厌氧氨氧化反应器启动及污泥产率系数测定

在膨胀颗粒污泥床中接种厌氧颗粒污泥,采用间歇进水、间歇出水方式运行210 d,成功启动了厌氧氨氧化反应器.在总氮容积负荷为0.11 kg/(m3*d)下,氨氮去除率达75%,亚硝酸盐氮去除率达85%,污泥颜色由原来的黑色渐渐变为棕色,厌氧颗粒污泥逐渐解体,新的厌氧氨氧化污泥颗粒粒径较小.氨氮、亚硝酸盐氮去除量和硝酸盐氮生成量的比例为1:1.1:0.18.在对厌氧氨氧化过程电子流分析基础上,建立了厌氧氨氧化细胞产率系数与NH 4、NO-2去除量和NO-3生成量之间的计量学关系,估算出厌氧氨氧化菌产率系数为0.080 mol CH2O0.5N0.15/mol NH 4.     

厌氧生物转盘氨氧化系统中脱氮机理与途径

利用NH4+,NO2-,NO3-和pH等4种离子选择性微电极,研究了不同基质浓度条件下厌氧氨氧化系统中颗粒污泥内部氮素迁移转化的空间分布特征.结果表明:当基质浓度充足时,从颗粒污泥表面到内部的氨氮和亚硝酸盐氮浓度以一定比例同时降低,发生了以厌氧氨氧化反应为主的特征反应;当氨氮浓度受限时,污泥颗粒外层区域(0～1 200μm)发生厌氧氨氧化脱氮途径,内层区域(1 200～2 500μm)发生以亚硝酸盐氮降低为特征的反硝化途径;当只存在NOx-时,颗粒污泥内部发生反硝化的特征反应.因此,厌氧生物转盘氨氧化系统中至少存在厌氧氨氧化和自养反硝化两种生物脱氮途径.     

低基质条件下厌氧氨氧化生物膜和颗粒污泥脱氮性能对比研究

在低基质质量浓度条件下,对海绵填料生物膜反应器和颗粒污泥反应器进行厌氧氨氧化的脱氮性能进行对比研究。研究结果表明:当进水NH4+-N和NO2--N质量浓度分别为(17.03±2.16)mg/L和(19.17±2.33)mg/L时,颗粒污泥厌氧氨氧化反应器的脱氮性能明显优于海绵填料生物膜反应器的脱氮性能;保持对NH4+-N和NO2--N的平均去除率为90%以上时,通过缩短水力停留时间,颗粒污泥反应器容积氮去除速率可达3.55 kg.N/(m3·d),而海绵填料生物膜反应器仅为0.94 kg·N/(m3·d);进水中NO2--N与NH4+-N的质量浓度比能影响反应器的化学计量关系。     

有机碳源对单级自养脱氮系统脱氮性能及微生物群落结构的影响

以不同基质的2个反应器为研究对象,考察了有机碳源对单级自养脱氮系统脱氮性能及微生物群落结构的影响,结果表明:在一定的碳氮比范围内,通过控制DO,可以实现创造适合亚硝化茵和厌氧氨氧化菌代谢的好氧和厌氧并存的微环境,提高系统的脱氮效果;2个反应器均存在多种脱氮途径,以不合有机碳源为基质时,系统主要通过亚硝化-ANAMMOX途径去除氨氮,而有机碳源的加入,使得系统自养脱氮途径去除的氨氮比例下降,传统硝化反硝化途径得到强化;DGGE图谱统计结果表明,有机碳源的加入,使得系统微生物群落结构更加丰富,其中生物膜表现得尤为明显,也表明生物膜结构更有利于形成一个厌氧与好氧共存的微环境,在一个反应器内实现全部脱氮过程.     

废水生物脱氮中N2O和NOx的来源及生成机理

N2O和NOx是废水生物脱氮处理中常见的中间产物,传统硝化和反硝化被认为是其主要来源,但随着研究的深入,更多的生物氮转化代谢途径被发现,如厌氧氨氧化、化学反硝化等,实验已经证实这些过程中都有N2O和/或NOx生成.生物酶受到抑制和某些中间物质的化学分解以及物质间的化学反应都有可能成为N2O和NOx的生成机理,还有一些过程的机理尚不清楚.结合功能微生物的种类和生物化学反应类型阐述废水生物脱氮气态中间产物N2O和NOx的来源及生成机理,有助于新的氮代谢途径的认识、新技术开发和大气环境二次污染的防治.     

ANAMMOX生物滤池不同质量浓度脱氮试验

目的研究ANAMMOX工艺在生物滤池中的脱氮性能,以提高该工艺在实际运行中的脱氮效率.方法采用ANAMMOX生物滤池作为反应器,控制反应水温在25~31℃,逐步增加进水NH+4-N和NO-2-N的基质质量浓度,研究ANAM M OX生物滤池工艺在不同质量浓度负荷下各滤层脱氮规律.结果 ANAMMOX生物滤池生物量分布呈现先增后减再逐渐趋于平缓的趋势.厌氧氨氧化生物量集中分布在0~50 cm滤层,进水口处生物量较低.进水NH+4-N和NO-2-N的基质质量浓度分别在90 mg/L、120 mg/L时去除效率最佳.当进水NH+4-N和NO-2-N的基质质量浓度分别高于120 mg/L、160 mg/L时,ANAMMOX脱氮性能受到较大的抑制作用.结论进水NH+4-N和NO-2-N的基质质量浓度对ANAMMOX脱氮性能有较大影响.     

废水生物脱氮技术研究进展

介绍了几种新型脱氮工艺,主要包括短程硝化反硝化、氧限制自养硝化反硝化(OLAND)、全程自养脱氮(CANON)、厌氧氨氧化、同步反硝化脱磷除硫等工艺。它们以亚硝化反应和厌氧氨氧化反应为主,使脱氮具有更加低能耗、高效率的特点。微生物种类的扩展,厌氧氨氧化和反硝化反应的竞争,羟氨转化为联氨是厌氧氨氧化菌活性出现的标志等是最新的研究内容,但新型脱氮工艺的影响因素与控制方略,特别是相关物质转换,微生物学机理有待进一步研究。     

脱氮硫杆菌利用FeS自养反硝化过程研究

以硫化亚铁(FeS)为电子供体的自养反硝化反应对水体中硝酸盐的去除有重要贡献．以菌株Thiobacillus (T.) denitrificansATCC 25259为对象,首次研究了脱氮硫杆菌以FeS为底物的自养反硝化过程．结果表明,以FeS作为唯一电子供体时,T. denitrificans可以将NO-3-N(30 mg·L-1)彻底还原为N2．同时,FeS中的硫元素经自养反硝化过程转化为SO2-4,而铁元素与培养基中PO3-4反应生成沉淀物Fe3(PO4)2·8H2O．通过对相关数据拟合发现自养反硝化过程遵循零级反应动力学(R2>0.93),随着FeS加入量的增大,NO-3和NO-2的还原速率均增大,但NO-3的还原速率增大更多,使中间产物NO-2的累积量增大．     

厌氧氨氧化工艺在厌氧复合床反应器中的启动运行

采用厌氧复合床,经自养型反硝化过程转化,成功启动了厌氧氨氧化反应器,共耗时165 d.反应器启动成功后,容积负荷达到了0.17 kg总氮/(m3·d),NO2-—N与NH4 —N去除率分别为100%和93.04%.稳定运行时,NH4 —N去除量、NO2-—N去除量与NO3-—N生成量之间的比值约为1∶1.18∶0.28.扫描电镜镜检发现,试验中的优势菌大小约为1,μm,呈圆形或椭圆形,成簇聚生,表面可观察到明显的漏斗状缺口,具有典型的厌氧氨氧化菌特征.     

间歇式反应器亚硝化颗粒污泥培养试验

在间歇式反应器(SBR)中经20d驯化后,普通消化污泥具有亚硝化功能.然后接种厌氧颗粒污泥,控制反应条件:温度21 ℃,pH7.5～8.5,溶解氧(DO)质量浓度0.5～1.0 mg/L, 25 d后完成厌氧颗粒污泥向好氧亚硝化颗粒污泥的转变.好氧亚硝化颗粒污泥具有较好的脱氮效果,一个反应周期内氨氮(NH 4N)去除率达到91.4%,总氮(TN)去除率达到70.6%,亚硝酸盐氮与硝酸盐氮质量浓度比(ρ(NO-2N)/ρ(NO-3N))＞0.70,反应器实现了同步亚硝化反硝化.     

污泥稻秸堆肥过程中重金属及速效氮的转化规律

利用污泥与稻秸按不同比例混合进行好氧堆肥60 d,研究堆体中NH+4-N、NO-3-N、6种重金属(Zn,Cu,Cr,Pb,Cd,Ni)质量分数及乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetra-acetic acid,EDTA)浸提的重金属质量分数在堆肥前后的变化情况.结果表明:堆肥后,堆体中NH+4-N质量分数总体下降,降幅为33.21%～47.71%,而NO-3-N的质量分数则增加18.23%～35.12%;堆肥后6种重金属质量分数均有不同程度增加,其中w(Cd)增幅最高,为21.31%;但用EDTA浸提的重金属质量分数均有所下降,最大降幅为18.42%,且以w(污泥):w(稻秸)=4:1混合堆肥的效果最好.     

不同填料对城市污泥堆肥过程中氮素转化的影响

以稻草、木屑、树叶为填料，采用人工翻堆好氧堆肥工艺，通过测定堆肥过程中的温度、pH、TN、NH4^＋N和NO3^--N的变化，研究了填料对堆肥过程中氮的转化及损失的影响．结果表明：以稻草、木屑＋稻草作填料，堆体的温度升高快，高温期持续的时间长，有利于污泥堆肥的快速腐熟和灭菌；堆肥初期，堆体NH4^＋-N含量逐渐升高，14d时达最大值，然后迅速下降，在堆肥结束时达到一个较低的水平，NO3^--N含量在14d后逐渐升高，仅以木屑或树叶作填料的堆体，其水溶性NH4^＋N，NO3^-—N含量均较以稻草、木屑＋稻草作填料的堆体低；堆肥后堆体的全氮含量降低，仅以稻草为填料的堆体，其氮损失率最高，木屑能降低氮素的损失；氮素的损失80％发生在堆肥的前期28d，此阶段应采取措施降低氮素的损失．     

厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合研究

根据厌氧氨氧化菌、反硝化菌与甲烷菌的特征,采用气提式反应器,利用反硝化颗粒污泥进行厌氧氨氧化污泥培养,研究厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合作用,并考察其对高氨氮有机废水的处理效果.反应器经过106 d的试验运行表明,NH3-N、TN、NO3-N及COD的去除率分别可达45%、69%、94%及81%;试验过程中同时观察到了厌氧脱磷现象;反应器中接种的灰黑色絮状污泥在连续运行期间逐渐转变为深棕黄色颗粒污泥.经PCR检测表明厌氧氨氧化活性较高.     

硝酸盐作酸法地浸采铀氧化剂的分解机理探讨

从室内试验、现场有关数据分析、理论计算等多角度进行研究,探讨了硝酸盐作酸法地浸采铀氧化剂时的转换机制,在地浸条件下NH4+-NO2--NO3-体系三氮平衡关系总是向NO3-转化,表现为NO3-的积累.     

上流式生物滤池中CANON工艺的恢复启动方法

为研究恢复启动全程自养脱氮（CANON）工艺的方法,在原CANON工艺反应器上流式生物滤池中进行小试试验未对反应器内污泥进行任何处理的条件下,以自配的含NH4＋．N和N02--N的培养基质为入水,采取经由厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应的方式,对停止运行约1年的原CANON工艺进行恢复启动．调整水力停留时间（HRT）和培养基质中NH4＋N、N02--N质量浓度,启动ANAMMOX反应;然后,调整培养基质中N02--N质量浓度和溶解氧（DO）,成功启动了CANON反应器,整个过程共耗时67d．CANON工艺恢复启动完成后,当HRT为4．25h时去除效果较好,此时NH4＋－N的容积负荷为160mg／（L·d）,NH4＋－N的去除率为90％左右,总氮（TN）去除率约为70％,TN去除量与N03－－N生成量的比值介于1：0．13与1：0．32之间．     

城市污水条件下厌氧氨氧化反应器接种污泥筛选

采用2组平行的厌氧序批式反应器（ASBR）,分别以厌氧颗粒污泥、黑臭河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥（R1）和厌氧消化污泥、黑臭河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥（R2）为污泥源,以实际城市污水为进水,在相同的运行环境下同时运行180~210 d,实验结束取出各自培养的内部污泥进行扫描电镜观察其表面形态.结果表明：2组反应器均成功启动了厌氧氨氧化反应,其中R1反应器在第135天开始表现出厌氧氨氧化活性,在稳定运行阶段所达到的NH₄⁺-N去除率可达到97.35%,NO^-₂-N去除率达到99%以上,并培养出了颗粒污泥,启动时间较长;R2反应器在第102天开始表现出厌氧氨氧化活性并开始稳定运行,稳定阶段NH₄⁺-N平均去除率可达到93.17%,NO^-₂-N去除率也达到99%以上,没有形成颗粒污泥,启动时间更短.电镜结果表明2组ASBR中都可能存在厌氧氨氧化菌.     

氨氮污泥负荷及DO对高浓度亚硝化系统的影响

通过氨氮污泥负荷影响试验和DO影响试验数据分析,得出以下结论:1)高浓度亚硝化系统氨氮降解率及亚硝化率均随着NH4+-N污泥负荷的增高而下降。HRT<2d系统随NH4+-N污泥负荷增加,氨氮降解率迅速下跌到25%～29%;HRT≥2d系统随NH4+-N污泥负荷增加,氨氮降解率缓慢下降到50%～60%;HRT=2.5d和HRT=3d的系统中亚硝化率随NH4+-N污泥负荷增加而下降的趋势不甚明显;HRT=5d系统中亚硝化率的下降是由于污泥产生适应性的造成。因此高浓度亚硝化反应系统的NH4+-N污泥负荷不宜过高。2)随着DO的升高,高浓度亚硝化系统的氨氮降解率一直逐步升高。DO<0.7mg/L是不利于氨氮降解的;DO>2mg/L时氧化的NH4+-N都转变成了增加的NO3--N,亚硝化率下降。将DO控制在0.7～1.3mg/L之内可保证较佳的NH4+-N降解率和亚硝化率。     

Iron fractions in the apoplast of intact root tips of Zea mays L. seedlings affected by nitrogen form

The effects of ammonium (NH+4- N ) and ni trate (NO-3- N ) Were examined on Fe fractions and FeCN (ferricyanide) reductase activity in intact root tips (0-3 em)of young maize (Zea mays L. cv. Lenz) in solution culture by using short-term experiment under controlled Fe deficiency conditions (containing high HCO-3 concentration in preculture solution). The results showed that Fe( II ) concentrations in root tip apoplast of maize were only 20-40 nmol/g FW which accounted for 7%-13% of total Fe. Most of Fe in root tips existed as Fe(Ⅲ) compounds. Imposition of the roots to NH+4 - N or NO-3 - N for 60 min led to an increase of Fe( II ) in root tip apoplast. NH+4 - N led to an increased concentration of Fe( II ) and exchangeable Fe (Fe( II ) and Fe (III)) in root tips, while NO-3 - N increased FeCN reductaseactivity. The relationship between pH and Fe fractions,FeCN reductase activity was also discussed.``     

不同初始pH值酸性土壤净矿化、净硝化和酸度变化分析

采集了4个不同初始pH值酸性土壤,在60%土壤持水量和25 ℃条件下对土壤矿化、净硝化和酸度变化进行了研究.结果表明,Ⅰ号土壤(pH=4.03,茶园土)矿化作用不明显,Ⅱ号(pH=4.81,玉米地)、Ⅳ号(pH=6.02,菜地)土壤矿化模式为Logistic 方程,Ⅲ号土壤(pH=5.41,菜地)为指数方程.不加NH+4条件下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号土壤净硝化模式为一级反应方程,加NH+4后净硝化速率增加一个数量级.培养结束后不加NH+4条件下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号土壤pH值没有变化,加NH+4处理后pH值显著降低,同时交换性Al3+显著增加.加NH+4促进酸性土壤(pH=4.81~6.02)硝化和酸化,但pH值过低的土壤(pH=4.03)NO-3-N、pH值和交换性Al3+无显著变化.     

模拟酸雨对水芹根部NH4+、NO3-、H+离子通量的影响

氮素是植物生长发育必需的营养元素,利用水生植物吸收水体中的氮素是富营养化水体生态修复的重要途径。以水芹(Oenanthe javanica)为研究材料,在中富营养和超富营养两种水平下,探讨模拟酸雨对水芹根部H+、NH4+和NO3-离子流及根系活力的影响。结果表明,酸雨对水芹根系吸收水体中氮素产生影响,并随富营养化水平提高其影响加大。分析发现:(1)水芹对NH4+有吸收偏好;(2)与对照相比,模拟酸雨降低了根部H+的外排,相应地减弱了NH4+的内流,增加了NO3-的外排,但对根系活力无显著影响;(3)超富营养水平下,酸雨对水芹离子流的影响增强,并使根系活力显著降低。