MFC强化同步短程硝化反硝化工艺的启动

微生物燃料电池(MFC)可在阴极实现反硝化、短程反硝化和同步硝化反硝化并产生电能,但在MFC阴极实现同步短程硝化反硝化的研究尚未见到报道。为了探讨MFC阴极同步短程硝化反硝化工艺的性能,将双室曝气阴极MFC与A/O脱氮工艺结合处理人工模拟低碳氮比废水。通过静置运行15 d使得MFC阴极室亚硝态氮得以积累,氨氧化菌得以富集。随即改为连续运行后第21天成功启动同步短程硝化反硝化MFC;阴极出水氨氮浓度为0.3 mg/L,亚硝态氮浓度为15.9 mg/L,硝态氮浓度为0.6 mg/L,亚硝化率达到95%以上,阴极电极自养反硝化去除率达到50%以上,COD去除率达到85%以上。结果表明,将MFC与同步短程硝化反硝化工艺结合,通过阴极室中氧气得电子获得高p H,可以强化同步短程硝化反硝化工艺,完成生物脱氮的同时回收电能,并具有减少外加碱度的优势。     

不同电极材料对阴极硝化耦合阳极反硝化微生物燃料电池性能的影响

为解决传统MFC反硝化菌在好氧阴极难以富集且脱氮效果差的问题,通过构建石墨MFC和碳刷MFC以阴极硝化耦合阳极反硝化的方式脱氮除碳,并对比分析2种不同电极MFC的性能。结果表明:在相同条件下石墨MFC的最大功率密度为6.71 W·m~(-3)NC,开路电压为902.13 mV;碳刷MFC的最大功率密度为5.11 W·m~(-3)NC,开路电压819.04 m V。启动阶段前15 d碳刷MFC的总氮去除率更高,之后石墨MFC的总氮去除率接近100%,碳刷MFC的总氮去除率在95%左右。石墨MFC的COD去除率高达93%,碳刷MFC的COD去除率在83%左右。相比于传统MFC,阴极硝化耦合阳极反硝化MFC不需要调节pH。相比于碳刷电极,石墨电极MFC可以启动和挂膜同时进行,缩短挂膜时间,且产电性能和脱氮除碳效果更好。     

2株反硝化聚磷菌的筛选及其影响因素

反硝化聚磷菌(DPB)是一种可以在缺氧条件下,同时完成反硝化过程和过量摄磷过程的细菌,筛选出耐盐高效反硝化聚磷菌对处理沿海地区废水有重要意义。以某污水处理厂中的成熟活性污泥作为菌种来源,采用常规的微生物分离筛选方法,结合吸磷实验、硝酸盐还原产气实验、异染颗粒染色和PHB染色实验,分离出2株反硝化聚磷菌qdcs18和qdcs28。通过分子生物学鉴定,确定了这2株菌属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。通过温度和pH实验确定了qdcs18的最适生长温度为28℃,最适生长pH为8.0;qdcs28的最适温度条件为30℃,最适生长pH为7.0。对这2株菌进行耐盐驯化的实验表明,在盐度条件为2 g/L时,经驯化后的菌株脱氮除磷率最高,均超过80%。反硝化聚磷菌经过驯化后,在高盐条件下能有很好的脱氮除磷效果。     

脱氮副球菌YF1微生物燃料电池生物阴极脱氮和产电

以脱氮副球菌YF1构建纯种生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)进行脱氮和产电机理的研究。研究结果发现,阴极碳氮比、pH值对产电和脱氮效率有明显影响。当MFC的阴极运行条件pH值为8.0,碳氮比为20时,运行时间15 h时,脱氮率高达100%,输出电压为150 mV。上述结果表明,微生物燃料电池运行过程中,细菌降解硝酸根的机理为将硝酸根还原为N2或者直接将其作为自身的营养物质而利用。循环伏安(CV)与扫描电镜(SEM)的结果表明,在微生物燃料电池运行中,副球菌YF1通过接触导电作为产电的电子供体。     

生物阴极式碳纸隔膜微生物燃料电池的反硝化和产电性能

为了探讨生物阴极式廉价隔膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的基本性能,首先以生物反硝化作用为基础构建了生物阴极MFC,并进一步以涂布聚四氟乙烯(PTFE)的廉价碳纸代替昂贵的质子交换膜(PEM)构建碳纸隔膜生物阴极式MFC。研究结果显示,对于生物阴极式MFC,阴极室中最适宜反硝化细菌生长的NO-3-N浓度为99.2 mg/L,此时输出电压最高可达0.11 V,1 h内NO-3-N的去除率达到80.0%,COD去除率为62.8%;以涂PTFE的碳纸代替PEM的生物阴极式MFC与有PEM的MFC最高输出电压基本一致(均达到0.22 V,外阻500Ω),但碳纸隔膜MFC的产电更稳定。结果验证了廉价隔膜生物阴极式MFC的可行性,并为其应用于污水脱氮奠定基础。     

一株深海反硝化菌的分离鉴定及反硝化特性研究

从深海沉积物中分离获得一株具有较高脱氮效率的反硝化菌YL-1,通过形态观察、生理生化特性及16SrDNA同源性分析,确定该菌株为蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii)。考察了C、N质量比(C/N)、碳源、初始pH、温度及盐度对其反硝化作用的影响。结果表明:菌株YL-1反硝化最佳条件为最适碳源为乙酸钠、C/N不低于6∶1、初始pH为7.0~9.0、温度为25~35℃;该菌株具有较强的反硝化性能,盐度在100g/L以内时对其反硝化特性影响不大。     

1株耐冷耐碱好氧反硝化菌的鉴定及其脱氮特性

从贵州冬季水田泥土中分离得到1株好氧反硝化菌,并将其记为菌株B,通过16SrRNA基因测序与形态学分析,将菌株B鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。对菌株B的好氧反硝化脱氮特性研究表明,该菌在温度低至5℃时对反硝化液体培养基中硝酸盐氮和TN的去除率分别仍达43.16%、27.57%;当pH高达10.0时,菌株B对硝酸盐氮和TN的去除率分别仍达75.10%、67.65%。菌株B的最适培养条件为:温度15℃、pH 7.0、转速150r/min、接菌量1.5×10~(8 )cfu,以丁二酸钠为碳源,碳氮比(C/N,质量比)为15,在此条件下培养48h后,对硝酸盐氮和离心后的TN的去除率分别高达98.60%、93.85%。可见,菌株B是1株耐冷耐碱的好氧反硝化菌,对低温和碱性废水脱氮有较好的应用潜力。     

温度、pH对微生物燃料电池产电的影响研究

采用SPSS分析软件,考察了双室微生物燃料电池(MFC)、单室MFC运行过程中,温度、pH与产电性能的相关关系。结果表明,碳纸双室MFC的日均电压与温度、阳极pH均未呈现显著相关关系,而与阴极pH呈极显著相关关系,产电的决定性因素为阴极反应;石墨毡/碳纸双室MFC日均电压与温度未呈现显著相关关系,而与阳极pH、阴极pH均呈极显著相关关系,产电的决定性因素为pH;单室MFC的产电性能受温度的影响较大,而pH对其影响不显著,对于单室MFC的运行调控应主要从温度入手。     

高氮渗滤液短程生物脱氮反硝化动力学研究

采用UASB-SBR组合工艺处理实际垃圾渗滤液,在获得稳定短程生物脱氮的前提下,通过批次实验,研究SBR系统内短程生物脱氮污泥的反硝化特性.本实验通过设定不同的NO2-浓度和pH梯度获得不同FNA浓度考察其对反硝化菌的抑制影响.实验结果表明,恒定pH下,以NO2-作为电子受体时,比反硝化速率与初始NO2-浓度符合And...     

曝气生物流化床处理高氨氮粪便污水

应用好氧曝气生物流化床反应器处理动车集便器粪便污水,研究反应器同步硝化反硝化脱氮及去除COD效能,以及DO对处理效能的影响,通过镜检观察反应器内微生物特性,探究反应器同步硝化反硝化脱氮机理。结果表明,反应器维持DO在2.5 mg/L左右时,对粪便污水中氨氮、TN和COD的去除率分别达99.8%、84.1%和95.5%,在好氧曝气生物流化床反应器中,实现同步硝化反硝化脱氮并去除有机物。分析认为,反硝化脱氮主要发生在生物膜内的厌氧微环境,反硝化反应主要由厌氧反硝化菌完成,曝气生物流化床反应器同步硝化反硝化脱氮机理主要从微环境理论解释。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥微生物相和氮去除能力的研究

对颗粒污泥中的微生物菌群进行了分离和鉴定，并确定纯种微生物的脱氮能力。颗粒污泥中含假单胞菌属5株。亚硝化单胞菌属7株，硝化杆菌属4株，气单胞菌属3株，黄单胞菌属2株，孢杆菌属4株，黄色杆菌属2株和产碱菌属2株。这些菌属中包含了参与硝化反应的亚硝化单胞菌属和硝化杆菌属微生物，以及有好氧反硝化能力的Pseudomonas和Alcaligenes菌。29株微生物摇瓶混合培养的脱氮试验结果表明，30h内有机物去除率为75％，氮去除率近50％。     

双室微生物燃料电池处理硝酸盐废水

基于双室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),针对阴极分别接种活性污泥(A-MFC)和反硝化细菌(D-MFC),研究其产电情况和硝酸盐废水去除效果。结果表明,在产电的同时都可有效去除废水中的硝酸盐污染物。在外接电阻100Ω的情况下,2种MFC均具有良好的产电性能,A-MFC和D-MFC达到的最大输出电压分别为119.6 mV和117.2mV,最大功率密度分别为23.40 mW/m2和26.63 mW/m2;同时两者在阴极室的平均反硝化速率分别为1.86 mg/(L.d)和2.19 mg/(L.d),阳极室的平均COD去除率分别为81.9%和82.4%。另外,通过扫描电镜观察可知,A-MFC和D-MFC阴极碳布表面形貌存在差异,并且阳极与阴极碳布表面形貌差异显著。     

土著反硝化菌对巢湖流域稻田泥土脱氮效果的影响

生物修复技术削减途经土壤中的硝态氮是一种环境友好且生态效益高的方法。构建了含不同填料的A (土壤)、B (土壤+木屑)、C (土壤+木屑+蜡样芽孢杆菌)、D (土壤+木屑+土著反硝化菌) 4种渗透反应柱,将从土壤填料中筛选出单株具有良好反硝化性能的土著反硝化菌(Pseudomonas sp.P10)和来源于湖泊底泥的反硝化菌蜡样芽孢杆菌分别接种至渗透反应柱,探究土著反硝化菌对巢湖流域同源水稻田土壤填充渗透反应柱脱氮效果的影响。结果表明,向反应柱中接种土著反硝化菌Pseudomonas sp.P10可缩短反应柱去除NO₃^--N的启动时间,填料为土壤与木屑的B柱对NO₃^--N去除率可达96.05%。接种土著反硝化菌的D柱出现了NH₄⁺-N积累现象,B、C、D柱中积累的[NO₂^--N]均低于2.4 mg·L^-1。在30 mg·L^-1和50 mg·L^-1的...     

膜生物反应器好氧反硝化菌的筛选及鉴定

从某膜生物反应器(MBR)污泥中筛选出反硝化活性较高的好氧反硝化细菌,进行了反硝化活性检测、菌种鉴定和作用机制探索。结果表明,共分离出6株好氧反硝化细菌,在较低的菌浓度(1×105个/mL)、DO为4.2~5.5mg/L的条件下启动脱氮反应,菌株F2、F4、F5在24、48h的总氮去除率分别超过40.29%、67.19%,硝酸盐氮去除率分别在64.21%、83.31%以上;经16SrDNA序列测序和比对,菌株F2、F4、F5分别与苍白杆菌属(Ochrobactrumsp.)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、布鲁菌属(Brucellasp.)的同源性最高;PCR扩增结果表明,菌株F2、F4、F5中均具有周质硝酸盐还原酶,这几种细菌很可能通过这种酶来实现好氧反硝化。     

典型工业污染物对好氧反硝化菌群脱氮性能及群落结构的影响

针对工业废水中的典型污染物影响城镇污水生物脱氮系统正常运行的问题,以富集筛选到的好氧反硝化菌群为研究对象,深入研究了工业废水中的典型污染物(包括NaCl、Cr(Ⅵ)和TC等)对好氧反硝化菌群的影响机理。结果表明:NaCl、Cr(Ⅵ)和TC均会抑制好氧反硝化菌群的脱氮性能,提高胞外多聚物(EPS)的含量;与此同时,Cr(Ⅵ)和TC的胁迫导致微生物群落多样性减少,降低了napA基因的丰度,然而,NaCl的胁迫呈现相反的变化趋势;NaCl和Cr(Ⅵ)使得菌群中优势菌属由Pseudomonas向Azoarcus转变,反之,TC能够显著增加Pseudomonas的相对丰度,降低Thauera的相对丰度。工业废水中的典型污染物对好氧反硝化菌群的脱氮性能具有较显著的抑制作用,长期胁迫下菌群通过产生胞外多聚物和改变菌群结构来抵御污染物。研究结果对于接纳工业废水的城镇污水处理厂应用好氧反硝化技术进行生物脱氮具有指导和借鉴意义。     

一株反硝化细菌的分离鉴定及其反硝化特性

从处理城镇污水的移动床生物膜反应器中分离获得一株反硝化细菌D3,并进一步研究该菌株的系统发育地位及反硝化特性。采用16S rDNA序列分析对菌株进行初步鉴定,探讨了基质浓度、起始pH和温度对菌株反硝化活性的影响。根据形态学特征、生理生化特性及16S rDNA序列测定分析,初步鉴定菌株属于寡养单胞菌属。该菌能利用硝酸钠或亚硝酸钠进行反硝化作用,最佳电子受体是硝酸盐氮,反硝化速率最大为19.86 mg/(L·h),最适生长pH为7.36,最适生长温度为33.5℃。菌株D3在初始硝态氮浓度为140 mg/L,以乙酸钠为惟一碳源,pH为7.36,温度33.5℃的最优生长条件下,培养10 h进入对数生长期,倍增时间为9.9 h,48 h内硝酸盐还原率达95%。     

电化学强化脱氮中反硝化菌对活性炭纤维电极电化学反应影响初步研究

研究固定反硝化菌活性炭纤维电极的阴极极化行为及其硝酸盐氮脱除率,考察了活性炭纤维电极电化学强化脱氮系统中生物过程对电化学过程的影响。实验表明,反硝化过程影响电极电化学反应,参数表观交换电流密度可用来表征体系反硝化菌的反硝化能力,新定义了生物效益量,其变化率与硝酸盐氮脱除率相关性良好。     

3DBER-S阴极nirS型反硝化菌群的分析

为探究低碳氮比条件下3DBER-S(三维电极生物膜与硫自养耦合脱氮工艺)阴极反硝化菌群特征、强化脱氮机制,在TOC/TN=0.36的进水条件下稳定运行反应器,运用nir S基因克隆文库方法,分析了3DBER-S阴极生物膜反硝化菌群结构。结果表明,在3DBER-S阴极生物膜上反硝化菌中,β变形菌(β-proteobacteria)是优势菌种,占细菌总数的59.22%。其中,所占比例最大的是异养菌,包括与固氮弧菌属(Azoarcus tolulyticus)和趋磁螺菌(Magnetospirillum magneticum)类似的细菌,分别占44.74%和21.05%。能够分别利用硫单质或氢气作为电子供体进行反硝化脱氮的Sulfuricella denitrifican、高氯酸盐降解菌(Dechlorospirillum sp.)和陶厄氏菌属(Thauera)三者所占比例之和达到了17.11%。表明系统中氮的去除是由异养反硝化、氢自养反硝化和硫自养反硝化共同作用的结果,既有效减少了脱氮过程中有机碳源的消耗,又维持了系统酸碱度的平衡,从而能够在低碳氮比条件下维持稳定高效的脱氮效果。     

三维生物膜电极反应器去除地下水中硝酸氮

采用三维生物膜电极反应器(three-dimensional biofilm electrode reactor,3D-BER)并接种氢自养反硝化菌,研究了不同因素对其处理地下水中硝酸氮的影响。结果表明:反应器的电极间距减小有利于硝酸氮的去除,但会增加亚硝酸氮积累的风险,适宜的极板间距为50 mm;去除硝酸氮的最佳电流强度范围为40~60 mA,最适进水硝酸氮浓度范围为35~50 mg·L~(-1),最佳进水pH的范围为7.5~8.5,最佳水力停留时间为12 h。该条件下反应器运行效果稳定,不需外加氢源和碳源。通过与不接种氢自养反硝化菌的反应器进行对比分析,认为随着电流强度的增加,纯电化学作用对硝酸氮的还原作用也增强,但纯电化学反应在反应器脱氮过程中的比例远小于生物作用。3D-BER对硝酸氮的去除是由氢自养反硝化作用、电化学反应与部分异养反硝化共同作用的结果。     

在微生物燃料电池生物阴极实现硝化过程的试验研究

微生物燃料电池(MFCs)去除废水中有机物已经进行了大量研究,然而MFCs去除营养盐的能力较弱是将来产业化的障碍之一。研究了以铁锰氧化细菌为催化剂的生物阴极稳定产电的同时实现生物硝化反应的可行性以及其影响因素,并对生物阴极中的铁锰氧化细菌以及硝化细菌进行了计数。以铁锰氧化细菌为催化剂的生物阴极MFCs的启动时间为150～200h,运行稳定时,最高电压达600 mV。研究表明,该生物阴极在稳定产电的同时实现了生物硝化反应,其NO3--N的生成速率为0.792mg/(L.h),NO2--N最高质量浓度为1.56mg/L;阴极进水中NH4+-N以及DO浓度均是重要影响因素;对生物阴极中的铁锰氧化细菌以及硝化细菌计数结果表明,铁锰氧化细菌为7.5×106 MPN/mL,硝化细菌为9.3×105 MPN/mL。