垃圾渗滤液中同步硝化反硝化的研究

对深圳市一坪垃圾填埋场渗滤液中同步硝化反硝化进行了深入研究，从理论方面综述了脱氮中同步硝化反硝化等技术的进展，分析了COD、DO、NH3-N对同步硝化反硝化所产生的影响，提出了在研究中发现的问题和需要努力加强的研究方向。     

饮用水反硝化脱氮方法研究

为去除饮用水中的硝酸盐氮(NO3ˉ-N)，采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器和固定化微生物进行异养反硝化；自制固定化反硝化菌涂层电极和生物电化学脱氮装置，并用于自养反硝化。试验结果表明。若以甲醇为碳源。当碳氮比(C／N)≥1．o时，室温下经UASB处理4h，NO3ˉ-N去除率为97．7％；若以乙酸为碳源。当C／N≥1．0时，30C下经固定化微生物处理6h，N03ˉ-N去除率为98．6％；在无外加碳源的条件下处理东湖现场水样，30C下经60h后。N03ˉ-N去除率达93．5％。生物电化学脱氮装置可迅速建立自养反硝化菌所需的厌氧环境，水样在室温下经72h处理，脱氮率达96．3％。     

新型单级自养脱氮与反硝化除磷耦合工艺

反硝化除磷菌(Denitrifying Polyphosphate Accumulating Organisms,DPAOs)在缺氧段需要硝氮(NO-3-N)作为电子受体进行吸磷,而氨氧化细菌(Ammonia-Oxidizing Bacteria,AOB)和厌氧氨氧化细菌(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)恰好能够产生NO-3-N,基于此原理,将反硝化除磷菌与氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌进行联合培养,建立单级自养脱氮与反硝化除磷耦合工艺。该耦合工艺通过3个阶段的培养,在低碳氮磷比的条件下实现COD(Chemical Oxygen Demand)、氨氮及磷酸盐的同步高效去除(90%)。同时探讨了反硝化除磷细菌在不同碳源的条件下,各个化学指标(如挥发性脂肪酸、聚羟基脂肪酸等)的变化趋势及微生物群落多样性的变化情况。     

1株中度嗜盐硝化菌的鉴定及在高盐废水中的应用

研究了1株中度嗜盐异养硝化菌gs2的脱氮特性和耐盐性能.从处理高盐度废水的成熟活性污泥中分离出1株中度嗜盐的异养硝化细菌gs2,对该菌株进行形态观察、生理生化试验以及16S rDNA序列同源性分析.结果表明,该菌株为盐单胞菌属(Halomonas),能在NaCl质量分数为0～20%的培养液中生长; 能耐受较宽范围的pH值(6～11),且最适pH值为8; 在25～35 ℃下均可生长,且30 ℃时生长最佳.采用CH3COONa和NH4Cl作为碳源和氮源对菌株gs2进行硝化特性研究,经过24 h培养后gs2对NH+4-N和COD的最终去除率分别为81%和74.24%; 在亚硝化和反硝化培养基中经过24 h后,gs2对NO-2-N和NO-3-N的最终去除率均可达到90%以上,表明该菌株可实现同步硝化和反硝化,即可以独立完成生物脱氮的全部过程.     

以PBS为载体和碳源的SND系统的脱氮效果研究

水产养殖业高速发展所带来的氮素污染问题越来越严重,近年来同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)脱氮工艺因其良好的脱氮效果引起广泛关注。以人工模拟养殖污水作为原水,研究了以可生物降解材料聚丁二酸丁二醇酯(Polybutylene succinate,PBS)作为碳源和载体的同步硝化反硝化反应器(PBS-SND)的脱氮效果。结果表明,在水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)为4 h、进水氨氮(NH+4-N)质量浓度为10 mg/L、硝酸氮(NO-3-N)质量浓度为50 mg/L、溶氧(Dissolve Oxygen,DO)质量浓度为(6.242±1.262)mg/L的条件下,SND反应器可在11 d内成功启动并稳定运行。反应器稳定运行后具有良好的脱氮能力,NH+4-N、NO-3-N和总氮(TN)的去除率分别为66.50%、98.55%、99.10%;反应器内载体表面生物量随空间位置升高逐渐递减,上、中、下三层的PBS颗粒表面的生物量分别为(0.549 6±0.021 7)×109CFU/g PBS、(6.563 9±3.078 1)×109CFU/g PBS、(29.148 7±0.884 7)×109CFU/g PBS。快速硝化测试试验中NH+4-N的去除率为22.93%,快速反硝化测试中NO-3-N的去除率最高达88.90%,其平均去除速率可达到1.481 7 mg/(L·h)。PBS-SND系统可实现低C/N比养殖废水的高效脱氮。     

影响短程硝化反硝化的因素

短程硝化反硝化是指将硝化过程控制在亚硝化阶段,随后在缺氧条件下进行反硝化的生物脱氮过程,其关键是如何控制硝化过程中影响HNO2积累的因素,分析影响HNO2积累因素,包括温度、游离氨、pH值、溶解氧、有害物质和泥龄,探讨实现短程硝化反硝化的途径。     

同步硝化与反硝化(SND)好氧颗粒污泥脱氮过程初步研究

研究好氧颗粒污泥的同步硝化反硝化脱氮,寻找消除氮素对水体污染的途径。在反应器中培养了好氧条件下具有同步硝化反硝化功能的颗粒污泥,进行脱氮过程研究。好氧颗粒污泥为无载体结构,直径2～3 mm,其构成松隙,具有厌(兼)氧与好氧微生物生长代谢的环境;反应液中氨氮浓度为201 mg·L-1时,6 h反应周期内氨完全被氧化,出水中检测不到NO2--N,仅残留2 mg·L-1的N03一N,硝化与反硝化两个过程完成了脱氮反应,颗粒污泥中存在硝化细菌和反硝化细菌;改变反应器中进水有机物浓度,发现COD浓度越大,氮去除率越低,硝化细菌在高有机物浓度下反应活性受抑制,自养硝化细菌竞争氧及其他营养物质的能力弱于异养细菌;在好氧条件下(4 mgO2·L-1),进水中不加有机碳源,反应6 h后NH4+-N去除率达75％,反应过程中pH值下降,说明颗粒污泥中硝化细菌为自养型,硝化反应产酸降低反应器中pH值;在厌氧条件下,进水COD和NO3--N浓度分别为227.25 mg·L-1和103.63 mg·L-1,反应结束后,NO3--N去除率为74％,反应过程中pH值呈上升趋势,证明了好氧颗粒污泥中存在厌氧反硝化细菌,且反硝化细菌生长于颗粒污泥内部的厌氧区域,反硝化产碱使反应液pH值上升。     

同步硝化反硝化技术研究进展

结合国内外最新研究成果,从微环境理论、生物学理论对同步硝化反硝化的产生机理进行了介绍,阐述了同步硝化反硝化技术的影响因素及其研究进展,介绍了同步硝化反硝化技术的最新应用情况,对该技术需要解决的问题及应用前景作了探讨.     

不同运行策略对反硝化颗粒污泥培养的影响

反应器运行环境对反硝化颗粒污泥培养具有重要影响，在上流厌氧污泥床反应器内研究了不同运行策略培养颗粒污泥的脱氮效率、污泥性能和菌群结构，同时对比分析了快速和慢速提升氮负荷策略培养反硝化颗粒污泥的性能。结果表明：耦合提升策略培养反硝化颗粒污泥的脱氮效率达到93.29%以上，悬浮挥发性固体质量浓度为46.29 g/L,粒径主要分布在2.36～3.35 mm,胞外聚合物为119.03 mg/g VSS,反硝化优势菌Proteobacteria在颗粒污泥菌群中所占比例为61.92%;相较于慢速提升氮负荷策略，快速提升氮负荷策略促使污泥脱氮效率增加了5.48%,挥发性悬浮固体质量浓度增加了20.11 g/L,粒径为2.36～3.35 mm的污泥占比增加了10%左右，胞外聚合物增加了7.27 mg/g VSS,Proteobacteria所占比例增加了5.11%。研究表明，耦合提升策略能够培养出脱氮效率高且性能良好的反硝化颗粒污泥，快速提升氮负荷能够促进颗粒污泥脱氮效率增加、性能更好。     

ABR厌氧氨氧化反硝化协同脱氮除碳研究

为明确厌氧氨氧化和反硝化协同脱氮除碳过程,采用ABR反应器控制进水氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度分别为75 mg/L、110 mg/L,研究在不同进水COD浓度下脱氮除碳效果。结果表明,在ABR反应器的不同隔室脱氮除碳途径存在差异,低浓度COD(质量浓度120 mg/L)为Anammox菌和反硝化菌之间良好的协同作用提供了保障从而实现稳定高效脱氮除碳,TN和COD去除率分别在98%和79%以上,但在高进水COD(质量浓度120 mg/L)条件下,异养反硝化作用增强使得COD去除率可达到92%,Anammox受到限制致使总氮去除率降至70%。     

包埋异养硝化好氧反硝化菌株qy37脱氮效果的碳源选择

为解决有机碳不足抑制反硝化反应造成的脱氮效率低下的问题,在异养硝化好氧反硝化菌株qy37固定化过程中分别加入乳糖、柠檬酸钠、可溶性淀粉、蔗糖、葡萄糖作为碳源研究其脱氮效果.试验结果显示,脱氮效果从大到小为可溶性淀粉、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸钠、乳糖;其中可溶性淀粉作为碳源的脱氮效果最佳,脱氮率能达到85％.加入适量的可溶性淀粉可以很好的改善海藻酸钠、PVA小球的机械强度,减少PVA小球吸附成团,吸水溶胀现象.分别加入质量浓度为3 g/L、5 g/L、8 g/L、10 g/L的可溶性淀粉,确定菌株qy37菌最适碳源的质量浓度为8 g/L.对碳源的包埋方式即将碳源和异养硝化好氧反硝化菌分开包埋和一起包埋进行对比.试验结果显示,将碳源和异养硝化好氧反硝化菌株qy37一起包埋的小球脱氮效果较好,最终脱氮率达到92％以上.同时发现碳源材料固定化后具有缓释性能,随着反硝化过程中有机质的消耗,可以不断向水体释放有机质.     

序批式生物膜(SBBR)同步硝化反硝化特性研究

采用序批式生物膜法(SBBR)以连续曝气和A/O运行模式处理生活污水,探讨序批式生物膜同步硝化反硝化特性,研究SBBR系统中的DO浓度、C/N比、SRT及运行方式的变化对同步硝化反硝化的影响.结果表明,在进水水质和反应条件相同时,将DO质量浓度控制在2.5 mg/L,C/N比为12～16,出水水质最好,去除率大于80%,TN去除率达到76%.保持SRT约为20 d,可以为SBBR创造一个稳定的同步硝化反硝化环境.连续曝气之前的厌氧搅拌对SBBR同步硝化反硝化有益.实验结果证明,SBBR中的脱氮机理为全程硝化反硝化.     

DEHP降解菌对反硝化滤池启动和性能的影响

为研究DEHP降解菌对反硝化生物滤池启动和性能的影响,采用两座上向流反硝化生物滤池进行对比试验。两座反硝化生物滤池进水均投加120μg/L的DEHP,一座反硝化生物滤池(1~#滤池)按照1∶1000(V菌液∶V进水)仅在挂膜阶段投加DEHP降解菌菌液,另一座反硝化生物滤池(0~#滤池)不投加DEHP降解菌菌液作为空白对照。对比试验期间对反硝化生物滤池在1.5 m/h的滤速下运行,通过29 d的对比试验,结果发现,DEHP降解菌使反硝化生物滤池的挂膜时间由15 d变为9 d,加快了40%,稳定阶段0~#滤池和1~#滤池的COD去除率分别为90.45%和95.55%,硝氮去除率分别为69.35%和76.19%,DEHP降解菌提升了滤池对COD和硝氮的去除能力,但对出水亚氮的浓度无明显影响,出水亚氮浓度几乎为0。反硝化生物滤池对DEHP的去除也有明显的效果,0~#滤池和1~#滤池在稳定阶段的DEHP去除率分别为74.77%和86.66%,DEHP降解菌也提升了反硝化生物滤池对DEHP的去除率。另外,在反硝化滤池内部,COD、硝氮、DEHP的去除主要集中在进水端0~0.4 m内。0~#滤池的亚氮积累率随滤池的增高而降低,但1~#滤池的亚氮积累率随滤层高度的增加呈现先升高后降低的趋势。     

溶氧对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化脱氮的影响

好氧颗粒污泥外表和内在的不同溶氧(dissolved oxygen,DO)水平分别适合硝化和反硝化微生物的生长,形成具有同步硝化反硝化功能的脱氮体系.DO水平对颗粒污泥内部厌氧好氧区域的构成有影响,改变DO可以研究氧对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化过程的影响.结果显示,反应系统在一定DO参与下对有机物的去除效率较高,各种条件下均能达到90%左右;高DO(≥3.0 mg/L)提高硝化速率,但易造成反应过程中NO2-和NO3-的积累;低DO(≤2.0mg/L)下反应积累的硝化产物少;在颗粒污泥同步硝化反硝化反应过程中适当控制供氧,可减少运行过程中N2O的排放.实验条件下,控制DO在1～2 mg/L为佳;在低DO情况下,NO2-通过短程反硝化反应直接还原为气态的N2O和N2;高DO情况下,大部分NO2-以全程反硝化方式还原为气态氮.好氧颗粒污泥具有良好的硝化反硝化能力,而DO对硝化反硝化过程有很大的影响,且低DO更有利于氮的去除和N2O排放量的降低.     

亚硝化过程影响因素分析和讨论

近年来出现的一批生物脱氮新技术,如SHARON、CANON、SHARON-ANAMMOX、OLAND等工艺,很适合于C/N比较低甚至不含有机物的含氨氮废水的处理.如何将硝化过程控制在亚硝化阶段,是保证这些新技术成功的关键.对影响NO-2积累的因素包括温度、pH值、溶解氧、泥龄和抑制剂等进行了分析,从实际应用的角度说明多种控制因素的不足之处,探讨了实现亚硝化过程的理想途径.     

高氨氮废水短程硝化的影响因素研究

采用A/O工艺处理模拟高氨氮废水,在硝化过程中发现自养菌和异养菌在同一处理系统中不会同时达到最佳处理效果.在传统生物脱氮的基础上通过对pH值和DO的控制实现了短程硝化,并探讨了此过程的影响因素.实验结果表明,A/O工艺在27-30 ℃,pH值7.5-8.5,DO在1.0-1.5 mg/L即可以形成比较稳定的短程硝化.避光有利于亚硝氮的积累,但是其不会单独成为向短程硝化转变的主导因素.短程硝化过程的实现是几种因素共同作用的结果.     

苯酚对硝化颗粒污泥性能的影响

采用序批实验研究了苯酚对硝化颗粒污泥性能的影响.结果表明.苯酚的存在显著地降低了氨氮降解率,抑制了硝化颗粒污泥中氨氧化菌的活性和亚硝酸氧化菌的活性,显著地降低了氨氮的比降解速率和硝氮的比生成速率,降低了硝化颗粒污泥的硝化性能.苯酚去除后,硝化颗粒污泥中氨氧化菌的活性可以完全恢复,而亚硝酸氧化菌的活性不能完全恢复.苯酚的降解是硝化颗粒污泥中的好氧异养菌、硝化菌和厌氧的反硝化菌共同作用的结果.     

MBBR的生物反硝化特性

在讨论生物膜反硝化原理的基础上研究了移动床生物膜反应器(MBBR)的生物反硝化特性.在NO-3-N负荷为0.32 kg/(m3·d)条件下,MBBR系统达稳态时的平均生物膜量为33.7 mg/g,生物膜厚为100μm左右;生物膜的COD降解速率为166.5 mg/(g·h),硝氮降解速率为32.1 mg/(g·h).     

一株异养硝化-好氧反硝化菌JY78的筛选及其脱氮特性研究

从水源水库沉积物中筛选出一株高效异养硝化-好氧反硝化细菌JY78,以乙酸钠为碳源,分别以硝酸钠、氯化铵为唯一氮源研究菌株JY78的好氧反硝化、异养硝化特性。结果表明,经过72 h的反硝化过程,JY78对硝氮的去除率达到83.65%,总氮去除率达到58.46%;经过36 h的硝化过程,菌株对氨氮的去除率达到93.53%,总氮去除率达到76.15%。通过形态观察、生理生化分析及16S rRNA测序分析,JY78为不动杆菌Acinetobacter oleivorans。利用响应曲面法研究了p H值、温度、溶解氧和C/N比四因素交互作用对菌株反硝化特性的影响。结果表明,菌株JY78脱氮的最优条件为:C/N比8.0,温度22.57℃,转速37.94 r/min,初始p H值8.15。在此条件下硝氮能够达到最大去除率89.79%。同时,菌株JY78可以耐受低C/N比及低温条件。研究表明,菌株JY78具有突出的异养硝化-好氧反硝化能力,在处理微污染水源水方面具有应用潜力。     

新型后置反硝化处理石油烃类废水的可行性研究

在新型后置反硝化工艺中验证了石油烃类废水治理的可行性并进一步探究p H的影响。结果表明新型后置反硝化工艺能够有效处理石油含烃类废水,稳定运行期COD,氨氮和烃类物质的去除率分别为85.2%,84.1%和86.3%。p H对COD和含烃类物质去除影响较大,而对氨氮去除影响小,并且p H=8是石油含烃类物质废水治理的最佳p H值。当p H值由6升高至8时,NO-3-N出水含量由1.9 mg/L下降至0.98mg/L,而胞内聚合物聚羟基烷酸酯(PHA)的含量却由4.85 mg/g升高至5.62 mg/g,PHA含量升高利用其在好氧和缺氧期分解产能用于反硝化。而过高p H不利于新型后置反硝化工艺烃类物质去除,脱氮和胞内聚合物的合成和积累。