%。