不同电子受体配比对反硝化除磷特性及内碳源转化利用的影响

以A²/O-生物接触氧化(biological contact oxidation,BCO)系统反硝化除磷活性污泥为研究对象,通过投加不同浓度的NO₂^--N和NO₃^--N(30 mg·L^-1),考察了反硝化聚磷菌(denitrifying polyphosphate accumulating organisms,DPAOs)在不同电子受体配比(NO₂^--N:NO₃^--N0, 0.2:0.8, 0.4:0.6, 0.5:0.5, 0.6:0.4)条件下的脱氮除磷特性。结果表明:乙酸钠为DPAOs用于反硝化除磷的理想碳源,且其浓度为200 mg·L^-1时最佳;仅以NO₃^--N为电子受体进行缺氧吸磷反应时,NO₃^--N的投加量为30 mg·L^-1时较为合适;以NO₂^--N作为电子受体,未经 驯化的DPAOs,短时间内很难利用NO₂^--N,但低浓度的 (6 mg·L^-1)不会影响DPAOs以 作电子受体进行反硝化除磷;同时,NO₂^--N对于DPAOs吸磷作用的抑制程度明显强于 反硝化作用,当NO₂^--N浓度达到18 mg·L^-1时,吸磷反应基本停止;此外,较高浓度的NO₂^--N不仅会抑制聚羟基脂肪酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate,PHA)的分解利用,且会使PHA分解产生的能量较多地用于储存糖原(glycogen,Gly),而所分解利用的PHA中90%以上为聚-β-羟基丁酸酯(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)。     

NOx——N对初沉污泥厌氧发酵及反硝化性能的影响

为了解决低C/N比污水的脱氮问题,本研究将NO_x^--N引入到初沉污泥厌氧发酵系统,利用初沉污泥厌氧发酵过程释放的有机碳源完成反硝化,以达到利用初沉污泥作为碳源强化污水脱氮的目的。通过对系统中VFAs积累、NO_x^--N去除及VSS变化情况的考察,对比研究了4种不同电子受体类型初沉污泥厌氧系统发酵性能、反硝化能力。得出:在34 d的发酵期里,NO₃^--N型系统以及NO₂^--N、NO₃^--N混合型系统中没有出现明显VFAs积累,而在NO₂^--N型系统和纯厌氧系统中出现了不同程度的VFAs积累,说明在试验条件下,NO₃^--N型和混合型系统发酵过程所释放的碳源能得到较好的利用;各系统中NO_x^--N还原总量分别为1692 mg·L^-1(NO₃^--N型)、1330 mg·L^-1(混合型)、1223 mg·L^-1(NO₂^--N型),表明NO₃^--N型系统反硝化能力最强;此外,虽然各NO_x^--N系统中的VSS减量程度相对于厌氧系统稍有降低,但各系统均达到了60%以上的高VSS减量水平,其中NO₃^--N型系统VSS减量67.9%,在各NO_x^--N系统中最高。综上,NO₃^--N型初沉污泥厌氧发酵系统能同时取得相对最好的反硝化脱氮及污泥减量性能。     

氢基质生物膜反应器同步去除溴酸盐和高氯酸盐的影响因素分析

基于H2-MBfR(氢基质生物膜反应器)研究pH、进水硝态氮(NO₃^--N)、亚硝态氮(NO₂^--N)以及回流比对同步去除溴酸盐(BrO₃-)和高氯酸盐(ClO₄^-)的影响。结果表明:提高进水pH,BrO₃^-和ClO₄^-的去除率呈现先升高后降低的趋势,溴酸盐与高氯酸盐的去除率在pH为7时达到最高值93.9%和91.6%。提高进水NO₃^-N质量浓度,BrO₃^-和ClO₄^-的去除率从95%分别降到18.7%、22.4%;提高亚硝态氮质量浓度,BrO₃^-和ClO₄^-去除率呈下降趋势,两者去除率分别从90.3%,91.3%降至41.7%和26.8%。这表示反硝化中间产物NO₂^-对BrO₃^-,ClO₄^-的去除有抑制作用;提高回流比,BrO₃^-和ClO₄^-的去除率均呈现先升高后降低的趋势,回流比为7.5时,BrO3-和ClO4-的去除率达到最大,分别为79.9%、81.9%。当量电子通量分析表明,在同一反应体系中,对电子供体的竞争优势顺序为NO₃^--N>NO₂^--N>ClO₄^->BrO₃^-。     

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 qPCR）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、NH₄⁺-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NO₃^--N的去除主要通过内源反硝化作用,且反硝化过程基本无NO₂^--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pH的相对稳定。此外,可以通过DO和pH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。     

集成式铁基质生物膜反应器自养反硝化深度脱氮

以污水厂处理水为研究对象,采用铁基质生物载体与生物膜耦合实现高效自养反硝化脱氮。考察停留时间（HRT）对系统脱氮效能的影响,通过动力学及微生物群落结构分析,揭示耦合技术的脱氮机理。结果表明：HRT为8 h,对一级A和一级B污水厂处理水,总氮(TN)平均去除率分别为95.41%和92.55%,TN处理负荷分别为0.48 kg TN/(m³·d）和0.58 kg TN/(m³·d）,硝化过程氨氮(NH₄⁺-N)饱和常数分别为1.17 mg/L和0.72 mg/L,反硝化过程硝氮(NO₃^--N)饱和常数分别为0.87 mg/L和0.67 mg/L。出水水质分别达到《地表水环境质量标准》Ⅲ类、Ⅴ类水质标准。铁基质生物载体与生物膜耦合系统中微生物优势菌属为Maritimimonas、Rhodobacter和Sphaerotilus, 均为自养反硝化菌,证实了铁基质生物载体可为自养反硝化菌提供电子,实现生物自养反硝化脱氮。     

不同S/N对硫自养短程反硝化亚硝酸盐积累特性试验研究

短程反硝化是一种厌氧氨氧化基质NO₂^--N获取的新型途径。在自养短程反硝化系统中，以硫代硫酸钠作为底物，在不同的硫氮比(S^2-/NO₃^--N)的条件下，通过控制水力停留时间、温度，将NO₃^--N还原至NO₂^--N，成功实现自养短程反硝化系统中NO₂^--N的积累。实验结果表明，三个S/N表现出不同的NO₂^--N的积累，S/N为1:1.14时，NO₃^--N的去除率稳定在75%左右，NO₂^--N的积累率(NTR)几乎为零；S/N为1:1.71时，NO₃^--N的去除率维持在40%～50%之间，NTR增长到8%左右；S/N为1:2.28时，NO₃^-     

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。     

短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理低C/N比生活污水

为快速实现低C/N比生活污水高效低耗稳定脱氮,在常温条件下,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动及脱氮性能进行研究,在常温,高DO（2.5 mg·L^-1）条件下,采用实时控制结合神经网络模型预测控制可快速启动短程硝化,亚硝积累率达到95%以上。由于生物膜的独特结构可为厌氧氨氧化（Anammox）菌提供良好的厌氧环境,因此选用生物滤池来实现厌氧氨氧化,启动期间克服了温度变化的影响,第173天后,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率达到90%以上,TN去除率达到80%,Anammox滤池成功启动。后续将短程硝化与厌氧氨氧化耦合,通过逐步提高滤速启动耦合系统,Anammox滤池滤速可提高到0.5 m·h^-1,总氮容积负荷达到0.75 kg·m^-3·d^-1。系统出水TN平均浓度为8 mg·L^-1,实现了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺稳定高效地处理生活污水。     

AD-MFC中甲醇与硝酸盐的偶合过程与作用机制

在双室微生物燃料电池(MFC)阳极内接种反硝化细菌富集培养物,同时加入硝酸盐和甲醇,构建了阳极反硝化微生物燃料电池(AD-MFC),并以批式操作研究了AD-MFC的反硝化产电性能。试验结果表明,在初始硝氮浓度为(100.22±0.62)mg·L^-1,COD浓度为(500.40±1.67)mg·L^-1的条件下,AD-MFC的最大容积NO₃^--N和COD去除速率分别达到0.31 kg N·m^-3·d^-1和1.06 kg COD·m^-3·d^-1,最大电压达到(602.80±5.42)mV,相应最大功率密度为(908.42±0.07)mW·m^-3。AD-MFC的产电过程是甲醇氧化与硝酸盐还原的偶合过程,电压变化与反硝化作用密切相关,可用于指示反硝化进程。AD-MFC的电压曲线呈现降低-升高-再降低的三阶段特性,其原因是反硝化作用、甲醇降解作用和细胞水解发酵作用依次成为阳极液中的主导反应。     

高效反硝化分段组合式反应器运行性能

氮素污染是水体富营养化的主要诱因之一,反硝化技术是氮素污染控制的有效手段。采用模拟废水,研究了反硝化分段组合式反应器(CAR)的脱氮除碳性能。实验结果表明,CAR具有很高的容积效能,在进水NO₃^--N浓度为964.7 mg·L^-1、水力停留时间为0.86 h条件下,硝氮去除速率(NRR)为26.8 kg·(m³·d)^-1,COD去除速率(CRR)为93.76 kg·(m³·d)^-1,NRR高于文献报道的最高值,CRR也达到文献报道的领先水平。CAR具有良好的运行稳定性,在反应器的效能上升阶段和效能稳定阶段,出水基质浓度的变异系数比和极差分别小于9.85和9.07,出水pH的相对标准差小于1。CAR运行性能出众的原因是它能持留浓度高(MLVSS高于17 g·L^-1)、活性强(最大比活性为1.573 g NO₃^--N·(g VSS)^-1·d^-1)的颗粒污泥。     

污水处理厂尾水的电化学脱氮技术

污水处理厂尾水中因可生物降解的有机物含量较低,无法实现生物深度脱氮,外排仍含有较高浓度的总氮,若排入河流会引起富营养化,因此深入研究尾水的深度脱氮技术具有重要意义。采用催化电氧化技术,以污水处理厂尾水为研究对象,研究了在电流密度、水力停留时间(HRT)、进水pH值等因素的影响下,尾水中总氮的去除。结果表明,催化电氧化技术在电流密度为32.67 mA·cm^-2、进水pH值为6.25～7.02、HRT为30 min时,总氮(TN)从26.40 mg·L^-1降至11.91 mg·L^-1,NO₃^--N从18.03 mg·L^-1降至4.90 mg·L^-1,去除率分别可达到54.9%和72.8%;TN的脱除主要以硝氮(NO₃^--N)的去除为主。催化电氧化技术能高效去除污水厂尾水中的总氮,且具有运行稳定和抗冲击等优点。为污水处理厂尾水的电化学深度脱氮提供了理论基础。     

自养脱氮工艺有机物去除段与硝化段精确分离的实现与实时控制

为了实现城市污水处理过程中的节能降耗,提出了三段式城市污水自养脱氮工艺,阐述了除有机物SBR在整套工艺中的重要地位,探讨了不同曝气量与污泥浓度条件下,除有机物SBR中有机物的去除特征与规律。结果表明,在不同的曝气量及污泥浓度条件下,COD降解结束前NO₂^--N与NO₃^--N的浓度均低于0.1 mg·L^-1,反应器进入COD难降解阶段后,NO₂^--N与NO₃^--N的浓度快速提高,可以认为在除有机物SBR内有机物的去除和硝化过程是分步进行的,即先进行有机物的去除,而后进行硝化过程。DO曲线与pH曲线的突越点与除有机物过程的终点始终保持一致,可将其作为实时控制参数监测有机物的去除终点,对好氧曝气过程进行实时控制。     

缺氧环境对颗粒污泥强化除磷系统释磷的影响

以除磷颗粒污泥为研究对象,采用批次试验,以混合丙酸和乙酸（2∶1）为外加碳源,在厌氧起始阶段投加不同浓度的NO^-₃-N（0, 20, 30, 50和75 mg·L^-1, pH=8.0）和NO^-₂-N（10,20,40和60 mg·L^-1, pH=7.0, 7.5和8.0）,研究缺氧环境对颗粒污泥强化除磷系统释磷的影响。结果表明,硝态氮的投加对聚磷菌释磷无明显抑制,系统中VFA的吸收、磷的释放和硝态氮的反硝化同时发生,挥发性脂肪酸（相似文献   

一株异养硝化菌的分离鉴定及其最佳亚硝化条件

采用传统微生物分离纯化方法,从焦化废水活性污泥中筛选到一株高效去除氨氮并显著积累亚硝酸盐氮的异养硝化细菌C16.该菌株为G-,短杆状;菌落为白色、半透明.经形态、生理生化特性以及16S rRNA基因序列分析,初步鉴定该菌属于产碱杆菌属(命名为Alcaligenes sp.C16).对该菌的异养硝化功能进行了研究,结果表...     

CAST工艺改良对系统强化除磷性能的影响

传统CAST工艺广泛应用于国内各种规模城镇污水处理厂,单凭生物法难以达到城市污水排放一级A标准。采用改良的CAST工艺,在传统CAST工艺基础上引入主反应区独立的搅拌时序,并在实际规模的污水处理厂进行工程示范。通过两阶段的试验,逐步缩短曝气时间延长缺氧搅拌时间,优化聚磷菌的代谢环境,增强聚磷菌的竞争优势。经过改良后的CAST工艺TP去除率达到89.1%,较传统CAST工艺提高了22%,出水TP稳定达到一级A标准。静态试验结果表明改良后的工艺反硝化聚磷菌的比例有所增加, 吸收相似文献   

Bioaugmentation of two-stage aerobic sequencing batch reactor with mixed strains for high nitrate nitrogen wastewater treatment

Mixed strains Delftia sp.YH01 and Acidovorax sp.YH02, with capability of heterotrophic nitrification-aerobic denitrification, were introduced into a two-stage aerobic sequencing batch reactor to enhance NO₃⁻-N removal. With optimal C/N of 8, efficient NO₃⁻-N removal was achieved at initial NO₃⁻-N concentration of 2000 mg·L⁻¹. Meanwhile, the massive accumulation of NO₂⁻-N was avoided during the long operation. Compared to the one-stage aerobic sequencing batch reactor, the removal efficiency of NO₃⁻-N and TN in the two-stage aerobic sequencing batch reactor was increased by 36.5% and 42.7%, which respectively was 93.8% and 88.4%. Microbial community study showed that the mixed strains have the stronger viability and can synergistically denitrify with the indigenous microorganisms in system, such as Azoarcus, Uncultured Saprospiraceae, Thauera, Paracocccus, which could be major contributors for aerobic denitrification. The proposed technology was shown to achieve high-efficiency treatment of high NO₃⁻-N wastewater through aerobic denitrification.     

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。     

亚硝酸盐对聚磷菌反硝化除磷代谢及N2O产生的影响

以乙酸钠/丙酸交替为碳源的强化生物除磷(enhance biological phosphorus removal, EBPR)系统为研究对象,母反应器内种泥在厌氧/好氧的运行条件下已培养340 d,聚磷菌富集纯度达到92%±3%,考察了不同浓度亚硝酸盐氮(44.64、70.3、94.33、112.36 mg NO₂^--N·L^-1)为电子受体对聚磷菌缺氧吸磷代谢的影响。结果表明,从未经缺氧驯化的高纯度聚磷菌也可以进行反硝化除磷代谢。在缺氧反应过程中NO₂^--N还原速率、PO₄^3--P吸收速率、PHA降解速率随着亚硝酸浓度升高呈下降趋势,但是在初始亚硝酸盐氮浓度最高为112.36 mg NO₂^--N·L^-1条件下,代谢并未停止,此时亚硝酸盐还原速率与磷酸盐吸收速率仍可以分别达到2.61 mg NO₂^--N·(g MLSS)^-1·h^-1和3.0 mg PO₄^3--P·(g MLSS)^-1·h^-1。聚磷菌在以细胞内PHA作为碳源以NO₂^--N作为电子受体反硝化除磷代谢过程中,由于初始亚硝酸盐的抑制作用使NO₂^--N还原速率大于N₂O还原速率,从而产生大量的N₂O积累。初始投加NO₂^--N浓度为44.64、70.3、94.33、112.36 mg NO₂^--N·L^-1时,产生的N₂O占TN的比例分别为63.5%、49.0%、30.2%、24.0%。在底物充足的条件下,代谢中积累的N₂O可以通过延长缺氧搅拌时间,使其转化为N₂。     

EGDE交联的载镧壳聚糖微球对氟离子的静态和动态吸附

利用乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)替代戊二醛对壳聚糖微球进行交联,然后负载稀土镧离子La(Ⅲ),制备得到新型的除氟剂(CEB-La).研究了CEB-La对F-的静态和动态吸附性能.静态吸附实验结果表明:该除氟剂的静态吸附条件为pH7.0、温度50℃、吸附时间60 min、振荡频率120 r·min-1;当CEB-La用...     

短程硝化颗粒污泥SBR的快速启动与维持

为探究短程硝化污泥快速颗粒化的最佳条件,采用SBR反应器,在温度28℃,曝气量0.2m3.h-1,溶解氧(DO)2.0mg·mL-1,污泥龄(SRT)为15d的运行工况下,缩短沉降时间为2min,通过以pH作为氨氧化过程的控制参数,优化曝气时间,防止过曝气,经过80周期(19d)成功实现短程硝化絮状污泥的颗粒化,并维持稳定。形成的颗粒污泥粒径在1.5～2.0mm之间,对COD和氨氮的去除率分别达到80%和95%,亚硝酸盐积累率(NO2--N/NOx--N)平均达到95%。分子生物学FISH技术对颗粒污泥菌群结构的定量分析表明,AOB依旧是优势菌群,约占17.8%左右,NOB占0.6%。曝气初期FA的抑制和实时控制是启动和维持颗粒污泥短程硝化性能的主要原因。