厌氧氨氧化菌混培物保藏方法的研究

厌氧条件下,采用了4℃以(NH4)2SO4为保藏基质、自然环境温度以(NH4)2SO4为保藏基质、4℃用NH4Cl代替(NH4)2SO4作为保藏基质3种方法保藏厌氧氨氧化菌混培物.结果表明,4℃以(NH4)2SO4为保藏基质的方法保藏厌氧氨氧化菌混培物最有效,但自然环境温度以(NH4)2SO4为保藏基质的方法保藏厌氧氨氧化菌混培物最经济;在保藏试验的5个月内,3种保藏方法下的厌氧氨氧化活性均先快速下降后趋于稳定,趋于稳定时的活性保留率分别为75.3%,66.3%和47.3%;恶劣的生存环境下,胞外多聚物不仅可维持厌氧氨氧化菌混培物颗粒结构的稳定性,还可使菌群聚集成团从而增大菌群密度以减少代谢过程中的能量损失;无外界颜色干扰时,厌氧氨氧化菌混培物颜色由血红素c含量决定,且与活性直接相关.     

氨氧化菌混培物在微量NO2气氛下的氨代谢特性

用普通活性污泥经120d富集,得到氨氧化菌混培物,氨氧化菌浓度提高300倍.在NO2/O2混合气氛下进行氨氧化试验,结果表明,无分子氧时,氨氧化菌能以NO2为电子受体氧化氨,并产生NO;加入氧气后,氨氧化速率明显提高,最高速率[33(mol NH4 -N/(g MLSS(h)]发生在混合气体中NO2和O2浓度分别为1.79(mol/L和9.38mmol/L时;在NO2浓度为0.89～1.79(mol/L范围内,O2能够强化基于NO2的氨氧化反应,当NO2浓度增大至6.71(mol/L时,氨氧化速率却降低.部分NO被O2氧化,使得反应器出口气体中NO2浓度高于进口.试验过程中产生约20%氮损失,这与氨氧化和厌氧氨氧化相互耦合产生气态含氮产物(N2、NO、N2O)有关.     

不同材料包埋固定化厌氧氨氧化混培物

为探寻一条维持反应器中厌氧氨氧化混培物生物量的新途径,采用CMC、PVA、SA以及PVA.SA混合液等为包埋材料.对厌氧氨氧化混培物进行包埋固定,制成固定化小球.结果表明,4种包埋固定化小球均表现出较高的厌氧氨氧化活性,氨氮和亚硝酸盐氮的去除率分别达到100%和96%～98%,其中氨氯、亚硝酸盐氮去除量和硝酸盐氮生成量的比值在1:(1.142～1.252):(0.200～0.365)之间.4种包埋固定化小球的厌氧氨氧化活性排序为CMC小球>SA小球>PVA-SA小球>PVA小球.机械性能排序为PVA-SA小球>PVA小球>SA小球>CMC小球.PVA小球粘连现象严重,成球效果最差.综合评价PVA-SA为最佳的固定化材料.     

硝化产物对硝化细菌混培物保藏特性的影响

采用添加硝化产物的方法,研究了饥饿保藏过程中硝化产物对硝化细菌混培物活性和相关性状的影响.结果表明,饥饿保藏过程中添加亚硝酸盐可改善硝化细菌混培物的保藏效果,并明显降低硝化活性的衰减速率.缺氧条件下,4℃加5mmol/L亚硝态氮、4℃加5mmol/L硝态氮及4℃不加代谢产物3种保藏方法下的硝化活性均呈指数衰减,衰减速率分别为0.010d-1、0.020d-1、0.021d-1,半衰期分别为72.3、33.9、32.7d;硝化活性趋于稳定时,3种方法下的硝化活性保留率分别为18.7%、19.1%和15.1%,总菌体量保留率分别为62.0%、47.3%和58.7%;随着饥饿保藏时间的延长,各方法下的硝化细菌混培物ATP含量和血红素c含量均随硝化活性的衰减而下降,混培物颜色也随硝化活性的衰减而变黑.     

厌氧氨氧化微生物研究进展

厌氧氨氧化技术是近年来发展起来的新型生物脱氯技术。在这一过程中主要作用细菌是厌氧氨氧化菌。目前越来越多的学者开始研究厌氧氨氧化菌,这对于厌氧氨氧化技术发展与推广具有重要的意义。文章从目前厌氧氨氧化菌研究进展的角度,综述了目前发现的厌氧氨氧化菌种类,结构和部分结构的功能。以期待对工艺控制有所帮助。     

厌氧氨氧化混培菌的获得及其运行条件

采用了好氧活性污泥和厌氧颗粒污泥混合接种的方法 ,成功地启动了实验室规模的厌氧氨氧化反应器 ,启动后含氨模拟废水运行的进水氨浓度和进水亚硝基氮浓度均为 2 0 mmol/ L ,氨氮、亚硝基氮和总氮的容积负荷率为10 .69mmol/ L·d,12 .2 6mmol/ L· d和 3 94.5 5 mg/ L·d,氨氮、亚硝基氮和总氮的去除率保持在 90 %、99%和 95 %以上 ,对运行条件研究表明 ,厌氧氨氧化反应的最适 p H为 7～ 7.5 ,最适温度约在 3 0± 1℃。厌氧氨氧化随亚硝酸盐浓度的升高而下降 ,氨的厌氧转化随 COD浓度的增加也呈抑制型曲线 ,当 COD浓度为 80 0± 5 0 mg/ L 时 ,厌氧氨氧化速率达到最大     

厌氧氨氧化技术应用研究进展

厌氧氨氧化(ANAMMOX)是新型经济的生物脱氮新工艺。在缺氧或厌氧条件下,经厌氧氨氧化自养菌将NH+4-N和NO-2-N转化为N2的过程。相比其他脱氮过程厌氧氨氧化具有需氧量少、污泥产量低、无二次污染、适用于处理高含氮量低碳氮比废水等的优势。综述了厌氧氨氧化的发现过程、作用机理、影响因素及厌氧氨氧化菌的种类,同时介绍了基于厌氧氨氧化技术的污水处理工艺类型及各工艺特点,最后总结了厌氧氨氧化技术存在的问题及今后研究的趋势。     

氨氧化菌混培物在O2/微量NO2下的氨氧化动力学

运用序批式试验,在无分子氧条件下,确定了好氧氨氧化菌的NO2型氨氧化动力学方程,得到了最大氨氧化速率[qNO2.max=0.144 mg·(mg·h)-1]、二氧化氮半饱和常数(KNO2=0.821μmol·L-1)和二氧化氮抑制性常数(Ki=1.721μmol·L-1).在微量NO2气体中添加2%O2氧气后,氨氧化速率明显提高,最大氨氧化速率发生在体积分数2%O2和50×10-6 NO2的条件下,达到0.198 mg·(mg·h)-1.在21%O2和微量NO2条件下,氨氧化速率继续大幅度提高;在21% O2和100×10-6 NO2时氨氧化速率达到0.477 mg·(mg·h)-1,比无NO2空气曝气条件下氨氧化速率高3倍.提出了NO2表观强化氨氧化函数的概念,建立了在O2和微量NO2混合气体下的氨氧化动力学方程,利用2%O2和微量NO2条件下的实验结果验证了动力学方程,讨论了NO2强化氨氧化的机理.     

淡水水体底泥厌氧氨氧化菌的初步富集培养与氨氧化特性

对已通过16SrRNA基因方法检测到厌氧氨氧化菌(anammox菌)的江苏新沂河底泥样品在厌氧生物反应器中进行连续培养,研究这种新发现的anammox菌的生长特性,及其厌氧氨氧化效应.培养试验历时49d.经25d的启动期,反应器中氨氮和亚硝酸氮开始同时降低,并与厌氧氨氧化反应的化学计量关系类似.此后,反应器的氮转化量呈上升趋势(最大值接近0.17kg.m-.3d-1).底泥经培养后,anammox菌得到了富集,其数量从1%提高到5.6%,其倍增时间为12d.研究还发现反应器生物量的流失,出水中含有与anammox菌特异性基因探针杂交并正进行增殖的细菌细胞,但其生物特性有待深入研究.     

高浓度基质冲击后厌氧氨氧化菌活性恢复研究

试验研究了阶段式负荷提高法对高浓度基质抑制后反应器中厌氧氨氧化(Anammox)菌的活性恢复特性的影响,考察了活性恢复过程反应器各阶段的脱氮性能、胞外聚合物(EPS)组分及Anammox菌丰度的变化.结果表明,通过逐步提高氮负荷率,反应器中Anammox菌活性于57d内即可恢复至受损前状态,最终氮去除负荷达2.21 kg·m-3·d-1;Anammox泥中的EPS含量、紧密型EPS和松散型EPS中蛋白质与多糖的比例均呈现先降低后上升的趋势,当进水总氮(TN)为500 mg·L-1时,EPS含量及二者的比例均最低;Anammox菌丰度对废水中氮浓度的敏感度较高,在活性恢复过程中,TN浓度为700 mg·L-1时丰度最高,达2.4×1010copies·g-1VSS.     

保存温度及时间对厌氧氨氧化污泥活性的影响

通过改变保存温度和时间,研究了厌氧氨氧化污泥活性的变化规律以及污泥活性恢复能力.结果表明,保存温度、时间对厌氧氨氧化污泥活性影响显著.常温(15±2)℃、低温(5±2)℃对厌氧氨氧化污泥活性影响较小,而中温(30±2)℃、冷冻(-20±2)℃都会使其活性大幅降低,甚至消失.在保存的前30d厌氧氨氧化污泥活性迅速下降,然后趋于缓慢.根据衰减指数模型推出常温状态下衰减指数为0.0324,相对于其他温度最小.并根据保存温度、时间对其影响的特点提出了合适的保存方法,使得厌氧氨氧化污泥的活性能够在较短时间内得到恢复.     

基于不同污泥量间歇饥饿的CANON工艺启动

为了探究不同污泥量间歇饥饿对于全程自养脱氮(CANON)工艺启动的影响,R1、R2和R3反应器分别采用水力筛分间歇饥饿、部分污泥间歇饥饿和全部污泥间歇饥饿3种不同的方式启动CANON工艺.结果 显示,R1、R2和R3反应器分别在第44,66和58d顺利启动,第70d时,其总氮去除率分别达到73.63％、71.56％和6...     

基于间歇饥饿的SNAD工艺运行

在室温下(22℃±3℃)用SBR反应器运行SNAD工艺,通过定期延长系统水力停留时间,营造间歇饥饿环境,探讨间歇饥饿策略下SNAD工艺的运行情况.结果表明,系统经过间歇饥饿运行后,好氧阶段末的NO₃^--N浓度降至8. 72 mg·L^-1,亚硝酸盐积累率达到83. 18%,表明NOB活性得到了有效抑制,实现了亚硝化性能的提高;系统经过间歇饥饿运行后,好氧阶段末的亚氮与氨氮基质的比例得到调整,为后续厌氧氨氧化过程提供了合适底物,使出水氨氮浓度降至1. 0 mg·L^-1以下,同时由于出水硝氮浓度降低,总氮去除率达到了92. 07%左右,系统处理性能提高;通过测定功能菌活性,发现饥饿后亚硝化性能提高的主要原因是饥饿期AOB活性衰减速率低于NOB及恢复期前期AOB活性恢复速率显著高于NOB.     

厌氧氨氧化反应器脱氮性能及细菌群落多样性分析

采用提高进水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度的方式将上流式厌氧过滤床(UBF)反应器的容积负荷由0.52 kg·(m~3·d)~(-1)增大至2.75 kg·(m~3·d)~(-1),NH_4~+-N、NO_2~--N和TN的去除率也相应地分别从76.18%、53.47%、55.66%增大至94.04%、86.97%、82.96%.同时,采用Illumina高通量测序分析技术,对UBF厌氧氨氧化反应器内微生物的分布规律进行了研究.结果表明,反应器中的脱氮细菌较为丰富,其中变形菌门、浮霉菌门和硝化螺旋菌门分别占27.9%~39.9%、1.1%~26.4%和0.035%~0.188%.反应器运行过程中,反应器中的浮霉菌门Planctomycetes和变形菌门Proteobacteria分别由1.1%、27.9%增加至26.4%、39.9%.其中,浮霉菌门的丰度增大最为显著,其包含的Brocadiacea科达到了24.57%,成为优势菌群,Brocadiacea科主要包含Candidatus brocadia属.Alpha多样性指数和物种相对丰度聚类图分析表明反应器内微生物群落多样性逐渐减小,微生物群落结构产生了显著变化.     

基于高通量测序的ABR厌氧氨氧化反应器各隔室细菌群落特征分析

为明确厌氧折流板反应器(ABR)稳定运行厌氧氨氧化反应后各隔室微生物群落结构特征,本文采用Miseq高通量测序分析技术,对ABR厌氧氨氧化反应器5个隔室的微生物分布规律进行了研究,结果表明,ABR反应器中脱氮微生物多样性较为丰富,变形菌门(Proteobacteria)占11.66%~20.28%,浮霉菌门(Planctomycetes)占2.18%~7.94%,硝化螺旋菌门(Nitrospirae)占0.19%~6.30%.其中,在ABR反应器中变形菌门占据主导地位,主要包含Rhodoplanes、Dok59、Rubrivivax和Bdellovibrio等菌属,浮酶菌门次之,主要包含Candidatus brocadia和Candidatus kuenenia菌属.从第1~5隔室,污泥表观红色逐渐减退,趋向于灰黑色,Chao、ACE、Shannon、Simpson指数均表明微生物群落丰富度逐渐增加,且变形菌门微生物逐渐增加,而浮霉菌门微生物逐渐降低,这与基质的降解和功能微生物的富集规律相一致.     

基质冲击对ANAMMOX颗粒释放AHLs及颗粒特性的影响

从群体感应角度考察基质冲击对ANAMMOX颗粒特性的影响,以期为提高ANAMMOX颗粒抗基质冲击能力提供理论指导与借鉴.结果表明,24h 1500mg/L总氮冲击刺激颗粒AHLs释放量由4.3大幅增加至10.0,同时颗粒结合性胞外聚合物（B-EPS）过量释放（增加了107.3mg/g VSS）,导致颗粒沉降性能下降（密度和沉速分别降低了53%和33%）.但基质浓度恢复至稳定期水平后,AHLs释放量逐渐恢复至稳定期水平,同时B-EPS产量和颗粒性状也逐渐恢复至稳定期水平,推测基质冲击导致AHLs释放量的变化进而引起B-EPS产量的变化.批次试验结果进一步证实了基质浓度显著影响AHLs释放量,B-EPS产量与AHLs释放量密切相关.总氮浓度为1000mg/L时,AHLs释放量高达11.7,导致B-EPS中的松散结合性EPS（LB-EPS）相比总氮浓度为200mg/L时增加了69mg/g VSS,颗粒沉降性能下降.然而紧密结合性EPS（TB-EPS）含量不受基质浓度影响,认为LB-EPS是决定颗粒沉降能力的关键因素.低浓度抑制剂可有效抑制高基质浓度引起的AHLs过量释放,使LB-EPS产量降低36%,颗粒沉降性能和活性得以提高.     

厌氧氨氧化(ANAMMOX)脱氮新工艺

综述厌氧氨氧化微生物脱氨的反应机理、运行条件及影响因素,介绍厌氧氨氧化辅以中温亚硝化生物脱氮的可行性,以及厌氧氨氧化的发展前景。     

填料对ANAMMOX污泥活性恢复的影响及菌群特征

为实现室温下长期储存的厌氧氨氧化污泥的活性快速恢复,采用3组反应器分别对在室温(15～30℃)且无基质的条件下储存9个月的厌氧氨氧化污泥进行活性恢复,其中R2和R3反应器分别添加彗星纤维填料和K3填料作为生物载体,探究不同填料添加对厌氧氨氧化污泥活性恢复速率的影响.结果表明,R2和R3反应器分别在第8 d和第10 d开...     

长期饥饿下厌氧氨氧化反应器的启动与恢复性能

厌氧氨氧化菌生长缓慢,其富集过程困难,是限制厌氧氨氧化技术应用的瓶颈. 因基质供应不足导致的功能菌长期饥饿使厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器稳定运行面临更大挑战. 从长期饥饿的视角出发,重新审视厌氧氨氧化反应器的启动和恢复性能、揭示其抗性机制具有现实意义. 分别采用硝化和反硝化污泥在不同运行条件下成功启动了厌氧氨氧化反应器,分析了长期饥饿后不同启动策略下反应器的恢复性能,及污泥对长期饥饿的耐受机制. 结果表明,接种反硝化污泥的反应器采用高基质浓度低流速运行更稳定,运行85 d后NH₄⁺-N、NO₂^--N和总氮去除率分别高达98.7%、99.3%和89.3%;但长期饥饿（144 d）后采用低基质浓度高流速运行的氮去除性能更优,NH₄⁺-N、NO₂^--N和总氮去除率可在30 d后分别恢复至99.8%、99.8%和93.6%. 研究发现,饥饿期胞外多聚物将厌氧氨氧化菌包裹,有助于保持细胞完整以抵抗长期饥饿胁迫;nirS、hzsA和hdh基因的表达,保证了亚硝酸盐/一氧化氮氧化还原酶、联氨合成酶和联氨脱氢酶的合成,有助于维持厌氧氨氧化活性. 饥饿恢复前后厌氧氨氧化菌属的相对丰度无显著差异,其中Candidatus Kuenenia经30 d恢复后相对丰度提升86%以上,表明其对长期饥饿更具耐受性.