Enhanced biological nutrient removal by the alliance of a heterotrophic nitrifying strain with a nitrogen removing ecosystem

Nitrogen removal from synthetic wastewater was investigated in an airlift bioreactor （ALB）, augmented with a novel heterotrophic nitrifier Pseudonocardia ammonioxydans H9^T under organic carbon to nitrogen ratios （Corg/N） ranging from 0 to 12. Effect of the inoculated strain was also determined on the settling properties and the removal of chemical oxygen demand （COD）. Two laboratory scale reactors were set up to achieve a stable nitrifying state under the same physicochemical conditions of hydraulic retention time （HRT）, temperature, pH and dissolved oxygen （DO）, and operated under the sequencing batch mode. The level of DO was kept at 0.5- 1.5 mg/L by periodic stirring and aeration. Each specific Corg/N ratio was continued for duration of 3 weeks. One of the reactors （BR2） was inoculated with P ammonioxydans H9^T periodically at the start of each Corg/N ratio. Sludge volumetric index （SVI） improved with the increasing Corg/N ratio, but no significant difference was detected between the two reactors. BR2 showed higher levels of nitrogen removal with the increasing heterotrophic conditions, and the ammonia removal reached to the level of 82%-88%, up to10% higher than that in the control reactor （BR1） at Corg/N ratios higher than 6; however, the ammonia removal level in experimental reactor was up to 8% lower than that in control reactor at Corg/N ratios lower than 2. The COD removal efficiency progressively increased with the increasing Corg/N ratios in both of the reactors. The COD removal percentage up to peak values of 88%-94% in BR2, up to 11% higher than that in BR1 at Corg/N ratio higher than 4. The peak values of ammonia and COD removal almost coincided with the highest number （18%-27% to total bacterial number） of the exogenous bacterium in the BR2, detected as colony forming units （CFU）. Furthermore, the removal of ammonia and COD in BR2 was closely related to the number of the inoculated strain with a coefficient index （R2） up to 0.82 and 0.85 for ammonia and     

分段进水SBR短程生物脱氮过程中N_2O产生及控制

利用SBR,控制曝气量为60 L/h,利用在线pH曲线控制曝气时间,成功实现了短程生物脱氮过程,并考察了不同进水方式下SBR运行性能及N2O产量。结果表明,分段进水能够有效降低短程生物脱氮过程中外加碳源投加量。在原水进水碳氮比较低时,采用递增进水量的进水方式,能够有效降低生物脱氮过程中NO-2积累量,从而降低系统N2O产量。1次进水、2次等量进水和2次递增进水方式下,生物脱氮过程中N2O产量分别为11.1、8.86和5.04 mg/L。硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分氨氧化菌（AOB）在限氧条件下以NH＋4-N作为电子供体,NO-2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。     

一株高效异养硝化菌的分离、鉴定及其氨氮去除特性

以丁二酸钠为唯一C源,从垃圾渗滤液活性污泥中富集、分离及筛选出一株高效的异养硝化菌,通过形态观察、生理生化特征及16S rDNA序列分析,对分离菌株进行了鉴定,同时对其硝化功能和氨氮去除特性进行了研究.结果表明,分离到的异养硝化菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp.),命名为XS76,其GenBank登录号为(JQ934897).该菌经过24h培养,有约60%的氨氮转化为胞内氮,35%左右的氨氮被去除,仅有少量硝酸盐氮的积累,没有羟胺和亚硝酸盐氮的积累.碳源、有机氮源、C/N比、温度等因素均对氨氮去除有较大的影响,在接种量为4%、丁二酸钠为碳源、硫酸铵为氮源、C/N 15、转速180~200r/min、pH 6~9及温度为34℃,氨氮负荷为420 mg/L时处理效果最佳, 96 h氨氮去除率可达99.20%.显示了高效的氨氮去除效果,具有潜在的实际废水应用价值.     

流量分配对短程生物脱氮过程中N2O产生的影响

利用SBR反应器,通过在线pH曲线控制好氧-缺氧反应时间,成功实现了短程生物脱氮,并考察了分段进水条件下流量分配对SBR反应器运行性能及N2O产量的影响.结果表明,与原水分2次在不同阶段等量加入反应器的二段进水方式相比,原水分3次等量进入反应器的三段进水方式能够有效降低脱氮过程中外碳源投加量和氧化亚氮产量;氧化亚氮主要产生于硝化过程,反硝化过程能够将硝化阶段积累的N2O还原至N2.2次、3次等量进水条件下,生物短程脱氮过程中乙醇投加量分别为0.8和0.6 mL,N2O释放量分别为8.86和5.05 mg·L-1(以N计).硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因.     

一种负载型生物载体的制备及性能研究

为强化载体表面生物膜的活性,研究以水性聚氨酯(waterborne polyurethane)为介质制备负载电气石的聚氨酯(tourmaline on polyurethane,TPU)载体.用扫描电镜(SEM)和持水倍率表征载体的物理性能,并且考察TPU载体对挂膜量及硝化能力的影响.结果表明,水溶性聚氨酯浓度能够影响TPU载体对电气石的负载量,导入电气石可以优化TPU载体上极性基团的数量以及环境pH值,亚硝酸菌和硝酸菌在TPU载体上的不可逆附着量分别提高了74.82%和71.89%.与未投载体相比,NH4+-N和NO2--N的去除率分别提高了8.12%和9.08%,表明优化的TPU载体能促进硝化作用.     

高效异养硝化细菌Alcaligenes faecalis Ni3-1的分离及其脱氨特性研究

从生活排污渠中分离筛选出高效异养硝化菌株Ni3-1,通过形态和16S r DNA序列分析,初步鉴定为Alcaligenes faecalis。脱氨特性研究表明:Ni3-1的异养硝化作用主要发生在指数期;碳源对菌株脱氨效果影响较大,柠檬酸三钠和丁二酸钠为最佳碳源;在氨氮为10~1 000 mg/L时,Ni3-1均表现出较高的脱氨能力;Ni3-1适应能力较强,温度为25~35℃,p H为6~9,C/N为10~15时,24 h氨氮去除率均达95%以上。将Ni3-1用于处理高氨氮猪场废水,48 h氨氮去除率可达93.2%,且未检测到亚硝态氮和硝态氮的积累。总体而言,菌株Ni3-1在脱氨效率和适应能力方面具有明显优势,在污水脱氮处理中具有一定的开发利用价值。     

异养硝化/好氧反硝化菌的分离鉴定及其在不同培养条件下产N_2O研究

以乙酰胺为唯一碳氮源分离纯化出2株既能异养硝化又能好氧反硝化的菌株XM1和HX2,革兰氏阴性,分别为链状杆菌和球状菌.在富集培养基中,菌株HX2产N2O量为XM1的76倍;两菌株均能分别以葡萄糖、甘露醇、酒石酸钠为唯一碳源进行生长;也可分别以硝酸钠和硫酸铵为唯一氮源进行硝化和反硝化作用,但菌株XM1生长速率快于HX2,且有较多的NO2-积累.部分长度的16S rDNA序列分析表明,菌株XM1与HX2的序列与Pseudomonas sp.具有99%的相似性,定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).两菌株27d反接种培养实验结果表明,在添加外源N的条件下,HX2菌株更适合在30%的土壤水分(WFPS)条件下生长,N2O产生量为(36.01±2.48)ng/g,为60%WFPS条件下N2O产生量的1.9倍;而菌株HX1则适合在60%的水分条件下生长,在该条件下几乎不产生N2O.     

亚热带红壤硝化特性的干土效应响应

风干处理常对土壤中的硝化细菌数量和活性造成显著影响.为研究土壤硝化作用的干土效应,以分别发育于第四纪红土(quaternary red earth,Q)和红砂岩(tertiary red sandstone,S),利用方式为水稻(rice,R)与旱地(upland,U)的4个农田土壤的新鲜土与风干土为供试材料,进行35d的室内培养试验.结果表明,对于无外源铵输入的处理而言,旱地土壤QU的新鲜土和风干土的硝化率分别为48%和54%,SU则分别为76%和78%,硝化作用的干土效应均不显著(p0.05);但干土效应却显著影响了水稻土的硝化作用(QR的新鲜土和风干土的硝化率分别为40%和89%,SR分别为76%和94%,p0.01),且其风干土样的硝化作用表现出明显的微生物激活过程.外源铵的加入促进了土壤的硝化作用强度且使得旱地土壤的干土效应显著,所有供试土壤新鲜土的硝化率均显著高于风干土的硝化率.总之,土壤利用方式显著影响了硝化作用对干土效应的响应,而且利用方式和加铵对硝化作用的干土效应有着极显著的交互作用.     

设施菜田土壤N2O产生对O2的响应

以添加(DIS)/不添加(DI)玉米秸秆的常规设施菜田土壤为研究对象,通过室内培养试验,利用在线自动监测培养系统,在不同初始氧气体积分数下(0%、1%、3%、5%和10%)监测土壤N_2O、NO、N_2和CO_2产生量的动态变化,并同步分析了土壤无机氮(NO-2、NO-3、NH+4)含量,同时设置添加Na Cl O3的处理抑制土壤NO-2的氧化,以期对比研究不同碳投入菜田土壤N_2O产生量对O_2的响应.结果表明,厌氧条件下土壤N_2O产生量显著高于有氧条件下土壤N_2O产生量(P0.01).当氧气体积分数≤1%时,添加秸秆的(DIS)土壤N_2O产生量显著高于未添加秸秆的(DI)土壤(P0.01).土壤中氧耗竭时会观察到明显的N_2O产生速率峰值,但N_2产生速率峰值随着初始氧气体积分数的升高极显著降低(P0.01),反之,土壤中如果没有出现氧耗竭的现象,则N_2O和N_2产生量随着初始氧气体积分数的升高显著降低(P0.01).初始氧气体积分数介于1%~5%时,培养过程中会观察到持续的NO-2累积,且在该氧梯度内N_2O/(NO+N_2O+N_2)指数显著高于0%以及10%初始氧气体积分数的处理,此外,添加Na Cl O3后,当初始氧气体积分数为5%和10%时,持续增加的NO-2与N_2O产生量两者之间线性相关(R2≥0.85).本研究结果表明,低氧条件下不完全的反硝化和NO-2诱导的硝化细菌反硝化共同作用,显著增加了土壤N_2O的产生量和N_2O/(N_2O+NO+N_2)指数;但是,有氧条件下土壤N_2O的产生量显著低于厌氧条件(P0.01).     

两级常温厌氧—好氧—固定化微生物组合工艺处理酿酒废水

酿酒废水是一种典型的高氨氮浓度的有机废水.采用两级常温厌氧-好氧-固定化微生物组合工艺对酿酒废水进行中试研究,重点考察了各级工艺对有机物和氨氮的去除效果,并且对影响系统稳定运行的主要因素进行分析.试验结果表明,稳定运行状态下,一级厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器对有机物去除率可达到70%～90%,处理效果受环境温度影响较大;二级EGSB反应器可以同时去除有机物和氮氧化物;三级好氧接触氧化反应器对有机物的去除率可达到70%,氨氮去除率维持在50%;包埋硝化菌流化床反应器最终能有效地去除水中的氨氮,出水氨氮质量浓度低于15 mg/L.