双膜耦合系统（MBR-MBfR）处理低碳氮比污水实验研究

为解决实际低碳氮比废水高效脱氮问题，以MBR-MBfR双膜耦合系统为研究对象，探究不同C/N双膜系统的脱氮效果。结果表明，当C/N=2时，其对NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN及COD的协同去除效果最好，COD、NO₃^--N、NO₂^--N、NH₄⁺-N、TN的去除率分别达到79.16%、78.40%、88.41%、77.04%和77.31%，是适合MBR-MBfR双膜耦合系统的最佳碳氮比。用于处理实际废水经过20 d的运行，结果表明，COD、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN去除率分别达到75.88%、80.02%、76.42%和80.92%。达到较好的双膜耦合效果，为反应器高效脱氮以及去除含有有机碳的低C/N废水提供参考和技术支持。高通量测序结果表明：1)作为氨氧化菌(AOB)的亚硝基...     

以硫-铁为基质的自养反硝化深度脱氮性能研究

通过静态批次实验,探讨了硫自养反硝化、铁自养反硝化和硫铁协同脱氮系统的脱氮性能。实验结果表明,单质硫自养反硝化过程中pH由8.46降至5.46,反应前期NO₂^--N发生积累,最高达7.14 mg/L。TN和NO₃^--N随反硝化的进行呈不断降低趋势。反应5 d时TN去除率可达100%。零价铁粉的加入可以有效起到缓冲pH的作用。在硫铁协同脱氮系统中,硫铁体积比为2∶1、1∶1时,反应体系的pH可维持在6.54～7.12之间。硫铁体积比为2∶1时脱氮效果最佳,反应72 h时TN去除率可达98.5%,NO₃^--N去除率可达100%。在铁自养反硝化过程中,pH呈缓慢升高后逐渐稳定的趋势,由8.46增至10.02。与硫自养反硝化系统和硫铁协同脱氮系统相比,铁自养反硝化系统的脱氮性能最差,反应9 d时TN和NO₃^--N的去除率分别为40.52%、48.96%,且在该体系中NH₄⁺-N...     

人工快渗系统短程硝化反硝化的协同启动及脱氮性能

为提高人工快渗(CRI)系统的脱氮性能,构建了好氧(O)/缺氧(A)两段式CRI系统处理模拟生活污水,采用NaCl-pH协同调控的方式启动短程硝化反硝化,考察了其对NH₄⁺-N、TN去除的强化效果。结果表明,进水中投加质量浓度为6 000 mg/L的NaCl运行13 d后,O-CRI反应柱的NO₂^--N积累率可达到71.7%,此时提高进水pH至8.8,NO₂^--N积累率可增高至95.5%,NaCl-pH协同调控可成功启动短程硝化。O/A-CRI系统稳定运行期间NH₄⁺-N、TN去除率均值分别达到97.6%、87.5%,比对照组分别提高了2.9、41.3个百分点。O-CRI反应柱内的脱氮功能菌以氨氧化菌(AOB)为主,其中相对丰度较高的菌属为Nitrosomonas、Nitrosospira,而以Nitrospira为代表的亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性由于被选择性抑制而致使其相对丰度大幅减小,从而保障了NO     

食品污水中异养硝化-好氧反硝化菌Bacillus sp.JG441的筛选鉴定及其脱氮特性

高氨氮、高盐、含有机物的食品工业污水处理难度大、周期长，添加高效硝化菌株可以大幅提高污水处理效率。本研究通过高盐培养基，从腌渍食品厂排放污水中筛选出一株对复杂环境有较强耐受性的新型高效异养硝化-好氧反硝化菌株JG441，经鉴定为Bacillus sp.，对其脱氮条件、异养硝化、好氧反硝化、极端环境耐受和脱氮通路进行研究。结果表明，菌株JG441可以利用(NH₄)₂SO₄和KNO₃为氮源进行异养硝化和好氧反硝化；在NaCl浓度为30g·L^-1，苯酚浓度为400mg·L^-1时，24h NH₄⁺-N去除率可达99%，在NH₄⁺-N浓度为500mg·L^-1时，24h NH₄⁺-N去除率为57.4%。菌株JG441脱氮能力强，在高盐含氮和成分复杂的污水处理方面具有较好应用潜力。     

MABR系统处理空间站模拟废水的研究

微生物法处理空间站废水是未来空间站水回收管理系统的发展方向之一，为了探究生化法对空间站废水的处理效果，设计并搭建了一套MABR反应器，以出水COD、NH₄⁺-N和TN等作为主要考察指标，并结合NO₂^--N、NO₃^--N等指标对反应器的处理效果进行评估和分析。试验对比了不同曝气压力、不同断面流速下反应器的处理效能，从而找出各因素对反应器处理效果的影响规律，然后在一定条件对空间站模拟废水进行处理。结果表明：反应器启动后具有同步硝化反硝化功能；当处理市政污水时，设定曝气压力为0.015 MPa，断面流速为2.5 mm/s,HRT为24 h,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到99.9%、97.8%和86.69%；当处理空间站模拟废水(稀释10%)时，补充碳源150 mg/L(葡萄糖)，曝气压力为0.02 MPa，断面流速为2.5 mm/s,HRT为24 h,COD、NH₄⁺     

炼油废水中好氧反硝化菌的筛选及降解特性

为了提高炼油废水生物处理装置的反硝化性能,从武汉石化污水处理厂的活性污泥中筛选出一株好氧反硝化菌AD10,经生理生化及16SrDNA序列分析,将其鉴定为假单胞菌属。通过单因素实验研究了该菌的最适培养条件:以丁二酸钠为碳源,C/N=14,温度30℃,初始pH=6.0,摇床转速200r/min。在此条件下,ρ(NO₃^--N)=556.81mg/L时72h的去除率为97.2%,且耐受的硝酸盐氮质量浓度达到654.00mg/L。菌株AD10培养11.5h,对ρ(NO₃^--N)=140.31mg/L和ρ(TN)=141.62mg/L的去除率分别为95.8%和93.9%,其反硝化速率高于大部分已发现的好氧反硝化菌,检测到的ρ(NO₂^–-N)≤2.30mg/L,未出现明显的积累,菌株AD10能够进行完全反硝化。     

预氯化对原水长距离输水管道硝化性能的破坏与恢复

采用稳定运行的环状生物膜反应器(bio-films annular reactor,BAR)模拟原水长距离输水管道水质净化过程,以不同投氯方式进行预氯化对原水输水管道硝化性能的破坏与恢复试验研究。结果表明,预氯化对管道生物膜AOB损伤较大,灭活率为4.96log,对NH₄⁺-N、NO₂^--N去除效能影响明显。恢复阶段CT值越高生物膜中AOB恢复生长速率越快。生物膜对NH₄⁺-N去除效能的恢复较NO₂^--N快2 d,NH₄⁺-N、NO₂^--N分别在第8 d和第10 d完成恢复。生膜中AOB数量的恢复与管道对NH₄⁺-N的去除率之间存在明显的相关性,其相关系数可达到92%。     

A2/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷效能

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A²/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水，研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明，在A²/O中控制污泥龄(SRT)为15d，水力停留时间(HRT)为10h，好氧段溶解氧(DO)为2.0mg/L;BAF中控制HRT为3h、好氧/缺氧曝停时间比为50min∶10min以及硝化液回流比R=200%的条件下，进水COD、TN、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的浓度分别为232.61mg/L、53.99mg/L、52.20mg/L和5.54mg/L，系统出水中COD、TN、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的浓度分别为34.11mg/L、12.44mg/L、1.01mg/L和0.34mg/L，亚硝积累率(Ni AR)高达95.20%。出水NO₂^--N回流至A<...     

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S⁰)与天然铁硫矿石(FeS、Fe_1-xS、FeS₂)两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO₃^--N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h (B1)、12h (B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO₃^--N完全去除。PO₄^3--P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO₄^3-P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO₄^2-/NO₃^-低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应...     

反硝化颗粒污泥处理不锈钢酸洗废水研究

采用以厌氧絮状污泥作为接种污泥的上流式厌氧反应器，通过调整其水力停留时间和水力条件等关键因素培养反硝化颗粒污泥，开展其对不锈钢酸洗废水脱氮研究。研究结果表明，上流式厌氧反应器以甲醇作为碳源运行42 d后，形成了成熟的反硝化颗粒污泥；成熟的反硝化颗粒污泥边缘清晰、表面包裹大量杆菌，单颗污泥沉降速率可达198～273 m/h，粒径为1～6 mm，反硝化速率最高可达2.79 gN/(gVSS·d)；在反应器NO₃^--N容积负荷为2.0～2.44 kg/(m³·d)时，NO₃^--N平均去除率为98.03%,NH₄⁺-N平均去除率为89.76%,TN平均去除率为97.81%；最终出水的氨氮及总氮可同时满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)的间接排放标准和《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的C级排放标准。本工艺相比传统反硝化工艺能够节约碳源30%左右。     

铝基MOF负载纳米零价铁去除硝酸盐的研究

采用液相还原法制得的纳米零价铁(nZVI),负载于铝基金属有机框架上制成复合材料(nZVI@Al-MOF),用于去除水中的NO₃^--N。考察初始pH、nZVI@Al-MOF投加量、温度和共存离子等因素对去除NO₃^--N的影响。结果表明,在pH为3.0～11.0的研究范围内,nZVI@Al-MOF去除NO₃^--N几乎不受pH的影响。NO₃^--N初始质量浓度20 mg/L、温度298 K,nZVI@Al-MOF投加量2.0 g/L时,反应180 min,初始pH为3.0、5.0、7.0、9.0、11.0时,NO₃^--N去除率分别可达96.8%、97.1%、97.8%、99.8%、98.1%,几乎所有的NO₃^--N被还原为NH₄⁺-N,去除效果极佳且表现稳定。伪二级吸附动力学模型极好描述了...     

曝气量对移动床生物膜反应器中微生物硝化活性的影响

移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR)兼具活性污泥和生物膜两者的优点,硝化和反硝化能同步进行。为研究曝气量对MBBR运行效果的影响,分别设置曝气量为0.3 L/min、0.4 L/min和0.5 L/min,培养5 d后测定反应器中NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N浓度变化,分析不同曝气量下反应器生物膜中微生物的硝化活性差异。结果表明,在COD浓度为350 mg/L、NH₄⁺-N浓度为45 mg/L时,曝气量为0.4 L/min的微生物硝化活性最佳,结果为以后高效运行MBBR提供依据。     

高效氨氮去除菌群构建及其在弱酸性条件下的应用

生物脱氮技术在高氨氮废水处理过程中因废水的水质特异性问题存在启动时间长、脱氮效率低等瓶颈,而筛选的单一高效脱氮菌株在实际废水处理过程中也存在稳定性差的问题。在筛选出大量高效异养硝化-好氧反硝化菌株的基础上,通过部分因子实验确定了核心菌株139~#和142~#,结合代谢关联与分层抽样方法优化菌株组合,人工构建高效脱氮菌群,在pH为5.5的条件下与污泥混合培养复筛得到了最佳菌群组合,最终采用反应器模拟弱酸性废水处理实验对构建菌群的脱氮能力进行了验证。结果表明：筛选出的高效菌群P44-P83-A88-P94-A142在初始NH₄⁺-N质量浓度为200 mg/L,初始pH为5.5的条件下,48 h时对NH₄⁺-N的去除率达到96.97%;利用反应器模拟实际废水环境,在pH为5.5的弱酸性条件下,加入该菌群使得体系对NH₄⁺-N的去除率从44.89%提升到了75.17%,出水pH从6.9左右提高到了8.3左右。该研究可为人工构建菌群在弱酸性废水脱氮处理中的应用提供理...     

分段进水比对两级A/O-海绵填料工艺处理DMF废水的影响

采用两级A/O-海绵填料工艺处理DMF废水,探究一级A/O缺氧池(A1)和二级A/O缺氧池(A2)分段进水比(8∶2、7∶3、6∶4、5∶5)对系统脱氮除碳效能影响。结果表明,两级A/O-海绵填料工艺在不同分段进水比条件下均能实现对COD的高效去除,COD平均去除率均达到95%以上,而系统对TN、NO;-N和NH;-N的去除受分段进水比影响较大。在较高(8∶2和7∶3)分段进水比条件下,系统TN去除率为81.39%~89.03%,此时TN主要以NH₄⁺-N和NO₃^--N形式存在;当分段进水比减小为6∶4时,系统TN去除率达到最优值91.33%,出水NH₄⁺-N和NO₃^--N均明显低于其余进水比工况,分别降至8.04 mg/L和7.06 mg/L。因此通过优化两级A/O-海绵填料工艺分段进水比,可提升高浓度有机氮废水中难降解碳源的利用率与控制氨化反应进程,实现DMF废水有机氮的高效去除。     

厌氧复合床处理模拟焦化废水的反硝化动力学

采用厌氧复合床(UBF)处理模拟焦化废水,进水中投加NaNO₃模拟硝化液回流,实现了同时反硝化/产甲烷,COD去除率达到94%,NO₃^--N去除率达到99%。取复合床下部污泥做反硝化动力学研究,在存在亚硝酸盐积累的情况下,以NO₃^--N+0.6NO₂^--N作为反硝化电子受体,采用双基质的Monod方程对实验数据进行拟合,拟合曲线与实验测定值相关性良好。其次,采用双基质的Monod微分方程组对NO₃^--N和NO₂^--N的浓度变化进行拟合,得到相关参数:硝态氮的最大比降解速率和半饱和常数分别为1.13 d^-1和2.0 mg·L^-1;亚硝态氮的最大比降解速率和半饱和常数分别为0.66 d^-1和2.5 mg·L^-1,基于硝态氮和亚硝态氮的有机物半饱和常数分别为90.8 mg·L^-1和96.8 mg·L^-1。     

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^-     

反硝化深床滤柱深度脱氮效果及反硝化功能基因分析

采用石英砂、活性炭双层滤料反硝化深床滤柱处理城镇污水处理厂二沉池出水中硝酸盐氮（NO₃^--N）,研究了深床滤柱反硝化脱氮性能以及主要反硝化功能基因对进水碳氮比（化学需氧量/总氮,即COD/TN,简称C/N）的响应。结果表明,NO₃^--N平均转化率随着C/N升高,由46.5%升高至90.0%,化学需氧量（COD）平均去除率由97.2%降至76.5%。低碳氮比（C/N<6）条件下,出水亚硝酸盐氮（NO₂^--N）出现明显的积累,在C/N=4.2时,积累率达41.5%,在高碳氮比（C/N ≥ 6）条件下,NO₂^--N积累量逐渐减少,直至出水无NO₂^--N。研究表明,反硝化深床滤柱对污染物的转化主要发生在前35cm滤料深度,COD去除率和NO₃^--N转化率分别为94.0%、81.2%。采用荧光实时定量PCR技术在C/N分别为4.2、6和7条件下,对深床滤柱中反硝化功能基因napA、narG、nirK、nirS和nosZ数量进行分析,结果表明,随着C/N升高,各反硝化功能基因拷贝数也随之升高,说明增加碳源投加量可以为反硝化细菌提供更好的生长环境,有利于其生长繁殖,促进反硝化过程的进行;当narG基因拷贝数大于（nirS+nirK）基因拷贝数时,NO₂^--N会产生积累。     

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。     

硫型免烧自养反硝化填料制备及其脱氮性能研究

针对目前自养反硝化填料成本高、结构不稳定等缺点，利用硫铁矿和硫磺为主要原料通过免烧法得到硫型免烧填料(SUF)。结果表明，SUF破碎率低(4.73%)、孔隙丰富，SUF反应器启动时间短(12 d)，在提高进水NO₃^--N浓度阶段，进水NO₃^--N质量浓度在15～30 mg/L范围内，SUF反应器对NO₃^--N的平均去除率为88.14%，在进水NO₃^--N质量浓度提升至44 mg/L时，SUF反应器能够适应并迅速恢复高效运行，平均去除率为90.84%，显示出了优异的脱氮性能。相比于市售填料(CF), SUF在保证脱氮效率的同时，成本更低且结构稳定。SUF反应器中主要功能菌属为Ferritrophicum、 Sulfurimonas、 Thiobacillus等，SUF中的硫和硫化物作为电子供体被微生物利用。     

废水中硫化物、硝酸盐和氨氮生物同步去除及其机理

在HRT为12 h,温度为30℃±2℃,进水pH为7.5,进水硫化物、硝酸盐氮和氨氮浓度分别为50～90 mg S·L^-1,22～35 mg N·L^-1和22～35 mg N·L^-1条件下,能够实现氨氮、硝酸盐氮和硫化物3类污染物的同步去除,去除率分别达到97.3%、92.8% 和99%以上,而且去除的硫化物主要以单质硫形式存在,单质硫理论转化率达89%以上。间歇实验结果表明,S^2-的存在能够促进NO₃^--N、NH₄⁺-N的同步去除。研究结果为含硫含氮废水的生物处理技术的发展提供了新思路。