缺氧FNA对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的选择性抑菌效应

为了研究缺氧条件下游离亚硝酸（FNA）对氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）的选择性抑菌效应,通过批次试验考察活性污泥经缺氧FNA（0.27 mg HNO₂^--N·L^-1）处理6 h后,其氨氧化速率与亚硝酸盐氧化速率的变化及AOB和NOB活性恢复情况。结果表明：经缺氧FNA处理的活性污泥,NOB活性下降83.57%,而AOB的活性仅下降22.34%。此污泥在正常条件下运行34个周期后,NOB的活性仍未得到恢复,且硝化过程中亚硝酸盐积累率逐渐增加,最后稳定在90%以上。典型周期内氮化合物浓度变化研究表明,即使在过曝气2 h的条件下,亚硝酸盐积累并未遭到破坏。上述试验结果表明基于缺氧FNA选择性抑菌效应有望稳定实现城市污水短程硝化,为城市污水短程硝化厌氧氨氧化提供基础。     

序批式生物膜法短程硝化的实现及过程控制

在常温27-29℃、pH7．0-7．5条件下,序批式生物膜反应器短程硝化的试验表明：控制DO（2．0～3．0mg／L）和好氧时间可以实现稳定的亚硝酸盐积累。NO3^- -N始终在0．5mg／L以下,亚硝酸根积累率NO2^- -N／（NO2^- -N＋NO3^- -N）大于98％;生物膜厚度影响短程硝化程度,单个膜片体积和干重较小的反应器对亚硝酸根积累量较多,氨氧化速率也较快,而两者较大的反应器对亚硝酸盐反硝化作用强,亚硝酸根积累量较少;DO和pH的这些变化规律,可以被用于判定短程硝化反应快慢速度和结束时间,实现短程硝化的过程控制。     

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。     

溶解氧和游离氨对短程硝化启动的影响及调控

通过连续流反应短程硝化过程中溶解氧和游离氨对亚硝酸盐积累的影响研究,采用两组平行反应器进行对比。结果表明连续流工艺在城市生活污水的处理中,常温（25℃）低氧（1.5～2.5 mg/L）条件下能够快速启动短程硝化,FA质量浓度在20～40 mg/L对硝酸菌形成抑制,对亚硝酸菌的生长没有抑制,DO质量浓度调控在0.5～1.0 mg/L左右适宜范围内,可以实现亚硝酸盐积累并能获得较高的氨氮去除率。为连续流短程硝化同步反硝化的运行和调控提供了理论基础。     

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。     

不同DO梯度下生活污水SBR短程硝化试验研究

为探讨溶解氧(DO)对生活污水短程硝化的影响,常温条件(20~25℃)下,采用序批式反应器(SBR),利用高DO(0.8~1.0 mg·L-1)-低DO(0.3~0.5 mg·L-1)梯度限氧及氨氧化率(60%)控制策略经44 d成功启动短程硝化,之后逐步提高DO。结果表明,当DO小于2.5~3.0 mg·L-1时,氨氧化速率随着初始DO的增大而逐渐增大;当DO升至4.5~5.0 mg·L-1时,短程硝化的稳定性遭到破坏。经分析认为,短程硝化系统在较高DO下仍能稳定运行的原因主要为菌胶团絮体外异养菌对硝化菌的保护作用以及游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)的联合抑制作用。     

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%。     

短程硝化反硝化影响因素分析

通过介绍短程硝化反硝化的脱氮机理,分析了温度、DO浓度、游离氨浓度、游离亚硝酸浓度、pH值、泥龄及有机物浓度7个方面对于短程硝化反硝化的影响,探讨如何控制这些影响因素来达到亚硝酸盐的积累,最终实现短程硝化反硝化。提出了一些常用脱氮工艺进行短程硝化反硝化的控制参数,并展望了今后研究的发展方向。     

垃圾渗滤液厌氧出水实现短程硝化影响因素研究

针对垃圾渗滤液厌氧出水水质特点,采用连续流短程硝化反应器,考察溶解氧(DO)含量、pH和进水C/N对短程硝化快速启动的影响,在优化条件下研究化学抑制剂(KClO_3)对实现短程硝化的促进作用。结果表明,DO的质量浓度在0.5～1.0 mg/L时,亚硝化率高达92.4%,DO含量过高或过低均会对系统产生不利影响;适宜的pH为7.5～8.5,进水pH过高会造成游离氨(FA)含量呈指数级上升,对氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)均产生抑制作用;适宜的进水COD/ρ(TN)为3,亚硝化率稳定在89%,C/N过高会促进反硝化进程,但氨氧化过程受阻,此阶段COD去除率保持稳定。在上述优化条件下向系统中投加5 mmol/L的KClO_3,其对NOB进行了选择性抑制,5 d后氨氧化率和亚硝化率分别达94%和97%,短程硝化启动速度更迅速,出水各指标均优于对照组。     

长/短HRT联合低/高曝气实现短程硝化反硝化脱氮除磷

为了实现从同步硝化反硝化除磷向短程硝化反硝化除磷颗粒的转变,以颗粒污泥为接种污泥,采用低C/N比的人工配水,通过长/短HRT下的低/高曝气强度交替策略驯化短程硝化反硝化除磷系统。本策略能够维持更高的游离亚硝酸（FNA）浓度和持续时间,在抑制好氧聚磷菌的同时富集反硝化聚磷菌（denitrifying phosphate accumulating organisms, DPAOs）;此外,利用氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria, NOB）的亲氧能力差异产生亚氮积累,为DPAOs提供电子受体,最终实现短程硝化反硝化除磷。结果表明,第60天时采用低/高曝气策略的颗粒污泥中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}型DPAOs占比达45%,NOB 活性下降至3.28mgN/(gMLVSS·h)。在处理低碳源污水时,低/高曝气强度模式相较于恒定曝气强度模式展现出了更强的适应性和稳定性。稳定期出水COD浓度在50mg/L以下,出水总氮（TN）和总磷（TP）浓度分别低于15mg/L和0.5mg/L,TN去除率达94.54%,TP平均去除率为96.90%。     

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。     

变基质浓度下SBR亚硝化启动试验研究

采用SBR反应器,在低DO(<1.0 mg/L)及高氨氮浓度(220 mg/L)下,经过20周期(10 d)的连续运行,亚硝化率达到90%以上并且保持稳定。此后逐步降低氨氮浓度,深入研究6个不同水平下亚硝化效果和游离亚硝酸(FNA)及温度对亚硝化的影响。试验结果表明,高氨氮时,实施限时曝气且低DO、较高游离氨(FA)的联合抑制模式,低氨氮下,采取实时控制策略,避免过度曝气,经过130 d的运行,去除负荷稳定在0.301 kg NH 4+-N/(m3.d),污泥负荷稳定在0.374 kg NH4+-N/(kg MLSS.d),亚硝化率一直在95%以上,成功实现了低氨氮SBR亚硝化的启动。同时发现FNA对AOB的抑制具有可逆性,而缓慢升温对亚硝化效果影响不大。     

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。     

高氨氮垃圾渗滤液SBR法短程深度生物脱氮

以实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,应用SBR系统对该类废水短程生物脱氮的可行性进行研究,重点考察了短程生物脱氮实现、稳定及系统的脱氮性能.结果表明,经过95天的运行,SBR系统成功实现并维持了稳定短程生物脱氮,平均亚硝积累率在92.5%以上.获得了稳定的脱氮性能,NH4+-N,TN平均去除率分别在97.2%和91.7%以上.DO、ORP和pH曲线的特征点能够准确判断硝化和反硝化终点,可作为SBR处理垃圾渗滤液短程生物脱氮过程的控制参数.相对于氨氧化菌,亚硝酸盐氧化菌对FA、FNA更敏感,因此两者协同作用抑制亚硝酸盐氧化菌活性,再辅以过程控制,能够准确判断硝化终点,实现NOB从系统硝化菌群中逐渐被淘洗,AOB成为优势菌种的目标,这是系统长期维持稳定短程生物脱氮的决定因素,FISH检测结果证明了这一点.     

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。     

Achieving partial nitrification in a novel six basins alternately operating activated sludge process treating domestic wastewater

A novel technology was developed to achieve partial nitrification at moderately low DO and short HRT, which would save the aeration cost and have the capacity to treat a wide range of low-strength real wastewater. The process enables a relatively stable whereas nitrite accumulation rate (NO₂-AR) was stabilized over 94% in the last aerobic basin on average of each phase through a combination of short HRT and low DO level. Low DO did not produce sludge with poorer settleability. The morphology and internal structure of the granular sludge was observed by using a scanning electron microscope (SEM) analysis during a long-term operation. The images indicated that thick clusters of spherical cells and small rod-shaped cells (NOB and AOB are rod-shaped to spherical cells) were the dominant population structure, rather than filamentous and other bacteria under a combination of low DO and short HRT, which gives a good indication of nitrite accumulation achievement. MPN method was used to correlate AOB numbers with nutrient removal. It showed that an ammonia-oxidizing bacterium (AOB) was the dominant nitrifying bacteria, whereas high NO₂-AR was achieved at AOB number of 5.33×10⁸ cell/g MLSS. Higher pollutant removal efficiency of 86.2%, 98% and 96.1%, for TN, NH ₄ ⁺ -N, and TP, respectively, was achieved by a novel six basin activated sludge process (SBASP) at low DO level and low C/N ratio which were approximately equal to the complete nitrification-denitrification with the addition of sodium acetate (NaAc) at normal DO level of (1.5–2.5 mg/L).     

SBR工艺实现长期稳定的部分短程硝化

采用SBR工艺以实际生活污水为研究对象,通过3组预实验得出实现部分短程硝化(部分NH₄⁺-N转化为NO₂^--N)的最佳曝气量和曝气时间,启动长期运行的部分短程硝化序批式反应器(PNSBR),在好氧阶段以最佳曝气量[7.2~12L·(h·L)^-1]和曝气时间(2~3h)曝气,持续运行110多天(450多个周期)。结果显示,出水亚硝态氮积累率稳定维持在94%~100%,表明了长期稳定的短程硝化效果;出水NO₂^--N与NH₄⁺-N的比值大部分集中在2~4之间。进一步的分析得出,在PNSBR长期运行中,一方面通过控制曝气量和曝气时间使得好氧阶段溶解氧较低,更利于AOB的生长代谢而抑制NOB的活性;另一方面排水后剩余的亚硝态氮通过利用进水中的碳源反硝化去除(本周期的内源反硝化和下周期的外源反硝化),避免了为NOB提供底物的可能,从而实现了稳定的部分短程硝化。同步厌氧氨氧化和反硝化(SAD)工艺广泛存在,PNSBR反应器作为SAD的前置反应器,可提供满足SAD运行的进水,因此部分短程硝化是一项有潜力的工艺。     

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