重稀土元素钇对短程反硝化工艺的影响

研究重稀土元素钇（Y（III））对短程反硝化工艺的短期和长期影响.结果表明,1~50mg/L的Y（III）对亚硝酸盐的积累量无明显影响,60~100mg/L的Y（III）会影响硝酸盐的还原和亚硝酸盐的积累.1~10mg/L的Y（III）对细菌活性呈现促进作用,20~100mg/L的Y（III）对细菌活性呈现抑制作用.胞外吸附的Y（III）是抑制细菌活性的主要因子,线性拟合的相关性系数R²为0.957,半抑制浓度IC_50（吸附）为1.079mg/L（以湿重计）,对应水中Y（III）浓度为54.35mg/L.SEM显示,添加Y（III）会使细菌产生更多的胞外聚合物（EPS）将细菌包裹以抵抗Y（III）的毒性,EDS显示被包裹的细菌表面碳、氮元素含量大幅度降低,EPS影响了底物的传质.130d的长期实验表明,5mg/L的Y（III）会使反应器的反硝化性能逐渐消失,停止添加稀土后,反应器的亚硝酸盐积累功能也不能恢复.     

长期饥饿后SPNA微颗粒污泥系统性能恢复

为了确定长期饥饿后连续流一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化（SPNA）工艺的性能恢复情况,采用连续流反应器,考察了在室温下（11~23℃）经历161d饥饿期的SPNA系统性能恢复策略的可行性及脱氮性能和菌群结构变化.通过控制DO浓度及进水氨氮负荷,逐渐实现亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制和淘汰、氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（AnAOB）的活性恢复和富集.在68d内系统总氮去除率恢复至72.13%,氨氮去除率恢复至94.75%.微颗粒污泥（³200μm）的占比从42.04%升至60.98%.微生物群落结构分析发现,停止运行161d后系统Candidatus Kuenenia的相对丰度升至25.53%,表现出较强的抵抗饥饿条件的能力,系统恢复后其相对丰度逐渐降低,接近反应器饥饿前水平.AOB的高底物利用能力是系统恢复的前提,AnAOB活性的提高是系统恢复的关键.系统性能的成功恢复表明室温下161d饥饿期对系统造成的影响是可逆的,长期室温下储存SPNA污泥是可行的.     

一体式厌氧氨氧化反应器常温运行与微生物群落研究

为明确温度对一体式厌氧氨氧化工艺的影响,本研究通过降温实现了一体式厌氧氨氧化工艺22℃下的常温运行,探究了微生物活性和群落结构随温度的变化.反应器采用自配进水、间歇曝气方式运行,进水NH₄⁺-N浓度约254mgN/L,试验过程出水NO₂^--N浓度稳定在在10mg/L以下,但NO₃^--N随着降温有升高的趋势;总氮容积负荷在1.0~1.2g/（L·d）之间,总氮去除负荷在0.7~0.9g/（L·d）;总氮去除率在62%~88%.反应器颗粒污泥中AOB活性始终最高,NOB活性远低于AOB和AnAOB;温度降低NOB活性增加;AnAOB到22℃时活性明显下降,因此需特别关注该温度下反应器的运行工况.Ca.Brocadia是反应器内丰度最高的AnAOB,相对丰度为2.7%~15.1%;Nitrosomonas是反应器内丰度最高的AOB,相对丰度为2.8%~11.5%.研究发现降温使AnAOB的优势属从Ca.Jettenia变为Ca.Brocadia;即后者较前者在低温条件下更具优势.     

不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥运行的影响

在（25~28℃）下,接种成熟亚硝化颗粒污泥于连续流反应器,为避免通过蠕动泵的污泥回流所造成的颗粒污泥破碎,采用内置沉淀区进行内回流,调整停曝比为1：1、2：1和1：2,研究不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥系统稳定性的影响.结果表明,控制停曝比为1：1和2：1,亚硝化性能良好,阶段末期亚硝酸盐积累率分别为85.2%和94.5%,控制停曝比为1：2,亚硝化性能逐渐恶化,阶段末期氨氧化率和亚硝酸盐积累率下降至64.1%和58.7%.批次试验表明,间歇曝气相对连续曝气可在一定程度上较好地抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的相对活性,停曝时间越长,对NOB的活性抑制越好,但由于停曝时间过长也将导致氨氧化率降低,故在亚硝化工艺中,可采用1：1停曝比并协同其他控制条件的方式来实现连续流亚硝化工艺的长期稳定运行.污泥性能分析表明,在停曝比为1：1~1：2范围内,停曝时间越长,颗粒污泥结构越稳定,停曝时间越短,反应器内选择压较小,致使污泥沉降性能变差,部分亚硝化颗粒污泥解体,此外,胞外聚合物（EPS）化学分析及三维荧光光谱分析显示,停曝比为2：1条件下,蛋白（PN）含量较高且蛋白/多糖（PN/PS）值也较高.     

厌氧/好氧SPNDPR系统实现低C/N城市污水同步脱氮除磷的优化运行

为了解同步短程硝化内源反硝化除磷(SPNDPR)系统的脱氮除磷特性,以低C/N城市污水为处理对象,采用延时厌氧(180 min)/好氧运行的SBR反应器,通过联合调控曝气量和好氧时间,考察了该系统启动与优化运行特性.结果表明,当系统好氧段曝气量为0. 8 L·min~(-1),好氧时间为150 min时,出水PO_4~(3-)-P浓度约为1. 5 mg·L~(-1)左右,出水NH_4~+-N和NO_3~--N浓度由10. 28 mg·L~(-1)和8. 14 mg·L~(-1)逐渐降低至0 mg·L~(-1)和2. 27 mg·L~(-1),出水NO_2~--N浓度逐渐升高至1. 81 mg·L~(-1);当曝气量提高至1. 0 L·min~(-1)且好氧时间缩短至120min后,系统除磷、短程硝化性能逐渐增强,但总氮(TN)去除性能先降低后逐渐升高,最终出水PO_4~(3-)-P、NH_4~+-N分别稳定低于0. 5 mg·L~(-1)和1. 0 mg·L~(-1),好氧段亚硝积累率和SND率分别达98. 65%和44. 20%,TN去除率达79. 78%. SPNDPR系统内好氧段好氧吸磷、反硝化除磷、短程硝化、内源反硝化同时进行保证了低C/N污水的同步脱氮除磷.     

不同驯化方式实现SBR中部分反硝化的对比研究

部分反硝化（NO₃^--N→NO₂^--N）是一种非常具有前景的硝酸盐废水处理方法,其可以结合厌氧氨氧化实现低碳源、低能耗脱氮.本文以葡萄糖为碳源,对比研究3种部分反硝化驯化方式：R1（SBR缺氧）、R2（SBR缺氧-好氧交替运行）、R3（SBR缺氧搅拌伴随低曝气）.经过120d驯化后,对三种反应器污泥进行沿程实验,探索3种反硝化规律.结果显示引入溶解氧驯化后的R2、R3污泥相比R1能够更好地实现部分反硝化,且R3最佳.采用高通量测序技术,对运行109d时R1,R2,R3进行微生物群落结构对比分析.结果显示在有溶解氧参与的R2,R3反应器中的优势菌属为Candidatus Saccharibacteria,相对丰度分别为45.44%和34.96%,这是该菌首次作为反硝化污泥优势菌属被报道.另外R1反应器中微生物多样性要远大于R2,R3,这也从侧面说明R2,R3的反硝化菌更专性.初始pH值对R3驯化污泥影响的批试实验表明,初始pH值对亚硝酸盐积累有明显影响,且初始pH值越高,亚硝酸盐积累越多.     

基于不同废污泥源的短程反硝化快速启动及稳定性

为探究不同废污泥源快速启动短程反硝化和实现稳定NO_2~--N积累的可行性,在3个完全相同的SBR反应器(S1、S2和S3)分别接种:实验室城市污水反硝化除磷系统排泥、城市污水厂剩余污泥及河涌底泥,比较其短程反硝化启动快慢和NO_2~--N积累特性,考察系统短程反硝化活性和NO_3~--N→NO_2~--N转化性能,并从微生物学角度分析反应器功能菌群特征.结果表明,在乙酸钠为唯一碳源、高碱度和适宜COD/NO_3~--N比进水条件下,3个SBR短程反硝化反应器在短时间内均能够成功启动,系统平均NO_3~--N→NO_2~--N转化率为S1 S2 S3(75. 92% 73. 36% 69. 90%).同时发现持续低温条件下S1和S2呈现不同程度的短程反硝化性能恶化趋势,但S3能够稳定维持良好NO_2~--N积累性能.微生物高通量测序表明,变形菌门和拟杆菌门居PD系统主导地位,3个短程反硝化反应器NO_2~--N积累关键功能菌属Thauera属丰度差异明显:S3 S1 S2(25. 09% 4. 71% 3. 60%),表明S3具备稳定高效的NO_2~--N积累性能,同时高丰度Thauera属可能是维持低温短程反硝化活性的重要原因.     

同步半硝化-厌氧氨氧化-反硝化一体式反应器的运行条件和微生物丰度研究

通过小试考察了同步半硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)系统的运行条件以及各种细菌的丰度变化情况。结果表明:通过控制温度等运行参数可以成功启动SNAD系统。在启动阶段,细菌的丰度基本保持不变;在稳定化运行阶段,氨氧化细菌(AOB)的丰度为(2.95E+07)copies/g(每克污泥,下同)、亚硝酸盐氧化细菌(NOB)中的Nitrospira和Nitrobacter的丰度分别为(5.87E+05),(3.95E+06)copies/g,厌氧氨氧化(Anammox)细菌的丰度达到了(7.85E+09)copies/g。对于整个系统而言,AOB和Anammox是系统中的优势细菌。     

Insights into the mechanism of the deterioration of mainstream partial nitritation/anammox under low residual ammonium

Residual ammonium is a critical parameter affecting the stability of mainstream partial nitritation/anammox (PN/A), but the underlying mechanism remains unclear. In this study, mainstream PN/A was established and operated with progressively decreasing residual ammonium. PN/A deteriorated as the residual ammonium decreased to below 5 mg/L, and this was paralleled by a significant loss in anammox activity in situ and an increasing nitrite oxidation rate. Further analysis revealed that the low-ammonium condition directly decreased anammox activity in situ via two distinct mechanisms. First, anammox bacteria were located in the inner layer of the granular sludge, and thus were disadvantageous when competing for ammonium with ammonium-oxidizing bacteria (AOB) in the outer layer. Second, the complete ammonia oxidizer (comammox) was enriched at low residual ammonium concentrations because of its high ammonium affinity. Both AOB and comammox presented kinetic advantages over anammox bacteria. At high residual ammonium concentrations, nitrite-oxidizing bacteria (NOB) were effectively suppressed, even when their maximum activity was high due to competition for nitrite with anammox bacteria. At low residual ammonium concentrations, the decrease in anammox activity in situ led to an increase in nitrite availability for nitrite oxidation, facilitating the activation of NOB despite the dissolved oxygen limitation (0.15–0.35 mg/L) for NOB persisting throughout the operation. Therefore, the deterioration of mainstream PN/A at low residual ammonium was primarily triggered by a decline in anammox activity in situ. This study provides novel insights into the optimized design of mainstream PN/As in engineering applications.