NO_3~-和NO_2~-作为电子受体时的反硝化除磷实时控制

采用SBR厌氧/缺氧运行方式,研究了NO- 3和NO- 2作为电子受体时的反硝化除磷效能及ORP与pH作为反硝化除磷过程控制参数的可行性.结果表明,反硝化除磷过程中COD、磷酸盐、电子受体浓度与体系pH和ORP的变化具有较强的相关性.在厌氧阶段,当释磷结束时,pH值平台的出现指示了释磷的结束;在缺氧阶段,吸磷结束后,ORP出现拐点,标志着缺氧吸磷的完成.另外,考察了2种电子受体(NO- 3和NO- 2)反硝化除磷的效能.在以NO- 3为电子受体的反应中,在缺氧初期30 min反应中,平均摄磷速率为32.68 mg/(L·h),每吸收1 mg PO3- 4-P 约消耗1.14 mg NO- 3-N.在以NO- 2为电子受体的反应中,在缺氧初期30 min反应中,平均摄磷速率为17.66 mg/(L·h),每吸收1 mg PO3- 4-P 约消耗1.57 mg NO- 2-N.综上,提出pH和ORP可以作为2种电子受体(NO- 3和NO- 2)反硝化除磷的实时控制参数,并且,以NO- 3为电子受体系统在摄磷方面优于NO- 2电子受体系统.     

O2、NO-3、NO-2为电子受体的生物除磷比较

通过平行运行3个分别以O₂、NO^-₃、NO^-₂为电子受体的SBR除磷系统,探讨了反硝化除磷区别于好氧除磷的工艺特征及其内在微生物竞争机制.NO^-₂不会对经驯化后反硝化聚磷菌（DPAO）的缺氧吸磷产生直接抑制作用,但其作为反硝化除磷电子受体的效能远低于NO^-₃;具备利用NO^-₃而缺乏NO^-₂反硝化酶系的DPAO（DPAO₅）流失及聚糖菌（GAO）增殖是根本原因.而NO^-₃是一种高效电子受体,其反硝化除磷效能与以O₂为受体的好氧除磷系统相当,两者在除磷计量学和功能菌群构成上十分接近.作为聚磷菌（PAO）的竞争者,GAO在3个研究系统中均大量存在.基于对不同电子受体的利用能力,PAO包含P_O、P_N、P_n、P_Nn、P_ON、P_ONn等6个种类.P_ON和P_ONn等兼性PAO是生物除磷的主体,其在污泥中比例越高,系统的除磷负荷也越大,即SBR_o＞SBR_n5＞SBR_n3.     

亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷工艺特征

采用序批式污泥培养方式,探讨了NO2-为电子受体的反硝化除磷工艺特征.结果表明,通过逐步增加进水中NO2-浓度并取代NO3-,可有效驯化反硝化聚磷菌(DPAO)对较高浓度NO2-(以N计,30mg/L)的有效利用.DPAO可根据电子受体的变化作出动态响应,进而影响系统的除磷效能.在NO3-条件下,系统中存在2 类DPAO:DPAO35(以NO2-或NO3-为电子受体)和DPAO5(以NO3-为电子受体);作为系统的优势功菌,DPAO 占总VSS 的40%~61%.随着进水中NO3-的减少和NO2-的增加,DPAO5 被缓慢淘洗出系统,DPAO 比例减少为28%~41%,同时引起聚糖菌(GAO)比例从31%~52%升至54%~67%,而除磷效率从84%降至66%.化学计量学显示厌氧∆Gly/∆HAc 和好氧∆Gly/∆PHA 比值(C/C)分别由0.53 和0.43 升至0.78 和0.51.     

不同电子受体生物除磷系统的运行效能对比

通过平行运行2个分别以O2、NO-3为电子受体的SBR除磷系统,探讨了反硝化除磷区别于好氧除磷的工艺特征、菌群特征和污泥产率系数。通过批次试验分别考察了SBR o(厌氧/好氧)污泥和SBR n5(厌氧/缺氧)污泥吸磷特性。根据所用电子受体的不同,P O、P N、P Nn、P ON、P ONn等不同PAO被两个SBR系统筛选和富集;各系统根据自身电子受体不同而生长专一性强的PAO种类,其中P ON和P ONn等兼性PAO是SBR o系统中生物除磷的主体,P N、P Nn是SBR n5系统中生物除磷的主体;系统中兼性PAO比例越高、PAO种类越丰富,越利于除磷系统的稳定,除磷容量也越高;实验结果表明,在不同的电子受体(O2、NO-3)条件下,真实产率Y H具有显著的不同,SBR o和SBR n5的Y H分别是0.61,0.52 mg/mg,这是由于不同电子受体需要不同的微生物种群,其细胞产率不同。不过其表观产率Yobs的差异并不显著,这是由于好氧污泥的内源呼吸作用更强,有更多的污泥衰减。     

好氧颗粒污泥同时脱氮除磷实时控制的研究

为实现以厌氧/好氧方式处理生活污水常低温同时脱氮除磷好氧颗粒污泥(AGS)工艺的实时控制,研究了冬季低温条件下磷负荷变化对系统同时脱氮除磷的影响及DO、pH值和ORP的变化规律;并通过静态实验研究了同时脱氮除磷AGS中聚磷菌(PAO)的组成.结果表明,DO、pH值和ORP的特征点对应反硝化结束、厌氧放磷结束、吸磷结束以及硝化结束等阶段,可以作为AGS同时脱氮除磷的实时控制参数.同时脱氮除磷AGS中,以氧作为电子受体的PAO能够去除总磷酸盐的14.19%;以氧和NO3--N作为电子受体的PAO能够去除总磷酸盐的74.32%;以氧、NO3--N和NO2--N作为电子受体的PAO能够去除总磷酸盐的11.47%.在好氧条件下AGS可以实现同时硝化、反硝化、好氧吸磷和反硝化吸磷.     

1株反硝化除磷菌的鉴定及其反硝化功能基因研究

研究反硝化除磷菌(denitrifying polyphosphate-accumulating organism,DPAO)的筛选、鉴定及反硝化功能基因.利用反硝化培养基分离得到菌株ZQN2,经好氧吸磷试验,硝酸盐还原产气试验并辅助异染颗粒和PHB颗粒染色,确定其为反硝化除磷菌.厌氧释磷/缺氧吸磷试验结果表明,菌株ZQN2在厌氧段释磷并合成PHB(poly-β-hydroxybutyrate),在缺氧段以NO3-为电子受体氧化PHB并过量吸磷,进行了同步反硝化除磷.对菌株ZQN2进行16S rRNA基因序列分析,并构建系统进化树,结果表明该菌株与GenBank数据库中多株Bacillus cereus菌株16S rRNA基因的同源性在99%以上.结合生理生化检测,判断菌株ZQN2为蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus).对其反硝化功能基因的研究表明,菌株ZQN2为nirS+和nirK-型,从分子生物学角度确认其具有反硝化功能;菌株ZQN2的nirS序列的系统发育分析结果表明,其nirS序列与多株Pseadomonas aeruginosa的亲缘关系最接近,这与基于16S rRNA的系统发育分析的结果不一致.     

SBR中短程反硝化除磷菌的培养驯化研究

以周期运行培养方式在间隙反应器中驯化以亚硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷菌,并比较了硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体时反硝化除磷的效果.结果表明,经厌氧/好氧+厌氧/缺氧(连续投加硝酸盐)+厌氧/缺氧/好氧(连续投加亚硝酸盐)方式成功筛选出能以亚硝酸盐作电子受体的反硝化除磷菌,该系统磷的去除率可达88.62％;在外加硝酸盐,...     

一体化工艺中反硝化聚磷菌比例测定研究

反硝化聚磷菌可以在缺氧条件下利用硝酸盐氮和亚硝酸盐氮作为电子受体完成吸磷过程,确定反硝化聚磷菌比例对于强化反硝化除磷作用具有重要意义。从一体化活性污泥工艺中取污泥混合液,加入蔗糖合200mg/LCOD后进行厌氧搅拌,2h后将厌氧污泥分成三等份,其中两份分别加入10mg/LNO3--N、10mg/LNO2--N后缺氧搅拌2h,另一份用充氧仪曝气2h。根据厌氧、缺氧/好氧交替过程中不同电子受体下的除磷量,可以简便的确定反硝化聚磷菌在全部聚磷菌中的比例,结果表明该一体化工艺中反硝化聚磷菌在全部聚磷菌中的比例达到98.92%。     

强化生物除磷体系中的反硝化除磷

 采用SBR反应器,研究了以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程.结果表明,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系中.厌氧段磷的释放和COD的消耗成线性关系.通过厌氧/好氧交替运行方式,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从13.3%上升到69.4%.稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能,缺氧结束时体系中磷浓度小于1mg/L,除磷效率大于89%.     

低表观气速间歇曝气AGS-SBR系统处理实际生活污水

实验选用3个SBR反应器接种污水厂活性污泥,R1采用高表观气速（SGV）连续曝气,R2采用低SGV连续曝气,R3采用低SGV间歇曝气,在低碳氮比的实际生活污水中培养好氧颗粒污泥,探究不同SGV曝气条件对好氧颗粒污泥的形成及系统处理效果的影响.经过120d的培养,R1、R2和R3中颗粒粒径分别为（754±78）,（812±86）,（1183±93）μm,R3的脱氮除磷效果优于R1和R2.结果表明,应用低SGV间歇曝气策略在低碳氮比实际生活污水中培养的好氧颗粒污泥脱氮除磷性能良好,且系统中反硝化聚磷菌（DPAO）占聚磷菌（PAO）比例为24.75%.     

雨水中NO_2~-和NO_3~-的动态涂渍离子对色谱分离测定

采用反相离子对色谱法—紫外光度检测测定NO-2 和NO-3 ,对影响分离测定的诸因素进行了研究 ,建立了测定雨水中这 2种组分的最佳色谱条件。结果表明该方法快速、灵敏、线性宽。     

序批式膜生物反应器中反硝化聚磷菌的富集

采用序批式膜生物反应器（SBMBR）对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的富集进行了研究.结果表明,经过厌氧-好氧和厌氧-缺氧-好氧2个阶段的富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从19.4%上升到69.6%,每周期缺氧段投加硝酸盐氮120 mg时,SBMBR系统运行最为稳定.稳定运行的SBMBR反硝化强化除磷体系具有良好的强化除磷和反硝化脱氮性能,缺氧段脱氮和除磷效率分别达到100%和84%,膜出水总磷浓度平均低于0.5mg/L,系统除磷率达到96.1%.此外,氨氮去除率保持在92.2%,氨氮被去除的同时并没有发现亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的明显积累.     

Comparison of biochemical characteristics between PAO and DPAO sludges

A successful enhanced biological phosphorus removal(EBPR) was observed in both anaerobicaerobic sequencing batch reactor(An-Ox SBR) to induce growth of phosphorus accumulating organism(PAO) and anaerobic-anoxic(An-Ax) SBR to induce growth of denitrifying PAO(DPAO).Although the EBPR performance of An-Ox SBR was higher by 11.3% than that of An-Ax SBR,specific phosphorus release rates in the An-Ax SBR(22.8 ± 3.5 mg P/(g VSS·hr)) and the An-Ox SBR(22.4 ± 4.8 mg P/(g VSS·hr)) were similar. Specific phosphorus uptake rates under anoxic and aerobic conditions were 26.3 ± 4.8 mg P/(g VSS·hr)(An-Ax SBR) and 25.6 ± 2.8 mg P/(g VSS·hr)(An-Ox SBR), respectively, which were also similar. In addition, an analysis of relationship of poly-β-hydroxyalkanoates(PHA) synthesized under anaerobic conditions with phosphorous release(Preleased/PHAsynthesized) and of PHA utilized under anoxic and aerobic conditions with phosphorous uptake(Puptaked/PHAutilized) verified that biological activities of EBPR per unit biomass between DPAO and PAO were similar. An analysis of the specific denitrification rate of DPAO showed that NO-3-N can be denitrified at a rate that does not substantially differ from that of an ordinary denitrifier without additional consumption of organic carbon when the PHA stored inside the cell under anaerobic conditions is sufficiently secured.     

序批式膜生物反应器同时脱氮除磷的比较研究

对比了厌氧-好氧(AO)及厌氧-缺氧-好氧(A²O)2种运行模式序批式膜生物反应器(SBMBR)对模拟生活污水同时脱氮除磷的性能.结果表明,2种运行模式的SBMBR对有机物及氨氮的去除率分别可保持在90%和95%以上.A²O MBR具有更强的释磷能力,其SPRR₃₀(前30min比释磷速率)比AO MBR高出47.5%;但SPUR₃₀(前30min比吸磷速率)却比AO MBR低,这是导致前者膜出水中TP值较后者高的原因之一.2个系统内污泥均有反硝化除磷能力,A²O MBR中DPAO(反硝化聚磷菌)的比例比AO MBR提高了57%;硝酸盐为电子受体时单位电子转移所吸收的磷,前者比后者高30%.这2个因素双重作用的结果导致了A²O MBR反硝化除磷能力的提高.A²O MBR系统曝气时间减半并没有加重膜污染,反而该系统的膜污染相对较轻.膜对有机物有较好的过滤截留作用,污泥沉降性能对SBMBR出水水质影响很小.     

Fe3+对反硝化系统除磷效果及微生物产物的影响

铁盐常作为化学药剂来辅助城市污水处理厂的生物除磷. 利用间歇试验考察投加不同ρ(FeCl₃)时反硝化除磷系统中污染物的去除效果以及EPS(胞外聚合物)、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、糖原的形成与转化,并通过分析胞内Fe3+含量来解析Fe3+对反硝化除磷系统的影响. 结果表明:①Fe3+投加量(以ρ计)<10 mg/L时,系统中PO₄3-P的去除率由未投加时的88.4%升至100%;Fe3+投加量>10 mg/L时,PO₄3-P的去除率随Fe3+投加量的增加而缓慢降至84.4%(Fe3+投加量为25 mg/L时). ②Fe3+投加量(10 mg/L)较低时,会增加污泥中w(总EPS);但由于Fe3+会与EPS中的羟基、氨基等官能团发生络合反应,导致Fe3+投加量(>10 mg/L)较高时可检出的w(总EPS)降低. ③投加Fe3+对厌氧段内w(PHA)、w(糖原)的变化及生物释磷的抑制作用影响不大,但Fe3+投加量(>10 mg/L)较高时对缺氧段NO₃--N的生物利用、生物吸磷作用以及PHA和糖原的转化速率有明显的抑制作用. ④缺氧阶段末胞内Fe3+含量(以w计)增加144%(Fe3+投加量为25 mg/L时),说明抑制作用主要是因为缺氧段Fe3+随细胞吸磷作用一并进入胞内,直接影响生物酶活性.      

厌氧推流进水对反硝化除磷好氧颗粒污泥系统的影响

实际生活污水成分复杂,且碳氮比较低,而厌氧推流进水可以通过提供局部高底物浓度来加强好氧颗粒污泥对进水中COD的利用.实验采用间歇曝气的方式在序批式反应器（SBR）中培养好氧颗粒污泥,以实际生活污水为进水,接种污水厂污泥.R1采用厌氧快速进水,R2采用厌氧推流进水,探究不同进水模式对生活污水好氧颗粒污泥系统的影响.结果表明,快速厌氧进水条件下,R1中更早出现颗粒结构,但在运行71 d时出现颗粒破裂的现象;应用厌氧推流进水模式的R2生成的颗粒结构较R1的更为致密,颗粒表面更加光滑,且反硝化聚磷菌（DPAO）的富集效果更好.最终R1和R2反应器内DPAO占聚磷菌（PAO）的比例分别为14.17%和22.07%.结果表明,厌氧推流进水模式能够加强颗粒污泥对进水中COD的利用,有利于富集DPAO,生成结构更加致密稳定的颗粒,实现"一碳两用",获得更好的脱氮除磷效果.     

亚硝酸型反硝化除磷工艺特性及其应用

以亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化除磷污泥的驯化,并探究了工艺运行条件、性能及实际应用情况.研究表明:厌氧-缺氧-好氧驯化方式可快速富集以亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌,通过逐步提高底物浓度可以驯化富集耐受高NO₂^--N浓度的DNPAOs.实际废水运行实验表明,反硝化除磷法处理猪场废水UASB-SFSBR尾水是可行的,当缺氧进水NO₃^--N、NO₂^--N和PO₄^3--P浓度分别为5,70,30mg/L时,出水NO₃^--N和NO₂^--N浓度基本为0,PO₄^3--P浓度在1.0mg/L以下.     

间歇曝气对硝化菌生长动力学影响及NO_2~-积累机制

采用间歇曝气方法处理低氨氮浓度生活污水,在SRT 10、 5、 2.5和1.25 d条件下,SBR反应器出水中NO-2含量(以N计,下同)为18、 19、 14和5 mg/L,积累率达到73%、 85%、 91%和78%,而连续曝气SBR仅为14%、 21%、 31%和34%;同时氨氮去除率维持在97%、 95%、 76%和39%,与连续曝气SBR的92%、 97%、 71%和47%相当.对硝化菌的生长动力学分析表明,在间歇曝气硝化系统中,氨氧化菌(AOB)可以通过产率系数(YAOB)的增加来提高自身在反应器中的绝对生物量,并补偿因间歇曝气引起的比底物利用速率下降,从而使比增殖速率(μm)和NH+4的氧化速率不变.与此相反,亚硝酸盐氧化菌(NOB)却不具备这种补偿特性,导致其μm和对NO-2氧化速率降低,引起了NO-2在出水中积累.