电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺的影响

针对污水处理厂尾水TN去除问题,研究了电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺(3DBER-S)脱氮性能及菌群结构的影响.运行结果表明:在进水pH为7.0~7.5,ρ(NO_3~--N)为35 mg/L,ρ(C)/ρ(N)为1,HRT为12h条件下,电流由60 mA增大到800 mA,NO_3~--N和TN去除率变化不明显,分别稳定在87%和76%左右;随电流增大,体系氢自养反硝化作用所占比例由22.8%逐渐上升到74.4%.基于nirS基因的克隆文库结果表明:3DBER-S中与异养、硫自养和氢自养反硝化功能菌属相似的细菌均占有一定比例;随电流增大,与氢自养反硝化功能菌属相似的细菌所占比例增大.该体系中存在异养、氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,维持了稳定高效的脱氮效果,且增大电流利于氢自养反硝化作用的增强.     

3DBER-S-Fe深度脱氮除磷效果

为强化三维电极生物膜(3DBER)工艺深度脱氮除磷性能,提高污水厂尾水质量,将硫磺和海绵铁作为混合填料,构建硫铁复合填料三维电极生物膜(3DBER-S-Fe)脱氮除磷工艺;在不同ρ( C)/ρ( N)、I和水力停留时间( HRT)运行条件下,探究工艺深度脱氮除磷效果.分别从反应器填料和阴极上取生物膜,通过Miseq高通量测序,构建细菌16S rRNA基因克隆文库.结果表明：在运行条件为ρ(C)/ρ(N)=2、I=150 mA和HRT=4 h时,3DBER-S-Fe对总氮和总磷的去除率分别可达85.59%和97.43%;适当增加ρ( C)/ρ( N)、I和HRT均能不同程度提高系统脱氮除磷效率.在填料和阴极上丰度最大的均为具有硫自养反硝化功能的Thiobacillus,分别占40.62%和44.75%;具有氢自养反硝化功能的Rhodocyclaceae在阴极的分布明显多于填料.因此,3DBER-S-Fe具有较高的脱氮性能主要是硫自养反硝化和氢自养反硝化共同作用的结果,且氢自养反硝化过程主要发生在阴极.     

ρ(C)/ρ(N)对3BER-S工艺特性及反硝化细菌群落特征的影响

为提高三维电极生物膜工艺脱氮效率,通过运行不同TOC与TN的质量浓度比(ρ(C)/ρ(N))条件下三维电极生物膜-硫自养耦合工艺(3BER-S),并建立基于反硝化特异性基因nirS克隆文库,研究了ρ(C)/ρ(N)对3BER-S运行特性及反硝化细菌群落的影响.结果表明:ρ(C)/ρ(N)对3BER-S工艺的脱氮效率影响较小,不同ρ(C)/ρ(N)条件下的TN去除效率基本稳定在80%以上.ρ(C)/ρ(N)对3BER-S体系内的反硝化细菌种群结构和营养类型均有一定影响.高ρ(C)/ρ(N)条件下,反硝化细菌种类较少,Thauera(陶厄氏菌属)是体系内的优势菌群,脱氮作用以异养反硝化过程为主;当ρ(C)/ρ(N)降低时,反硝化细菌种类增多,硫自养反硝化细菌所占比例升高.总之,由于硫磺单质的加入,弥补了3BER工艺低ρ(C)/ρ(N)时的反硝化作用电子供体不足,使得3BER-S耦合体系在不同ρ(C)/ρ(N)条件下均能保持高效且稳定的脱氮效果.     

3BER反应器极板面积和布置形式对脱氮效果的影响

为提高三维电极生物膜工艺(3BER)脱氮效率及出水水质,通过增大极板面积、减少极板间距、改变电极布置形式,构建了新型三维电极生物膜反应器(3BER-NC)用于城市污水厂尾水深度脱氮处理,研究了电流、进水pH和籽( C)/籽( N)对其运行效果的影响,并分析了系统中反硝化菌群分布特征. 研究结果表明:减少极板间距能减缓碳棒阳极电解,出水色度低,能在较高的电流下运行,3BER-NC最佳运行电流为200 mA,比3BER反应器高出100 mA. 增大极板面积和改变极板位置分布有利于反硝化反应的进行,TN平均去除率提高约37. 74℅. 电流强度、进水pH和籽(C)/籽(N)对系统脱氮效果均有较大影响,在不同运行条件下3BER-NC体系的脱氮效率均优于3BER.在3BER-NC体系中β变形菌起主导作用,脱氮主要是由异养和自养反硝化菌共同作用的结果.     

电极生物膜法处理水中硝酸盐氮的试验研究

采用电极生物膜工艺处理含硝酸盐氮的饮用水。研究结果表明,反应器进水硝酸盐氮35 mg/L,I=60 mA,HRT=8 h,n(C):n(N)=4,2,1时,出水硝酸盐氮去除率均>95％;无外加有机物时,在I=60、100 mA,HRT=12 h的条件下,硝酸盐氮去除率分别为60％和95％。在异养条件下,从电极生物膜反应器中共培养分离出24株菌株,其中18株具有反硝化脱氮能力,占分离菌株数的75.0％(以肠杆菌科和假单胞菌属为主);在自养条件下,共分离出16株菌株,其中11株具有反硝化脱氮能力,占分离菌株数的68.8％(以假单胞菌属为主)。     

电极生物膜脱氮工艺中反硝化菌相分析

对电极生物膜反硝化脱氮反应器中存活的反硝化菌进行了初步的分离及菌相分析研究,实验共分离出40株菌株,通过对菌株的形态观察及生理生化特征的研究表明,这些菌株分别属于假单胞菌属(Pseudomonas), 不动杆菌属(Acinetobacter), 肠杆菌科(Enterobacteriaceae)3个属,肠杆菌科、假单胞菌属为主要优势菌,占总鉴定菌数的82.5%.在异养环境中分离的24个菌株中,肠杆菌科为优势菌,具有反硝化能力的有18株,占75%;反硝化能力强的有8株,占33.3%.在自养环境中分离的16个菌株中,假单胞菌属为优势菌,其中具有反硝化能力的有12株,占75%;反硝化能力强的有8株,占50%.     

硫自养反硝化同步脱氮除硫启动试验

目的 研究单一反应器内硫自养反硝化同步脱氮除硫的启动方法 及过程,同时考察脱氮除硫效果.方法 选择厌氧生物滤池为生物反应器,采用普通厌氧消化污泥为接种污泥,以自配的含S2--S和NO3--N的废水为进水,进水容积负荷分别为0.24 kg/(m3·d)、0.105 kg/(m3·d),经过15 d的间歇运行和15 d的连续运行,对硫自养反硝化的启动过程进行研究.结果 经过30 d的运行启动,S2--S和NO3--N的去除率基本稳定在90%及80%以上,去除负荷分别为0.238 kg/(m3·d),0.093 3 kg/(m3·d),S0及NO2--N的生成率分别为75%与64%左右.结论 反应器在短时间内成功筛选并富集了硫自养反硝化菌,S2--S和NO3--N达到很高的去除负荷,硫自养反硝化反应器成功启动.     

HRT对3DBER-S工艺深度脱氮同步去除PAEs的影响

为研究三维电极生物膜硫自养耦合脱氮(3DBER-S)工艺同步脱氮去除邻苯二甲酸酯(PAEs)的运行特性,分别针对3个水力停留时间(HRT)梯度(12 h→6 h→3 h),研究了耦合系统内总氮(TN)、PAEs去除及硫酸盐、pH变化情况,并分析了系统脱氮途径及PAEs去除能力.结果表明：在不同HRT下,TN去除率在95%左右,出水TN平均质量浓度均在2 mg/L以下;PAEs的平均去除率均超过80%,其中,邻苯二甲酸二丁酯( DBP)的平均去除率达97%以上,邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)的平均去除率在83%以上.系统的最佳水力停留时间为6 h,该时段系统出水TN维持在0.80 mg·L-1左右,符合《地表水环境质量标准》中郁类水质标准的限值(1.5 mg/L);DBP、DEHP的平均去除负荷分别为594.79、188.13 mg/(m3·d).在3DBER-S系统内,单质硫和阴极产生的H2能够弥补由于HRT缩短、进水NO3--N负荷增加所导致的反硝化电子供体相对不足问题,维持系统高效稳定的脱氮效率;同时,由于填料吸附、生物降解以及化学氧化等作用协同共存,对PAEs具有较强的去除能力.     

硫自养反硝化中亚硝酸盐积累的研究现状与展望

以硫化物为基质的硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化技术不但能除硫,还可以在硫循环的条件下实现高效脱氮.为实现该技术需要将硫自养反硝化过程控制在亚硝化阶段,随后进行以亚硝酸盐为电子受体的厌氧氨氧化反应.其关键在于如何实现亚硝酸盐的积累.文中介绍了硫自养反硝化的反应机理以及如何对影响亚硝酸盐,积累的因素进行精准调控,探讨了厌氧氨氧化-自养反硝化技术的主要途径.     

异养耦合硫自养反硝化脱氮性能及动力学研究

在COD浓度为0,30,60,90 mg/L下,考察了异养耦合硫磺和黄铁矿为填料的自养反硝化工艺脱氮性能,同时探讨了异养及自养反硝化过程对氮去除的贡献率及其降解动力学.结果表明,当COD浓度为30 mg/L时,R1(硫磺/黄铁矿分层填装)和R2(硫磺/黄铁矿混合填装)的NO₃^--N去除率分别为90.51%和97.13%.随着COD浓度升高至90 mg/L,R1和R2进水中的NO₃^--N几乎被完全去除,且R2在不同高度下的脱氮性能均优于R1.由于COD为30 mg/L时可促进硫自养反硝化过程的脱氮效果,因此R1和R2出水SO₄^2-浓度分别由158 mg/L和178 mg/L升至188 mg/L和192 mg/L;随着COD投加浓度提升至90 mg/L,实现了异养与硫自养反硝化的耦合,此时出水SO₄^2-浓度分别降至114 mg/L和125 mg/L.物料平衡计算表明,当COD浓度大于60 mg/L时,异养反硝化对脱氮...     

Feasibility of an innovative integrated process of simultaneous desulfurization and denitrification for high strength wastewater

An anaerobic expanding-bed reactor was adopted to investigate the feasibility of an innovative integrated process of simultaneous desulfurization and denitrification （SDD） for high strength wastewater. In the reactor, heterotrophic bacteria （including sulfate reducing bacterium and denitrifying bacteria） and autotrophic bacteria （ including Thiobacillus denitrificans） cooperated together by incubating and enriching functional bac- teria on different carriers in the anaerobic activated sludge. Synthetic wastewater with high concentrations of sulfate and nitrate was employed. The experimental resuhs showed that the removal efficiency of sulfate and nitrate was above 85% , elemental sulfur was observed while nitrate was absent in effluent. The balance of sulfur, nitrogen and electron was discussed respectively, which indicated that the integrated SDD process could be actualized. These resuhs might provide a guidance to further investigate the key factors affecting the integrated SDD process and to improve the efficiency of desulfurization and denitrification in wastewater treatment.     

体积比对分段进水工艺处理低浓度废水性能的影响

采用改良A2/O四点分段进水工艺处理低浓度、低碳氮比城市生活污水.在HRT为8.7 h、SRT为15 d、污泥回流比为75%、进水流量分配比为20∶35∶35∶10、好氧段ρ(DO)为1~1.5 mg/L条件下,通过调整不同的厌氧/缺氧/好氧体积比,分析体积比对污染物去除性能的影响.结果表明:不同的体积比对COD、氨氮的去除基本无影响,但对TN、TP去除影响较大.当厌氧/缺氧/好氧体积比为4∶8∶10时,对污染物去除效果最佳,出水COD、氨氮、总氮、总磷质量浓度分别为28.12、0.58、9.26、0.43 mg/L,进水碳源有效利用率达72.4%.通过逐步减少好氧段体积以提高缺氧段体积的策略,可使进水碳源在各缺氧段或厌氧段被充分利用,同时有利于反硝化除磷菌的富集,DPAOs最高比例为20.9%.     

污水硫自养反硝化技术研究进展

硫自养反硝化（SAD）是一种绿色低碳的污水脱氮技术,具有成本低、污泥产量少、无须外加有机碳源等优点,已成为污水脱氮技术研究的热点之一。阐述SAD填料组成与复合硫源填料的合成方法,归纳SAD固定床反应器和流化床反应器的结构及其适用条件,回顾SAD与电化学、异养反硝化、厌氧氨氧化耦合工艺等方面的研究进展,并总结SAD耦合技术的优缺点以及耦合工艺的脱氮特征。微生物的代谢功能是实现高效SAD的关键因素,列举不同代谢特性的SAD功能微生物种类,阐述代表性微生物Thiobacillus和Sulfurimonas在SAD过程中的反硝化特性及其生长条件。目前,SAD技术在填料、反应器和耦合工艺等方面取得显著进步,但仍面临诸多挑战,在SAD技术温度适应性、高处理负荷反应器设计以及工艺流程优化等方面进一步创新。     

运用PCR-DGGE和克隆技术对串联附积床系统生物膜菌群的分析

采用PCR-DGGE﹑克隆等分子生物学手段研究了多级串联附积床同时硝化反硝化脱氮系统生物膜菌群的时间演变,并对生物膜菌群进行同源性分析和系统发育树构建,同时讨论了生物膜菌群对系统中有机物的去除及对同时硝化反硝化脱氮的贡献.结果表明,随着时间的推移,生物膜菌群发生了较大演变而且具有高度多样性.对DGGE图谱优势条带进行分析表明,优势菌群分为5个不同的细菌类群:β-变形菌类群(β-proteobacteria)﹑γ-变形菌类群(γ-proteobacteria)、未分类菌类群(unclassified bacteria)、α-变形菌类群(α-proteobacteria)、放线菌类群(Actinobacteria).β-变形菌类群不仅在数量上占有优势,而且在有机物的降解、营养物质的去除中起着重要作用.生物膜细菌中起硝化作用的主要是亚硝化单胞菌和硝化螺旋菌;起反硝化作用的主要是施氏假单胞菌.