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。     

异养硝化-好氧反硝化菌异养硝化性能的影响因素

在异养硝化-好氧反硝化菌H1良好的脱氮效果基础上,研究了在不同溶解氧浓度、废水成分和金属离子存在条件下时,H1的代谢途径及其异养硝化性能的变化。研究表明,溶解氧浓度在4.7 mg/L时,H1脱氮途径最佳;在NH4+模拟废水中,NH4+会通过NH4+—→NH2OH—→N2O—→N2的途径被快速去除;在NH4+和NO2?混合模拟废水中,没有显示出H1优先进行反硝化的现象,NH4+-N的降解是短程的硝化反硝化过程;在NH4+和NO3?混合模拟废水中,NO3?会诱导羟胺氧化酶产生NO2?-N,使得NH4+-N经过反硝化途径的亚硝酸盐水平被去除;在NH4+模拟废水中,1 mmol/L的Cu2+和Fe2+对异养硝化过程具有显著地激活作用。     

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.     

O1/A1/O2/A2工艺处理焦化废水试验研究

通过对短程硝化反硝化工艺的研究,开发了好氧/厌氧/好氧/缺氧(O1/A1/O2/A2)生物脱氮新工艺并用于焦化废水的处理。考察了NH4+-N、COD、TN对反应器运行效果影响。结果表明,当进水COD平均为3 012.9 mg/L,NH4+-N、TN、挥发酚、总氰平均质量浓度分别为590.5、608.4、361.8、34.5 mg/L;出水COD平均为81.7 mg/L,出水NH4+-N、TN、挥发酚、总氰的平均质量浓度分别为0.1、9.9、0.1、0.1 mg/L,出水指标达到国家污水综合排放一级标准,A/O工艺处理这种焦化废水TN偏高,而用O1/A1/O2/A2工艺可以解决这一问题,实现了TN脱除。考察了温度、DO、pH对短程硝化影响。结果表明,在DO质量浓度为1.0～1.5 mg/L、温度在30～35℃、pH 7.5～8.0,系统能够进行稳定短程硝化反硝化。     

以NO-3-N和NO-2-N为电子受体的反硝化聚磷过程的研究进展

目前反硝化聚磷研究多集中在以NO-3-N作为电子受体,理论成熟,实践可行,还采用现代的分子生物方法对此类菌的微生物特性进行了研究。但利用NO-2-N作为电子受体完成反硝化脱氮聚磷过程研究处于模糊控制的阶段,争议的焦点为抑制浓度。今后的研究方向为(1)应同步考察两种驯化过程中反硝化聚磷菌的种类、数量、缺氧条件下的反硝化聚磷速率。(2)应对利用NO-2-N的反硝化聚磷菌进行分离、筛选和鉴定,并明确菌的生物学特性和生物学利用。(3)PO43--P的去除途径,应考虑反硝化聚磷菌是否具有还原磷酸盐产生磷化氢的途径。(4)N的去除途径,应考虑N2O的产生及产生量。     

短程硝化过程动力学及有机物影响试验研究

在SBR中对自养环境下短程硝化过程动力学和维持初始DO质量浓度不变的条件下有机物对短程硝化的影响进行研究.结果表明,自养环境下,短程硝化过程动力学可以用Monod模型表示,NH4+-N对污泥的最大比氧化速率vmax为13.05mg·g1·h-1,NH4+-N半饱和常数Ks为21.98 mg·L-1.DO充足的条件下,低浓度有机物对短程硝化作用影响不大,系统中主要反应为短程硝化;高浓度有机环境下,氨氮降解速率略有下降,亚硝氮积累率降幅较大,TN有损失,系统中除了短程硝化外,还发生了同步硝化反硝化作用.动力学参数vmax随着有机物浓度的增加先变大后减小,在C/N体积比为0.6左右时,vmax达到最大值58.72 mg·g-1·h-1.     

盐度对缺氧–好氧SBBR微生物活性及N2O释放的影响

含盐废水硝化过程常常出现亚硝酸盐积累,从而导致强温室气体N2O的产生。利用序批式生物膜反应器(SBBR),考察了含盐生活污水同步脱氮过程不同菌群活性变化及N2O释放过程。结果表明,盐度增加,各菌群活性受抑制程度依次为亚硝酸盐氧化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria, NOB)?氨氧化菌(Ammonia Oxidizing Bacteria, AOB)?碳氧化菌。实验盐度范围内(0~20 g NaCl/L),COD出水约稳定在50.0 mg/L,平均NH4+去除率由98%以上降至约70.5%,TN去除率由42.4%降至16.9%,N2O平均产率由3.9%增至13.3%。与SND变化类似,微生物体内聚-β-羟基脂肪酸酯(PHA)和糖原(Gly)积累随盐度增加呈先增加后减少趋势。N2O主要产生于AOB好氧反硝化过程和硝化后期内源反硝化过程。低盐度(≤10 g NaCl/L)下,SBBR内缺氧区有助于减少N2O释放;盐度增加,高盐度耦合低内碳源合成,加剧了内源反硝化阶段各还原酶之间电子竞争。高盐度导致微生物胞外聚合物(EPS)分泌增加,多聚糖(PS)比例上升,膜内缺氧区域减少,抑制N2O还原过程。     

DO浓度对生活污水硝化过程中N2O产生量的影响

为确定污水脱氮过程中最优的DO浓度和曝气方式,以提高污水处理效率,降低N2O产生量,采用实际生活污水应用小试SBR反应器,重点考察了不同DO浓度条件下,硝化效率和硝化过程中N2O的产生量,结果表明,当DO浓度恒定为0．4mg／L时,虽然硝化过程所消耗的能量最低,但其氨氮氧化的速率较低。提高DO浓度,氨氮氧化速率可随之升高。低氨氮生活污水硝化过程中仍有N2O产生。DO浓度为0．4mg／L和0．9mg／L时,污水N2O产生量（以N计）分别为1．5mg／L和1．6mg／L;而DO浓度为1．5mg／L和2．0mg／L时,N2O产生量则分别降低至0．5mg／L和0．4mg／L。     

A~2/O淹没式生物膜工艺处理城镇污水的研究

山东省东阿县污水处理厂一期工程采用厌氧-缺氧-淹没式生物膜法(A2/O)工艺处理城镇污水。COD平均去除率为93.8%,出水平均COD为22.7 mg.L-1;NH3-N和PO43--P平均去除率为97.6%和76.0%,出水平均质量浓度为0.87、0.78 mg.L-1,出水满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A标准。研究还发现厌氧池中存在厌氧氨氧化反硝化协同反应,NH3-N、NO3--N平均去除量分别为2.43、4.11 mg.L-1。     

城市生活垃圾晚期渗滤液氨氮的常温短程去除

试验用水为典型的晚期城市生活垃圾渗滤液。第一阶段试验采用“两级UASB+A/O”系统，在一级UASB中进行回流处理水反硝化，二级UASB进行产甲烷反应，A/O反应器进行NH4+-N硝化反应。第一阶段研究表明可生化有机物在一级UASB几乎全部降解，所以第二阶段试验取消第二级UASB形成“一级UASB+A/O”系统。系统的有机物去除率＝50~70％，系统出水COD＝1000~1500 mg•L-1。当运行温度为17~29℃时，实现了稳定的NO2--N累积率为90~99％的短程硝化。试验期间 NH4+-N负荷（ALR）=0.28~0.60 kgNH4+-N•m-3•d-1，NH4+-N硝化率=90~100%。当ALR <0.45 kgNH4+-N•m-3•d-1，硝化率>98％，出水NH4+-N<15mg•L-1。在进水COD/NH4+-N＝2~3时，无机氮TIN去除率＝70~80％。采用荧光原位杂交技术（FISH）对活性污泥进行检测，结果表明，A/O工艺活性污泥中的NH4+-N氧化菌（AOB）为细菌总数的4％左右，NO2--N 氧化菌（NOB）数量不足细菌总量的0.2％。     

不同填料的厌氧氨氧化污泥挂膜性能比较

向厌氧氨氧化反应器内投加填料形成生物膜有利于污泥的持留,然而有关填料本身的不同特点对厌氧氨氧化生物膜生长影响的报道较少。将两种不同密度的悬浮塑料填料和两种不同密度的海绵填料置于同一反应器内,进行厌氧氨氧化污泥的挂膜,结果发现海绵填料的单个填料氨氮平均去除速率和亚硝态氮平均去除速率整体高于悬浮塑料填料,所挂污泥的EPS含量整体也高于悬浮塑料填料,并且挂膜速度也相对较快。在挂膜30 d后,单个小密度海绵填料便可检测出氨氮和亚硝态氮去除速率,且Δ（NO₂^--N）/（NH₄⁺-N）值接近1.32。在挂膜105 d后,单个小密度海绵填料的氨氮平均去除速率为0.123 mg·L^-1·h^-1,亚硝态氮平均去除速率为0.160 mg·L^-1·h^-1,值为1.30,最为接近理论值1.32,厌氧氨氧化活性为最佳,并且其所挂污泥的厌氧氨氧化菌丰度值在4种填料中最大,为1.73×10¹⁰ copies·（g dry sludge）^-1,总体来看小密度海绵填料的挂膜效果更好。     

电絮凝-半短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理裂化催化剂废水

裂化催化剂生产过程中产生的高盐度、高浊度、高氨氮、低C/N比废水难以处理。构建了电絮凝-半短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺,考察了该组合工艺对实际裂化催化剂废水的处理效果以及处理稳定性。结果表明组合工艺处理裂化催化剂废水具有较好的稳定性,出水水质稳定在以下水平:浊度< 30 NTU,NH₄⁺-N< 10 mg·L^-1,NO₂^--N< 3 mg·L^-1, NO₃^-< 40 mg·L^-1,COD< 100 mg·L^-1;通过进水氨氮浓度确定曝气时间的方式可以保证长期稳定的半短程硝化过程,出水NO₂^-/NH₄⁺-N比值维持在0.9～1.4之间,满足厌氧氨氧化反应器的进水要求;同时在裂化催化剂废水的高盐度胁迫下厌氧氨氧化工艺能够表现出显著的厌氧氨氧化效果。     

溶解氧对长距离输水管道水质影响

为保证长距离输水管道输送水水质,采用管道模拟反应器考察了溶解氧（DO）对输水管道水质影响以及曝气充氧后水质恢复情况。结果表明：DO降低影响氨氮（NH₄⁺-N）的去除,DO浓度越低越不利于NH₄⁺-N的去除,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,NH₄⁺-N去除率分别由90%降到21%和85%,曝气充氧54 h和3 h后恢复;DO浓度降低导致亚硝酸氮（NO₂^--N）积累明显增加,DO浓度越低,NO₂^--N的积累越严重,且曝气充氧后恢复越缓慢,DO=0.5 mg·L^-1的反应器在运行95 h后,出水NO₂^--N由0.02 mg·L^-1增加到0.354 mg·L^-1,曝气充氧54 h后恢复,DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行32 h后,出水NO₂^--N达到最大值0.112 mg·L^-1,曝气充氧4 h后恢复;DO浓度降低使水中UV₂₅₄升高,DO=0.5 mg·L^-1和DO=1.5 mg·L^-1的反应器在运行2 h后,出水UV₂₅₄分别增加了70.8%和20.8%,均在运行32 h后恢复,且曝气充氧后保持稳定。因此,DO对长距离输水管道水质具有重要影响,可采用DO实现对水质的调控。     

Simultaneous removal of nitrogen and phosphorus from swine wastewater in a sequencing batch biofilm reactor

In this study, the performance of a sequencing batch biofilm reactor (SBBR) for removal of nitrogen and phosphorus from swine wastewater was evaluated. The replacement rate of wastewater was set at 12.5%throughout the exper-iment. The anaerobic and aerobic times were 3 h and 7 h, respectively, and the dissolved oxygen concentration of the aerobic phase was about 3.95 mg·L?1. The SBBR process demonstrated good performance in treating swine wastewater. The percentage removal of total chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen (NH4+-N), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) was 98.2%, 95.7%, 95.6%, and 96.2%at effluent concentrations of COD 85.6 mg·L?1, NH4+-N 35.22 mg·L?1, TN 44.64 mg·L?1, and TP 1.13 mg·L?1, respectively. Simultaneous nitrification and denitrification phenomenon was observed. Further improvement in removal efficiency of NH4+-N and TN occurred at COD/TN ratio of 11:1, with effluent concentrations at NH4+-N 18.5 mg·L?1 and TN 34 mg·L?1, while no such improvement in COD and TP removal was found. Microbial electron microscopy analysis showed that the fil er surface was covered with a thick biofilm, forming an anaerobic–aerobic microenvironment and facilitating the removal of nitrogen, phosphorus and organic matters. A long-term experiment (15 weeks) showed that stable removal efficiency for N and P could be achieved in the SBBR system.     

生活污水对成熟厌氧氨氧化颗粒污泥的影响

部分短程硝化和厌氧氨氧化技术的研究主要集中在高氨氮废水方面，对低氨氮浓度生活污水的研究相对较少。使经过除碳和部分短程硝化后的实际生活污水进入厌氧氨氧化UASB反应器，探究生活污水对成熟厌氧氨氧化颗粒污泥的影响。结果表明，当厌氧氨氧化UASB反应器的进水由配水变为生活污水后，反应器出水中氨氮浓度可降到5 mg·L^-1以下，亚硝态氮浓度可降到1 mg·L^-1以下，但是硝态氮的生成量高于理论值，可能是溶解氧被带入UASB反应器使硝化作用增强。UASB反应器内厌氧氨氧化污泥颜色由红色变为红黑色，T-EPS含量减少，PN/PS由1.13增大到3.66，沉降性变好，反应器内污泥中厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia所占比例由17.7%减少为14.4%，系统内AOB和NOB菌的含量增加，如果能够降低进入UASB反应器的溶解氧，有可能会减少出水硝氮，达到较好总氮去除效果。     

短程硝化过程中硝化速率与N2O产生速率的关系

N₂O是3种主要的温室气体之一,污水的生物脱氮过程是N₂O产生的一个主要人为来源。通过对不同条件下生活污水短程硝化过程中N₂O的产生情况进行研究,考察了短程硝化过程中硝化速率(AOR)与N₂O产生速率(N₂OR)之间的关系。结果表明:随着DO水平的提高,AOR逐渐上升,N₂OR则呈现先增加后减少的趋势;最大N₂OR出现在DO为0.6 mg·L^-1时,为1.29 mg N₂O-N·(g MLVSS)^-1·h^-1。低DO水平下AOR的提高会引起N₂OR的增加;但高DO水平下较高的AOR不一定产生较多的N₂O。不同条件下,N₂O的产生途径不同,引起N₂OR的变化。在DO较低时,N₂O的产生以NH₂OH/NOH途径为主,AOR的提高会促进N₂O产生;随着DO的增加,N₂O的产生途径主要为AOB的有氧反硝化作用,此时较高的DO水平会对这一反应造成抑制,虽然反应过程中AOR较高,但N₂OR处于较低水平。     

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)。     

同步硝化反硝化SBBR处理低C/N比生活污水的启动与稳定运行

以低C/N比实际生活污水为处理对象,聚氨酯海绵填料为生物载体（填料填充率25%）,采用逐步提高氮负荷的方式,在较短的时间内（98 d）成功启动了同步硝化反硝化（simultaneous nitrification and denitrification,SND）的序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）。实时定量PCR（real-time qualitative polymerase chain reaction,real-time qPCR）结果表明系统内硝化菌得到富集。在稳定运行期间,系统对有机物及氮的去除效果良好,平均出水COD、NH₄⁺-N、TN分别为38.28 mg·L^-1、1.23 mg·L^-1、8.23 mg·L^-1。微生物将大部分碳源以聚羟基脂肪酸酯（poly-β-hydroxyalkanoate,PHA）的形式储存至体内,系统内NO₃^--N的去除主要通过内源反硝化作用,且反硝化过程基本无NO₂^--N积累,平均SND率为70.57%,TN去除率高达82.95%。由于硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同时进行,反硝化过程产生的碱度可补充硝化过程消耗的碱度,维持系统内pH的相对稳定。此外,可以通过DO和pH的变化判断SND的进行状态,有效地控制反应时间,节省动力消耗。     

Biological treatment of high NH4+-N wastewater using an ammonia-tolerant photosynthetic bacteria strain (ISASWR2014)

Wastewaterwith high NH₄⁺-N is difficult to treat by traditional methods. So in this paper, a wild strain of photosynthetic bacteria was used for high NH₄⁺-N wastewater treatment together with biomass recovery. Isolation, identification, and characterization of the microorganism were carried out. The strain was inoculated to the biological wastewater treatment unit. The impacts of important factorswere examined, including temperature, dissolved oxygen, and light intensity. Results showed that photosynthetic bacteria could effectively treat high NH₄⁺- Nwastewater. Forwastewaterwith NH₄⁺-N of 2300 mg · L^-1, COD/N=1.0, 98.3% of COD was removed, and cell concentration increased by 43 times. The optimal conditions for the strain's cell growth and wastewater treatment were 30 ℃, dissolved oxygen of 0.5-1.5 mg · L^-1 and a light intensity of 4000 lx. Photosynthetic bacteria could bear a lower C/N ratio than bacteria in a traditionalwastewater treatment process, but the NH₄⁺-N removal was only 20%-40% because small molecule carbon source was used prior to NH₄⁺-N. Also, the use of photosynthetic bacteria in chickenmanurewastewater containingNH₄⁺-Nabout 7000mg· L^-1 proved that photosynthetic bacteria could remove NH₄⁺-N in a real case, finally, 83.2% of NH₄⁺-N was removed and 66.3% of COD was removed.     

木质框架土壤渗滤系统处理养猪废水厌氧消化液的效能

为处理高氨氮、低C/N比的养猪废水厌氧消化液, 构建了具有缓释碳源特性的木质框架土壤渗滤系统(WFSI), 并通过运行测试了进水浓度和表面水力负荷(SHL)对系统处理效能的影响。在SHL为0.2 m³·m^-2·d^-1条件下, 当进水COD和NH₄⁺-N平均浓度分别从152和175.5 mg·L^-1提高到421和788.7 mg·L^-1时, 系统对COD的去除率从52.3%提高到61.2%, NH₄⁺-N去除率从84.2%下降到61.5%, TN去除率从28.6%提高到了33.5%, NH₄⁺-N和TN去除负荷分别达到了75.5和41.7 g·m^-3·d^-1。当SHL提高为0.32 m³·m^-2·d^-1时, 系统仍能维持运行, 但处理效能受到显著影响。在进水COD 和NH₄⁺-N分别为265和465 mg·L^-1左右时, COD、NH₄⁺-N及TN的去除率分别平均为56.5%、53.3%和20.9%。木质填料及其附着层形成的NH₄⁺-N浓度梯度, 可使系统承受较高的SHL的同时获得缓释碳源, 并保护氨氧化细菌免受自由氨毒性。