木屑-硫磺填充床反硝化生物滤池强化硝酸盐去除

针对污水处理厂二级出水深度脱氮的需求,设计了以木屑与硫磺颗粒为填料(质量比1:1)的反硝化生物滤池,对碳氮比失衡的污水处理厂二级出水进行深度脱氮处理。结果表明,木屑释放碳源速率在10 d之后趋于稳定,COD中(40.6±10.0)%是反硝化菌可直接利用的VFA。反硝化生物滤池运行的最佳HRT为10 h,在此条件下,进水硝酸盐(以N计)浓度为30 mg·L~(-1)时,出水硝酸盐浓度最低为11.5 mg·L~(-1),亚硝酸盐(以N计)浓度最低为1.4 mg·L~(-1),反硝化生物滤池内未发生硝酸盐异化还原(DNRA)作用,出水无氨氮积累。出水SO42-浓度最高为73.8 mg·L~(-1)。反硝化生物滤池运行稳定后,出水中COD未超过30 mg·L~(-1),木屑释放的碳源与异养反硝化过程消耗的碳源持平,经反硝化生物滤池深度处理的出水中无过量残留有机物。出水pH稳定在6.9～7.4范围内,反硝化生物滤池无需外加碱类物质。     

HRT对UASB厌氧反硝化脱氮的影响

在反硝化脱氮的影响因素方面,研究多集中在碳源种类和碳氮比(C/N)2个方面,而对水力停留时间(HRT)的影响很少有报道。采用UASB作为厌氧反硝化反应器,进水NO_3~--N为50 mg·L~(-1),C/N比固定为1.5,分别以葡萄糖和乙酸钠作碳源,研究HRT对反硝化效果的影响。结果表明:当外加碳源为葡萄糖时,最佳HRT为6 h,此时NO_3~--N和TN的去除效果最好,去除率分别为79.5%和63.8%,出水NO_2~--N和NH_4~+-N浓度分别为4.69 mg·L~(-1)和2.22 mg·L~(-1);当外加碳源为乙酸钠时,最佳HRT为4 h,对应的NO_3~--N和TN去除率分别为99.0%和91.4%,出水NO_2~--N和NH_4~+-N浓度分别为3.08 mg·L~(-1)和0.47 mg·L~(-1)。HRT对反硝化效果有显著影响,且跟碳源种类有关。HRT会影响反硝化菌、反硝化异化还原成铵(DNRA)细菌和其他异养菌之间的平衡。     

循环水养殖系统六级生物滤池运行效果分析

对硬头鳟(Oncorhynchus mykiss)和虹鳟(O. mykiss)鱼苗循环水养殖系统生物滤池运行效率以及其不同部位主要功能进行比较。于2017年5—11月,测定了六级生物滤池的基本水质指标(TAN、NO_2~--N和NO_3~--N等),并计算了六级生物滤池对TAN、NO_2~--N和NO_3~--N的去除率。于养殖中期,测定了六级生物滤池不同部位(BF1～BF6)的硝化速率、亚硝氮氧化速率和反硝化速率。结果表明:六级生物滤池对TAN、NO_2~--N和NO_3~--N的平均去除率分别为75.00%、44.00%和17.70%,其主要去除效果发生在BF1～BF3;六级生物滤池中BF1的硝化速率最高,与BF1较高的初始TAN浓度、充足的溶氧和最适pH有关;BF3的亚硝氮氧化速率最高,与BF3较高的初始NO_2~--N浓度有关;BF5的反硝化速率最高,与BF5较低的pH和较高NO_3~--N浓度有关。结果表明适当缩减生物滤池级数,并在循环水养殖系统中加入反硝化反应器,有利于提高系统运行效率。     

反硝化生物滤池用于再生水脱氮效能及动力学研究

采用反硝化生物滤池处理城市污水厂二级出水,研究了反硝化生物滤池脱氮效能及其影响因素,构建了反硝化生物滤池脱氮动力学模型。结果表明,反硝化生物滤池启动7d后出水水质稳定,对NO-3-N的去除率达到90%以上,NO-2-N积累现象消失;当外加乙酸钠作碳源并使C/N≥4.7时,对NO-3-N的去除率达到90%以上,出水NO-3-N浓度在1.0mg/L以下;反硝化生物滤池具有较高的处理负荷,当HRT≥5 min时,对NO-3-N的去除率能达到90%以上;在实验水质条件下,滤池反硝化反应遵循一级反应动力学,且反应速率常数与流速成正比。     

碳氮比对不同滤料反硝化滤池脱氮效果的影响

以乙酸钠为碳源,分别考察了以石英砂和生物陶粒为滤料的2种反硝化滤池在不同C/N比条件下的脱氮效果,并对生物膜量和微生物种群进行了分析。结果表明:2种滤池对硝酸盐和TN都有较好的去除效果,且生物陶粒滤池要明显优于石英砂滤池;从经济性考虑,C/N比为4时的碳源投加量是最佳的,此时石英砂池和生物陶粒池出水TN平均浓度分别低于10 mg·L~(-1)和5 mg·L~(-1),亚硝酸盐含量在0.5 mg·L~(-1)以下。2柱的生物膜量沿着水流方向都逐渐减少,且生物陶粒池的生物膜量明显高于石英砂池。高通量测序结果表明,2滤池系统的物种多样性相差不大,在门的分类水平上,2个系统的主要优势菌群都属于Proteobacteria(变形菌门),含量在94%以上;在属的分类水平上,2柱的反硝化功能菌都主要是Dechloromonas(脱氯单胞菌属)和Thauera(陶厄氏菌属),但含量上存在一定差异。     

垃圾渗滤液补充反硝化碳源强化脱氮效果

垃圾渗滤液中含有大量易被微生物利用的挥发性脂肪酸,若其可以作为城镇污水处理厂的补充碳源,将对降低碳源投加成本和实现垃圾渗滤液的资源化利用有重要意义。在实际城镇污水处理厂考察了垃圾渗滤液补充进水碳源的脱氮效果,并进一步对比了传统碳源(甲醇、乙酸钠)、垃圾渗滤液及垃圾渗滤液在不同pH条件下产生的水解酸化液作为碳源时的反硝化效果。结果表明,实际城镇污水处理厂投加乙酸钠作为补充碳源时总氮去除率仅提高3%左右,而在进水中混合垃圾渗滤液后提高了约10%。垃圾渗滤液与乙酸钠作碳源时NO_3~--N去除率均97%,但垃圾渗滤液为碳源时最大比反硝化速率高达8.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),是乙酸钠为碳源时的1.7倍;垃圾渗滤液中性和碱性水解酸化液为碳源时,反硝化效果相差不大,最大比反硝化速率为4.5～4.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),NO_3~--N去除率仅为70%左右。垃圾渗滤液或其水解酸化液是否可以作为强化脱氮效果的补充碳源取决于基质本身的性质。     

固体碳源反硝化滤池脱氮效果及沿程生化特性

在污水处理工艺末端嵌入固体碳源反硝化滤池,可以不改变污水处理厂的原有工艺提高总氮去除效率,方便应对污水厂的提标压力和低碳源污水的脱氮问题。针对生化池尾水硝酸盐特性,以聚己内酯(PCL)作为填充床构建了固体碳源反硝化生物滤池,研究了该反应器的脱氮性能以及生物滤池的沿程生物量和微生物群落结构。结果表明,TN为32.0~37.7 mg·L~(-1)、硝态氮为30.2~34.9 mg·L~(-1)的生化池尾水进入该固体碳源反硝化池后,在HRT为1.5 h的情况下,出水TN在1.1~3.5 mg·L~(-1)之间,硝态氮低于1 mg·L~(-1),平均去除率均大于94%。研究发现,固体碳源反硝化滤池对硝态氮的转化去除主要发生在40 cm填料以下;生物量的大小也随滤层高度的增加逐渐降低,且与滤层高度呈良好的线性负相关关系(y=-0.471x+38.77,R~2=0.976)。采用PCR-DGGE技术研究了固体碳源反硝化滤池的沿程微生物群落结构特征,发现滤层底部(进水端)尽管生物量多,但微生物多样性低,滤池的中部是生物多样性最丰富的区域,香农威尔指数分别为1.95和2.40。DGGE图谱特征条带的16S rDNA序列分析表明生物膜中微生物变形菌门(Proteobacteria)占优势,主要微生物包括能降解PCL的细菌Comamonas,以及常见的反硝化细菌Dechloromonas、Rubrivivax和发酵产乙酸的硫酸盐还原菌Desulfobacter,从微生物群落关系结构角度支撑了固体碳源反硝化过程的顺利进行。     

玉米叶水解液作为好氧反硝化的补充碳源分析

为了降低生物脱氮的碳源成本,首次对玉米叶作为好氧反硝化替代碳源进行研究。先将玉米叶水解预处理,使有机碳源更容易被螯台球菌(Chelatococcus.daeguensis)TAD1获得。在温度为50℃、转速为160 r·min~(-1)的条件下,分别考察玉米叶水解液、柠檬酸钠与玉米叶水解液混合物作为碳源时TAD1的好氧反硝化性能,以及初始pH、NO_3~--N、NO_2~--N浓度对好氧反硝化的影响。结果表明:初始NO_3~--N为100 mg·L~(-1),柠檬酸钠与玉米叶水解液比例为1∶4时好氧反硝化效果最好,其最佳pH为8.0,此时脱氮率为96.79%。初始NO_3~--N为250 mg·L~(-1)时,以玉米叶水解液为唯一碳源时,反硝化速率高达24.30 mg·(L·h)~(-1),脱氮率高达97.20%。总的来说,NO_3~--N为50~100 mg·L~(-1)时,混合液更适宜作为TAD1的碳源;当NO_3~--N为150~300 mg·L~(-1)时,玉米叶水解液更有优势,可以完全取代传统碳源进行反硝化。相似地,NO_2~--N为30~50 mg·L~(-1)时,混合液更适宜作为TAD1的碳源;当NO_2~--N为50~150 mg·L~(-1)时,玉米叶水解液更具优势。     

基于好氧反硝化反应器的海水脱氮性能及动力学特征

以去除海水循环水养殖系统中硝酸盐(NO_3~--N)为目的,通过接种好氧反硝化细菌的方式构建海水好氧反硝化反应器,对其反硝化脱氮性能和动力学特征展开研究。研究结果显示,好氧反硝化反应器完成挂膜需要15 d。在有氧条件下,反应器对NO_3~--N浓度为30～150 mg·L-1海水具有良好的反硝化性能,NO_3~--N的去除率达到90%以上。批次实验结果显示:好氧反硝化过程呈现阶段性,NO_3~--N在整个过程中可被高效去除;NO_2~--N积累最大值随初始NO_3~--N浓度的增大而增大,且初始NO_3~--N浓度越高,NO_2~--N完全去除所需时间越长。采用Monod方程的微分方程模型,能够很好地拟合反硝化过程中NO_3~--N、NO_2~--N的变化趋势。该好氧反硝化反应器具有良好的脱氮性能,为解决循环水养殖系统NO_3~--N积累问题提供了新的思路。     

不同水力停留时间条件下PCL为碳源去除水产养殖水体硝酸盐的效率及微生物群落分析

以可生物降解聚合为碳源的固相反硝化可以避免水产养殖用水硝酸盐处理过程中碳源反复添加、碳源不足或过量等问题。水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)是生物反应器运行管理的主要参数之一,用固定膜反应器固相反硝化的方法研究了HRT对以聚己内酯(polycaprolactone,PCL)为碳源的反应器去除循环水养殖系统硝酸氮(浓度为170~197 mg·L~(-1))的效率的影响。研究结果表明不同水力停留时间对硝酸盐去除效率差异显著。在HRT为6 h和8 h时,硝酸盐速率分别为(0.55±0.32)g·(L·d)~(-1)和(1.05±0.33)g·(L·d)~(-1),且出水亚硝氮浓度和氨氮浓度均明显低于进水浓度;在HRT为4 h和2 h时,进出水硝酸盐浓度差异不明显。电子扫描显微镜观察显示PCL表面生物膜主要为杆状菌,应用傅里叶红外扫描观察发现使用前后PCL的化学结构没有发生明显改变。应用高通量方法测定的微生物群落结构表明,62%的细菌为Proteobacteria(62%),在鉴定出的细菌中,食酸菌属(Acidovorax),固氮螺菌属(Azospira),丛毛单胞菌属(Comamonas),代尔夫特菌属(Diaphorobacter),懒小杆属(Ignavibacterium),弗拉特氏菌属(Frateuria)可以同时降解PCL和进行反硝化。     

不同电子受体浓度对反硝化除磷的影响及动力学特性

以A~2/O-移动床生物膜反应器(MBBR)长期稳定运行的反硝化除磷污泥为研究对象,通过在厌氧段投加乙酸钠、缺氧段投加NO_3~--N,考察反硝化聚磷菌(DPAOs)在不同电子受体浓度(NO_3~--N:10、20、30、40、50 mg·L~(-1))下的脱氮除磷特性以及内碳源转化利用规律。实验结果表明:缺氧段电子受体不足导致吸磷受限,微生物由于处于饥饿状态出现糖原(GLY)降解,增加二次释磷的风险;而电子受体过量会抑制DPAOs的生物活性,降低内碳源的转化利用效率和同步脱氮除磷效果。当NO_3~--N浓度为30～40 mg·L~(-1)时,NO_3~--N和PO_4~(3-)-P去除率分别为92.28%～96.37%和99.39%～100%,聚-β-羟基链烷酸脂(poly-β-hydroxyalkanoate,PHAs)利用率为84.6%～86.2%,达到较好的同步脱氮除磷效果且实现了内碳源的高效利用。动力学参数对比结果表明,不同电子受体浓度下比吸磷速率(PUR)和比反硝化速率(DNR)在4.32～8.18 mg·(g·h)~(-1)、1.81～6.08 mg·(g·h)~(-1)(以VSS计)范围内波动,且NO_3~--N/PO_4~(3-)-P比值可间接反映DPAOs生物活性。     

可生物降解塑料与沸石载体体系对硝酸盐氮污染地下水的生物修复研究

生物反硝化是修复地下水硝酸盐氮污染的一种有效途径。为进一步确定异养反硝化碳源与载体投加量的配比,取用污水处理厂活性污泥为微生物来源,以可生物降解塑料为新型固相碳源,沸石为微生物载体,设计了9组固相碳源与载体不同配比的柱实验,旨在遴选出可生物降解塑料和沸石的最优配比。同时考察在最优配比时,不同进水硝酸盐氮浓度下的硝酸盐氮去除率、填料降解率、生物膜附着量、生物膜附着效率、反硝化效率等反应特性。结果表明,可生物降解塑料∶沸石(质量比)=2∶1为最优配比。在最优配比下,进水硝酸盐氮质量浓度为40~100mg/L时,异养反硝化对硝酸盐氮具有很好的去除效果(最终去除率均在99%以上),且能够保持较高的反硝化效率,同时载体负载微生物的性能稳定。     

丝瓜络填料反硝化滤池对生活污水的净化

考察了以丝瓜络为填料的反硝化生物滤池对生活污水中TN和TP等污染负荷去除的效果。结果表明,通过间歇运行的方式,在不加碳源的条件下,水力停留时间为24 h,各污染物的去除效果较好,对NO_3~--N、NO_2~--N、NH_3-N、TN、TP和COD平均去除率分别为95%、92%、30%、75%、25%和50%,出水总氮含量低于城镇污水处理厂一级A标准(GB 18918-2002)。通过扫描电镜对丝瓜络微观表面形貌进行观察,发现丝瓜络具有微米级的网状结构,反应后表面镶嵌有大量球形的微生物群落,且内部网壁变薄。     

生物滤池外加碳源脱氮研究

以葡萄糖、甲醇、乙醇、乙酸4种有机物为碳源,以中试二沉池出水为原水,研究了生物滤池的反硝化效能,并分析了水温和水力负荷对反硝化效果的影响.结果表明,投加4种碳源后生物滤池均能有效脱氮,对NO-3-N的去除率达67.1％～83.7％.乙酸为碳源时,NO-3-N在生物滤池内浓度下降最快；甲醇为碳源时,NO-3-N浓度下降最...     

有机碳对养殖池塘沉积物中反硝化、厌氧氨氧化的影响

养殖沉积物中反硝化作用对于缓解氮污染有重要的作用,沉积物中的反硝化和厌氧氨氧化菌可将化合态氮转变为氮气,从而有效降低污染,有机碳在该过程中有着重要的作用。为了解有机碳对养殖池塘沉积物中反硝化、厌氧氨氧化的影响,采取理化分析和分子生物学分析等方法,以养殖池塘沉积物为基质、人工配水为营养液,添加不同浓度的淀粉,分析120 h内底物亚硝氮(NO_2~--N)、硝氮(NO_3~--N)、氨氮(NH_4~+-N)和TOC浓度,并对反硝化、厌氧氨氧化菌群丰度变化和反硝化菌多样性进行分析。结果表明:淀粉浓度在150 mg·L~(-1)时,NO_2~--N和NO_3~--N的去除率最高,分别达到98.90%和99.86%;NH_4~+-N去除率在淀粉浓度为50 mg·L~(-1)时最高,为35.98%。随着淀粉浓度的增加,反硝化菌的丰度明显增加,但有机碳对厌氧氨氧化菌群具有抑制作用。当淀粉浓度为150 mg·L~(-1)时,反硝化菌的丰度最大、多样性水平最高、物种数目最大,反硝化细菌优势菌属为未分类的变形菌属和β-变形菌属。     

宝钢焦化废水处理脱氮研究与实践

针对上海提高新排放标准中总氮(TN)≤35 mg/L的要求,对焦化废水进行了脱氮研究。选取现场缺氧-好氧-好氧(A-O-O)工艺中前两段的A-O生化沉淀池1出水,在SBR内进行反硝化脱氮实验,考察葡萄糖、葡萄糖+乙酸钠、甲醇和甲醇+乙酸钠单一或复合碳源及投加反硝化菌种对脱氮的影响,确定最佳碳源为甲醇+乙酸钠,最佳反硝化水力停留时间为16 h。当反硝化菌液投加浓度为1 mg/L时,SBR出水TN满足达标排放要求。结合实验结果对宝钢焦化废水原有AO-O工艺改造升级为A-O-A-O二段脱氮工艺,并对生化出水实施进一步的物化混凝处理。改造后,工艺长期运行稳定,最终出水完全达到上海市污水综合排放标准(DB 31/199-2009)TN≤35 mg/L的要求,并满足氰化物、氟化物以及COD的排放要求。     

反硝化生物滤池深度脱氮机理

研究了反硝化生物滤池对污水中硝酸盐氮的脱氮机制及其影响因素。结果表明,在实验室小试条件下,反硝化生物滤池启动14 d后出水基本达到稳定,NO3--N和TN的去除率分别为80%～88%和76%～80%,COD的去除率达到80%以上。稳定运行期,在室温20～29℃、水力负荷为1.5～2 m3/(m2.h)、COD/TN为3.7～4.5的条件下,反应器对NO3--N和TN的去除率分别为70%～85%和47%～64%,且在运行过程中出现了少量NO2--N的积累。分析反硝化生物滤池沿水流方向有机物浓度及氮形态分布发现,沿水流方向NH4+-N浓度基本保持不变;NO2--N浓度在滤层底部至40 cm高处积累较为明显,其后浓度基本不变。     

碳源类型对以NO_2~-为电子受体短程反硝化过程的长期和短期影响

短程生物脱氮是未来污水生物处理的主流技术,其反硝化过程是实现氮去除的关键步骤。碳源类型是NO-2还原过程的重要因素之一,为选择适于以NO-2为电子受体的反硝化碳源,采用序批式反应器(SBR),考察4种碳源(乙酸钠、甲醇、乙醇和生活污水)对NO-2为还原过程长期和短期影响。实验结果表明,微生物对不同碳源具有较强的适应性,经过一定时间的驯化,可明显提高微生物的反硝化能力,与未驯化时相比,还原速率分别提高3.1、2.1、1.7和2.4倍。培养初期,四种碳源条件下NO-2还原速率的大小关系为:r乙醇=1.3r乙酸钠=2.6r生活污水=3.8r甲醇。长期驯化稳定后,NO-2还原速率的大小关系为:r乙酸钠=1.4r乙醇=2.6r生活污水=4.3r甲醇。此外,经过驯化后,微生物可适应较高的p H值,增强抵抗p H波动的能力。当存在多种碳源时,微生物优先利用已驯化碳源。4种碳源中,乙酸钠最容易被微生物利用,还原速率为40.7 mg·(g·h)-1,而甲醇较难被微生物利用,其还原速率为26.2 mg·(g·h)-1。     

CASS反应器内反硝化聚磷菌处理生活污水的性能

以实际生活污水作为处理对象,创造出适宜反硝化聚磷菌富集的条件,研究CASS工艺去除有机物同步反硝化脱氮除磷的性能。经过阶段I、阶段II 2种运行模式共计66 d的污泥培养,实现反应器的稳定运行,出水化学需氧量、氨氮、TN、TP的去除率平均值分别为90.47%、95.02%、84.71%和99.09%。通过释/吸磷实验测定稳定运行阶段的污泥,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例达到80.00%,且典型周期内磷的吸收量与硝酸盐的去除量呈线性关系。在此运行模式下,该CASS运行模式可同时高效去除有机物、总氮与总磷,并且对反硝化聚磷菌具有较高的富集效率。     

碳源和COD/N对短程反硝化处理垃圾焚烧渗沥液产N_2O的影响与调控

采用短程硝化反硝化工艺处理垃圾焚烧渗沥液厌氧出水,研究反硝化过程中碳源种类(乙酸钠、甲醇、葡萄糖)和碳氮比(1.5、2.5、3.5、5.0)对N_2O产生的影响,以实现N_2O的高效产生。结果表明,反硝化系统中N_2O的产生受外加碳源种类和碳氮比影响较大。在反硝化所需碳氮比(COD/N=5.0)条件下,高效产N_2O的碳源种类为乙酸钠,N_2O转化率为6.9%。以乙酸钠为碳源,在碳氮比为3.5时N_2O产量最大,N_2O转化率可达15%。通过最佳产N_2O条件下微生物群落分析发现,一些有助于N_2O产生的反硝化菌得到富集。因此,通过碳源和COD/N等参数的调控,能够实现垃圾焚烧渗沥液反硝化段N_2O的高效产生。