废水反硝化除磷技术研究进展

结合近年来国内外最新研究成果,综述了反硝化除磷机理及工艺.重点介绍了反硝化聚磷菌的微生物学特性和除磷特性,以及不同种类的反硝化除磷工艺,并对反硝化除磷技术进行了展望.     

牡蛎壳生物滤池处理含盐污水中的硝化特性

采用牡蛎壳为曝气生物滤池填料,以含NaCl的生活污水为处理对象,在SBR操作条件下,系统考察进水NaCl浓度、曝气时间及进水pH值等对硝化性能的影响。结果表明,进水NaCl浓度为10~15 g/L时,平均氨氮去除率可稳定在97%以上;较高浓度NaCl对亚硝酸化菌活性影响较弱,对硝酸化菌活性影响较强,特别是在日曝气时间少于12 h时,其出水中亚硝氮的含率大于50%;当进水pH值在6~9变化时,反应器内pH值可稳定在6.5~7.5,硝化性能良好,表明牡蛎壳填料可为硝化反应提供碱度。     

过硫酸钾去除水中的TCE

以地水中的氯代烃污染物三氯乙烯(TCE)为目标污染物,以过硫酸钾溶液为氧化剂,探讨了不同条件下过硫酸钾对TCE的去除效果。实验结果表明,在40℃,过硫酸钾初始浓度为2.43 g/L条件下,反应2 h后,TCE的去除率就可达到96.8%;过硫酸钾对TCE的去除符合一级反应动力学方程,速率常数(K)为1.3364 h-1,半衰期(t1/2)为0.51 h;过硫酸钾对TCE的去除速率在pH为中性附近时最大,其后无论pH升高或降低去除速率均减小;受温度和pH影响较明显,并且反应温度越高,受pH的影响越明显;随离子强度的增加而减小;反应活化能为119.6 kJ/mol;过硫酸钾溶于水生成过硫酸根离子(S2O28-),S2O28-会进一步生成硫酸根自由基(SO4-.),在碱性条件下,SO4-.与OH-反应会进一步生成羟基自由基(.OH)。过硫酸钾对于TCE的去除主要源自SO4-.和.OH的强氧化性。     

序批式生物膜反应器挂膜启动实现短程硝化

常温条件下(20～25℃),以模拟的人工配水为研究对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),在初期挂膜的基础上,笔者运用两种不同的挂膜方式即重新加入新泥和不加新泥而加大进水COD浓度来实现生物膜的快速启动。实验表明,2种挂膜启动通过14 d的培养与富集,NH4+-N与COD的处理效果都能分别达到85%和75%以上。将剩余污泥排尽后,采用第1种挂膜方式的反应器通过连续间歇曝气,达到了比较好的短程硝化效果。调整溶解氧,并且通过先下降后上升曝气量的方式,能进一步提高亚氮的出水。最终在DO为3.6 mg/L时,亚氮的积累率能达到平均74%左右,达到了比较好的亚硝化效果。而第2种挂膜方式培养的生物膜则以好氧反硝化菌为主,去除的氨氮由同化作用和培养的好氧反硝化菌去除,以后者为主。通过比较可以看出,为了实现短程硝化,第1种挂膜方式比第2种更具有优越性,有利于硝化菌种的生长和亚氮的积累,而第2种方式则有利于培养好氧反硝化菌。     

复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究

以天然矿物质沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构建复合基质生态床，表面种植景观植物，采用下向流-上向流运行方式修复北方景观水体。分别进行静态实验及不同循环速率下的动态实验，考察对水体污染物去除过程。结果表明，2种运行方式下对水体NH⁺₄-N去除率都在85%以上，其中以1 h为循环周期的运行方式去除率达97%，较静态提高12.8%；TN去除率最高为84%；TP去除不稳定，过程缓慢。煤渣层对NH⁺₄-N的去除效果差，硝化作用不彻底与反硝化作用的加强使下层出水NH⁺₄-N 、NO^-₂-N及NO^-₃-N浓度均高于上层。提高循环速率有利于对氮的去除。     

蜡状芽孢杆菌WXZ-8的异养硝化/好氧反硝化性能研究

通过聚合酶链式反应(PCR)扩增、16S rDNA测序并结合同源性分析,鉴别出菌株WXZ-8为蜡状芽孢杆菌(Bacillus ce-reus).对菌株WXZ-8进行异养硝化/好氧反硝化性能测定,并通过正交实验进行培养条件的优选,选取的因素为COD/N、温度、转速和pH.结果表明,对菌株WXZ-8影响最大的因素是转速,其次为COD/N;在最优条件(即温度=30℃、COD/N=25、pH=9.0、转速=180 r/min)下,菌株WXZ-8的氨氮去除率最高达到96.06%.在最优条件下,提高初始氨氮质量浓度为211.52、429.16、897.29mg/L时.菌株WXZ-8在前48 h的氨氮去除速度均达到最大,分别为119.04、94.76,142.21 mg/(L·d),其氨氮去除率最高分别为94.41%、73.43%、51.08%.菌株WXZ-8具有良好的异养硝化/好氧反硝化性能.     

3株反硝化聚磷菌的分离与鉴定

通过烛缸法培养富集、分离，结合除磷试验、硝酸盐还原产气试验及异染颗粒和PHB颗粒染色辅助检验相结合的方法筛选，得到3株具有较高脱氮除磷效率的反硝化聚磷菌DNPA8, DNPA9和DNPA10。在富氮富磷培养基中培养48 h，各菌株的脱氮率均大于75%，除磷率均大于78%。采用多相分类的方法确定了3株反硝化聚磷菌的分类地位，DNPA8为嗜麦芽寡养单胞菌，DNPA9为水生丛毛单胞菌属首次发现的反硝化聚磷菌；DNPA10为约翰逊氏不动杆菌。该研究结果为富营养化水体的治理提供了有效的菌种资源。     

好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器性能和膜污染研究

实验研究了好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR的处理性能,并将其与活性污泥膜生物反应器ASMBR进行对比,考察了颗粒污泥在减缓膜污染中所起的作用.好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR连续稳定运行102 d,系统具有良好的去除有机物和同时硝化反硝化能力,在进水COD和NH+4-N浓度分别为500和200 mg/L时,COD、NH+4-N和TN的去除率分别稳定在86%、94%和45%以上.颗粒污泥有效减缓了膜污染,延长了膜清洗的周期,AGMBR中的膜污染以膜孔堵塞为主,占总阻力的64.81%;滤饼层的阻力为2.1×1012m-1,远小于ASMBR中的16.07×10"m-1;膜清洗周期是相同条件下ASMBR的2.43倍以上;而且AGMBR内不断有新颗粒生成,维持了AGMBR系统性能和运行的稳定.     

以聚丁酸丁二醇酯为碳源去除含盐水体硝酸盐的研究

以可生物降解聚合物为碳源和生物膜载体可以解决异养反硝化有机碳源的添加不足或过量的问题.在序批式反应条件下,以聚丁酸丁二醇酯(PBS)为碳源和生物膜载体,对含盐水体异养反硝化过程中的细菌群落特征进行了研究.结果表明,试验条件下硝酸盐可以得到很好的去除,虽然有亚硝酸盐的明显积累,但最终被降低.硝酸盐的存在会降低含PBS水体中溶解性有机物的含量.应用变性梯度凝胶电泳和16S rDNA的方法鉴别到的细菌包括:Pseudomonas stutzeri,Pseudomonas sp.,Alteromonas sp.,Marinobacter salsuginis,Thalassospira xianheensis,Itellibacter vladivostokensis,Euplotopsis encysticus,Alcanivorax venustensis,Halomonas sp.,Agrobacterium tume aciens,Pannonibacter phragmitetus,Vitellibacter vladivostokensis.试验结果表明,反硝化条件下PBS具有较好的可生物降解性和明显的NO3--N去除能力,是比较理想的低C/N含盐水体异养反硝化碳源.     

蠡河底泥中反硝化复合菌群富集及菌群结构研究

从无锡市滨湖区蠡河底泥中富集培养反硝化复合菌群,研究其在不同富集培养阶段TN、NO-3-N、NO-2-N、NH+4-N和COD动态变化,分析反硝化过程中气体释放总量、释放速率和成分,通过构建全长16S r DNA克隆文库研究其菌落结构.结果表明,反硝化复合菌群富集在阶段4时脱氮效果最佳,仅在9 h内,330 mg·L-1的TN负荷下,TN去除率达90.9%,NO-3-N去除率达100%,中间产物NO-2-N和NH+4-N积累量最少,分别为3.39 mg·L-1和16.64 mg·L-1,COD去除率达85%;释放气体260m L,气体主要成分为N2,同时还有少量的CH4和CO2等.富集培养反硝化复合菌群细菌属于Pseudomonadaceae科和Rhodocyclaceae科,为Proteobacteria门,OUT丰度分别为57.8%和31.6%,Pseudomonadaceae科是优势类群.