温度冲击对MFCs脱氮及微生物群落结构的影响

构建生物阴极双室微生物燃料电池,探究温度冲击对微生物燃料电池脱氮及微生物群落结构的影响。结果表明,温度升高到25℃时,短程硝化反硝化效果最好,氨氮去除率达到95. 71%,亚硝态氮积累率可达89. 14%,总氮去除率为80. 46%。温度由20℃升高至25℃后,再由25℃降至20℃情况下,系统内均为短程硝化反硝化;但当温度降至15℃低温下,硝化类型转变为全程硝化,总氮去除率仅为20. 82%。25℃下,硝化反硝化菌所属的变形菌门(Protebacteria)丰富度高达77. 81%,优势纲Betaproteobacteria也达到66. 16%。主要的AOB菌属Nitrosomonas所占比例为1. 52%,短程硝化反硝化优势菌Thauera所占比例高达51. 12%。     

微氧生物阴极微生物燃料电池脱氮的研究

研究构建生物阴极双室微生物燃料电池,阴极保持微氧条件,实现短程硝化反硝化进行生物脱氮。实验在25℃下进行,以乙酸钠为碳源,氯化铵为氮源。实验发现,在微氧条件下可实现短程硝化反硝化并且脱氮效果较好。总氮去除率达到87.32%,最大稳定电压达0.47V左右。通过对反应污泥进行高通量测序发现,微生物群落中亚硝化菌属Nitrosomonas在短程硝化反硝化中得到了有效的富集,反硝化菌属Thauera有利于生物反硝化脱氮。     

海水盐度对短程硝化反硝化的影响

采用SBR工艺研究了海水盐度对短程硝化反硝化影响,同时研究了不同海水盐度下,温度、pH、氨氮负荷对氨氮去除率的影响。试验结果表明:大生活用水范围内(海水占生活用水的比例在35%以内)的海水盐度情况下仍能实现短程硝化反硝化,但不同海水盐度情况下的氨氮去除率与氨氮负荷有关,随着海水占生活污水比例的增加氨氮负荷应逐渐减少。当短程硝化系统的单位MLSS氨氮负荷小于0.15kg/(kg·d)时,氨氮去除率仍可达到90%以上。升高温度有利于提高短程硝化脱氮效率,反应温度应保持在25～30℃。     

一株短程反硝化除磷菌的鉴定与生物学利用

依据短程反硝化除磷原理,在SBR装置中加入厌氧池污泥,采用厌氧/缺氧工艺,投入亚硝酸盐以富集短程反硝化除磷菌（SDPB）,并进行SDPB的筛选、分离,采用传统与现代分子生物学鉴定相结合手段确定其分类地位,同时进行不同营养条件和环境条件下菌的生物学利用研究。结果表明：该菌株为一株新的兼性厌氧菌株,具有同步短程反硝化和除磷功能。通过细菌形态、生理生化指标、培养特征和16S rDNA序列进行同源性比较,鉴定该菌株为不动杆菌属,相似性高达99.3%,该种尚未见文献报道。Gi菌的最佳碳源为乙酸钠。此菌不仅可以利用NO^-₂也可以利用NO^-₃为电子受体。Gi菌的最佳pH值为7。温度为25℃时的反硝化除磷效果最好,适宜的温度为20～35℃。当温度为10℃时微生物生长受到抑制,温度高于35℃时活性下降。磷、氮的最高去除率分别可达82.94%和82.99%。     

废水短程碳氮硫同步脱除工艺可行性研究

分别考察了部分短程和完全短程模式对反硝化脱硫单元运行效果的影响。结果表明,当短程硝化率由25%增加到40%、再到55%时,亚硝酸盐未对混养反硝化脱硫单元效能产生任何抑制作用;在亚硝酸盐浓度为190mg.L-1的完全短程模式下,混养反硝化脱硫单元仍然保持较好的碳、氮和硫的脱除效能,硫化物和有机物去除率高达100%左右,单质硫产率100%,亚硝酸盐去除率80%以上。表明短程碳氮硫同步脱除工艺系统具有可行性。     

温度变化对短程生物脱氮及N2O释放影响

以生活污水为研究对象,利用序批式活性污泥法反应器(SBR),考察了不同温度下短程生物脱氮过程污染物去除和N_2O释放特性。结果表明,利用pH在线控制措施,在pH曲线"氨谷"点及时停止硝化过程,能够在低温下维持稳定的短程硝化过程。不同温度下,系统异养菌COD去除效率无明显差别。随温度降低,NH_4~+去除率由95%以上降至21.8%±2.1%,N_2O产率由6.37%±0.60%降至0.66%±0.16%。N_2O主要产生于硝化过程。中温(≥20℃)和低温(20℃)下,氨氧化菌(AOB)氧化NH_4~+的温度常数θ分别为1.056和1.140。氨氧化速率(AOR)越大,最高氧化亚氮产生速率(N_2OR)出现时间越早。温度升高,AOR增加,提高了NO_2-积累速率,促进了以N_2O作为终产物的AOB好氧反硝化过程。     

碳源类型和温度对BAF脱氮性能影响研究

以某钢铁厂的二级出水为研究对象,研究了曝气生物滤池(BAF)系统的挂膜,不同碳源类型和温度对该系统脱氮的影响。结果表明:利用含有硝化菌与好氧反硝化菌的富集菌液进行挂膜,16d基本完成挂膜,氨氮、硝态氮的去除率分别高达90.2%和92.2%。不同碳源类型对系统的脱氮性能影响存在差异,以葡萄糖和乙醇作为碳源时效果最佳,氨氮和硝态氮的去除率均超过85%,总无机氮去除率分别是93.4%、95.6%。乙酸钠为碳源时亚硝态氮的质量浓度积累最高达5.79mg/L,采用其它碳源时亚硝态氮几乎没有积累;当不投加外部碳源时,通过内源呼吸代谢作用进行硝化反硝化效果最差,总无机氮的去除率仅有20.4%。随着温度的上升,硝化和反硝化效果逐渐升高,其中硝化的最适温度是在27.3℃左右,氨氮的去除率高达91.1%,好氧反硝化过程对温度的耐受性比较好,在17.5～33.1℃时,平均去除率大于90%。     

SBR法低温短程硝化实现与稳定的中试研究

短程生物脱氮技术对于节省能源和碳源具有重要意义,而低温条件下实现短程硝化一直是制约该工艺推广的重要难题。以实际城市污水为研究对象,应用 54 m³的SBR中试系统重点研究了低温条件下短程硝化的实现途径和稳定方法。试验结果表明,通过对系统的硝化反硝化过程进行实时过程控制,并采用分段进水的运行模式,系统在温度为11.8～25℃的范围内均达到了稳定的短程脱氮效果,平均总氮去除率在９６％以上,平均亚硝化率在95%以上。长期的实时过程控制优化了系统的污泥种群结构,是低温中试SBR系统短程硝化实现与稳定的决定性因素。     

微气泡曝气生物膜反应器低C/N废水脱氮探究

针对低C/N废水脱氮效率低的现状,建立了微曝气生物膜反应器,分析了启动期微气泡曝气生物膜反应器污染物去除特征,探究了温度对微气泡曝气生物膜反应器脱氮效率的影响并揭示相关机制。结果表明,反应器启动稳定后COD、NH_4~+-N和TN的去除率分别提高至92.3%、92.5%和71.5%。温度能影响生物脱氮效率,且35℃时COD去除率最高,可高达92.3%～93.4%。温度同时影响硝化及反硝化过程,且温度升高有利于促进NO_2~--N的积累与NO_3~--N的反硝化。温度升高降低了反应器内污泥胞外聚合物的含量。当温度为35℃时,脱氮过程关键酶活性显著高于15℃;温度升高利于硝化及反硝化过程关键微生物的丰度。     

外加Fe2+对低碳氮比污水生物脱氮影响研究

针对低碳氮比情况下污水处理系统生物脱氮效果较差的问题,在外加Fe~(2+)情况下,通过监测氨氮、总氮去除率及活性污泥微生物种群分布情况,分析铁离子对低碳氮比SBR污水处理系统生物脱氮的影响。试验结果表明:在进水Fe~(2+)质量浓度为2 mg/L,碳氮比由6.67降至2.22时,铁离子的存在对SBR污水处理系统脱氮效果作用明显,氨氮去除率均接近100%,总氮去除率最高可达到90.69%,较起始阶段氨氮去除率和总氮去除率分别提高了30.09%、 40.59%。随着Fe2+的加入,活性污泥中优势菌属也转变为参与生物脱氮的厌氧绳菌科、红环菌科和硝化螺旋菌科。停止外加Fe~(2+),氨氮去除率和总氮去除率分别降低至89.20%、 36.10%。铁离子的存在和累积对低碳氮比SBR污水处理系统生物脱氮有促进效果。     

MBR处理垃圾渗滤液的短程硝化研究

研究了膜生物反应器处理垃圾渗滤液的现象及机理,研究表明,反应器内存在较好的短程硝化效果。考察了DO、Ph、C/N等对有机物和氨的去除效果以及对同步硝化反硝化的影响。试验结果表明,在pH值为7.0～8.5,温度为25℃,DO为0.75 mg/L的条件下,短程效果最好,亚硝态氮的积累稳定在90%左右,氨氮去除率可达95%以上,但总氮去除率仅有50%,其原因是碳源不足。     

活性污泥中异养硝化-好氧反硝化菌的分离及其脱氮性能

该文从活性污泥中分离出三株高效的异养硝化-好氧反硝化菌。这些菌经形态特征和生理生化特征分析以及16S rRNA鉴定,命名为B.subtilis CL1、B.subtilis CL9和G.terrae CL6。在以柠檬酸钠为碳源、硫酸铵为氮源、初始氨氮浓度为50 mg/L、碳氮比为20、温度为30℃、pH为7、反应时间为48 h的条件下,B.subtilis CL1和B.subtilis CL9对氨氮的去除率均为99%,对总氮的去除率分别为98%和96%。以乙酸钠为碳源,其他条件与上述两种菌相同的条件下,G.terrae CL6对氨氮和总氮的去除率均达到100%,且在硝化过程中没有亚硝酸盐氮或硝酸盐氮的累积。     

常温下SBBR反应器中短程同步硝化反硝化的实现

采用自主设计的序批式生物膜反应器(SBBR)处理城市污水,在常温(25～27℃),pH值7.2～7.6条件下,通过恒定低曝气量实现了稳定的短程同步硝化反硝化。试验还考察了碳氮比对SBBR系统短程同步硝化反硝化的影响。结果表明:在SBBR中处理城市污水实现短程同步硝化反硝化较为适合的碳氮质量比在5～8之间,亚硝酸盐氮积累率在85%以上,TN去除率可以达到80%以上。     

低C/N摩尔比好氧反硝化菌的筛选及脱氮特性

从石化废水处理厂活性污泥中分离得到1株低C/N摩尔比的好氧反硝化菌株AD-7,通过形态学观察、生理生化试验及16S rD NA测序,确定其为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。通过单因素实验确定菌株适宜的好氧反硝化培养条件为:丁二酸钠为碳源、培养温度为30～35℃、初始pH 6. 0～7. 0、摇床转速为150～200 r/min。在适宜的好氧反硝化培养条件下,研究了菌株生长情况与反硝化脱氮特性。结果表明,菌株生长与反硝化脱氮基本同步,并且在菌株培养12 h时,硝酸盐氮和总氮的去除率分别高达90. 47%和86. 06%,未出现亚硝酸盐氮的明显积累。因此,菌株AD-7能够通过完全反硝化实现总氮的有效脱除,在低C/N摩尔比废水脱氮方面具有潜在应用价值。     

尿素生产过程产生废水的脱总氮处理研究

采用富集优化的短程反硝化菌对氮肥厂产生废水进行脱氮处理,在进水TN为200 mg/L、MLSS为1 800 mg/L、DO为0.5~2.0 mg/L条件下,研究了反硝化菌的脱氮规律。结果表明:当C/N为3:1、初始p H在8.0~9.0之间时,4 h后出水总氮低于2 mg/L,总氮去除率99%以上,COD去除率80%以上;当p H为8.0、C/N在3:1~6:1之间时,6 h后总氮去除率达99%,COD去除率随碳氮比的增加而降低。     

污泥厌氧水解与短程硝化反硝化耦合工艺处理低碳氮比城市污水

为处理低碳氮比城市污水,在30~35℃、不调节pH值(7.01~8.33)的条件下,通过人为添加氨氮控制游离氨浓度(25mg·L-1),在SBR中6d内成功启动了短程硝化反硝化。对比实验结果表明,短程硝化反硝化在处理低C/N比城市污水时的总氮脱除效果要优于传统的全程硝化反硝化,当反应器运行稳定后,溶解氧的浓度和高游离氨不再是影响NO2--N浓度累积的主要因素,NO2--N/NOx--N始终保持在80%以上。为了进一步提高短程硝化反硝化的脱氮效率,利用污泥厌氧水解产物替代10%进水,为反硝化阶段提供附加的部分碳源,两工艺联合后处理效果良好,出水TN平均浓度和去除率分别为13.39mg·L-1和74.9%,出水水质符合排放标准的要求。     

电子受体/供体生物滤柱填料对微污染水的脱氮除磷研究

通过运用锰砂、黄铁矿及PHBV等功能性填料，构建以特定方式分层填充的生物滤柱(BF-MP)和对照组滤柱(BF-MN、BF-PP、BF-CK)，为实现硝化-反硝化处理微污染水提供新方式。探究不同条件下氮转化效果，分析不同形态的氮及磷沿程变化，探索氮磷去除途径。结果表明，脱氮效果受水力停留时间(HRT)、温度(T)影响，延长HRT或提高温度出水总氮降低，BF-MP硝氮去除率可达100%。沿程变化表明，NO₃^--N主要在黄铁矿和PHBV混合填充区通过反硝化过程去除。BF-MP在HRT=12 h T=20～25℃时，脱氮除磷性能均较好，总氮去除率达到79.87%，磷酸根去除率达到75.19%，且长期运行出水稳定，具有良好的应用前景，为生物滤池及人工湿地的设计运行提供新思路。     

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。     

异养硝化-好氧反硝化菌强化合成氨废水短程脱氮效能中试

采用序批式活性污泥法(SBR)短程脱氮工艺,通过载体对异养硝化-好氧反硝化菌进行固定并构建生物强化处理系统,对合成氨工业废水进行生物强化前后短程脱氮系统的处理效能中试。结果表明,强化后该工艺的氮素处理效能提升明显,出水NH4+-N的质量浓度降至11.2 mg/L,可达到GB 8978-1996的一级标准,去除率维持在86.6%~96.0%;出水TN的质量浓度降至13.9 mg/L,达到GB 18918-2002的一级B标准,去除率维持在88.0%~94.3%。与强化前系统排泥后的处理效能相比,强化系统经过短暂调整期后能恢复至排泥前的氮素处理水准。通过固定化异养硝化-好氧反硝化菌并对短程脱氮系统进行生物强化,可使SBR维持高效且稳定的氨氮去除效率。     

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0.5 mg·L~(-1)和缩短水力停留时间为6 h,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108 cells·(g dried sludge)~(-1)。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×106 cells·(g dried sludge)~(-1)增长到1.32×107 cells·(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5.9×107~1.78×108 cells·(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。