以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌驯化

以活性污泥为种泥,通过序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),在厌氧-缺氧-好氧交替的条件下驯化培养以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌(Denitrifying Phosphorus-Accumulating Organisms,DPAO)。在330 d的培养时间内监测磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等常规指标,并研究驯化不同阶段的一个周期内各指标的变化及进行相应的动力学分析。结果表明,随着驯化的进行,厌氧阶段释磷速率逐渐增加,释磷量也相应增大,出水磷质量浓度最终维持在0.8mg/L,去除率达到91.8%,硝氮全部去除。通过对16S r RNA测序结果的比对,得到聚磷菌占总菌的76.93%,反硝化除磷菌占聚磷菌的一半以上。而聚糖菌仅占5.13%,聚磷菌成为优势菌种。此外,在整个驯化过程中,水质和环境条件的变化使出水中磷质量浓度出现波动,而出水硝氮的变化不大。研究表明,以硝酸盐作为主要氮源培养反硝化除磷细菌的方式是可行的,并有利于聚磷菌对聚糖菌的竞争,使聚磷菌成为优势菌种。     

亚硝酸盐对强化生物除磷系统的影响

为了全面了解亚硝酸盐在生物除磷系统中的作用,采用SBR反应器,研究了亚硝酸盐对聚磷菌厌氧释磷、好氧吸磷的影响及短程反硝化除磷过程中各物质质量浓度之间的关系。结果表明,厌氧段释磷量随厌氧段投加NO-2-N质量浓度提高而增加,在厌氧段的后期出现了以NO-2为电子受体的吸磷现象。在好氧段投加亚硝酸盐,当NO-2-N质量浓度从5 mg/L升高到10 mg/L时,好氧吸磷速率随NO-2-N质量浓度提高而迅速降低,但当NO-2-N质量浓度超过10 mg/L后,好氧吸磷速率随NO-2-N质量浓度提高降低速度减缓。系统缺氧除磷量与NO-2-N消耗量、缺氧除磷量与PHB(聚-β-羟基丁酸)消耗量均呈线性关系。     

FND- CASS工艺处理城市污水的试验研究

为进一步提高循环式活性污泥工艺(CASS)的脱氮除磷效果,改变其运行方式,采用好氧脉冲曝气,提出频繁硝化-反硝化循环式活性污泥工艺(FND-CASS).结果表明,FND-CASS工艺与CASS工艺相比,在去除污水中有机物方面能力略有下降,但在脱氮除磷方面具有明显的优势.在同样的进水流量且DO浓度控制较低的运行条件下,F...     

A2/O除磷新工艺的研究及其微生物学原理

在除磷与脱氮的联合工艺中,由于两过程所涉及的微生物在性质及最佳代谢条件上有较大差别,在同一处理流程中很难达到协调而稳定地运行问题,在传统生物除磷工艺原理基础上,就新近发现的A2/O反硝化除磷技术新工艺及其微生物学原理特点,重点介绍A2/O反硝化除磷过程中的缺氧阶段中以NO-3作为最终电子受体时,厌氧条件下释磷规律,缺氧条件下磷的去除效果以及缺氧阶段氮的变化情况.     

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％。     

温度和COD对SBR反硝化同时除磷系统除磷能力的影响

以除磷脱氮SBR(Sequencing batch reactor)系统作为研究对象,考查了温度和COD对其反硝化,以及除磷能力的影响.结果表明,反硝化除磷适宜温度范围为18～37℃.在此温度范围内反硝化除磷速率随温度升高而提高,而且温度变化基本上不影响反硝化除磷系统PO34-去除量和NO3-转化量之间的定量关系.同时实验还发现,反硝化同时除磷系统比传统的厌氧/好氧除磷系统节省33%的碳耗.当进水PO34--P质量浓度8.0～9.2 mg/L而COD质量浓度低至220～240 mg/L时就可以保证出水PO43--P质量浓度小于0.5 mg/L.而传统的厌氧/好氧SBR除磷脱氮系统则需将进水COD质量浓度提高至350 mg/L时才能实现这一目标.     

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。     

异养硝化-好氧反硝化在生物脱氮方面的研究进展

异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification,HN-AD)菌的发现,是对传统硝化反硝化理论的丰富与突破。HN-AD菌不但可以将氨氮转化为氮气等气态产物,而且几乎不会产生NO-2-N/NO-3-N的积累,还可以去除COD,这一优势使其成为生物脱氮领域的研究热点。在介绍HN-AD基本理论及典型HNAD菌代谢机理的基础上,重点综述了近年来分离出的典型HN-AD菌的脱氮特性,分析了HN-AD菌的最佳脱氮参数,同时介绍了HNAD菌在废水处理方面的应用现状,最后对其前景进行了展望。     

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。     

利用普通反硝化活性污泥快速启动厌氧氨氧化试验

采用有效容积为6.3 L的上流式流化床接种普通污泥,进行了厌氧氨氧化反应器的启动,研究了先富集反硝化污泥再启动厌氧氨氧化反应器的过程特征。首先投配硝氮质量浓度70 mg/L、以葡萄糖为碳源、COD为200 mg/L的模拟废水增强污泥的反硝化能力。运行6 d后,出水硝氮质量浓度在10 mg/L左右,反应器对硝氮的去除率稳定在80%以上,污泥具有较高的反硝化活性。随后投配氨氮质量浓度50~60 mg/L、亚硝氮质量浓度30~58 mg/L的废水进行厌氧氨氧化菌培养。培养一开始出水氨氮质量浓度就比进水低,第31 d氨氮的去除率达到50%以上。逐步提高进水氨氮和亚硝酸氮质量浓度,从100 mg/L、140 mg/L、200 mg/L到420 mg/L,氨氮和亚硝氮去除率亦不断提高。第40 d后,反应器氨氮去除量、亚硝氮去除量和硝氮增加量之比在1∶(1.3±0.2)∶(0.3±0.1)范围内小幅波动,表明厌氧氨氧化反应已经成为反应器内的主导脱氮反应。经过76 d的培养,在进水氨氮和亚硝氮质量浓度分别为405.23 mg/L和488.24 mg/L时,反应器对它们的去除率达到80%和95.22%,最大氮去除速率为0.93 kg/(m3·d)。研究表明,采用上流式流化反应器先富集反硝化菌再培养厌氧氨氧化菌和采用逐步提高进水负荷的启动策略,对于快速培养高活性Anammox污泥、启动反应器是有效的。     

碳源和硝酸盐对SBBR反硝化除磷影响的试验研究

研究碳源和硝酸盐对填加聚氨酯载体的SBBR反硝化除磷的影响。在SBR中填加聚氨酯载体,将生物膜法和活性污泥法相结合,形成序批式生物膜反应器(SBBR),在厌氧/缺氧交替运行条件下利用NO3-作为电子受体,研究NaAc浓度、NaAc与丙酸钠的比例、NO3-浓度及NO3-投加方式等因素对除磷效果的影响。PO43-质量浓度在9~11 mg/L之间,COD质量浓度为200 mg/L时,SBBR有较佳的除磷效果;当进水NaAc与丙酸钠配比为2时,进水COD自身降解速率较慢,且不影响除磷效果;分批次(这里分2次)投加硝酸盐有利于硝酸盐向亚硝酸盐的转化;NO3-质量浓度为65 mg/L左右时,能获得较好的除磷、除氮效果。填加聚氨酯载体的SBR装置除磷效果较理想;碳源和硝酸盐对SBBR反硝化除磷影响显著。     

反硝化细菌强化潜流湿地的污水处理厂尾水脱氮试验

为了揭示反硝化菌强化潜流湿地的污水处理厂尾水脱氮效果及机理,以砾石、红砖碎块、钢渣、陶粒、土壤为湿地填料,茭白、梭鱼草、黑麦草、红叶石楠为湿地植物,构建了两套湿地系统,其中一套投加菌剂,另一套作为对照组,使用双总体t检验方法分析了投加反硝化细菌B8(Pseudomonas putida)菌液于水平潜流湿地系统的操作与生物强化湿地脱氮程度之间的相互关系。结果表明,将反硝化菌(B8)菌液连续14 d投加于水平潜流湿地后,在强化潜流湿地运行的58 d内,其NH_4~+-N、NO_2~--N和TN平均去除率分别为65.3%、94.2%和71.5%;而未投菌的潜流湿地的NH_4~+-N、NO_2~--N和TN平均去除率分别为28.2%、74.7%和43.1%,加入菌剂使潜流湿地氮素去除能力大幅提高。双总体t检验方法分析表明,在停止投菌运行的41 d内,接种B8细菌的湿地系统的总氮去除率显著高于未投菌的湿地系统(p0.05);但在停止投菌运行的58 d内,投菌湿地和未投菌湿地脱氮效果的差异不显著(p0.05),因此确定B8强化水平潜流湿地系统的投菌周期为58 d。     

外置植物碳源型人工湿地系统反硝化脱氮效果及N2O释放

人工湿地系统在处理低碳氮比污水时,通过外加碳源来提高系统的脱氮效率。碳源是反硝化过程中重要的影响因素,对N_2O释放必然也产生影响。采用芦苇(Phragmites australis)和二球悬铃木(Platanus acerifolia)树叶为碳源的外置碳源型的人工湿地系统,以葡萄糖作为对比碳源,研究有机碳源对脱氮效果及N_2O释放量的影响。结果表明,芦苇和悬铃木树叶作为碳源,在植物分解稳定后,脱氮效果稳定,TN平均去除率分别为90.3%和92.5%,比空白组高出15%左右;单批次试验中,芦苇组和树叶组N_2O平均释放量分别为40.91μg/(m~2·h)和34.16μg/(m~2·h),略高于葡萄糖组的6.20μg/(m~2·h),但显著小于空白组的127.45μg/(m~2·h),累积释放量与TN去除量的比值小于0.1%且显著小于空白组;芦苇和树叶组基质微生物的反硝化作用强度及PLFAs总量均显著高于空白组,细菌PLFAs占PLFAs总量的比例均接近50%,而真菌PLFAs仅大于7%,细菌为优势种群。因此,向处理低C/N污水的人工湿地系统补充适宜的植物碳源材料,可以有效提高脱氮效率并降低N_2O释放。     

污泥转移对SBR工艺微生物群落结构及其除磷效能影响分析

采用污泥转移SBR工艺处理以生活污水为基础的合成废水。污泥转移能够强化厌氧生物选择器中聚磷菌的筛选,从而显著提升传统SBR工艺的除磷性能。对比传统SBR,应用荧光原位杂交(FISH)和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)考察了污泥转移SBR中微生物种群结构的变化及除磷特性。结果表明,污泥转移SBR中磷的去除率总体呈上升趋势,稳定在93%左右;而传统SBR中磷的平均去除率为50%。DGGE试验表明,污泥转移SBR首尾样品的相似性系数为36.8%,传统SBR的则为54.7%;污泥转移SBR的香农指数下降率为5.6%,而传统SBR的香农指数下降率为4%。微生物种群在驯化过程中发生了变化,即微生物种群的优势菌在反应器启动阶段被筛选和富集。对比传统SBR,污泥转移SBR中微生物种群的这一驯化现象表现得更为明显。FISH试验表明,污泥转移SBR的聚磷菌占全菌比例在反应器稳定后可达到46%,聚糖菌则稳定在22%;传统SBR稳定后的聚磷菌比例为35%,聚糖菌比例为30%。传统SBR和污泥转移SBR的聚磷菌比例都先沿程增加最后稳定,且聚磷菌是优势菌。污泥转移SBR的聚糖菌沿程减少,聚磷菌抑制了聚糖菌的生长。因此,污泥转移SBR工艺具有筛选大量聚磷菌且抑制聚糖菌的除磷优势。     

垃圾渗滤混合液启动ANAMMOX反应器研究

试验研究了采用垃圾渗滤混合液启动厌氧氨氧化反应器的可行性.试验结果表明,采用高负荷培养法可在161天内成功启动厌氧氨氧化生物反应器.随着厌氧氨氧化生物反应器的启动进程的推进,硝态氮和氨氮去除量的比值逐渐缩小,且趋于稳定.在厌氧氨氧化活性稳定阶段,硝态氮和氨氮去除量的平均比值为1.19,进出水碱度和pH值趋向一致.厌氧氨氧化生物反应器启动过程中,硝态氮和氨氮去除量的比值和反应器内碱度、pH值的变化可指示厌氧氨氧化生物反应器的启动状况.     

一株石化废水中脱氮产微生物絮凝剂菌株的鉴定与性能

筛选出了一株适用于石化污水处理的异养硝化-好氧反硝化产微生物絮凝剂菌株HAD-2,鉴定其为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina),考察了其最佳硝化条件、反硝化性能及在模拟污水中的脱氮能力。菌株为耐热菌,偏碱性(pH=8.5)和高碳氮比(25∶1)时硝化性能最佳。在异养硝化体系中,12 h时菌株对氨氮的去除率达到92.29%,硝酸盐和亚硝酸盐积累少;在反硝化体系中,12 h时菌株对亚硝酸盐和硝酸盐的去除率分别达到86.40%和84.92%;在模拟废水中,48 h时菌株对氨氮、硝态氮和亚硝态氮的降解率分别达到95.25%、65.47%和72.40%。菌株在多种培养基中可产微生物絮凝剂,在葡萄糖培养基中絮凝能力最佳,絮凝率为94%。     

太湖草型区与藻型区沉积物中聚磷菌富集试验研究

采用序批式反应器(SBR)小型反应装置,以葡萄糖和丙酸为碳源,在厌氧/好氧条件下,对太湖草型区和藻型区的沉积物进行聚磷菌富集培养。探讨了太湖草型区和藻型区沉积物中聚磷菌的存在性和差异性。试验结果表明,通过实验室模拟条件培养,发现太湖沉积物存在聚磷细菌。两种碳源培养的草型区沉积物厌氧释磷量高于藻型区。以葡萄糖为碳源培养的草型区和藻型区沉积物厌氧释磷现象微弱,好氧磷的超量吸收现象比活性污泥弱,对PO34--P的平均去除率分别为34.95%、38.17%。而在以丙酸为碳源的系统中,有着明显的厌氧释磷和好氧摄磷现象,对PO34--P的平均去除率分别为41.27%、51.35%。     

曝气量及亚硝酸盐浓度对SBBR单级自养脱氮系统性能的影响

为了提高单级自养脱氮工艺的脱氮性能及稳定性,采用SBBR反应器,通过连续试验及间歇试验研究了曝气量对单级自养脱氮系统脱氮效率及脱氮负荷的影响,分析了反应器内不同曝气条件下氨氮降解特征、亚硝酸盐质量浓度与氨氮降解速率的关系,并探讨了污泥的亚硝酸盐氧化活性与SBBR反应器稳定性的关系。连续试验结果表明,曝气量从48 L/h提高到88 L/h,总氮平均去除率由72.46%增长至93.00%,总氮平均去除负荷由0.29 kg N/(m3·d)提高至0.57kg N/(m3·d)。间歇试验结果表明:氨氮降解速率随曝气量增加而提高,出水氨氮及总氮质量浓度随曝气量增加而降低;同时曝气期DO质量浓度随曝气量增加而有所升高;在整个SBBR周期内未出现亚硝酸盐积累的现象,亚硝酸氮质量浓度一直较低(低于2.00mg/L),向反应器中添加亚硝酸盐可以促进氨氮的降解;随曝气量增加,由于污泥的亚硝酸盐氧化活性较低,硝化作用产生的硝酸盐并未大幅增长,系统表现出了较好的稳定性;氨氮未完全降解时,反应器内DO质量浓度曲线缓慢下降或基本保持不变,当氨氮完全被去除时,系统不再耗氧,DO质量浓度迅速升高,曲线出现拐点,DO拐点对单级自养脱氮控制有重要参考价值。     

进水方式对序批式深床人工湿地硝化效能的影响

针对现有人工湿地硝化效能低、占地面积大的问题,研究污水处理厂尾水人工湿地高效硝化深度处理技术,采用序批式深床人工湿地反应器(DSCW),考察进水方式及其运行工况对硝化效能的影响。结果表明,进水方式、进水时间和闲置时间对湿地硝化效能影响显著。进水方式采用"连续进水-间歇出水"较连续进出水运行工况NH_4~+-N去除率高39.69%。连续进水时间为5.5 h、7.5 h、11.5 h时,NH_4~+-N去除率分别为81.82%、88.12%、89.91%;闲置时间为0、2 h、4 h时,NH_4~+-N去除率分别为88.12%、94.46%、92.60%。反应器在水温(20±3)℃、负荷35.56 g NH_4~+-N/(m2·d)、连续进水7.5 h-间歇出水0.5 h-排空闲置2 h运行工况下,出水NH_4~+-N为0.91 mg/L,去除率为94.46%,系统NH_4~+-N去除效能大幅提高。