亚硝酸盐对厌氧产酸耦合反硝化工艺的影响

以木薯酒精废水为碳源,通过批次实验研究了亚硝酸盐对厌氧产酸耦合反硝化系统的影响。结果表明,投加600 mg·L^-1 后的最终产酸量与空白反应器相差不大,但是投加相同浓度亚硝酸盐后产酸受到严重抑 制,最终产酸量仅为空白反应器的1.8%。而硝酸盐还原过程中厌氧产酸受到抑制可能是由于反硝化中间产物亚硝酸盐的存在,低投加量的亚硝酸盐即可对厌氧产酸产生强烈的抑制作用并具有持续性,且对各产酸组分的影响作用：正丁酸>丙酸>乙酸。随着 的降低,亚硝酸盐的还原率由74.9%降低至22.2%。当游离亚硝酸（free nitrous acid, FNA）浓度为0.05 mg·L^-1以上时,亚硝酸盐还原几乎被完全抑制（90%以上）。此外,随着 的增加,反硝化所占的比例逐渐减小,而DNRA过程（dissimilatory nitrate reduction to ammonium,异化硝酸盐还原为铵）逐渐占优势。     

利用氢自养反硝化菌处理硝酸盐污染地下水的研究

讨论了氢自养反硝化菌的驯化培养方法及氢自养反硝化菌在厌氧条件下利用氢气作为电子供体还原硝酸盐的可行性,试验建立了氢自养反硝化茵生物量的定量方法,每单位OD600相当于水样中氢自养反硝化菌的生物量浓度为491.74 mg·L-1;讨论了硝酸盐底物浓度对氢自养反硝化菌反硝化性能的影响,硝酸盐浓度超过150mgNO3-N·L-1时,反硝化菌的活性会受到抑制;在氢自养混合茵初始生物量25 mg·L-1左右,硝酸盐浓度为100mgNO3-N·L-1以下时,反硝化时间21 h可以达到硝酸盐的彻底还原.     

进水方式及水质对厌氧/缺氧系统反硝化聚磷的影响研究

采用厌氧/缺氧(A/A)SBR和人工废水,研究了不同硝酸盐投加方式下反硝化除磷的效果,探讨了进水方式以及水质对反硝化除磷的影响.结果表明,在厌氧段进水,反应器内初期形成的较高浓度磷会对聚磷菌释磷及其吸收碳源产生抑制作用.控制投加的COD量,使反应器内在厌氧段存在充足的碳源而在缺氧段时基本不残留碳源,则有利于提高除磷效果.厌氧/缺氧交替的环境,若厌氧段初始进水后反应器内初期磷浓度较高则有利于反硝化而非反硝化聚磷.     

不同有机碳源对SBR工艺同步硝化反硝化影响

采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟废水,在pH值7.0～8.0、温度30～32℃、DO浓度0.5～1mg/L、MLSS(4000±300)mg/L、NH4+-N35～45mg/L条件下,考察乙酸钠、淀粉和葡萄糖作为碳源对SBR工艺同步硝化反硝化效果的影响。结果表明:投加葡萄糖时,COD去除率达到93.95%,出水硝酸盐浓度为7mg/L;投加淀粉时,COD去除率仅70%,出水硝酸盐浓度为12mg/L;采用乙酸钠作为碳源时,COD去除率为88.34%,出水硝酸盐浓度为4mg/L。COD/NH4+-N为12,分次投加乙酸钠时,氨氮去除率高于95%,总氮去除率高于90%,实现了同步硝化反硝化。在同步硝化反硝化SBR系统中,乙酸钠比淀粉和葡萄糖更适合作为碳源。     

不同电子受体低氧条件下生物反硝化过程中氧化亚氮产量

为了考察低溶解氧条件下,不同电子受体氧化亚氮的产生,试验以SBR反应器,投加乙醇作为反硝化碳源,考查了不同电子受体反硝化过程中氧化亚氮产量.试验过程中控制初始p(NOx--N)=40 mg·L-1,溶解氧质量浓度为0.5 mg·L-1.结果表明,硝酸盐反硝化过程中N2O产量为0.762 mg·L-1,亚硝态氮反硝化过程中N2O产量为6.947mg·L-1,是硝酸盐反硝化过程中N2O产量的9.12倍.低氧条件下反硝化过程中大量N2O产生的主要原因可能是:(1)NO2-对氧化亚氮还原酶具有较强的抑制作用;(2)低DO的存在抑制了氧化亚氮还原酶的活性;(3)多种电子受体存在时,氧化亚氮还原酶争夺电子能力较弱.     

有机物对厌氧氨氧化的双向影响及抑制解除

以改进型UASB为反应器,采用连续试验方法,研究了不同浓度有机物对厌氧氨氧化反应的影响,并制定了通过调节亚硝态氮浓度解除厌氧氨氧化有机物抑制的方法。结果表明,当COD≤120 mg/L时,有机物对厌氧氨氧化反应产生促进作用,反之则产生抑制作用;NO2-能有效解除由于有机物引起的竞争性抑制,使厌氧氨氧化菌不受反硝化菌竞争性抑制影响的COD、NH4+-N、NO2--N投加质量比为1.6∶1∶1.92。     

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。     

好氧聚磷污泥反硝化除磷特性研究

以培养成功的好氧聚磷污泥为研究对象,考察其在硝酸盐或亚硝酸盐存在下的反硝化除磷特性。结果表明,好氧聚磷污泥在在未经厌氧/缺氧驯化条件下已具有良好反硝化聚磷特性。好氧聚磷污泥可利用硝酸盐作为电子受体进行脱氮除磷,在硝酸盐耗尽后停止聚磷,在一定的浓度范围内聚磷量与硝酸盐消耗量具有线性关系。在以亚硝酸盐作为电子受体的条件下,好氧聚磷污泥与反硝化聚磷污泥具有相似特点:在初始亚硝酸盐浓度较低情况下可少量聚磷,在其浓度较高时聚磷受到抑制。亚硝酸盐有可能为解偶联剂,在其还原的过程中并不耦合发生聚磷。反硝化速率随着其硝酸盐或亚硝酸盐初始浓度的升高而降低。     

以琼脂凝胶为碳源和载体的水源水生物脱氮

针对受硝酸盐污染的水源水,建立了以琼脂凝胶为反硝化菌的碳源和微生物载体的反应器,通过生物反硝化作用去除水源水中的硝酸盐.试验结果表明,在水源水自然接种的条件下,通过微生物的驯化培养可以顺利启动琼脂凝胶反应器;系统的反硝化效果受水力停留时间(HRT)和进水DO质量浓度的影响较明显,进水NO3-N质量浓度对系统的反硝化能力有一定的影响,同时改变进水方式可以进一步提高反硝化效率;在温度为21～23℃、进水NO3-N质量浓度为24.74mg·L-1、HRT为7.1 h、进水DO质量浓度不控制的条件下,NO3-N的去除率能达到76.25‰此时出水COD和NO2-N质量浓度分别为16.57mg·L-1和0.387mg·L-1.研究指出,琼脂凝胶生物反硝化系统能够有效地脱除水源水中的硝酸盐氮.     

进水配比对煤气化废水厌氧段处理效能影响

在温度35℃pH值7.0左右,HRT为30 h的厌氧反应器中,研究了厌氧氨氧化与反硝化的耦合作用.进水氨氮为70～120 mg/L左右,COD为800～1200 mg/L左右条件下,将含亚硝酸盐和硝酸盐浓度人工配水按厌氧进水配比引入反应器中,氨氮、亚硝态氮进水浓度分别为75.43 mg/L、99.87 mg/L时,总氮负荷为233.82 mg/(L·d),考察不同进水配比R(0～100％)对厌氧反应器的脱氮除碳效能影响.实验结果表明,在进水配比为75％条件下,系统氨氮、亚硝态氮去除率达55.71％、63.65％,TN去除率最高达64.56％,COD去除率达80％左右.结果表明,适当的进水配比,不仅可以达到稀释厌氧进水的作用,还可以促使厌氧氨氧化与反硝化的协同脱氮除碳效果.     

生物强化技术处理高盐有机废水

以皂素废水为进水基质,耐盐菌株作为诱导菌投加到皂素废水生物处理系统中(B反应器),以来投加组(A反应器)作对比,考察盐度对反应器运行性能的影响,试验结果表明,当废水氟离子浓度为9000～14000mg·L-1时,对A反应器中的微生物产生轻度抑制,而B反应器对COD的去除率平均为96.32%;当进水氟离子浓度为17000～22000 mg·L-1时,对A反应器中的厌氧污泥产生中度抑制,A反应器对COD的去除效率下降到70%以下.而B反应器对COD的去除率平均高迭92.95%;当进水中氯离子浓度为28000 mg·L-1时,对A反应器中的厌氧污泥微生物产生严重的抑制作用,而B反应器中的污泥仍然能保持较好的代谢活力和降解性能,对废水COD的去除率平均为84.41%.并且在整个盐度提高运行期间,B反应器中的活性污泥的脱氢酶活性均高于A反应器.随着盐度的不断提高,B反应器中的污泥的沉降性能有所增强,而A反应器中的污泥的体积指数在氯离子超过17000mg·L-1以后开始变大,污泥沉降性能恶化.     

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。     

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 q PCR)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、4NH-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3NO-N-的去除主要通过内源反硝化作用,且反硝化过程基本无2NO-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p H的相对稳定。此外,可以通过DO和p H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。     

NO_2~--N对反硝化除磷系统运行效能的影响

通过改变反硝化聚磷菌(DPAOs)的电子受体类型,考察了不同浓度的NO_2--N作为电子受体时其对反硝化除磷系统运行效能的影响。试验结果表明,在合适的进水NO_2--N浓度范围内,DPAOs经过驯化后能够以NO_2--N为电子受体进行反硝化除磷反应;在短程反硝化除磷系统中,NO_2--N的抑制浓度为30 mg·L-1,当系统进水中的NO_2--N浓度大于30 mg·L-1时,系统的除磷作用及PHA的合成作用均会受到抑制,系统的反硝化效果和COD去除效果亦会出现较为明显的变化,究其原因可能与系统中GAO开始占据优势有关;在短程反硝化除磷系统中,厌氧释磷量与缺氧吸磷量有着良好的线性关系,而对于NO_2--N对DPAOs的抑制机理,笔者将在后续试验中进行深入分析和探究。     

一株氢自养反硝化菌去除地下水硝酸盐的实验研究

从厌氧污泥中分离出一株氢自养反硝化细菌S1,通过模拟地下水环境,考察了硝酸盐浓度、碳源投加量、pH、温度、SO_4~(2-)浓度对该菌株脱氮性能的影响。结果表明,菌株S1为陶厄氏菌属,反硝化过程中最适碳源投加量为0.5 g/L。当NO_3~--N质量浓度100 mg/L,pH=6或SO42-质量浓度90 mg/L时,菌株对NO_3~--N的去除均受到抑制。pH在7～10范围内,随着pH升高,菌株反硝化速率增大;温度在10～30℃范围内,温度越高,菌株反硝化速率越快。     

射流循环厌氧流化床两相厌氧处理高浓度硫酸盐有机废水

设计了射流循环新型厌氧生物流化床反应器(JLAFB),以该反应器为酸化相(或称硫酸盐还原相),厌氧颗粒污泥流化床(AGSFB)为产甲烷相组成两相厌氧工艺处理高浓度硫酸盐有机废水。在培养出耐酸性硫酸盐还原厌氧颗粒污泥基础上,成功实现了硫酸盐还原菌（SRB）和产甲烷菌（MPB）的相分离,消除了SRB对MPB的基质竞争性抑制。在进水SO2-4负荷达12.0 kg·m-3·d-1条件下,JLAFB和AGSFB反应器内硫化物浓度分别为78.3 mg·L-1和92.4 mg·L-1,远小于200 mg·L-1的抑制浓度,消除了硫化物在反应器内的积累和对微生物的毒性作用。在稳态运行条件下,当进水COD和SO2-4负荷分别为26.0和8.5 kg·m-3·d-1时,工艺总的COD和SO2-4去除率分别达到86.9％和97.6％。试验确定工艺的最优运行条件为：进水COD/SO2-4>3.0;碱度为400～500 mg·L-1;JLAFB反应器吹脱气体流量为0.04 L·min-1,水力回流比为5∶1。     

抗生素对耐药型反硝化菌反硝化过程的影响

外加碳源可以提高反硝化速率,进而提高脱氮效果。本研究以甲醇为外加碳源对反硝化污泥进行培养,通过对仅投加甲醇、加甲醇和抗生素(氧氟沙星)的接种污泥进行长期培养,比较研究了抗生素对加抗生素和不加抗生素的活性污泥反硝化过程的影响。结果表明添加较低浓度抗生素时,反应终止时非耐药菌硝酸盐浓度均在50 mg/L以下,耐药菌硝酸盐浓度接近50 mg/L,添加高浓度抗生素时两种污泥硝酸盐浓度均大于50 mg/L。抗生素对亚硝酸盐的影响较小,亚硝酸盐浓度范围在0.24～2.34 mg/L。     

氮素基质类型对同步厌氧生物脱氮除硫工艺性能的影响

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器研究了同步厌氧生物脱氮除硫工艺对不同基质的耐受性、亲和性和高效性。硝酸盐型脱氮除硫反应所能耐受的最大进水硝酸盐和硫化物浓度分别为189.7mg·L-1和1000mg·L-1,最大硝酸盐和硫化物去除速率分别为0.61kg·m-3·d-1、4.57kg·m-3d-1;亚硝酸盐型脱氮除硫反应所能耐受的最大进水亚硝酸盐和硫化物浓度分别为252.7mg·L-1和880mg·L-1,最大亚硝酸盐和硫化物去除速率分别为0.65kg·m-3·d-1、3.97kg·m-3·d-1。以灵敏度比作为判据,活性污泥对硫化物的耐受性较好,受基质类型的影响不显著;对硝酸盐/亚硝酸盐的耐受性较差,其中对亚硝酸盐的耐受性更差。在硝酸盐型脱氮除硫反应中,硝酸盐和硫化物的半饱和常数分别为(0.35±0.09)mg·L-1、(1.36±0.36)mg·L-1;在亚硝酸盐型脱氮除硫反应中,亚硝酸盐和硫化物的半饱和常数分别为(0.26±0.08)mg·L-1、(1.80±0.30)mg·L-1。硝酸盐型脱氮除硫反应所需的最短反应时间(5h)长于亚硝酸盐型脱氮除硫反应所需的最短反应时间(4h)。     

DO对亚硝酸型SND的影响

采用序批式生物膜反应器(Sequencing batch biofilm reactor,SBBR)处理南方地区城市污水,应用亚硝酸型同步硝化反硝化(SND)技术进行强化生物脱氮.在进水TN 30 mg·L-1、COD 150～250 mg·L-1、pH值7.20～7.60及常温(24～29℃)等条件下,研究了DO与TN去除率和亚硝酸盐氮积累率的关系.试验结果表明,在40～100 L·h-1曝气量下均会得到稳定的亚硝酸型SND,当曝气量增加到120 L·h-1时,会向全程硝化转化.曝气量60 L·h-1时为SBBR反应器的最佳曝气条件,脱氮效果更好,亚硝酸盐氮积累率可达89.7%,TN去除率最高可达87.8%.     

PHBV异养/硫自养协同反硝化滤池强化硝酸盐去除

依据污水厂二级出水碳源不足水质特点进行深度脱氮，设计以固态碳源 PHBV、硫磺为填料的协同反硝化生物滤池。研究表明，该协同反硝化生物滤池运行最佳 HRT 为 2 h，当进水硝酸盐质量浓度为 30 mg/L 时，出水硝酸盐最低维持在 2.0 mg/L，去除率达到 93%，脱氮效率及去除率均为最高水平，出水几乎不含有亚硝酸盐、氨氮，表明不会出现亚硝酸盐积累现象，以及并未发生硝酸盐异化还原反应（DNRA）。COD 出水维持在 30 mg/L，证明碳源释放与利用维持平衡，出水无过量有机残留物，不会造成出水的二次污染，出水 SO₄^2-质量浓度为 82 mg/L，且硫自养比例在41%左右，p H维持在7.0～7.4范围内，无需投加外在碱类物质，且维持在中性范围内。