硫自养与异养混合亚硝酸盐反硝化过程铵生成机制

为研究亚硝酸盐型碳、氮、硫同步脱除系统的特性,采用SBBR,以亚硝酸盐、硫化物及乙酸钠为基质,探索6种进水COD/N及5种进水S/N下碳、硫混合亚硝酸盐反硝化过程铵的生成机制。结果表明:在进水COD/N高于2、S/N高于1时,NO_2~--N去除率高达99%;同时,当氧化还原电位(ORP)低于-400 mV时,会出现铵浓度明显升高现象,在此条件下,进水COD/N不变时,较高的S/N会促进铵的生成;控制进水S/N不变,COD/N为3时铵浓度升高最为明显。微生物分析结果表明,该碳、氮、硫混合体系中同时存在硫自养反硝化、异养反硝化及亚硝酸盐异化还原为铵等过程,碳、硫混合亚硝酸盐反硝化过程铵的生成机制可能是低氧化还原电位和过量电子供体存在的情况下亚硝酸盐异化还原为铵的过程。     

C/N对单级脱氮系统N_2O排放量及其途径的影响

采用4组0.5 L的批式反应器,调节进水初始NH_4~+-N为100 mg·L~(-1),控制温度为30℃,DO为(2.00±0.20)mg·L~(-1),以葡萄糖为有机碳源,采用化学抑制法研究进水C/N分别为0、0.5、1.0和1.5时,单级脱氮系统的氮转化情况、N_2O排放量及N_2O排放途径。结果表明,反应器进水C/N从0升高至1.5,在6 h时系统TN去除率由14.5%增至23.5%,而系统N_2O排放量由180μg减至10μg,N_2O转化率由2.5%降至0.1%。随着进水C/N的升高,氨氧化菌(AOB)反硝化产生的N_2O排放量在3.6~11.7μg之间波动,而同步硝化-反硝化产生的N_2O排放量降幅明显,由176.8μg降至5.3μg。当C/N为较低的0和0.5时,同步硝化-反硝化对N_2O排放贡献率均达到85%以上,系统N_2O排放途径主要为同步硝化-反硝化;当C/N为较高的1.0和1.5时,AOB反硝化对N_2O排放贡献率为45.9%和26.5%,系统N_2O排放途径主要为同步硝化-反硝化和AOB反硝化作用。     

亚硝酸盐对生物膜CANON工艺脱氮性能和N_2O释放的影响

通过调控进水NO_2~--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L~(-1),研究不同初始NO_2~--N浓度对CANON工艺脱氮效果和N_2O释放的影响。结果表明:SBBR中,初始NO_2~--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L~(-1)时,TN去除率分别达到81.65%、89.09%,87.75%和88.39%;对应的N_2O释放率分别为7.03%、7.93%、10.21%和11.94%;前1/2周期内N_2O释放量分别占总释放量的46%、53%、68%和75%。通过分析可知,较高初始NO_2~--N浓度,可以增加TN去除率,但是会刺激CANON工艺中N_2O释放量的增加。     

污水硝化过程中N2O逸出控制的理论与实践

在污水生物脱氮工艺中,硝化过程是由自养硝化菌和异养硝化菌共同完成的.2类细菌的N2O生成机理及逸出量与系统中溶解氧的高低密切相关.了解硝化系统中的典型菌种自养菌Nitrosomonas europaea和异养菌Alcaligenesfaecalis生成N2O的机理是控制硝化过程中N2O逸出的理论基础,通过筛选优势菌种构建同步硝化-反硝化作用则是控制N2O逸出的新途径.     

基于好氧反硝化反应器的海水脱氮性能及动力学特征

以去除海水循环水养殖系统中硝酸盐(NO_3~--N)为目的,通过接种好氧反硝化细菌的方式构建海水好氧反硝化反应器,对其反硝化脱氮性能和动力学特征展开研究。研究结果显示,好氧反硝化反应器完成挂膜需要15 d。在有氧条件下,反应器对NO_3~--N浓度为30～150 mg·L-1海水具有良好的反硝化性能,NO_3~--N的去除率达到90%以上。批次实验结果显示:好氧反硝化过程呈现阶段性,NO_3~--N在整个过程中可被高效去除;NO_2~--N积累最大值随初始NO_3~--N浓度的增大而增大,且初始NO_3~--N浓度越高,NO_2~--N完全去除所需时间越长。采用Monod方程的微分方程模型,能够很好地拟合反硝化过程中NO_3~--N、NO_2~--N的变化趋势。该好氧反硝化反应器具有良好的脱氮性能,为解决循环水养殖系统NO_3~--N积累问题提供了新的思路。     

生物脱氮好氧阶段不同反应过程N_2O产量

在成功实现生活污水短程生物脱氮的基础上,采用体积为3 L的小试反应器,利用在线DO监测手段控制DO=1.0 mg·L~(-1),通过投加Na NO2的方式控制系统初始NO~(-2)-N=40 mg·L~(-1),以丙烯基硫脲(ATU)抑制NH+4-N的氧化过程,考察了生物脱氮好氧阶段不同反应过程中N_2O的产生量。结果表明,除缺氧反硝化细菌的反硝化过程外,好氧条件下,氨氧化菌(AOB)能够以NH+4-N作为电子供体,NO~(-2)-N作为电子受体,进行反硝化脱氮过程,其反硝化产物为N_2O。生物脱氮好氧阶段AOB的好氧反硝化和异养菌的缺氧反硝化反应中,N_2O的产量分别占分别占进水总氮(NH+4-N+NO~(-2)-N)的7.23%和7.80%。好氧阶段NH+4-N和NO~(-2)的氧化过程中,几乎没有N_2O的产生。     

连续流同步硝化反硝化(SND)体系不同HRT对脱氮及N_2O释放特性的影响

采用连续流气升环流生物反应器,考察水力停留时间(HRT)对同步硝化反硝化(SND)体系下污泥聚集状态与脱氮及N_2O释放特性影响。对不同HRT下污泥的聚集状态及脱氮特性、N_2O释放速率和来源等进行了分析。结果表明,HRT的调控对污泥聚集体的形成及状态有重要影响。HRT为14、7和4 h下,反应体系内形成了以粒径区间0.2~0.45 mm、0.6~0.9 mm和0.2 mm占优的3种的污泥聚集体体系。HRT为7 h的条件下,污泥在保持良好脱氮效果(氨氮平均去除率、总氮平均去除率及SND平均效率分别为96.7%、56.0%和60.0%)基础上,可实现N_2O减量化释放11.1%(相较于HRT为14 h的条件)。3种条件下,N_2O释放的主要来源存在差异。HRT为14 h时,N_2O主要来源于AOB反硝化,其对N_2O的贡献为异养菌反硝化的1.1倍;HRT为7 h和4 h时,N_2O主要来源于异养菌反硝化,其对N_2O的贡献分别为AOB反硝化的1.1和1.3倍。     

厌氧条件下氨氧化电子受体研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)以NH_4~+为电子供体,NO_2~-为电子受体,无需经过硝化和反硝化过程直接生成N_2从而实现脱氮,是传统硝化、反硝化脱氮工艺的突破。电子受体是Anammox的关键物质。随着对Anammox的深入研究,发现多种电子受体可在厌氧条件下转化NH_4~+,为Anammox的广泛应用提供了理论支撑。介绍了NO_2~-、SO_4~(2-)和Fe~(3+)作为Anammox的电子受体转化NH_4~+的反应机制,对目前机制分析中存在争议的方面进行了探讨,并对多种电子受体下的Anammox研究进行了展望。     

NO_2~--N和盐度对反硝化除磷及N_2O释放的影响

以驯化好的反硝化除磷污泥为研究对象,通过批式实验考察了NO_2~--N和NaCl浓度对反硝化除磷率及N_2O释放的影响。当进水亚硝酸盐的浓度由15 mg·L~(-1)升高至25和40 mg·L~(-1)时,除磷率由68.81%±0.5%降至66.25%±1%和62.88%±0.8%,TN的去除率由90.6%±0.7%降至74.55%±1.5%和51.65%±2%,N_2O释放量分别为4.82、13.83和17.06 mg。当NaCl质量分数为0%、0.5%、1%和2%时,TN的去除率由74.55%±1%降至68%±2%、64.2%±1%和54.3%±2.5%,除磷率由66.37%±1.5%降至61.29%±1%、50.47%±2%和36.7%±0.5%,N_2O-N转化率为41.1%±2%、41.4%±2.5%、48.94%±0.6%和51.03%±2%。因此,NO_2~--N和NaCl质量分数的升高均会降低脱氮除磷效率,但增加了N_2O释放量;兼顾脱氮除磷效率前提下,NO_2~--N为25 mg·L~(-1)、NaCl质量分数为1%是N_2O释放量增加的优化条件。     

连续流反应器污水硝化过程中的N2O释放

污水生物脱氮硝化阶段是温室气体一氧化二氮(N2O)的重要释放源。采用连续流反应器在2种进水氨氮(NH4-N,低氮反应器60 mg/L和高氮反应器180 mg/L)浓度条件下驯化硝化菌,并研究了不同初始NH4-N浓度和不同初始亚硝酸盐(NO2-N)浓度条件下所驯化硝化菌释放N2O的特征。结果表明在反应器运行过程中2个反应器释放N2O较少,均小于去除NH4-N浓度的0.01%;N2O的释放均随着初始NH4-N浓度或初始NO2-N浓度的升高而增加;不同初始NH4-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在0.51%~1.40%之间,高氮反应器驯化硝化菌在0.29%~1.27%之间;不同初始NO2-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在1.38%~3.78%之间,高氮反应器驯化硝化菌在1.16-5.81%之间。     

连续流反应器污水硝化过程中的N_2O释放

污水生物脱氮硝化阶段是温室气体一氧化二氮（N2O）的重要释放源。采用连续流反应器在2种进水氨氮（NH4-N,低氮反应器60 mg/L和高氮反应器180 mg/L）浓度条件下驯化硝化菌,并研究了不同初始NH4-N浓度和不同初始亚硝酸盐（NO2-N）浓度条件下所驯化硝化菌释放N2O的特征。结果表明在反应器运行过程中2个反应器释放N2O较少,均小于去除NH4-N浓度的0.01%;N2O的释放均随着初始NH4-N浓度或初始NO2-N浓度的升高而增加;不同初始NH4-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在0.51%~1.40%之间,高氮反应器驯化硝化菌在0.29%~1.27%之间;不同初始NO2-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在1.38%~3.78%之间,高氮反应器驯化硝化菌在1.16-5.81%之间。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明,当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L~(-1),COD值为4 000～5 000 mg·L~(-1)时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m~3·d)~(-1)、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L~(-1))、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中NO_x~--N浓度为154.5 mg·L~(-1),仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L~(-1))。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L~(-1),TN≤15 mg·L~(-1),进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

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。     

分段进水SBR短程生物脱氮过程中N2O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。     

CANON工艺中不同NH_4~+-N浓度条件下N_2O释放特征

在温度为(30±1)℃,以人工配置无机高氨氮废水为进水的条件下,采用序批式生物膜CANON反应器(陶粒为填料),研究了不同NH_4~+-N浓度条件下,CANON工艺脱氮过程中N_2O的释放特征。研究表明:通过控制NH_4~+-N浓度分别为200、300、400和500 mg·L~(-1),获得了84.69%、80.58%、78.16%和90.09%的TN去除率,对应的TN去除负荷分别为1.42、1.48、1.52、1.82 kg·(m~3·d)~(-1),CANON反应器脱氮性能非常稳定;反应过程中,对应的N_2O释放总量分别为6.44、10.34、13.45、19.53 mg,即随着初始NH_4~+-N浓度的增加,N_2O的释放总量逐渐增加;而N_2O的释放率虽然也有增加,但增加幅度并不显著,占TN损失的比例分别为6.06%、7.00%、7.06%、7.15%;在一个反应周期内,N_2O与NO_2~--N均呈现先升高后降低的变化趋势,但无因果关系。CANON反应器产生大量N_2O的主要原因,并非源于NO2--N的积累,也与FNA无关,而是羟氨积累造成的。     

高氮渗滤液短程生物脱氮反硝化动力学研究

采用UASB-SBR组合工艺处理实际垃圾渗滤液,在获得稳定短程生物脱氮的前提下,通过批次实验,研究SBR系统内短程生物脱氮污泥的反硝化特性.本实验通过设定不同的NO2-浓度和pH梯度获得不同FNA浓度考察其对反硝化菌的抑制影响.实验结果表明,恒定pH下,以NO2-作为电子受体时,比反硝化速率与初始NO2-浓度符合And...     

SBR用于焦化废水生物处理的试验研究

采用SBR工艺对焦化废水的有机物降解和生物脱氮进行了研究。试验结果表明,焦化废水的生物脱氮是以短程硝化/反硝化的途径存在的,而且在好氧阶段存在同时硝化/反硝化(SND)过程。好氧阶段的反硝化效率约占整个反应周期脱氮效率的37.0%。SBR反应器对NH3N的去除效率在95.8%～99.2%,COD的去除率在85.3%～92.6%。由于出水中NO2N的积累,NO2N对COD浓度贡献值得关注。     

生物炭对Cu~(2+)污染土壤反硝化过程的影响

反硝化过程会导致土壤系统中氮素的流失,而且产生温室气体N2O,有必要控制污染土壤的反硝化过程。研究了Cu~(2+)污染土壤中添加生物炭对反硝化过程的抑制。结果表明,Cu~(2+)污染土壤的NO-3浓度低于未污染土壤,N2O释放速率大于未污染土壤,可见Cu~(2+)污染土壤中的Cu~(2+)可促进反硝化过程。添加生物炭可明显降低土壤中可提取Cu~(2+)浓度,N2O释放速率降低,NO-3浓度升高,但NO-3浓度的升高滞后于N2O释放速率的降低。生物炭添加量为5%(质量分数)时对反硝化作用的抑制效果最强。     

生物同步脱氮除硫工艺研究进展

传统生物脱氮除硫过程中存在着许多问题。近年来,通过对脱氮微生物的深入研究,生物脱氮技术取得了突破性进展,而在生物同步脱氮除硫方面发展相对缓慢。总结了包括反硝化除硫、硫酸盐还原—自养反硝化—硝化、反硝化氨氧化以及硫酸盐型厌氧氨氧化等生物同步脱氮除硫工艺的特点,分析了各自的工艺原理及面临的挑战,并提出了今后的研究方向。     

以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷过程中N_2O积累的影响因素

接种稳定运行140 d的反硝化除磷污泥,通过批次实验,研究了亚硝态氮投加方式、进水COD浓度和p H对反硝化除磷过程N_2O代谢的影响。结果表明,60 mg/L的亚硝态氮均分3次投加与1次投加相比,系统内N_2O最大积累量从14.23 mg/L降低为2.90 mg/L,经缺氧吸磷后N_2O剩余量由8.20 mg/L降低至0.02 mg/L,表明多次投加亚硝态氮可有效避免N_2O的积累。当初始进水COD浓度为150、300和450 mg/L时,经3 h缺氧代谢后出水中N_2O剩余量分别为11.70和7.59、4.77 mg/L,较高进水COD浓度可有效降低N_2O的产量。不同p H值的实验结果表明,较高p H可促进N_2O的代谢,并最终减少N_2O的产生量。