投加硝酸钙对城市黑臭河道底泥氮迁移转化的影响

投加硝酸钙是目前河道黑臭底泥原位治理常用的方法,然而,投加硝酸钙会造成底泥硝态氮和氨氮的过量释放,而其影响机制尚未明确。因此有必要对投加硝酸钙后硝态氮在底泥中的迁移转化规律及其促进氨氮释放的机理进行研究。结果发现,硝酸盐在间隙水的迁移距离取决于硝态氮反硝化速率,而在黑臭底泥中硫化物氧化是影响反硝化速率的关键因素。当硝酸钙投加量为20 g/kg时,硝态氮的迁移距离小于6 cm,且在14 d后消耗光;可见,通过控制硝酸钙在底泥中的投加位置可避免硝态氮的二次释放。另一方面,投加硝酸钙会促进底泥氨态氮向间隙水释放,投加当天释放率可高达101%,且会在间隙水中发生累积迁移。其中,氨氮的增加量和底泥氨态氮解吸量呈一级线性关系(r=0.986)、和硝酸钙投加量关系符合cubic曲线;据此可推测,氨氮的急剧释放与钙离子对底泥铵态氮的化学浸提有关。     

生物膜反应器中低氨氮浓度废水的亚硝化

在连续流生物膜反应器中通过控制DO、pH和HRT,对低氨氮浓度废水进行了亚硝化的实验研究。结果表明,在进水氨氮浓度为35～45 mg/L,温度为34℃的情况下,当DO=1.4～1.5 mg/L,pH=8.3,HRT=6 h时,氨氮的去除率与亚硝态氮的积累率均可达到80%左右,实现了较好的氨氮降解及稳定的亚硝态氮的积累。     

硝态氮为惟一氮源时异养微生物增长特性

采用SBR研究了缺氧条件下硝态氮为惟一氮源时异养微生物的增长特性。结果表明,异养微生物能利用硝态氮作为氮源进行增殖。当进水COD浓度为1 400 mg/L,硝态氮浓度为280 mg/L时,COD和硝态氮的去除率分别达到97%和99%;污泥中微生物的含氮量为8.8%,低于常规利用氨氮作为氮源的微生物;在实验条件下活性污泥的产率系数为0.30 g VSS/g COD。反硝化菌可利用硝态氮作为氮源进行细胞合成对含硝氮的废水处理具有重要意义。一方面由于无需投加氨氮降低了废水处理成本,另一方面由于污泥产率低,降低了污泥处理成本。     

低温胁迫下Ca2+对厌氧氨氧化污泥脱氮效能影响研究

为了解决厌氧氨氧化(ANAMMOX)污泥在低温下脱氮效能较低的问题,采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,通过投加不同浓度的Ca~(2+),考察低温胁迫下Ca~(2+)对ANAMMOX污泥脱氮效能及特性的影响。结果表明:低温胁迫下ANAMMOX污泥脱氮效能明显降低,当Ca~(2+)投加量为0mmol/L时,氨氮、亚硝态氮去除率分别降至50%、54%,UASB反应器的TN去除负荷最低为0.094kg/(m~3·d);投加一定Ca~(2+)对ANAMMOX反应有正面促进作用,在最佳Ca~(2+)投加量(0.04mmol/L)下,氨氮、亚硝态氮去除率可分别提高至65%、68%,TN去除负荷提高至接近0.200kg/(m~3·d),脱氮效能是未投加Ca~(2+)时的2倍左右,但Ca~(2+)投加量大于0.04mmol/L时,脱氮效能开始呈现下降趋势。投加Ca~(2+)可以增大污泥颗粒粒径,提高污泥的混合液悬浮固体(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)浓度,但对污泥活性的提升不明显。     

地热水中一株好氧反硝化菌的分离鉴定及最优反硝化条件的研究

从开封市某酒店1 200m深地热井中抽取地热水,筛选到1株较高效的好氧反硝化菌A1。对A1进行16SrRNA基因序列测定,确定A1为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。A1在40h内对硝态氮和TN的去除率分别为96.10%、90.60%。相比亚硝态氮,A1更容易利用硝态氮进行反硝化作用。相比甲醇,琥珀酸钠和柠檬酸钠更适合作为A1的碳源;初始pH对A1的生长量和脱氮效率影响显著,最适初始pH为7.5;A1在25~50℃下均生长良好,并保持较高的脱氮效率,但最适温度为35℃;溶解氧浓度既能影响A1的生长量和硝态氮去除率,还能影响亚硝态氮的积累量,静置培养时,虽然A1生长量不高,但是硝态氮去除率达到90.22%。可见,A1为耐高温的兼性好氧菌。     

纳米生态基对水产养殖污水的处理效果

采用三因子四水平的正交设计,实验研究了纳米生态基在不同温度、溶解氧和水力停留时间下对水产养殖污水的处理效果,确定了纳米生态基处理养殖污水的最佳条件。结果表明,含氨氮和亚硝氮浓度较高的模拟养殖污水用纳米生态基挂膜,所需时间约为22 d。纳米生态基对氨氮的去除效果明显,平均去除率达到93.5%。对氨氮去除率的影响程度,水力停留时间>温度>溶解氧。当温度为30℃,DO为5.43 mg/L,HRT为0.33 h时,纳米生态基对氨氮的处理能力最佳,去除率达到94.6%。纳米生态基对亚硝氮的平均去除率为69.3%。对亚硝氮去除率的影响程度,水力停留时间>溶解氧>温度。当温度为21℃,DO为6.40 mg/L,HRT为0.33 h时,纳米生态基对亚硝氮的处理能力最佳,去除率为71.5%。纳米生态基处理养殖污水的最佳条件:温度为30℃,DO为6.40 mg/L,HRT为0.33 h。     

低C/N比污水反硝化过程中亚硝态氮累积特性研究

以乙酸钠为碳源,采用序批实验研究低C/N比污水在不同温度反硝化过程中的亚硝态氮累积规律。研究结果表明,不同温度下低C/N比污水均能在反硝化过程中累积亚硝态氮。在同一温度下,随着初始C/N比增加,亚硝态氮最大累积率随之增加,温度为15℃时亚硝态氮最大累积率增幅最大,C/N比为1.03时,亚硝态氮最大累积率仅为18.8%,而C/N比为4.16时,亚硝态氮最大累积率高达83.9%;在同一水平的C/N比下,随着温度升高,亚硝态氮最大累积率也随之呈增加的趋势;当C/N比为1左右,温度从15℃上升到25℃时,亚硝态氮最大累积率从18.8%上升到51.7%;在较高温度、较高C/N比下,反应初期由于乙酸钠具有一定弱碱性导致系统pH迅速上升,随着硝态氮逐渐还原成亚硝态氮,乙酸钠被分解成CO_2,pH逐渐下降,待硝酸盐完全去除,进一步发生亚硝态氮还原,系统pH再次上升。     

微生物复合固定化颗粒特征分析及去除河水氨氮效果的研究

以炉渣和改性玉米芯2种基质作为吸附材料,海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)2种包埋剂为基本骨架,微生物为降解主体,制备得到微生物复合固定化颗粒,并分析了颗粒的物理特征、活性恢复方式、对河水中氨氮和其他氮素的去除效果。结果表明:添加不同吸附基质对固定化颗粒的影响不同;实际河水驯化是有效的活性恢复方式;微生物复合固定化颗粒反应24h后,河水中氨氮降至1mg/L以下,河水中氨氮、亚硝态氮、硝态氮和TN去除率均在90%左右,对河流中氮污染的治理有一定的意义。     

水质净化高效复合微生态制剂的研制

在室内模拟条件下,采用正交实验的方法对光合细菌、枯草芽孢杆菌和反硝化细菌的复配比例进行了研究,筛选一种用于水产养殖水质净化的高效复合微生态制剂。结果表明,当光合细菌(菌细胞浓度约为2×109CFU/mL)、枯草芽孢杆菌(菌细胞浓度约为8×108CFU/mL)和反硝化细菌(菌细胞浓度约为8×108CFU/mL)按菌液体积比为1∶2∶1进行复配利于水中溶解氧的提高和COD、氨氮、亚硝态氮、硝态氮的降解。验证实验表明,筛选组合各指标均优于商品微生态制剂和空白对照,其中溶解氧含量显著高于商品微生态制剂EM和复合芽孢菌处理,在实验第5天对COD的降解率为95%,显著优于EM和复合芽孢菌处理的66.3%和47.9%,实验第7天对氨氮、亚硝态氮和硝态氮的降解率分别达到70%、89%和56%。     

复合菌剂强化处理高盐废水脱氮效果

将耐盐脱氮复合菌剂投加到序批式生物反应器中,构建生物强化高盐废水处理系统(SBR1),以未投加复合菌剂系统(SBR2)作为对照,分析典型周期中氮素和溶解氧的变化趋势以及盐度冲击对脱氮效果的影响.实验表明,在曝气时间为6h时,生物强化系统脱氮率可稳定在96％以上,出水总氮浓度为3.8 mg/L左右.反应中始终无硝氮、亚硝氮积累,生物强化系统具有同步硝化好氧反硝化能力.当受到5％和7％较高盐度冲击时,生物强化系统表现出优于对照系统的抗盐度冲击能力,能够快速恢复原有活性,且出水总氮低于15 mg/L;当受到0％盐度的淡水冲击时,对照系统中耐盐污泥失活且无法恢复,而生物强化系统只需投加少量(3％)耐盐脱氮复合菌剂,即可快速恢复活性,出水总氮低于15 mg/L.本研究能够为生物强化高盐废水脱氮系统的构建和运行提供技术支持.     

游离和聚乙烯醇包埋门多萨假单胞菌好氧反硝化脱氮的研究

以从采自温州西片污水处理厂的活性污泥样品中分离的好氧反硝化门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20为受试对象,以聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钙-活性炭包埋固定化,研究游离和固定化细胞在人工硝态氮污水中好氧反硝化去除硝态氮的条件,以及它们对人工氨氮、硝态氮和亚硝态氮污水的氨氮、硝态氮和亚硝态氮的去除能力。结果表明:(1)游离细胞和固定化细胞去除硝态氮的适宜条件是相似的,适宜碳源为丁二酸钠、乙酸钠和柠檬酸钠,适宜碳源和KNO3质量比为10∶1,适宜温度、转速和pH分别为20~35℃、100~200r/min和6.0~9.5;(2)在适宜条件下,游离细胞和固定化细胞对人工氨氮污水氨氮的去除速率分别为8.79、1.67mg/(L·h),对人工硝态氮污水硝态氮的去除速率分别为8.17、4.54mg/(L·h),对人工亚硝态氮污水亚硝态氮的去除速率分别为16.42、7.67mg/(L·h);(3)在人工硝态氮污水中连续5批次的去硝态氮试验表明,PVA-海藻酸钙-活性炭固定化细胞是稳定的。说明门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20以及PVA-海藻酸钙-活性炭包埋制备的固定化细胞具有应用于实际废水脱氮的潜力。     

微电解强化微生物菌种对高氨氮低碳氮比黑臭水的脱氮研究

针对高氨氮低碳氮比(C/N)黑臭水进行脱氮研究,通过硝化菌和反硝化菌共同作用,并在后期耦合铁碳微电解(IC-ME)强化脱氮。单因素控制变量实验表明,硝化菌和反硝化菌在30℃硝化/反硝化效果较优,平均氨氮去除率为71.62%,硝态氮去除率可达到67.52%;在溶解氧(DO)为3 mg/L时硝化效果较好,平均氨氮去除率达到了70.08%;在后期投加150 g/L铁碳填料时,反硝化效果最好,2#和3#反应器硝态氮去除率最高分别提高到了81.78%和91.17%。长时间运行反应器后,氨氮去除负荷达到0.193 kg/(m³·d),化学需氧量(COD)去除负荷达到1.786 kg/(m³·d)。单独的微生物菌种针对高氨氮低C/N黑臭水脱氮还有一定的局限性,通过后期耦合IC-ME,脱氮效率明显提升,总氮(TN)去除率可从45.65%提升到58.91%。     

一种新型微生物菌剂处理生活污水

利用从食材中筛选纯化的特定微生物制成复合菌剂,在自然、厌氧和曝气3种不同的供氧条件下,添加不同比例的菌剂处理生活污水,以COD和氨氮浓度为参考指标,考察菌剂对污水的净化效果,并分析其原因。结果表明:(1)菌剂投加量在0.5‰～1‰时对污水中COD的去除具有明显促进作用,自然、厌氧和曝气3种条件下,COD去除率最大分别提高了8.77%、11.22%和11.11%;(2)氨氮的去除效果受反应条件影响很大,厌氧条件下菌剂对污水中氨氮的去除作用不明显,自然和曝气条件下,菌剂对氨氮去除效果显著,去除率增幅最高分别达到22.6%和52.28%;(3)以0.5‰的菌剂投加量曝气处理2 d,COD和氨氮的去除率可以分别提高11.11%和14.13%,初步研究显示,该菌剂对生活污水具有较好的净化效果。     

北美海蓬子生态浮床对养殖海水的净化和对虾的增产效果

为了探讨不同覆盖面积生态浮床对养殖海水的净化效果及其对北美海蓬子和南美白对虾生长的影响,以不设置浮床为对照,在养殖对虾的水面上设置了3种不同面积北美海蓬子生态浮床,覆盖面积分别为25%、50%和75%。实验进行期间每2 d监测1次水质,实验结束后测定海蓬子和对虾产量,并对氮和磷进行衡算。结果表明:15 d后,50%覆盖面积生态浮床对水体总氮、铵态氮、硝态氮和CODMn的去除效果最好,去除率分别为44.90%、34.43%、44.45%和35.64%;75%覆盖面积生态浮床对水体总磷的去除效果最好,去除率为30.32%;各处理间pH、溶解氧和温度没有显著性差异,但盐度随浮床面积增加而有所下降;各处理间海蓬子生长没有显著性差异,但对虾产量差异显著,以50%处理的产量最高,比不设置浮床增产7.8倍;设置浮床后,水体和其他途径总氮减少,海蓬子和对虾总氮增加,水体总磷和对虾总磷减少,其他途径和海蓬子总磷增加。北美海蓬子生态浮床对养殖海水具有显著的净化效果,对虾具有显著的增产效果,其中以50%覆盖面积效果最佳。     

不同DO下亚硝态氮氧化菌硝化系统N 2O减量化研究

采用序批式活性污泥反应器(SBR),在富集亚硝态氮氧化菌(NOB)的基础上,考察了DO对连续进水模式下硝化过程中N_2O减量化的影响。结果表明,在污泥氨氧化菌(AOB)和NOB的比耗氧速率(SOUR)分别为(2.36±0.31)、(7.62±0.43)mg/(L·h)条件下,不外加碳源进行小试实验,氨氮均小于1.0mg/L,亚硝态氮均小于0.5mg/L。DO由0.2mg/L增至3.0mg/L过程中,随着DO增加,积累的硝态氮浓度逐渐上升,而累计产生的N_2O浓度先上升后下降。DO为0.2mg/L时,积累的硝态氮和累计产生的N_2O浓度最低,可以实现N_2O的最大减量化。在进水连续投加氨氮的方式下,氨氮氧化速率不是引起N_2O生成的关键步骤,碳源缺乏的情况下NOB硝化系统中低DO可以有效控制N_2O的释放。     

长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷系统污泥除磷方式的转化

采用交替厌氧/缺氧/好氧运行的序批式活性污泥反应器(SBR),通过梯度投加电子受体NO_3~-,考察长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷(EBPR)系统的性能及除磷方式的转化。结果表明,当进水COD为300～450mg/L、PO_4~(3-)(以P计,下同)和氨氮分别为8、14mg/L时,驯化期间TN去除率均保持在75%以上,长期缺氧吸磷驯化对COD和氨氮的去除没有影响。硝态氮投加量为5mg/L时,EBPR系统因电子受体投加不足除磷性能迅速恶化,增加硝态氮投加量至10mg/L,经过近30d的恢复,缺氧吸磷率最高可达97.67%,进一步提高硝态氮投加量至15mg/L,系统内硝态氮的积累导致缺氧吸磷率下降。污泥吸磷小试结果表明,经缺氧吸磷驯化后,即使除磷性能欠佳的低浓度电子受体系统污泥也具有良好的反硝化吸磷能力,可见经NO_3~-长期驯化的缺氧吸磷系统有利于筛选以NO_3~-为电子受体的反硝化聚磷菌。     

复合微生物菌剂对污泥堆肥的作用效果研究

为了研究复合微生物菌剂对污泥堆肥的作用效果,以消化污泥、锯末和回流堆肥为原料,接种不同剂量(0、0.2%、0.5%)的复合微生物菌剂进行室外露天堆肥,分析了温度、含水率、pH值、全碳(TC)、全氮(TN)、种子发芽指数(germination index,GI)的动态变化,结果表明:各堆体温度保持在50℃以上的时间均超过7 d,满足堆肥卫生标准;接种复合微生物菌剂的堆体升温速率和温度最高值均大于未接种堆体,接种复合微生物菌剂有利于增加堆体水分散失量,加快堆体有机质降解速度,降低堆体氮的损失量,提高GI值;其中微生物菌剂接种量为0.5%的堆体,接种处理对水分散失、氮损失的控制和GI值的增加效果较明显.     

CuO NPs短期暴露对SBR水处理效果的影响

研究了不同浓度氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)对序批式活性污泥工艺(SBR)中化学需氧量、氨氮、总磷、硝态氮和亚硝态氮去除率的影响。实验结果表明,当环境中浓度为1 mg/L和10 mg/L的CuO NPs短期暴露时(1 d),其对活性污泥生存能力和周期内有机物去除、脱氮除磷都没有造成急性影响。经过20 d的短期运行,对SBR系统出水COD、氨氮、总磷、硝态氮和亚硝态氮也没有造成明显的影响。活性污泥呼吸抑制实验结果显示,CuO NPs对活性污泥的呼吸抑制作用与浓度呈正相关性,浓度越高呼吸抑制现象越明显,低浓度CuO NPs对活性污泥活性并没有明显的抑制作用。     

Box-Behnken响应曲面法优化耐盐复合菌剂的脱氮条件

确定耐盐复合菌剂的脱氮条件是提高脱氮率的关键,为了获得最佳脱氮条件,以耐盐复合菌剂为研究对象,脱氮率为评价指标,初始氨氮浓度、m(C)∶m(N)和投加量为考察因素,利用Box-Behnken响应曲面法优化耐盐复合菌剂的脱氮条件,同时通过Design-Expert 8.0.6数据处理软件得出相应的回归模型以及最优值。实验表明:最佳脱氮条件为初始氨氮浓度为121.15 mg·L-1、m(C)∶m(N)为15.10、投加量为5.27%,此条件下实际脱氮率为98.45%(预测值为99.31%)。响应曲面方差分析结果表明,回归模型适应性显著,在研究区域内拟合效果好,相关性好,实验误差较小,能够真实描述各影响因素与响应值(脱氮率)之间的真实关系。     

溶解氧对晚期垃圾渗滤液短程硝化及微生物群落结构变化的影响

以上海老港垃圾填埋场配套污水处理设施中的污泥为菌种源,在序批式活性污泥反应器(SBR)中对晚期垃圾渗滤液进行短程硝化处理,调节SBR中溶解氧浓度,考察溶解氧对渗滤液短程硝化的影响,分析不同溶解氧条件下污泥微生物群落结构的变化.结果表明,低溶解氧(0.2～0.5 mg/L)条件下,SBR可以获得较高的短程硝化效率,反应17h后,SBR内亚硝态氮/氨氮(质量比)为1.05,氨氮负荷可达到1.5 kg/(kg·d)(以每千克污泥悬浮固体每天承担的氨氮计),出水可以满足后续厌氧氨氧化处理的要求.从污泥变形梯度凝胶电泳(DGGE)图谱中可以看出,SBR微生物群落结构中主要优势种有uncultured Bacteroidetes bacterium、uncultured bacterium、uncultured Candidatus Amoebophilus sp.等.随着溶解氧含量的升高,SBR内微生物群落结构的多样性有所升高,但溶解氧对微生物群落结构影响有限.