晚期垃圾渗滤液短程硝化影响因素研究

采用固定化微生物曝气生物滤池（I－BAF），探讨了水力停留时间（HRT）、游离氨（FA）、pH、溶解氧（DO）对晚期垃圾渗滤液短程硝化的影响和碳氮比（C/N）对同步脱氮的影响。试验结果表明，在HRT为2 d，对应氨氮负荷为0.26～0.3 g/L·d，保持出水FA在1 mg/L以上，pH在79左右，DO控制在1.3±0.2 mg/L时，最利于实现短程硝化。DO是影响短程硝化的决定性因素，DO＞1.6 mg/L时，短程硝化可能向全程硝化转化。投加碳源NaAc并控制C/N在1.6～2.2，可以使部分亚硝氮直接通过同步反硝化去除，提高总氮去除率。     

亚硝酸细菌amoA基因的克隆、测序与表达

采用PCR技术对亚硝酸细菌的特异性amoA基因进行克隆、测序 ,以确定其准确性 ;然后采用基因重组技术构建亚硝酸细菌的基因工程菌 ,并进行鉴定与功能初步评价 .结果表明 ,克隆得到的 4种亚硝酸细菌的amoA基因 ,与标准菌株Nitrosomonassp.GH2 2的amoA基因同源性达到 98%～ 99% ;构建了一种含有特异性amoA基因的大肠杆菌基因工程菌株 ,并采用直接比色法对重组细菌的氨氧化活性进行测定 ,发现基因工程菌的氧化氨氮速率明显高于分离的野生菌株 .研究表明 ,利用基因重组技术对亚硝酸细菌等自养菌进行改造 ,构建高效基因工程菌在水污染治理领域具有可行性 .图 6表 1参 12     

底物流加-间歇运行方式下氨氧化细菌富集培养的效果及影响因素分析

富集培养氨氧化细菌(AOB)可为污水处理工艺提高氨氮氧化速率、促进亚硝酸盐积累提供物质基础。在(20±2)℃下,采用底物流加-间歇运行方式进行氨氧化细菌富集培养,重点考察了游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)、溶解氧(DO)等因素的影响,并对富集前后活性污泥样品中的AOB进行了定性定量分析。结果表明:第15天左右AOB增殖进入稳定生长期,比氨氮氧化速率由接种时的4.45 mg·(g·h)~(-1)升高至57.22 mg·(g·h)~(-1);通过pH、底物流加速率和实际反应速率关系的联合控制,可以实现整个反应过程中FA和FNA在预期范围内波动;即使在极低的DO条件下,高纯度的AOB也可进行氨氮氧化。高通量测序结果表明,体系内Nitrosomonas属的AOB大幅度增长,可由0.23%上升至54.18%,亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的生长得到了有效抑制,培养结束时仅为0.12%。荧光定量PCR对AOB功能基因amoA的绝对含量结果表明,富集前后平均拷贝数由2.67×10~5 copies·g~(-1)升至最大,可达9.67×10~9 copies·g~(-1),AOB成为活性污泥中的优势菌。本研究结果可为常温条件下快速富集AOB提供参考。     

基于SIMULINK的硝化反应动力学模型的仿真

利用MATLAB/SIMULINK对序批式生物膜反应器内的氨氧化细菌与亚硝酸盐氧化菌的生化反应进行仿真预测。模型的验证结果表明,适当的选择模型中的溶解氧浓度、碱度以及温度3种参数,SIMULINK仿真动力学模型能够比较准确地对氨氧化细菌与亚硝酸氧化细菌处理生活污水的过程进行仿真和预测.NH4+-N、NO2--N和NO3--N 3种基质仿真值的绝对平均误差最大为15.88,最小为1.13;NH4+-N、NO2--N和NO3--N的Nash.Suttcliffe模拟效率系数分别为99.36%、98.64%和99.25%;此外,还对SIMULINK仿真动力学模型中的溶解氧浓度、碱度以及温度进行了灵敏度分析,结果表明,温度的灵敏度最大、溶解氧次之、碱度灵敏度相对最小。     

硝化颗粒污泥的快速培养及其硝化特性分析

以好氧颗粒污泥接种小试柱形SBR，采用自配无机氨氮废水为进水，在中温（28～30℃）条件下通过逐步提升进水NH4^＋-N浓度（100～650mg／L）和缩短水力停留时间（8～4h）快速培养硝化颗粒污泥。实验结果证实，以好氧颗粒污泥接种可以促使硝化颗粒污泥快速形成，36d时粒径〉0．21mm的颗粒污泥占总数的93％，颗粒污泥NH4-N比去除速率为50．53mgNH4^＋-N／（gSS·h）。硝化颗粒污泥具有良好的短程硝化性能，亚硝酸盐产生速率和累积率分别保持在3．3kgNO2-N／（m^3·d）和85％以上。反应初期高FA和反应末期高FNA的共同抑制是该研究中实现和维持稳定短程硝化的关键因素。     

壳聚糖衍生物修饰电极测定水中NO_2~-的研究

利用水杨醛对壳聚糖进行改性,合成壳聚糖席夫碱类衍生物(S-CTS),将其滴涂在玻碳电极表面成膜。用循环伏安法研究了该修饰电极对NO2-的电催化作用。实验结果表明,以0.1mol/LpH4.0的B-R缓冲溶液为底液,还原峰电流与NO2-浓度在1.8×10-1～70mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.9915,检出下限达4.6×10-3mg/L。用于水样测定,结果满意。     

亚硝酸盐对聚磷菌好氧摄磷的影响研究

利用批量试验研究了不同浓度的亚硝酸盐对聚磷菌好氧摄磷过程的影响,以及在含盐废水硝化过程中亚硝酸盐的累积对聚磷菌好氧摄磷的影响.试验结果表明:亚硝态氮浓度为4 mg/L时,对聚磷菌摄磷有抑制作用,其对摄磷速率的抑制系数为0.08;亚硝态氮浓度为15 mg/L时,对聚磷菌摄磷产生明显的抑制,抑制系数增加到0.61.亚硝酸盐对聚磷菌的抑制作用主要与亚硝酸有关.本研究中亚硝酸浓度在0.000 2 mg/L以上时即对聚磷菌产生较强的抑制作用.亚硝酸盐对聚磷菌的抑制作用只是在亚硝酸盐存在的条件下才发生,一旦亚硝酸盐消失,对聚磷菌的抑制作用即可解除.含盐废水硝化过程中,在好氧反应开始1～2 h内,由于亚硝态氮浓度低,其对聚磷菌摄磷抑制作用小.随着亚硝态氮的逐步累积,亚硝态氮浓度达到8～9mg/L以上时,其对聚磷菌摄磷的抑制作用逐渐增强.进水氨氮浓度高时,好氧反应过程中pH值较低,会导致亚硝酸浓度增高,致使磷酸根的吸收量减少.     

前置反硝化生物脱氮工艺实现亚硝酸氮积累的试验研究

通过试验实现了前置反硝化工艺亚硝酸氮的积累,从温度、pH值、游离氨(FA)浓度、污泥龄、溶解氧(DO)浓度等几个影响亚硝酸氮积累的主要因素逐一分析.采用中试装置在常温条件下处理实际生活污水.在试验开始阶段DO浓度维持在0.5mg/L,出现了亚硝酸氮的积累,随后提高DO浓度到1.5 mg/L以上,亚硝酸氮积累现象随之消失,最后又降低系统中的DO浓度到0.5 mg/L附近,亚硝酸氮积累现象再次出现,由此得出DO是实现亚硝酸氮积累的关键因素.试验发现有效地控制DO浓度在0.5 mg/L可实现亚硝酸氮比较持久稳定的积累.     

A/O中试工艺中亚硝酸氮积累现象的消失与重现

应用A/O工艺处理低C/N比的生活污水,SRT维持在15d左右,水温控制在21-25℃,pH值在7.2-7.6之间,污泥浓度为2500-4500mg·l-1,通过控制溶解氧(DO)浓度实现了亚硝酸氮积累、消失和重现.维持较低的DO浓度(≤0.7mg·l-1)可使亚硝酸氮积累现象重现.在两次试验的比较中,亚硝酸氮积累破坏的愈彻底相应恢复的过程就愈漫长.在长期较低的DO浓度条件下,亚硝酸菌充分利用了有限的溶解氧,在与丝状菌竞争DO中占到优势,因此,污泥沉淀性能很好,没有产生严重污泥膨胀.同时分析了pH值、游离氨(FA)浓度、温度等对亚硝酸氮积累的影响,DO是影响亚硝酸氮积累的关键因素.     

单级和多级A/O工艺中氮的去除效果及N2O的产生特性

利用SBR反应器模拟单级和多级A/O工艺,在进水水质、水力停留时间(HRT)、泥龄(SRT)、温度、缺氧好氧时间比(A/O比)均相同的条件下,考察了两种脱氮系统中氮的去除效果及N_2O的释放情况.结果表明,对于与城市污水水质相当的进水水质,单级A/O工艺和多级A/O工艺对COD、氨氮的去除率均在95%以上,二者无明显区别,但是前者对TN的去除效率高于后者,二者的总氮去除率分别为72.1%和52.2%.在氮素的转化过程中,典型周期内(3 h)单级A/O工艺和多级A/O工艺中N_2O的产生量分别为16.95 mg和3.59 mg,其转化率(即N_2O的产量与TN的去除量之比)分别为11.47%和4.11%,且N_2O的产生和释放主要发生在好氧段(硝化阶段),缺氧段(反硝化阶段)基本无N_2O释放.单级A/O工艺比多级A/O工艺更有利于硝化细菌(AOB、NOB)的生长,在相同的运行条件下,两工艺中AOB的优势菌种皆为Nitrosomonas,但前者的相对丰度高于后者;单级A/O工艺中NOB的种类和相对丰度也明显多于多级A/O工艺.在实际运行中采用合适的A/O分区或供氧方式既可以较好地去除污水中氮素污染,又可以减少N_2O的释放对大气造成二次污染.