驯化后的聚糖菌对NO_2~--N和NO_3~--N内源反硝化速率的影响

在序批式(sequencing batch reactor,SBR)反应器中,通过分段厌氧-好氧(厌氧后排水)运行方式,在以葡萄糖为碳源、P/C比小于2/100的条件下,成功实现了聚糖菌(glycogen accumulating organisms,GAOs)的驯化富集,厌氧段磷酸盐的释放量(phosphorus release amounts,PRA)稳定在1.0 mg·L-1以内,胞内糖原(glycogen,gly)含量是初始阶段的1.2倍。驯化后的GAOs分别以NO_2~--N、NO_3~--N为电子受体经厌氧-缺氧运行方式,可进行内源反硝化反应过程。GAOs在内源反硝化过程中依次利用胞内的聚β-羟基戊酸酯(poly-β-hydroxyvalerate,PHV)、聚β-羟基丁酸酯(poly-β-hydroxyvalerate,PHB)和gly作为内碳源。在22℃时,反硝化聚糖菌(denitrifying glycogen accumulating organisms,DGAOs)以NO_2~--N、NO_3~--N为电子受体平均比内源反硝化速率分别为0.067 g N·(g VSS)-1·d-1、0.023 g N·(g VSS)-1·d-1,常温短程内源反硝化速率约是全程内源反硝化速率的3倍。     

不同碳源对厌氧同时反硝化产甲烷的影响

选取淀粉、葡萄糖、丙酸钠、乙酸钠4种碳源,在m(COD)∶m(NO_3~--N)=10条件下使用人工配水,采用间歇实验进行厌氧同时反硝化产甲烷的研究。结果显示,丙酸钠作碳源的体系有利于反硝化阶段快速进行,22 h时NO_3~--N去除率最高为95.21%;乙酸钠作碳源的体系有利于产甲烷阶段快速进行,反应结束时COD去除率最高为93.7%。4种碳源均有NO_2~--N和NH_4~+-N中间产物出现,但NO_2~--N含量升高后又迅速降低,并未对反应造成影响。葡萄糖和淀粉为碳源时有少量NO_3~--N被异化为NH_4~+-N。     

基于铁碳内电解的物化—生物耦合深度脱氮

以自制复合铁碳填料为载体,建立物化-生物耦合脱氮体系,考察了HRT、DO含量、进水pH对低C/N(COD/ρ(TN)=1.5:1)污水脱氮的影响,并通定量了物化作用对脱氮的贡献率。结果表明,在耦合体系中,NH_4~+-N通过氨氧化菌和硝化菌的作用生成NO_3~--N和NO_2~--N,NO_3~--N和NO_2~--N进入生物膜内部,自养反硝化菌以载体原电池反应所产生的[Fe~(2+)]、[H]为电子供体实现反硝化脱氮,其适宜运行条件为:HRT为4.0 h,DO的质量浓度(2.0±0.1)mg/L,进水pH为7.0±0.1,此时污水COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN去除率分别可达94.6%~97.3%、82.1%~83.6%、92.1%~94.7%、89.3%~92.5%。适宜的HRT低于其它同步硝化反硝化脱氮过程。反应器内反硝化所需电子37.9%由载体物化反应供给,消除了传统生物脱氮过程对有机碳源的依赖,源缩短了脱氮所需停留时间。故该耦合体系可实现低C/N污水的高效深度脱氮。     

外加碳源类型对A~2/O-BCO系统脱氮除磷性能的影响

反硝化除磷系统可实现氮、磷的同步去除,但在处理实际低C/N污水时,常需补充碳源以解决碳源不足的问题。采用A~2/O-BCO(anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation)反硝化除磷系统,通过投加两种常用的外碳源控制进水C/N在4.3左右,考察碳源类型(丙酸钠、乙酸钠)对A~2/O-BCO系统长期运行效果的影响,并采用批次试验进一步探究不同外加碳源条件下活性污泥的内碳源贮存和利用特性。结果表明:碳源种类的变化会改变微生物的底物贮存和利用特性,进而影响系统的脱氮除磷效果。当采用丙酸钠为外加碳源时,PO43--P去除效果稳定在94%左右,实现了磷的高效去除,但TIN的去除率仅为70.82%;而以乙酸钠为外加碳源时,系统TIN的平均去除率可以达到74%,但磷的出水浓度出现波动现象,平均去除率仅为89.90%。碳源转化分析表明,厌氧条件下,进水丙酸钠含量增多,PHV的合成比例增加,相反,乙酸钠含量增多,PHB合成比例增多;缺氧条件下,DPAOs对PHB和PHV的降解效果与其含量相关,丙酸钠作为外碳源时,PHV的降解速率高且微生物产能效率高,因此PO43--P吸收速率较快。此外,本文提出了不同外加碳源条件下系统的优化运行策略。     

生活污水自养反硝化滤池深度脱氮研究

针对污水处理厂二级生化出水硝酸盐氮浓度高的问题,选用高效硫自养反硝化菌,构建以生物陶粒为填料的自养反硝化滤池,模拟生活污水二级生化出水,调节运行参数,考察脱氮效果。结果表明,滤池经过10 d 200 mg/L NO_3~--N培养液的间歇培养和15 d 100 mg/L NO_3~--N连续进水驯化后挂膜成功,NO_3~--N去除率稳定在90%以上;在HRT为12 h下,滤池对进水NO_3~--N质量浓度为30 mg/L去除效果最好,NO_3~--N和TN去除率分别达到96%、93%,出水NO_2~--N含量1 mg/L以下,但硫酸盐浓度为500~600 mg/L;进水NO_3~--N质量浓度30 mg/L,HRT为2~12 h时,滤池对NO_3~--N去除率均可达85%以上,HRT2 h脱氮性能下降,最佳HRT为2 h;滤池反硝化脱氮率沿填料厚度的增加而逐渐增加,HRT为12 h时在填料高度5 cm处即可达到70%的NO_3~--N去除率。     

不同碳源反硝化过程NO2-及N2O积累特性

利用SBR反应器,以NO_3~-为电子受体,分别投加乙酸钠、乙醇、甲醇作为电子供体,控制初始C/N为5,考察不同负荷条件下反硝化过程中NO_2~-和N_2O的积累过程。结果表明,不同进水NO_3~-浓度下,3种碳源均有NO_2~-积累且持续至反硝化结束,而且均会出现N_2O的积累和还原过程。与乙酸钠相比,高浓度甲醇具有生物毒性,提供电子速率较低,无法满足亚硝态氮还原酶和氧化亚氮还原酶对电子的需求。以易生物降解有机物作为电子供体,提高其提供电子速率,能有效降低系统N_2O积累并防止其在后续好氧阶段的释放。     

外加碳源类型对A2/O-BCO系统脱氮除磷性能的影响

反硝化除磷系统可实现氮、磷的同步去除,但在处理实际低C/N污水时,常需补充碳源以解决碳源不足的问题。采用A²/O-BCO（anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation）反硝化除磷系统,通过投加两种常用的外碳源控制进水C/N在4.3左右,考察碳源类型（丙酸钠、乙酸钠）对A²/O-BCO系统长期运行效果的影响,并采用批次试验进一步探究不同外加碳源条件下活性污泥的内碳源贮存和利用特性。结果表明：碳源种类的变化会改变微生物的底物贮存和利用特性,进而影响系统的脱氮除磷效果。当采用丙酸钠为外加碳源时,PO₄^3--P去除效果稳定在94%左右,实现了磷的高效去除,但TIN的去除率仅为70.82%;而以乙酸钠为外加碳源时,系统TIN的平均去除率可以达到74%,但磷的出水浓度出现波动现象,平均去除率仅为89.90%。碳源转化分析表明,厌氧条件下,进水丙酸钠含量增多,PHV的合成比例增加,相反,乙酸钠含量增多,PHB合成比例增多;缺氧条件下,DPAOs对PHB和PHV的降解效果与其含量相关,丙酸钠作为外碳源时,PHV的降解速率高且微生物产能效率高,因此PO₄^3--P吸收速率较快。此外,本文提出了不同外加碳源条件下系统的优化运行策略。     

活性污泥法+后置反硝化BAF处理电镀污水厂物化出水中试

针对某电镀污水处理厂物化出水,采用活性污泥法+后置反硝化曝气生物滤池(BAF)工艺进行脱氮深度处理中试研究,结果表明,活性污泥法单元COD和NH3-N平均去除率分别达49.37%和69.30%。反硝化BAF单元NO_3~--N和TN平均去除率分别达90.47%和60.42%,出水NO_3~--N的质量浓度基本在10 mg/L以内;停留时间对反硝化BAF脱氮效果影响不大,43 min出水时NO_3~--N容积负荷可达1.5 kg/(m3·d);去除单位氮(N)的碳源消耗量和碱度增加量与理论值相近,反硝化BAF运行成本(碳源部分)为0.41元/t,折合去除每10 mg/L的N运行成本较低,为0.08元/t左右。     

外加Fe2+协同硝酸盐型铁氧化菌对低碳氮比废水 反硝化影响研究

针对废水处理过程中反硝化阶段碳源不足需要外加有机物的情况,通过驯化培养以Fe~(2+)为电子供体的硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAIOM),接种至普通反硝化污泥中(ASBR反应器),研究了NAIOM污泥及外加Fe~(2+)对反硝化脱氮效果的提升。结果表明:反应器在接种NAIOM污泥和投加Fe~(2+)后,碳氮比较高时NO_3~--N去除率变化不大,随着碳氮比的不断降低NO_3~--N去除率提升逐渐明显,在碳氮比为3.42、 2.28、 1.71时分别为90.20%、85.12%、 78.86%,较普通反硝化污泥不投加Fe~(2+)时的NO_3~--N去除率分别提升了17.80%、 24.59%、 28.70%,接种NAIOM污泥协同外加Fe~(2+)对提高低碳氮比废水的NO_3~--N去除率效果显著。     

驯化后的聚糖菌对NO2——N和NO3——N内源反硝化速率的影响

在序批式（sequencing batch reactor,SBR）反应器中,通过分段厌氧-好氧（厌氧后排水）运行方式,在以葡萄糖为碳源、P/C比小于2/100的条件下,成功实现了聚糖菌（glycogen accumulating organisms,GAOs）的驯化富集,厌氧段磷酸盐的释放量（phosphorus release amounts,PRA）稳定在1.0 mg·L^-1以内,胞内糖原（glycogen,gly）含量是初始阶段的1.2倍。驯化后的GAOs分别以NO₂^--N、NO₃^--N为电子受体经厌氧-缺氧运行方式,可进行内源反硝化反应过程。GAOs在内源反硝化过程中依次利用胞内的聚β-羟基戊酸酯（poly-β-hydroxyvalerate,PHV）、聚β-羟基丁酸酯（poly-β-hydroxyvalerate,PHB）和gly作为内碳源。在22℃时,反硝化聚糖菌（denitrifying glycogen accumulating organisms,DGAOs）以NO₂^--N、NO₃^--N为电子受体平均比内源反硝化速率分别为0.067 g N·（g VSS）^-1·d^-1、0.023 g N·（g VSS）^-1·d^-1,常温短程内源反硝化速率约是全程内源反硝化速率的3倍。     

碳源对低氧多级AO工艺脱氮性能及N_2O释放的影响

以乙酸钠和丙酸钠为外加碳源,考察了碳源种类和碳氮比对多级AO工艺(分别为反应器SBR-A和SBR-P)脱氮性能及其N_2O释放的影响。结果表明,在进水COD为200 mg/L时,SBR-A和SBR-P氮去除率分别为66.7%和67.1%,磷去除率分别为51.1%和28.9%。硝化过程中,SBR-A中NH4+-N氧化速度和NO_3~--N生成速度都比SBR-P高,SBR-A中NO_2~--N和N_2O积累速度比SBR-P低。2组反应器硝化过程中N_2O释放因子均小于0.23%。在反硝化过程中,SBR-A的反硝化速度高于SBR-P,N_2O释放因子均较低;存在同时释磷时,对SBR-A的反硝化速度影响较小,而对SBR-P反硝化活性影响较大,后者反硝化速度明显低于无释磷条件下的反硝化速度;菌群均以变形菌门和拟杆菌门为主,且以陶厄氏菌属、脱氯单胞菌属、蛭弧菌属和硝化螺菌属等为主要功能菌。     

碳源性质和COD/NO_3~--N对硝酸盐还原途径的影响

通过批次试验考察了实际工业有机废水的碳源性质和COD/NO_3~--N对硝酸盐还原途径的影响。研究结果表明,木薯酒糟中含有大量的大分子易发酵有机物(如碳水化合物和蛋白质等),更易发生异化硝酸盐还原为铵(DNRA)过程;而葡萄糖合成废水和木薯酒精废水厌氧出水中,硝酸盐还原途径主要是通过反硝化进行的。虽然基质不同,但COD/NO_3~--N对硝酸盐还原途径的影响却呈现出相同的规律,即随着COD/NO_3~--N增大,反硝化所占的比例逐渐减小,DNRA占的比重逐渐增大。     

碳氮比对AAO-BAF工艺运行性能的影响

AAO-BAF工艺由厌氧-缺氧-好氧反应器和曝气生物滤池组成,属于外硝化反硝化除磷工艺。以实际生活污水为处理对象,通过调节进水COD浓度(从211 mg·L^-1增加到675 mg·L^-1),研究了进水COD和TN的比(C/N)对AAO-BAF工艺运行性能的影响。结果表明,进水有机物浓度低或高,可以通过限制厌氧释磷量或竞争AAO反应器缺氧区的NO₃^-,从而影响工艺的反硝化除磷效果。当进水C/N大于4,小于7时,AAO-BAF工艺对COD、TN和PO₄^3-的去除率分别可达86%、78%和90%以上。很高的C/N(如9.5)会使缺氧区内存在大量挥发性脂肪酸(VFA),导致普通反硝化菌迅速消耗反硝化聚磷菌(DPAOs)的电子受体NO₃^-。     

葡萄糖碳源反硝化脱氮过程亚硝酸盐积累特征探究

为了探究葡萄糖作为补充碳源对反硝化规律的影响,建立序批式反应器(SBR),考察了不同乙酸与葡萄糖混合比对氨氮氧化及亚硝酸盐积累的影响。结果表明乙酸与葡萄糖混合比及污泥负荷均能影响反硝化规律。当碳源充足时,碳源类型对硝化过程影响不显著,而对反硝化过程具有显著影响。当ρ(乙酸)/ρ(葡萄糖)为2/1时,反硝化速率快,且ρ(NO_2~--N)的最大积累量为2.24 mg/L。在污泥负荷为1 000 mg/L时,各反应器中硝态氮均能被反硝化,但ρ(乙酸)/ρ(葡萄糖)为1/2组别中反硝化速率最慢,ρ(NO_2~--N)积累量最小。NO_3~--N的存在对NO_2~-N的还原具有一定抑制作用。     

前置反硝化-BAF工艺反硝化池脱氮效能研究

为进一步提高反硝化(DN)池的反硝化效能,分别考察了进水温度、HRT、C/N以及反洗周期等因素对前置反硝化曝气生物滤池(BAF)组合工艺DN池的脱氮效能的影响。结果表明,反硝化效能会随温度的升高而升高,在25℃时NO_3~--N去除率为91.3%;水力停留时间对反硝化作用的影响主要原于HRT的减少缩短了反硝化作用的反应时间,从而使反硝化过程中所消耗的COD降低;COD/ρ(NO_3~--N)小于15时,COD/ρ(NO_3~--N)是DN池脱氮效能的决定性因素,当COD/ρ(NO_3~--N)大于15时,NO_3~--N的含量变化趋于平缓;同一反洗周期内DN池的反硝化效能会持续增加,下一反洗周期开始前NO_3~--N的质量浓度降低至1.9 mg/L,此时脱氮效能达到最大。     

反硝化聚磷菌的培养富集及处理生活污水的稳定运行

在厌氧-好氧交替运行的序批式反应器(sequencing batch reactor, SBR)中,以C/P比大于50的实际生活污水为进水,成功驯化富集聚磷菌,平均厌氧释磷量为15 mg·L~(-1),出水PO_4~(3-)-P浓度稳定小于0.5 mg·L~(-1)。在系统运行的第74 d调整运行模式为厌氧-缺氧-好氧,在缺氧开始时短期投加NO_3~--N配水以驯化培养反硝化聚磷菌。保持系统内NO_3~--N浓度不变,在进水COD浓度为250 mg·L~(-1)时,反硝化除磷效果最佳,平均反硝化除磷量占除磷量的比为87.1%。不同pH下反硝化除磷速率的小试证明,在pH=7.0时得到最大的比吸磷速率2.1 mg P·(g VSS·h)~(-1)。此时调整NO_3~--N进水为另一个全程硝化反应器的出水,并加大排水比增加缺氧初的进水量使得反应器内缺氧时的pH接近7.0,与未改变pH时对比表明前者在缺氧段反硝化除磷速率加快。反应器共运行160 d,稳定完成COD的去除与反硝化除磷过程。     

聚糖菌反硝化影响因素及内碳源转化特性

在SBR反应器中以乙酸钠为碳源、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N为电子受体成功富集了反硝化聚糖菌，并采用批次实验进一步考察了进水C/N比（3.3,6.7,10）、电子受体（\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N）、碳源类型（乙酸钠、葡萄糖）对反硝化聚糖菌活性的影响及内碳源转化特性。实验结果表明，进水C/N比越高，系统\mathrm{N}{\mathrm{O}}_x^{-}-N去除率越高，厌氧段合成PHB越多，但进水C/N比过高会导致普通反硝化菌占优势，影响内碳源反硝化效率，进水C/N比为6.7较为合适；以\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N为电子受体长期培养的DGAOs系统未经\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N驯化，对\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N同样具有良好的反硝化性能，在投加与\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N相同浓度的\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N后，系统\mathrm{N}{\mathrm{O}}_x^{-}-N去除率达89.6%；当以葡萄糖为碳源时，DPAOs在厌氧段合成的PHB的量仅为以乙酸钠为碳源时合成PHB量的79.5%，且厌氧段葡萄糖利用率仅为72.8%，远远小于乙酸钠的利用率。     

有机物胁迫对亚硝化颗粒污泥性能的影响研究

以完全自养亚硝化颗粒污泥为对象,控制进水NH_4~+-N的质量浓度为80 mg/L,以乙酸钠为碳源,改变进水COD/ρ(TN),考察有机物添加对亚硝化颗粒污泥NH_4~+-N降解性能、产物组分的影响,系统阐述了进水COD/ρ(TN)对亚硝化颗粒污泥性能、不同氮形态变化规律和产物中ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)的影响。结果表明,随着COD/ρ(TN)提高,运行周期数增加,NH_4~+-N降解速率下降,NO_2~--N比生成速率和NO_3~--N比生成速率下降,且NO_3~--N比生成速率受抑制更加显著,改变了产物中NO_3~--N和NO_2~--N的组分,导致对亚硝酸盐累积率反而有提高,产物中ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)保持在1.0~1.3内的持续时间增加,有利于为后续厌氧氨氧化脱氮提供良好的基质条件。     

甲醇为碳源时C/N对反硝化过程中亚硝酸盐积累的影响

如何获得稳定的NO2--N作为厌氧氨氧化细菌的电子受体是城镇污水通过厌氧氨氧化途径脱氮的瓶颈问题。为此考虑利用反硝化途径获取稳定的NO2--N。以甲醇为碳源,采用小试装置的SBR反应器,通过控制进水C/N(COD与NO3--N质量浓度比)的策略,研究了反硝化过程中的NO2--N积累的状况。试验结果表明以甲醇为碳源且投加量不足时(C/N3.2),反硝化过程中和反硝化结束后会产生稳定的NO2--N积累;在C/N不足的前提下,NO2--N积累量随甲醇投加量的增加而增加;进水C/N为2.4～3.2时,可获得约25%的NO2--N积累率;进水C/N为0.8时,NO2--N积累率仅为5.6%;C/N1时,NO2--N与NO3--N的还原速率随着COD浓度的增加而增加;C/N≥1时,COD浓度不再影响NO2--N与NO3--N的还原速率。     

固体碳源联合反硝化菌脱氮的影响因素研究

采用聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠、谷壳、反硝化细菌等利用包埋固定化技术制备成3种不同成分的固定化反硝化细菌联合固体碳源的小球,分别在不同的条件下研究外加碳源和固定化反硝化菌对脱氮效果的影响。结果表明,在有外加碳源时,固体碳源小球能提高污水中的C/N,在相同的条件下,投加和未加含有固体碳源的小球对NO_3~--N的去除率分别达到95.22%和57.89%;在小球中固定化微生物时,其去除性能更好,在相同的条件下,固定和未固定微生物的小球对NO_3~--N的去除率分别为95.22%和87.11%。2种情形下的优化温度和p H分别为30℃和7.5。