厌氧氨氧化颗粒污泥UASB反应器的快速启动

利用厌氧氨氧化絮状污泥和厌氧颗粒污泥启动厌氧氨氧化颗粒污泥UASB反应器,通过调整进水基质浓度及上升流速培养富集厌氧氨氧化颗粒污泥。反应器经过140 d的运行,成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥,NH4+-N和NO2--N去除率分别达到96. 41%和99. 11%,总氮去除负荷可以达到0. 26 kg/(m3·d),并且ΔNO2--N/ΔNH4+-N和ΔNO3--N/ΔNH4+-N分别为1. 32±0. 02和0. 26±0. 01,符合厌氧氨氧化化学反应计量学规律。反应器启动过程中厌氧颗粒污泥经历了解体、重组,颜色由黑色变为灰色最终变为红色,经过160 d的运行后形成1～3 mm的厌氧氨氧化颗粒污泥。     

反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥脱氮效能

采用改进的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,在温度为30℃条件下,逐渐缩短HRT(水力停留时间)由9.6 d到0.9 d,经过160 d运行,成功培养出反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥,采用荧光原位杂交(FISH)分析、16S rRNA分析等方法研究颗粒结构和微生物组成特征。结果表明:耦合颗粒污泥的氨氮和亚硝酸盐的脱除速率分别为588.9和523 mg·L~(-1)·d~(-1),反硝化厌氧甲烷氧化活性达95.2 mg·L~(-1)·d~(-1),出水硝酸盐质量浓度小于40 mg·L~(-1),总氮去除率达92.5%;耦合颗粒污泥平均粒径为0.76 mm,与接种厌氧氨氧化颗粒污泥相比增加了1.46倍;反硝化厌氧甲烷氧化微生物主要位于耦合颗粒污泥外层,厌氧氨氧化菌位于耦合颗粒污泥内部;主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,主要的反硝化厌氧甲烷氧化细菌为Candidatus Methylomirabilis,反硝化厌氧甲烷氧化古菌为Candidatus Methanoperedens。     

高效厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮特征及EPS分层特性

考察了处理低氨氮废水的厌氧氨氧化颗粒污泥的脱氮特征、分层EPS组分及三维荧光光谱特性。结果表明,厌氧氨氧化颗粒污泥表现出高效的厌氧氨氧化活性,对NH+4-N和NO-2-N的平均降解速率分别为0.14和0.15 g/(g VSS·d),去除率分别为80.1%和97.0%;对TN的去除率为65.8%;该过程伴随N_2O的产生和短时积累,峰值浓度为0.92 mg/L,仅占TN转化率的2.52%;另外,p H值能指示厌氧氨氧化反应的终点。对分层EPS组分的分析可知,蛋白质为所有EPS层的主要成分,达226.9 mg/g VSS,占EPS总量的58.9%;绝大部分EPS为TB-EPS,占EPS总量的77.1%。三维荧光光谱显示蛋白质主要为酪氨酸和色氨酸,两者在TB-EPS中的荧光强度分别为165.5和46.1 AU/(mg C·L)。该研究结果为今后厌氧氨氧化污泥颗粒化的研究提供了理论依据。     

土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响

通过批次试验和连续流试验研究了土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响。厌氧氨氧化颗粒污泥反应器(UASB)进水NH_4~+-N浓度为40~50 mg/L,NO_2~--N浓度为55~65mg/L,温度控制为30℃,HRT控制为1.6 h。经过60 d运行,反应器的厌氧氨氧化脱氮性能良好,出水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度分别为3.1和6.3 mg/L,对NH_4~+-N、NO_2~--N和TIN的去除率分别为91.2%、93.4%和75.2%。在土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的长期抑制试验中,颗粒污泥对土霉素具有一定的耐受能力,当进水中的土霉素浓度为10 mg/L时,反应器对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为70.7%和70.8%;当进水中的土霉素为20 mg/L时,反应器对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别降低至16.8%和18.1%。与长期抑制试验相比,批次试验中土霉素对颗粒污泥厌氧氨氧化活性的抑制作用较小,土霉素浓度为50、100、150、200和400 mg/L时,对TIN的去除速率分别为0.498、0.480、0.439、0.326和0.120 kg N/(kg VSS·d)。     

可降解硝态氮的歧化厌氧氨氧化颗粒污泥的驯化

向SBR反应器中接种成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,在氨氮、亚硝态氮浓度均为100mg/L的条件下,按C/N值=0.1添加乙酸钠,研究乙酸钠对厌氧氨氧化菌去除氮素的影响。结果表明,在存在乙酸钠的条件下,出水硝态氮生成量为没有乙酸钠情况下的45%,对总氮的去除率提高到90%以上,有利于出水总氮浓度达到一级A标准。验证了在C/N值=0.1条件下,厌氧氨氧化反应是反应器中的主体反应,没有被反硝化反应取代。厌氧氨氧化菌可利用乙酸钠和硝态氮的代谢机制也为降低短程硝化控制难度提供了一种思路。     

低温胁迫下包埋厌氧氨氧化污泥颗粒的脱氮性能

为解决在厌氧氨氧化反应进程中,厌氧氨氧化菌抗低温能力较差的问题,以聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋剂包埋厌氧氨氧化污泥颗粒,采用UASB反应器研究了HRT对驯化过程中氨氮和亚硝态氮去除效果的影响,考察了温度变化对低温下包埋厌氧氨氧化菌颗粒脱氮效果的影响。结果表明,当进水氨氮浓度为50 mg/L,HRT为7 h时,投加15%包埋污泥后的UASB反应器具有较强的脱氮能力,对NH4+-N、NO2--N的去除率分别为95%和89%。相同条件下,水温从30℃阶梯式降低到14℃时,包埋厌氧氨氧化菌颗粒对NH4+-N的去除率从95%下降为70%,对NO2--N的去除率从89%下降为63%。在14℃下运行期间,调节水力停留时间为11 h可以提高脱氮效果,NH4+-N、NO2--N去除率分别在85%和79%左右。采用聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋剂包埋厌氧氨氧化细菌,能大幅度提高低温胁迫下的脱氮性能。     

有机物冲击对颗粒污泥/填料厌氧氨氧化反应器的影响

厌氧氨氧化颗粒污泥与生物膜均有助于污泥的持留,为研究实际废水中存在的有机物冲击对两种状态厌氧氨氧化污泥的影响差异,将颗粒污泥与聚氨酯海绵填料置于同一反应器内,进行厌氧氨氧化污泥的挂膜,以及高氨氮废水的长期培养驯化。经过120 d的运行,颗粒/填料复合反应器表现出良好的适应性和氮去除率,进水NH_4~+-N浓度从30 mg/L提高至420 mg/L,容积去除负荷从0.08 kgN/(m~3·d)提升至3.39 kgN/(m~3·d),系统内厌氧氨氧化活性良好。通过平行批次试验,对颗粒污泥和生物膜在不同浓度有机物冲击下的去除效果进行对比,在初始NO_2~--N为125 mg/L左右、COD≤200 mg/L时,两种体系中厌氧氨氧化反应均没有受到抑制,且一定程度得到了促进;而COD在300 mg/L时产生了明显的抑制作用。相比于生物膜,等质量的颗粒污泥表现出了更好的抵抗有机物冲击的能力。     

纳米颗粒对厌氧氨氧化污泥毒性效应与作用机制研究进展

纳米颗粒(NPs)因其独特的物理化学特性被广泛应用于各种工业产品,但在生产、运输、消费和处置过程中不可避免地被排放到废水处理厂.厌氧氨氧化工艺是一种高效、经济的新型生物脱氮工艺,应用广泛,有必要评估NPs对厌氧氨氧化工艺中功能菌的影响.介绍了纳米颗粒的作用机制,及其对厌氧氨氧化细菌的毒性效应等方面的研究进展,并对未来的...     

电气石对厌氧氨氧化菌及厌氧氨氧化反应的影响

以模拟高氨氮废水为进水,研究了电气石对水溶液p H值、厌氧氨氧化菌活性及厌氧氨氧化反应动力学的影响。结果表明:电气石可有效调节水体p H值至弱碱性,并提高厌氧氨氧化菌的脱氢酶活性,当电气石投加量达到5 g/L时,AMX脱氢酶活性提高到0.68 mg TF/(L·h),较未投加电气石的对照组提高了65.85%。通过改变培养基的p H值发现,在电气石作用下,厌氧氨氧化菌活性不受p H值的影响,亚硝酸盐的vmax由1.16 kg N/(kg VSS·d)提高到2.16 kg N/(kg VSS·d),提高了86.2%;氨氮的vmax由0.92 kg N/(kg VSS·d)提高到1.85 kg N/(kg VSS·d)。亚硝酸盐和氨氮对厌氧氨氧化反应的KI也分别由6.52和376.51 mmol/L提高到54.02、835.32mmol/L。     

厌氧氨氧化反应器的接种污泥和启动策略

厌氧氨氧化细菌产率低,倍增时间长,导致厌氧氨氧化反应器启动过程缓慢,极大限制了其工程化应用,因此选择合适的厌氧氨氧化反应器的接种污泥和启动策略具有重要意义.探讨了污(废)水处理工程中常见的活性污泥用作厌氧氨氧化反应器接种污泥的基本原理、启动策略和应用效果,并对世界上第一个生产性厌氧氨氧化反应器的启动过程进行剖析,提出了加快厌氧氨氧化工程启动的"逐级富集扩大"模式.     

接种污泥对厌氧氨氧化反应器启动特性的影响

采用两套相同的ASBR系统,分别接种好氧硝化污泥和自养反硝化污泥,在模拟废水的pH值为7.6～7.9、温度为32 ℃的条件下,分别运行176 d和170 d后,均成功启动了厌氧氨氧化反应器.在稳定运行阶段,其总氮容积负荷分别为0.147和0.11 kgN/(m3·d),对总氮的平均去除率分别为84.81%和81.57%.两组反应器内氨氮和亚硝态氮的减少量与硝态氮的生成量之比分别为1:1.08:0.31和1:1.18:0.33.接种了好氧硝化污泥的反应器启动更快,且对氨氮的去除效果更好.     

不同基因水平的厌氧氨氧化污泥功能微生物特性

试验从不同基因水平考察处理低氨氮废水的厌氧氨氧化颗粒污泥中功能微生物特性。基于16S rRNA基因仅划分了3个OTUs,均隶属于Brocadia,其中OTU 1占最大比例(89.5%);基于hzsB功能基因划分了14个OTUs,分别隶属于Brocadia(OTU 1~10,81.6%)、Kunenia(OTU 11,10.5%)和Jettenia(OTU 12~14,7.9%),在0.5~0.9 mm粒径区间菌种多样性最高。结合其他多样性指数结果可知,基于hzsB功能基因靶定的基因片段辨析率更高,能更好地对厌氧氨氧化菌进行生物多样性结构分析。基于优势的hzsB功能基因分析颗粒样品中厌氧氨氧化菌丰度达10~(11)copies/gVSS,占全细菌的比例为8%~10%。另外,在颗粒污泥逐渐增大过程中,厌氧氨氧化菌丰度先增大后减小,在0.5~0.9 mm粒径区间出现丰度最大值。说明颗粒化确实能实现厌氧氨氧化菌的有效富集和持留,但当增长到一定程度之后,维持良好的颗粒粒径、保证最优的传质效能,才能实现厌氧氨氧化菌高多样性、高丰度水平的维持与稳定。     

污泥消化液采用厌氧氨氧化工艺处理的技术实践

污泥中有机物在消化稳定过程中除产生甲烷外,还会将细胞中的氮释放出来,以高浓度氨氮形式存在,浓度为500 ～800 mg/L.这部分氨氮随污泥脱水压滤液回到污水处理系统,提高约10％～15％的氮负荷,会增加投资和运行费用.设计采用厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)处理污泥消化液,预计氨氮去除率＞90％,总氮去除率＞75％,可供相关工程参考.     

磁性颗粒对厌氧氨氧化启动过程的影响

为探究磁性颗粒对厌氧氨氧化启动过程的影响,采用2个ASBR反应器进行实验,其中一个反应器不添加磁性颗粒,另一个反应器添加磁性颗粒,初步探明了磁场对ASBR反应器内氮转移过程的影响机理。通过小试方式对比研究了不同磁性颗粒投加量对于反应周期内氨氮和亚硝态氮去除效能以及脱氢酶活性的影响。结果表明,磁场的存在能够促进厌氧氨氧化启动过程中的优势菌落演替以及厌氧氨氧化菌的富集,有效缩短厌氧氨氧化的启动周期;投加30 g/L磁性颗粒可以有效提升微生物的活性,提高反应速率。     

厌氧氨氧化协同反硝化处理污泥消化液试验研究

研究厌氧氨氧化与反硝化协同控制处理污泥消化液,分析微生物不同生长阶段的特性特点,并对其脱氮除碳性能进行试验研究,进行氮素平衡理论计算,证实厌氧氨氧化技术与反硝化技术协同处理低碳氮比高氨氮污泥消化液的可行性。通过添加葡萄糖等试剂,试验结果证实,在C/N比为1.5,pH值为8的条件下,厌氧氨氧化协同反硝化反应具有最佳的脱氮效果。     

厌氧氨氧化工艺的机理及研究进展

近年来我国经济发展迅速,与此同时经济带来的弊端就是对环境的污染。氮素过高是水体富营养化的主要原因,虽然氮是生物的必须元素,但含量过高就会污染水体,使水体富营养化,对人们的生产生活造成不便。厌氧氨氧化工艺作为新型脱氮工艺近年来发展迅速,在现阶段属于新型污水处理技术的研究热点,其作用对污水脱氮技术的革新有着重大意义。厌氧氨氧化工艺具有传统脱氮工艺不具备的优势,节能、绿色、高效,目前在国内外应用广泛。但是厌氧氨氧化工艺存在着许多问题,世代周期长,反应速度慢,菌种较为敏感,反应条件较为苛刻。综述了厌氧氨氧化的机理,菌种的分类,以及厌氧氨氧化的基本生理参数和影响因素,最后总结了国内外厌氧氨氧化工程实例应用的现状。     

厌氧氨氧化工艺处理高氨氮污泥脱水滤液技术实践

目前国家技术政策中推荐采用厌氧消化工艺对污水厂污泥进行减量化和稳定化处理,但在厌氧消化过程中除产生甲烷外,还会释放高浓度的氮,这部分高氨氮随脱水滤液回流到污水处理系统,增加了工程投资和运行费用。采用厌氧氨氧化工艺对高氨氮污泥脱水滤液进行单独集中处理,可解决该问题。北京某污水厂即采用厌氧氨氧化工艺处理高氨氮污泥脱水滤液,介绍了其工艺流程的优化、技术参数的确定、构筑物的布置,并针对设计中出现的问题提出了优化措施。     

厌氧氨氧化抑制试验及复活策略研究

厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌的活性会受到一些物质的抑制,为此研究了NO_2~--N和DO对ANAMMOX的抑制过程,并探讨了相应的恢复策略。结果表明,当NO_2~--N浓度超过120mg/L或ANAMMOX系统完全暴露于空气中(反应器中DO浓度为5 mg/L)时,ANAMMOX菌的活性会受到抑制。采用正常负荷、降低负荷、投加N_2H_4、投加NH_2OH等4种方式对ANAMMOX菌进行复活,结果表明,降低负荷或投加N_2H_4是快速恢复ANAMMOX菌活性的有效方法。     

ABR中厌氧颗粒污泥的微生物学特性

了解厌氧折流板反应器(ABR)内厌氧颗粒污泥的微生态结构对于颗粒污泥的培养具有指导意义，为此对ABR各隔室中厌氧颗粒污泥的微生物组成进行扫描电镜观察，并测定了其在不同基质中的比产甲烷活性和辅酶F420的含量。结果表明，ABR各隔室颗粒污泥的微生物组成差异较大，1^#隔室颗粒污泥表面以产酸菌为主，内部以产甲烷杆菌为主，2^#、3^#隔室的颗粒污泥中没有明显的优势菌，菌群多样复杂，4^#隔室颗粒污泥中的优势菌是索氏甲烷菌；1^#隔室颗粒污泥利用葡萄糖、乙酸的产甲烷活性较低，利用丙酸的产甲烷活性最高，2^#、3^#、4^#隔室颗粒污泥利用葡萄糖、乙酸的产甲烷活性较高，利用丙酸的产甲烷活性较低。ABR中颗粒污泥的辅酶F420沿隔室逐渐升高，与产甲烷活性的变化一致，也就是说F420可以反映颗粒污泥的产甲烷活性。     

厌氧颗粒污泥的快速培养和特征分析

培养厌氧颗粒污泥的自制反应器进水为养猪废水,进行不同惰性载体对厌氧颗粒污泥形成影响的对比实验。结果表明,添加大孔型阳离子交换树脂的反应器培养时间为39 d,COD去除率达到80%,并出现粒径为2.50~3.00 mm的大颗粒污泥,产甲烷量为9.75 mL CH4·（g VSS·d） -1,与添加聚合铝和粉煤灰的反应器相比,产甲烷菌活性显著强;添加惰性载体与未添加载体反应器相比,培养时间缩短20%~45%,厌氧颗粒污泥活性相差14.00%±0.10%;参考Richards模型进行产甲烷量和反应器培养过程中出水COD建模,发现实验数据和模型数据对比偏差在0.50%±0.01%。