盐度对厌氧氨氧化(Anammox)生物脱氮效率的影响研究

利用UASB反应器,采用厌氧氨氧化（Anammox）工艺处理模拟废水,经过106d无盐运行后,进行加盐试验（其盐度范围为0～33g.L-1,以NaCl计）,探讨盐度对Anammox菌脱氮效率的影响.结果表明：适合Anammox菌驯化的最初盐度为2.5g.L-1;当盐度≤30g.L-1时,随着盐度的增加,Anammox菌...     

厌氧氨氧化污泥中氨氧化的潜在电子受体

通过接种亚硝酸盐型厌氧氨氧化污泥,投加潜在电子受体(亚硝酸盐、Fe~(3+)和硫酸盐)研究了厌氧条件下氨氮氧化的潜在电子受体.结果表明,亚硝酸盐是厌氧氨氧化最适合的电子受体,能够与氨氮在短暂的时间内完全反应;在亚硝酸盐缺乏的情况下,厌氧氨氧化污泥中微生物利用自身细胞有机物将产物硝酸盐转化为亚硝酸盐参与氨氮转化;Fe~(3+)与硫酸盐在氨氮氧化后期出现转化,但是直接还是间接参与还需进一步研究.厌氧氨氧化污泥对氨氮产生过量氧化之前必须以亚硝酸盐为电子受体进行微生物活性激活,并且好氧氨氧化菌和亚硝化菌出现增长,推测微生物产生了H_2O_2.该现象并不可长久持续.虽然其氧化速率较慢,但是过量氧化现象较为明显.因此厌氧氨氧化污泥中肯定存在氨氮过量氧化的现象.厌氧氨氧化污泥对电子的利用顺序是亚硝酸盐、硝酸盐、Fe~(3+)和硫酸盐.     

不同接种物对富集反硝化型甲烷厌氧氧化微生物的影响

在厌氧条件下,反硝化型甲烷厌氧氧化过程(Denitrifying anaerobic methane oxidation,DAMO)以CH_4为电子供体,以NO_3~-或NO_2~-作为电子受体,可同时实现甲烷氧化和废水中脱氮.本文利用两种电子受体(NO_3~-、NO_2~-)及不同接种污泥成功富集了4种DAMO培养物,研究了不同接种物对富集DAMO微生物的影响.结果表明,NO_3~-对富集DAMO古菌具有重要作用,而NO_2~-则对DAMO细菌的富集过程有较大影响.其次,在富集培养过程中,NH_4~+的存在会获得厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)细菌与DAMO古菌的混培物,并形成协同关系,而DAMO细菌却因与Anammox细菌竞争而被淘汰.当NH_4~+不再加入,NO_3~-成为唯一氮源时,DAMO细菌重新出现并与DAMO古菌形成一种新的协同关系.此外,以淡水河道底泥、淡水湖泊底泥及水稻田土壤的混合物作为接种污泥而得到的DAMO富集培养物,其脱氮速率比以淡水河道底泥、活性污泥及厌氧消化污泥的混合物作为接种污泥的富集培养物高出3.3倍,但后者在驯化时间上缩短了36%.     

基于不同接种污泥复合型厌氧氨氧化反应器的快速启动特征

为获得快速启动厌氧氨氧化的最佳污泥源及厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成工艺,采用本实验室自主研发复合型CAMBR反应器(厌氧折流板反应器(ABR)+膜生物反应器(MBR),分别接种厌氧颗粒污泥(R1)和絮状反硝化污泥(R2),考察不同接种污泥的厌氧氨氧化启动特征和颗粒化程度.结果表明,R1与R2反应器分别耗时45 d和60 d均成功快速启动厌氧氨氧化,其启动过程均可分为活性停滞期、活性提高期、活性稳定期3个阶段,但每个阶段氮素的去除规律略有不同,稳定运行期内,R1和R2反应器内NH_4~+-N和NO-2-N的平均去除率均高达95%以上;此外,R1反应器中形成了直径0.8~1.6mm为主的厌氧氨氧化红色颗粒污泥,R2反应器则以不规则块状和絮状为主,颗粒化程度较低,两个反应器内均可观察到红色颗粒污泥上浮现象;稳定运行期内NH_4~+-N、NO-2-N和NO_3~--N之间的定量关系分析表明:R1反应器内可能存在着硝酸盐型厌氧氨氧化,致使NH_4~+-N过量转化,R2反应器内则为典型亚硝酸盐型厌氧氨氧化.     

厌氧膜生物反应器耦联部分亚硝化/厌氧氨氧化用于污水处理研究

本研究构建了厌氧膜生物反应器（AnMBR）-部分亚硝化/厌氧氨氧化（PN/Anammox）污水处理工艺,以探究AnMBR-PN/A工艺处理效果最佳的水力停留时间（HRT）.AnMBR将厌氧生物处理与膜分离技术相结合实现有机物去除,AnMBR出水NH₄⁺-N通过PN部分转化为NO₂^--N,最终通过NO₂^--N氧化剩余NH₄⁺-N去除.实验结果表明：在HRT=11.2 h时,AnMBR-PN/A工艺化学需氧量（COD）去除率稳定在97%以上,COD转化为CH₄效率超过77.5%,总氮（TN）去除率为78%,出水COD和TN浓度分别低于14和11 mg·L^-1.AnMBR段COD去除率达到95%,平均甲烷产率为0.39 L·L^-1·d^-1.PN段实现了NO₂^--N的高效积累,其出水中NO₂^-/NH₄⁺为0.91±0.11.Anammox段出水中的NO₂^--N、NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度分别低于1.0、4.9和5.1 mg·L^-1.高通量测序结果表明PN段氨氧化菌主要为Nitrosomonas,丰度为7.09%,Anammox段主要微生物为Candidatus Brocadia,丰度高达21.01%.本研究构建的AnMBR-PN/A工艺实现了污水处理过程的高效能源回收和深度自养脱氮,研究成果为工程应用提供了理论支撑.     

Nitrogen removal from sludge dewatering effluent through anaerobic ammonia oxidation process

Anaerobic ammonia oxidation（Anammox） process is a novel and promising wastewater nitrogen removal process. The feasibility of transition of Anammox from denitrification and the performance of lab-scale Anammox biofilm reactor were investigated with sludge dewatering effluent. The results showed that Anammox process could be successfully started up after cultivation of denitrification biofilm and using it as inoculum. The transition of Anammox from denitrification was accomplished within 85 d. Anammox process was found suitable to remove ammonia from sludge dewatering effluent. The effluent ammonia concentration was detected to be 23.11 mgN/L at HRT of 28 h when influent ammonia concentration was fed 245 mgN/L, which was less than that for the national discharge standard Ⅱ （25 rngN/L） of China. Volumetric total nitrogen loading rate was up to 584.99 mg TN/（L. d） at HRT of 17 h, while influent concentrations were kept 243.25 mg NH4＊ -N/L and 288.31 mg NO2^- -N/L.     

Performance of Anammox granular sludge bed reactor started up with nitrifying granular sludge

IntroductionTheanaerobicammoniaoxidation(Anammox)isanovelbiologicalreactionthatproducesmolecularnitrogenwithammoniaaselectrondonorandnitriteaselectronacceptor,respectively (vandeGraff,1995 ;1996 ) .Anammoxprocesshasbeenshowntobeapromisingwayofremovingnitr…     

硫酸盐还原-氨氧化反应的特性研究

将接种的ANAMMOX污泥进行自养条件下的硫酸盐还原-氨氧化反应,实验发现硫酸盐还原-氨氧化反应是pH下降的过程,其产物为单质硫和氮气,NO-3-N是其中间产物.NH+4-N/SO2-4-S的转化比随着原水n(N)/n(S)比的减小而减小,其中原水n(N)/n(S)比对氨的转化率影响不大,低的n(N)/n(S)比可以提高SO2-4-S的转化率,但却使NH+4-N转化为NO-3-N的比率增大,导致n(TN)/n(TS)的去除比减小.这表明硫酸盐还原-氨氧化反应不是基元反应.硫酸盐能把氨氧化为NO-2-N或NO-3-N,其中转化为NO-3-N的反应是限速步骤,缩短反应时间有利于氮损失.     

采用含硫铁化学污泥作为反硝化电子供体进行焦化废水中总氮深度去除

城市污水处理和大部分的工业废水处理工艺的出水总氮普遍难以达标排放,基于进水水质的C/N值不稳定、提高回流比造成水力负荷增大、降低反应动力学并且耗能、投加有机碳源带来二次污染以及高污泥产率等问题,急需寻求一种节能降耗、操作简单的深度脱氮方法.对此,利用含硫工业废水预处理产生的含硫铁化学污泥作为固相电子供体进行自养反硝化深度脱氮,实验过程中,以焦化废水二级生物出水作为研究对象,考察脱氮性能、硫铁泥转变过程及微生物群落变化,求出废水深度脱氮新工艺的优化反应条件与效果范围.当进水NO_3~--N、NO_2~--N浓度分别是(74.54±0.57)mg·L~(-1)、(1.11±0.19)mg·L~(-1),水力停留时间为18 h时,对应出水浓度分别降低至(2.78±1.08)mg·L~(-1)、(2.87±0.71)mg·L~(-1);TON(NO_3~--N+NO_2~--N)去除率高达90.0%;NO_3~--N还原速率和NO_2~--N累积速率分别为12.06 mmol·(L·d)-1、7.74 mmol·(L·d)-1.结果表明,以副产物化学硫铁泥作为电子供体深度脱氮有潜在的工程应用价值,以水处理工艺过程中原位利用废物,解决部分富硫铁化学污泥后续处理问题,表现出资源化利用的综合特征.     

不同种泥的厌氧氨氧化反应器的启动及动力学特征

采用2套UBF反应器R1和R~2,R1接种好氧硝化污泥与厌氧氨氧化-反硝化污泥的混合污泥,R~2接种厌氧消化絮状污泥与厌氧氨氧化-反硝化污泥的混合污泥,采用逐渐提高进水亚硝氮和氨氮浓度的方式富集培养ANAMMOX菌.结果表明,R1启动时间短,仅耗时36 d就成功启动了厌氧氨氧化反应器,而R~2则需要53 d; R1和R~2脱氮效果均较好,但R1脱氮效果优于R~2且稳定.在稳定运行阶段,R1氨氮、亚硝氮和总氮去除率分别为99. 92%、96. 64%和81. 87%左右,R~2氨氮、亚硝氮和总氮去除率分别为97. 54%、94. 91%和80. 98%左右.反应器启动成功后,Candidatus Kuenenia属在所检测出的属中丰度位列前六,在R1和R~2中的相对丰度分别为3. 22%和2. 35%;改进的Stover-Kincannon基质去除模型和二级动力学模型对拟稳态阶段R1和R~2的脱氮性能均能进行较好地拟合,经计算,R1的最大基质去除速率Umax稍大于R~2,说明R1的脱氮潜力较大.     

锌离子对厌氧氨氧化脱氮效能的影响

通过序批实验的方法,直接接种厌氧氨氧污泥,研究了Zn2＋对厌氧氨氧化（Anammox）脱氮效能的影响。研究结果表明,当进水Zn2＋质量浓度小于2 mg/L时,对厌氧氨氧化生物活性有促进作用,可增强微生物的脱氮效能;当进水Zn2＋质量浓度在2 mg/L和4 mg/L之间时,脱氮效能无明显变化,说明对厌氧氨氧化微生物活性无明显影响;当进水Zn2＋质量浓度大于4 mg/L,对厌氧氨氧化反应有抑制作用,Zn2＋浓度越高,抑制作用越明显。 Zn2＋对厌氧氨氧化的半抑制质量浓度（CI,50）为32.3 mg/L,NO2--N与NH4＋-N转化比的平均值为1.28。     

微氧条件下以甲烷为碳源的反硝化实验研究

为探清微氧条件下以甲烷为碳源的反硝化是甲烷好氧氧化偶联反硝化(AME-D),还是甲烷厌氧氧化偶联反硝化(ANME-D),本研究以污水处理厂厌氧污泥为接种物,在微氧条件下以甲烷为碳源进行硝酸盐和亚硝酸盐反硝化的富集培养,考察硝酸盐和亚硝酸盐的反硝化速率,并对富集培养物的微生物群落和甲烷单加氧酶功能基因进行分析.结果表明:微氧条件下硝氮/亚硝氮的还原主要以AME-D过程为主,稳定阶段硝氮和亚硝氮的平均去除速率分别为3.69 mg·L~(-1)·d~(-1)(以N计)和18.04 mg·L~(-1)·d~(-1)(以N计),富集培养物中的优势微生物为甲基球菌科(Methylococcaceae)中的甲基单胞菌属(Methylomonas),相对含量为21.86%.     

Start-up of anaerobic ammonia oxidation bioreactor with nitrifying activated sludge

The anaerobic ammonia oxidation(Anammox) bioreactor was successfully started up with the nitrifying activated sludge. After anaerobically operated for 105 d, the bioreactor reached a good performance with removal percentage of both ammonia and nitrite higher than 95% and volumetric total nitrogen removal as high as 149.55 mmol/( L. d). The soft padding made an important contribution to the high efficiency and stability because it held a large amount of biomass in the bioreactor.     

How do inundation provoke the release of phosphorus in soil-originated sediment due to nitrogen reduction after reclaiming lake from polder

Different N and P fractions in microcosm incubation experiment was measured using high-resolution in-situ Peeper and DGT techniques combining with sequential extraction procedure. The results showed the synchronous desorption and release of PO₄^3-, S^2- and Fe²⁺ from the solid soil-originated sediment. This trend indicated that the significant reduction of Fe-P and SO₄^2- occurred in the pore water during the inundation. The concentrations of PO₄^3- in the overlying water and pore water increased to more than 0.1 and 0.2 mg/L at the beginning of the incubation experiment. Decreased NO₃^-concentrations from more than 1.5 mg/L to less than 0.5 mg/L combining with increasing NH₄⁺ concentrations from less than 1 mg/L to more than 5 mg/L suggested the remarkable NO₃^- reduction via dissimilatory nitrate reduction to ammonia (DNRA) pathway over time. High NH₄⁺ concentrations in the pore water aggravated the release of Fe²⁺ through reduction of Fe(III)-P as electric acceptors under anaerobic conditions. This process further stimulated the remarkable releasing of labile PO₄^3- from the solid phase to the solution and potential diffusion into overlying water. Additionally, high S^2- concentration at deeper layer indicated the reduction and releasing of S^2- from oxidation states, which can stimulated the NO₃^- reduction and the accumulation of NH₄⁺ in the pore water. This process can also provoke the reduction of Fe-P as electric acceptors following the release of labile PO₄^3- into pore water. Generally, inundation potentially facilitate the desorption of labile P and attention should be paid during the reclaiming lake from polder.     

用氧吸收速率(OUR)表征活性污泥硝化活性的研究

研究了用氧吸收速率（ＯｘｙｇｅｎＵｐｔａｋｅＲａｔｅ，简称ＯＵＲ）表征活性污泥硝化活性的方法．利用生物抑制剂丙烯基硫脲（ａｌｙｌｔｈｉｏｕｒｅａ，简称ＡＴＵ）和氯酸钠（ＮａＣｌＯ３）可以选择性地抑制亚硝酸细菌和硝酸细菌的活性．通过测量不同时间的ＯＵＲ，可以分别计算出污泥的亚硝化活性和硝化活性．结果表明：该方法的测量结果与实际反应器中的硝化反应情况相当一致．该方法简单易行，快速方便，适用于硝化系统中硝化活性的测量．     

快速启动厌氧氨氧化工艺

为研究如何获得厌氧氨氧化的快速启动工艺,采用两种不同水力流态反应器:完全混合式膜生物反应器(MBR)和推流式厌氧折流板反应器(ABR),分别接种絮状硝化污泥,考察其厌氧氨氧化快速启动性能.结果表明:两种反应器均能成功启动厌氧氨氧化,MBR启动周期(90 d)比ABR(111 d)缩短20%;稳定运行期内,MBR总氮(NH_4~+-N+NO_2~--N)平均去除负荷[0.098 kg·(m3·d)-1]也明显高于ABR[0.089 kg·(m3·d)-1];此外,两个反应器中污泥形态差异明显,MBR中污泥呈絮状,而ABR第1隔室中以厌氧氨氧化颗粒污泥为主;NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N之间的定量关系分析表明:相较于ABR,MBR能实现完全的生物截留,使得系统内含有更多种类的脱氮功能菌,有利于氮素的去除.MBR在厌氧氨氧化的快速启动方面表现出更明显的优势.     

氯化铁用于反硝化同步化学生物絮凝工艺研究

通过小试考察了氯化铁用于反硝化同步化学生物絮凝工艺的可行性.结果表明,在氯化铁投加量（以铁计）为20mg.L-1的条件下,反硝化污泥通过14 d的驯化,可以适应氯化铁的投加,反硝化速率、COD和NO3--N去除效果与空白反应器无明显差异,同时具有较好的TP去除效果,去除率高于80%.氯化铁的投加虽然提高了污泥浓度,但由于污泥中无机物比例增加、密度增大,同时污泥粒径变小,使污泥的沉淀性能与空白反应器中的污泥无明显差异,且SV30值仅为22%左右,小于空白反应器中污泥的27%.投加氯化铁后的污泥比阻平均为1.5×1012m.kg-1,远低于空白反应器中污泥的40.2×1012m.kg-1,浓缩后污泥的体积减少和比阻的降低有利于污泥的后续处理.     

煤制气废水总酚负荷对反硝化的抑制效应研究

在高负荷酚类污染物的煤制气废水中,人们往往关注酚类对硝化菌的活性和效率抑制,对反硝化过程的抑制研究不多.为了探明煤制气废水中酚类化合物对反硝化脱氮效率和污泥活性的抑制作用,以缺氧反硝化小试系统为对象,考察了不同酚负荷对反硝化效率(NO~-_3-N和NO~-_2-N去除效率)、对污泥应激活性、降解活性和污泥毒性的影响.结果表明,当总酚浓度从50mg·L~(-1)提高到200 mg·L~(-1)时,NO~-_3-N和NO~-_2-N的去除率分别由83%和80.6%降至55%和25%,且NO~-_2-N的浓度随着NO~-_3-N浓度的降低呈现先上升后下降的趋势.在不同酚负荷的污泥驯化过程中,反硝化污泥的过氧化氢酶活性、脱氢酶活性以及污泥毒性变化趋势基本不变,但随着总酚浓度的升高,过氧化氢酶活性和污泥毒性会上升,脱氢酶活性会下降.     

湿地土壤Fe与N耦合过程研究进展

地球系统的耦合过程研究是目前地球表层系统地理过程研究的重点内容,湿地是地球表层生态系统重要的组成部分.湿地土壤季节性或长期处于积水的厌氧状态,这一厌氧环境中的Fe、N在氧化还原过程中存在微生物作用下的耦合过程.这种耦合过程主要表现在3个方面,即微生物利用NO 3-氧化Fe2+、利用Fe3+氧化NH 4+以及湿地厌氧土壤中NO 3-对于Fe3+还原的抑制作用.这一耦合过程的研究对于认识湿地中Fe、N的循环具有重要意义.文章从3个方面综述了湿地土壤Fe与N耦合过程的研究现状.总体看来,目前对于NO 3-氧化Fe2+方面的研究较另外两方面更深入,因此应加强Fe3+氧化NH 4+的微生物机制、Fe与N耦合过程的综合评价等方面的研究,从而为人们更好地了解和掌握湿地生物地球化学循环过程提供理论依据.     

静压快速启动亚硝酸盐依赖型甲烷厌氧氧化反应

在序批式反应器(SBR)中接种污水厂厌氧池污泥和深层水稻土的1∶1混合污泥,在阶段性提升基质NO_2~--N浓度的条件下,考察静压条件对亚硝酸盐依赖型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO)反应快速启动过程的影响,并对N-DAMO反应的主导微生物的丰度变化进行分析.结果表明运行120 d后,常压(R1)和0.3 MPa静压(R2)条件下,都观测到了明显的N-DAMO现象,并且R2的NO_2~--N去除速率达到了36.90 mg·(L·d)~(-1),较R1提高了24%;其4 h内平均脱氮速率(以NO_2~--N计)达到0.10 mmol·(L·h)~(-1),比R1提高了186%.R2中富集得到的污泥粒径约为R1的2倍,比表面积更大,优化了污泥中甲烷的传质情况,有助于N-DAMO反应的进行,且R2污泥的N-DAMO比活性(以N/VSS计)达到了0.29 mg·(g·h)~(-1),是R1的2倍.此外,静压有助于N-DAMO功能微生物Candidatus Methylomirabilish oxyfera(M.oxyfera)的生长,实验结束时R2中M.oxyfera细菌16S rRNA基因的丰度比接种初期提高了22倍,是同阶段R1中的10倍.可见,提高静压能够有效促进N-DAMO反应的启动.