阴离子交换树脂生物再生去除硝酸盐氮

阴离子交换树脂可高效去除水体中的硝酸盐,但盐水再生所产生的脱附液处理难度大.生物再生可通过反硝化作用降解吸附于树脂上硝酸盐氮,减少盐的使用,降低处理成本.本文在考察不同碳源(葡萄糖、乙酸钠、乳酸钠、甲醇)对生物再生影响的基础上,利用反硝化细菌对吸附有硝酸盐氮的阴离子交换树脂进行了生物再生研究,考察了微生物浓度和共存Na Cl对生物再生的影响.结果表明,生物再生过程由离子交换脱附过程和反硝化过程构成,整体受反硝化过程限制.微生物浓度的升高可显著降低生物再生所需时间,当微生物接种量高于0.6 g·L-1时,树脂上的硝酸盐可以在10 h内完全降解.再生体系中Na Cl可促进硝酸根的离子交换脱附,造成初始阶段溶液中硝酸盐浓度的快速升高,但生物再生仍受反硝化过程控制.当Na Cl浓度高于20 g·L-1时,反硝化生物活性被抑制,生物再生时间显著增加.而吸附生物再生多批次实验表明,生物再生后的树脂吸附量稳定于30~35 mg·g~(-1).     

反硝化除磷机理及电子受体研究进展

介绍了生物除磷的Comeau-Wentzel模式,这种模式在某种程度上能够解释生物除磷的机理,因此PAOs释磷和吸磷的Comeau-Wentzel模式被借鉴用以分析反硝化除磷的机理。在此基础上,总结近年来反硝化除磷的研究成果,阐述电子受体NOx-对反硝化除磷的影响:在厌氧区,只有当NO3-浓度较高时,厌氧释磷的效果才会受到影响;在缺氧区,硝酸盐能够做为反硝化除磷的电子受体,但硝酸盐浓度过高会明显降低磷去除速率;亚硝酸盐同样能够作为反硝化除磷的电子受体,前提是亚硝酸盐不超过临界抑制浓度。     

地下水硝酸盐污染的生物修复技术研究进展

综述了地下水硝酸盐污染原位生物修复技术、异位自养反硝化脱氮技术、异位异养反硝化脱氮技术的研究进展情况,并进行了性能比较及适用性分析。在此基础上讨论了地下水硝酸盐污染生物修复技术的发展前景。     

强化生物除磷体系中反硝化聚磷菌的选择与富集

采用SBR反应器 ,对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的选择和富集作了研究 .结果表明 ,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系之中 .经过 3个阶段的选择和富集 ,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从 15 %上升到 73% .稳定运行的强化反硝化生物除磷体系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 ,除磷和脱氮效率分别大于 94 %和 95 % .     

硝酸盐连续回灌对生物反应器填埋场N2O产生的影响

异位硝化-原位反硝化是实现填埋场渗滤液脱氮处理的一种有效措施,但硝化反硝化过程中会产生强温室气体N2O.实验构建了3个新鲜垃圾生物反应器填埋场模拟装置,分别回灌NO-3-N浓度为50、100和300 mg·L-1的渗滤液,考察垃圾原位反硝化过程中N2O产生规律及其影响因素.结果表明,回灌不同浓度硝酸盐,N2O产生量均表现为初期浓度较大-下降-后期升高的规律;N2O产生量与回灌NO-3-N量正相关,其累积产生量分别为36 481、44 241、86 264μg,但反硝化消耗单位硝酸盐氮产生的N2O量(以N计)以及N2O转化率与回灌硝酸盐氮量呈负相关,N2O平均转化率分别为8.84‰、5.68‰和2.34‰.分析认为,各反应器垃圾降解后期反硝化碳源不足是N2O产生量高的主要原因.     

外加碳源影响水体异养反硝化脱氮的研究进展

近年来,水体硝酸盐污染受到世界范围内的广泛关注,从去除硝酸盐污染和降低脱氮成本两个方面考虑,生物反硝化法是比较经济、实用的方法。目前,反硝化过程主要是通过异养反硝化作用实现,碳源作为反硝化过程的电子供体,是影响反硝化过程的主要因素,当污水中碳氮比偏低时,需要考虑添加额外碳源提高异养反硝化作用速率,保证反硝化过程的正常进行。针对现有问题综述常用的几种主要外加碳源以及它们对反硝化作用的影响,为今后寻找到更加经济、有效的外加碳源提供参考。     

生物滴滤塔反硝化净化NO 废气的启动

采用低浓度NO 废气作为气相氮源、硝酸钠作为液相氮源,在序批式活性污泥法反应器(SBR)中的NO 反硝化菌驯化成熟的基础上,研究了生物滴滤塔的启动过程.结果表明,在室温、NO 进气浓度(160mg/m³)、停留时间(EBRT)113s 的条件下,接种驯化成熟种污泥的生物滴滤塔在9d 内完成挂膜.硝酸盐是影响驯化过程中NO 净化效果和N2O 产生量的重要因素,添加适量硝酸盐有助于NO 反硝化菌的正常生长,提高NO 净化效率;但硝酸盐过多时会导致中间产物N₂O 的累积.在滴滤塔挂膜启动期间,循环液吸光度、填料层压力损失与NO 净化效率呈正相关性,可作为衡量生物滴滤塔挂膜启动完成的重要指标.     

树皮填料补充碳源人工湿地脱氮初步试验研究

人工湿地可应用于城市污水厂出水深度处理和农业污染治理,但反硝化碳源不足问题制约了其脱氮能力.本试验利用树皮作为垂直流人工湿地强化反硝化脱氮填料,分析了水力负荷、硝酸盐负荷以及pH对人工湿地脱氮效果的影响.结果表明,人工湿地可以达到预期的反硝化水平,反硝化速率随水力负荷、硝酸盐负荷的增加而增大,去除率随两者的增加而减小,...     

基于好氧反硝化的SND生物滴滤塔除氨机制及微生物学分析

采用生物滴滤法除氨时,进气中的氧气会抑制生物反硝化,导致营养液中出现硝酸盐累积,不能真正实现氮素污染物的去除.本研究结合好氧反硝化理论,构建了同步硝化反硝化（SND）生物滴滤塔,探究了SND生物滴滤塔的除氨效率及氮转化规律,并采用16S rRNA技术解析了生物滴滤塔的微生物种群结构.结果表明,与对照生物滴滤塔相比,当停留时间为67 s时,SND生物滴滤塔可快速启动且除氨性能稳定,NH₃去除效率可达95%以上.当停留时间缩短为16 s时,SND生物滴滤塔的NH₃去除效率仍能达到90%,且具有较低的硝酸盐累积特征.高通量测序结果表明,SND生物滴滤塔具有更高的微生物多样性和稀有物种丰富度,其特有的优势菌属主要为黄杆菌属（Flavobacterium）.     

双筒型微生物燃料电池生物阴极反硝化研究

利用双筒型微生物燃料电池生物阴极实现电反硝化脱氮,考察外电阻大小、进水硝酸盐和有机物浓度对产电和反硝化的影响.当外电阻从50Ω下降到5Ω,硝酸盐去除速率由0.26 mg/(L.h)上升到0.76 mg/(L.h);在外电阻为5Ω时,亚硝氮积累浓度达55 mg/L;硝酸盐起始浓度在20～120 mg/L时硝酸盐降解满足0级反应,硝酸盐浓度对MFC产电影响不显著;亚硝氮的积累浓度随硝酸盐起始浓度增加而增加,最高可达到35 mg/L;有机物的加入能提高阴极反硝化速度,避免亚硝酸盐积累,对MFC产电影响不大.     

固定床-微电解反硝化去除饮用水中的硝酸盐氮

研究了一种电化学与生物膜集成的固定床-微电解反应器采用活性炭作为固定床填料,石墨板为阳极,碳纤维为阴极,通过电化学过程产氢作为反硝化的电子供体,在反应器内创造一种还原性条件,对含有硝酸盐氮的饮用水进行反硝化脱除.结果表明,在进水流量为40mL/h、硝酸盐氮浓度为40mg/L、电流强度达到14mA时,所研究的反应器对水中的硝酸盐氮可以100%去除,水中未检出亚硝酸盐氮.由于反硝化过程不加外加任何有机物,也不产生任何二次污染物,该除氮方法具有安全性.     

复三维电极生物膜反应器脱除饮用水中的硝酸盐

研究了以无烟煤和以颗粒活性炭为介质的复三维电极电化学-生物膜反应器脱除饮用水中硝酸盐的工艺，该工艺将复三维电化学产氢与以氢气为电子供体的自养反硝化工艺结合起来.实验表明，两种介质的反应器在不加任何有机基质时都能有效地脱除水中的硝酸盐，并且两种反应器的最大电流效率分别达到204％和185％.在水力停留时间不小于2.1—2.5h时，反应器的脱硝率接近100％.在34℃、槽压4.97V时处理21.4mg(NO     

岩溶地下河反硝化作用的有限性——一个碳酸盐岩管道的实验研究

反硝化作用是公认的去除水体中硝酸盐的路径,但相比于多孔介质,岩溶地下河中反硝化效果具有不确定性.为更好地认识岩溶地下河中反硝化效果,本研究利用天然碳酸盐岩管道几何模型,以乙醇为可利用电子供体(碳源),示踪了控制流速条件下管道流中反硝化作用,并辅以多孔介质流实验进行对比.反应示踪、地球化学印迹和微生物检测结果表明:当碳源缺乏时,反硝化作用没有明显启动的迹象;一旦补充了碳源,溶解氧、硝酸盐浓度和质量都出现了明显衰减,并且有中间产物亚硝酸盐产生,水体碱度增加.然而,即使在碳源充足情况下,管道流中反硝化强度却明显比多孔介质流中强度低,两者硝酸盐生物去除率分别为39.4%和大于99%,生物降解速率分别为0.113和10.8 mg·L~(-1)·h~(-1).推测其原因,一是碳酸盐岩管道内固体表面积与水体积比值低,固体吸着条件不利于微生物生长与发育,降低了硝酸盐去除率;二是管道富含的溶解氧可能延迟了反硝化作用启动,溶解氧降至3.0 mg·L~(-1)左右时硝酸盐浓度才有明显衰减.相比之下,其它环境因素如p H值和温度没有出现明显变化.该研究意义在于:岩溶管道流反硝化去除硝酸盐的潜能是存在的,但即使可利用碳源充足仍具有明显的局限性,这可能意味着岩溶地下河一旦遭受硝酸盐污染,其作为饮用水源的安全风险更大.     

运用批实验研究溶解氧对米酒去除硝酸盐的影响

为了判别不同溶解氧条件下脱氮效果和碳的需求量,在水温为25~30℃条件下,设置了缺氧、微氧和有氧3种输入条件,以及C/N分别为2.0、1.5两种碳源投放量开展实验。研究表明:溶解氧的存在对反硝化作用的启动有延迟作用,但影响较小。溶解氧对于反硝化过程并没有产生明显的抑制作用,但在溶解氧较低的情况下,反硝化速率更为理想。缺氧条件下,C/N的适宜值应低于1.5;微氧条件下的C/N适宜值在1.5~2.0;而在有氧条件下C/N=2.0时可高效去除硝酸盐。该研究可为农村地区家庭自行去除饮用水中硝酸盐的实际应用提供参考。     

Ammonium removal pathways and microbial community in GAC-sand dual media filter in drinking water treatment

A GAC-sand dual media filter (GSF) was devised as an alternative solution for drinking water treatment plant to tackle the raw water polluted by ammonium in place of expensive ozone-GAC processes or bio-pretreatments. The ammonium removal pathways and microbial community in the GSFs were investigated. The concentrations of ammonium, nitrite and nitrate nitrogen were monitored along the filter. Total inorganic nitrogen (TIN) loss occurred during the filtration. For 1 mg ammonium removal, the TIN loss was as high as 0.35 mg, DO consumption was 3.06 mg, and alkalinity consumption was 5.55 mg. It was assumed that both nitrification and denitrification processes occur in the filters to fit the TIN loss and low DO consumption. During the filtration, nitritation, nitrification and nitritation-anaerobic ammonium oxidation processes probably occur, while traditional nitrification and denitrification and simultaneous nitrification and denitrification processes may occur. In the GSFs, Nitrosomonas and Nitrospira are likely to be involved in nitrification processes, while Novosphingobium, Comamonadaceae and Oxalobacteraceae may be involved in denitrification processes.     

Seasonal variation of potential denitrification rates of surface sediment from Meiliang Bay, Taihu Lake, China

The regulatory effects of environmental factors on denitrification were studied in the sediments of Meiliang Bay, Taihu Lake, in a monthly sampling campaign over a one-year period. Denitrification rates were measured in slurries of field samples and enrichment experiments using the acetylene inhibition technique. Sediment denitrification rates in inner bay and outer bay ranged from 2.8 to 51.5 nmol N2/(g dw (dry weight)·hr) and from 1.5 to 81.1 nmol N2/(g dw·hr), respectively. Sediment denitrification rates were greatest in the spring and lowest in the summer and early autumn, due primarily to seasonal differences in nitrate concentration and water temperature. For each site, positive and linear relationships were regularly observed between denitrification rate and water columnn itrate concentration. Of various environmental factors on denitrification that we assessed, nitrate was determined to be the key factor limiting denitrification rates in the sediments of Meiliang Bay. In addition, at the two sites denitrification rates were also regulated by temperature. The addition of organic substrates had no significant effect on denitrification rate, indicating that sediment denitrification was not limited by organic carbon availability in the sediments. Nitrate in the water column was depleted during summer and early autumn, and this suppressed effective removal of nitrogen from Taihu Lake by denitrification.     

Optimization and evaluation of a bottom substrate denitrification tank for nitrate removal from a recirculating aquaculture system

A bottom substrate denitrification tank for a recirculating aquaculture system was developed. The laboratory scale denitrification tank was an 8 L tank (0.04 m2 tank surface area), packed to a depth of 5 cm with a bottom substrate for natural denitrifying bacteria. An aquarium pump was used for gentle water mixing in the tank; the dissolved oxygen in the water was maintained in aerobic conditions (e.g. > 2 mg/L) while anoxic conditions predominated only at the bottom substrate layer. The results showed that, among the four substrates tested (soil, sand, pumice stone and vermiculite), pumice was the most preferable material. Comparing carbon supplementation using methanol and molasses, methanol was chosen as the carbon source because it provided a higher denitrification rate than molasses. When methanol was applied at the optimal COD:N ratio of 5:1, a nitrate removal rate of 4591 ± 133 mg-N/m2 tank bottom area/day was achieved. Finally, nitrate removal using an 80 L denitrification tank was evaluated with a 610 L recirculating tilapia culture system. Nitrate treatment was performed by batch transferring high nitrate water from the nitrification tank into the denitrification tank and mixing with methanol at a COD:N ratio of 5:1. The results from five batches of nitrate treatment revealed that nitrate was successfully removed from water without the accumulation of nitrite and ammonia. The average nitrate removal efficiency was 85.17% and the average denitrification rate of the denitrification tank was 6311 ± 945 mg-N/m2 tank bottom area/day or 126 ± 18 mg-N/L of pumice packing volume/day.     

pH对以PBS为反硝化碳源和生物膜载体去除饮用水源水中硝酸盐的影响

PBS为一种新型可生物降解多聚物(BDPs),可以作为生物膜载体和碳源去除饮用水中的硝酸盐,对该工艺中pH的影响进行了研究.结果表明:PBS颗粒表面可以形成致密的生物膜,对膜内的反硝化菌形成良好的保护作用.PBS反硝化系统承受pH冲击负荷的能力优于传统填料为载体的反硝化系统,当进水pH介于5.0～9.0之间时,反硝化过程中溶液的pH趋向中性,硝态氮的去除速率为0.60～0.63 mg/(g·d),最高达到0.70 mg/(g·d)(pH 7.5～8.0).当溶液中pH在6～8之间时,出水亚硝酸盐不稳定;pH<6时,出水中亚硝酸盐浓度高达0.7 mg/L;pH>8时出水中的亚硝酸盐浓度低于0.1 mg/L.     

太湖竺山湾缓冲带两种人工草林土壤反硝化作用比较

在太湖竺山湾缓冲带选取两种人工草林(杨树灌木混合林和纯杨树林),对其林床地表径流、林下土壤水和林下地下水进行了为期1 a的观测,比较了土壤反硝化作用.结果表明:①两种人工草林林下土壤生化性质、w(有机碳)以及各形态氮质量分数在1 m深度内垂向剖面上的分布大致相同;②两种人工草林内地下水中的ρ(NO₃--N)在1 a之内都没有明显升高趋势,显示反硝化作用在土壤水的入渗过程中有效削减了NO₃--N,并阻止了其向地下水的迁移;③在垂直剖面上,两种人工草林土壤水中ρ(NO₃--N)在40 cm深度处出现峰值,同深度处的ρ(DO)(低至0.08 mg/L)、E_h(氧化还原电位,0~18 mV)也较低,说明40 cm深度附近可能发生了耦合的硝化-反硝化作用;④在垂直剖面上,两种人工草林土壤中反硝化势和反硝化菌数均在40 cm深度附近出现峰值,虽然杨树灌木混合林土壤反硝化势[2.1 mg/(kg·h)]是纯杨树林[1.1 mg/(kg·h)]的2倍,但两种人工草林土壤中实际的反硝化速率受ρ(NO₃--N)的限制,没有明显的差别.研究显示,两种人工草林土壤都在40 cm深度附近存在反硝化活跃带.      

以聚羟基脂肪酸酯为固体碳源去除地下水中的硝酸盐

研究了可降解聚合物聚羟基脂肪酸酯（PHA）作为固体碳源和生物膜载体去除地下水中硝酸盐的影响因素。结果表明,低温反硝化有较大影响,5℃和10℃时的反硝化速率分别只有30℃时的5%和13%。反硝化对进水pH有较强的适应性,在pH4.5-9.5条件下,反硝化速率介于11.2-15.8mg/（Loh）之间。pH为4.5-8.5时,出水亚硝酸盐的浓度相差不大。DO对以反硝化速率影响不大,当进水DO为0.9mg/L-5.0mg/L时,反硝化速率介于12.6-15.8mg/（Loh）之间,出水NO2-N浓度的最大值为0.15 mg/L。