铁自养反硝化污泥富集培养过程中化学与生物作用的变化规律

铁自养反硝化技术在低碳氮比废水处理中具有安全性高、成本低廉等优势,但目前对其反硝化过程机理,特别是其中生物与化学作用的关系仍缺乏清晰认识。为此,以铁自养反硝化系统为研究对象,结合反应动力学,分析不同阶段活性污泥自养反硝化过程中生物和化学作用变化规律,以期探究该过程的脱氮机制。结果表明,铁自养反硝化过程脱氮效率和速率分别可达(87.0±1.8)%和0.12 kg·(m³·d)⁻¹。铁自养条件下,未经驯化的活性污泥在反硝化过程中,Fe(Ⅱ)氧化由化学作用主导,$ {{\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}}$-N还原由生物作用主导,且生物过程由自养反硝化和以胞外聚合物为底物的异养反硝化共同作用;经驯化培养,Fe(II)氧化的生物作用增强,与${ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}}$-N还原均由生物作用主导。以上研究结果可为铁自养反硝化脱氮技术的发展提供参考。     

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...     

问歇曝气周期对低C/N比污水生物脱氮的影响

研究了间歇曝气生物脱氮工艺中,曝气周期和污水的c/N比对脱氮效率的影响,以及氧化还原电位(ORP)变化规律.中试试验结果表明,TN污泥负荷为0.05 kg/(kg MLVSS.d)时,间歇曝气系统的硝化反应所需曝气时间与总反应时间比至少要在0.5以上,一周期内搅拌时间不宜超过1 h;反硝化过程中难以找到ORP曲线突变点,因此,在低c/N比污水生物脱氮中ORP难以作为工程控制参数;由于原水的碳氮比太低,TN去除率只有35%～40%左右,为提高脱氮效率有必要投入外加碳源.     

脱氮副球菌YF1微生物燃料电池生物阴极脱氮和产电

以脱氮副球菌YF1构建纯种生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)进行脱氮和产电机理的研究。研究结果发现,阴极碳氮比、pH值对产电和脱氮效率有明显影响。当MFC的阴极运行条件pH值为8.0,碳氮比为20时,运行时间15 h时,脱氮率高达100%,输出电压为150 mV。上述结果表明,微生物燃料电池运行过程中,细菌降解硝酸根的机理为将硝酸根还原为N2或者直接将其作为自身的营养物质而利用。循环伏安(CV)与扫描电镜(SEM)的结果表明,在微生物燃料电池运行中,副球菌YF1通过接触导电作为产电的电子供体。     

碳氮比对低温投加介体生物反硝化脱氮的影响

污水的生物脱氮效果受低温抑制,投加氧化还原介体有利于反硝化过程。采用规格相同的序批式反应器,使用人工配制硝酸盐废水和经过驯化的活性污泥,考察了不同碳源浓度(碳氮比)对低温(10 ℃)投加氧化还原介体1, 2-萘醌-4-磺酸(NQS)污水生物反硝化脱氮过程的影响。结果表明：当碳源浓度(以COD计)为150~400 mg·L⁻¹ (碳氮比为1.8~4.7)时,脱氮效率随碳氮比的升高而升高;当碳源浓度为400~550 mg·L⁻¹ (碳氮比为4.7~6.5)时,脱氮效率随着碳氮比的升高而降低;当碳源浓度为400 mg·L⁻¹ (碳氮比为4.7)左右时效果最好,总氮去除率最高为64.7%。对于脱氮速率,介体强化脱氮速率随着碳氮比的升高而升高。同时,探讨了投加介体污水生物反硝化脱氮的机理,发现投加介体降低了体系的氧化还原电位(ORP),有利于反硝化脱氮反应的进行。     

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。     

耐低温贫营养好氧反硝化菌群脱氮特性及安全性

针对微污染水体强化原位生物脱氮技术同时面临低温、贫营养及好氧问题,对实验室已分离筛选的贫营养好氧反硝化菌和耐低温好氧反硝化菌进行菌源重组,构建出高效耐低温贫营养好氧脱氮功能菌群T1(Y3+F3+H8)和T2(Y3+F4)。研究不同投菌量条件下菌群的脱氮特性,结果表明,投菌量对T1脱氮效果有一定影响,0.1、0.2和1.0 mg/L投量对NO3--N去除率为71%、91%和100%,总氮去除率为56%、34%和52%;T2菌群,当投量为0.2 mg/L时,对NO3--N、总氮去除率最大可达66%和59.48%。对菌群T1、T2进行生物安全性分析,采用次氯酸钠进行消毒,其生物灭活率均达到99.9%以上。     

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NH3-N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NO2-N的积累，NO2-N对COD浓度贡献值得关注。     

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。     

生物脱氮好氧阶段不同反应过程N2O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NaNO2的方式控制系统初始NO2--N=40 mg·L-1,以丙烯基硫脲（ATU）抑制NH4+-N的氧化过程,考察了生物脱氮好氧阶段不同反应过程中N2O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NH4+-N作为电子供体,NO2--N作为电子受体,进行反硝化脱氮过程,其反硝化产物为N2O。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,N2O的产量分别占分别占进水总氮（NH4+-N+NO2--N）的7.23%和7.80%。好氧阶段NH4+-N和NO2-的氧化过程中,几乎没有N2O的产生。     

阴极硝化耦合阳极反硝化实现微生物燃料电池技术脱氮

微生物燃料电池(MFC)是一种将废水中化学能转化为电能的技术,近年来被证实可以用来同步脱氮。目前,NH4+-N的硝化与反硝化多是在MFC阴极室进行,其存在曝气条件下反硝化菌难以富集的问题,造成反硝化速度慢。为解决上述问题,本研究旨在构建一种基于阴离子交换膜的(AEM)MFC,即AEM-MFC,使阴极好氧硝化过程产生的NO2-与NO3-能通过阴离子交换膜迁移至厌氧阳极室,并在厌氧阳极室发生还原,使得反硝化不需在好氧阴极室进行。结果表明,当阴极投加200 mg/L NH4+-N时,AEM-MFC能在66 h完全去除总氮,而同样条件下基于阳离子交换膜(CEM)的MFC,即CEM-MFC,则需要26 d达到相同的脱氮效果。在阴极室投加不同浓度NH4+-N(从50到500 mg/L)条件下,AEM-MFC连续运行7个月,其产电与脱氮效果稳定。相比于传统生物脱氮方法,AEM-MFC不需要在运行过程中在加入酸或碱调节pH,所需COD/N较少,并能够同时回收电能。     

复合菌剂强化处理高盐废水脱氮效果

将耐盐脱氮复合菌剂投加到序批式生物反应器中,构建生物强化高盐废水处理系统(SBR1),以未投加复合菌剂系统(SBR2)作为对照,分析典型周期中氮素和溶解氧的变化趋势以及盐度冲击对脱氮效果的影响.实验表明,在曝气时间为6h时,生物强化系统脱氮率可稳定在96％以上,出水总氮浓度为3.8 mg/L左右.反应中始终无硝氮、亚硝氮积累,生物强化系统具有同步硝化好氧反硝化能力.当受到5％和7％较高盐度冲击时,生物强化系统表现出优于对照系统的抗盐度冲击能力,能够快速恢复原有活性,且出水总氮低于15 mg/L;当受到0％盐度的淡水冲击时,对照系统中耐盐污泥失活且无法恢复,而生物强化系统只需投加少量(3％)耐盐脱氮复合菌剂,即可快速恢复活性,出水总氮低于15 mg/L.本研究能够为生物强化高盐废水脱氮系统的构建和运行提供技术支持.     

稀土元素对生物塔烟气同时脱硫脱氮的强化作用

依据对9组持续20 d/组的正交实验(L_9(3~4))结果直观分析的极差值R变化情况考察,对稀土元素强化生物膜填料塔烟气同时脱硫脱氮性能(重点对脱氮性能)的作用进行了分析研究。分析及实验验证的结果表明,在启动阶段及实验的全过程中,添加稀土元素对生物塔烟气脱氮效率的影响均远大于同时添加的镁盐和碳源,而且其对脱氮菌生长的强化刺激作用存在于生物净化操作的全过程。     

丹麦的污水氧化沟脱氮,磷技术

早在六十年代,丹麦是认识到水体富营养化危害的少数国家之一。由丹麦工业大学和克鲁格(Krüger)公司率先开展污水生物脱氮、磷技术的开发研究,在此基础上形成了以交替运行式氧化沟(Phased Isolation Ditch,PID)为主要特点的氮、磷治理工艺。自1973年建成第一家生物脱氮污水处理厂以来,目前丹麦已有三十多家生物脱氮、磷的污水厂,其处理能力达138万人口当量(60克BOD/天或     

脱氮塔中一株异养硝化真菌的分离鉴定及其脱氮特性

在微生物净化燃煤烟气技术研究中,NO、NOx的脱除效率不高,达不到工艺要求。国内外对于微生物法净化燃煤烟气NO、NOx的细菌作用研究较多,而对真菌的作用却研究很少。为了提高微生物法对燃煤烟气NO、NOx的脱除效率,对脱氮塔生物膜中的异养硝化作用真菌进行了分离、纯化及鉴定,通过摇瓶实验研究了真菌对亚硝酸盐（NO2-）的作用特征,在脱氮塔中对NOx的脱除效率进行了实验验证。实验结果：从脱氮塔生物膜中分离纯化的真菌为木霉属的棘孢木霉Trichodema asperellum（简称：1LNL菌株）;该1LNL菌株能直接将NO2-氧化为NO3-,在实验周期为10 d的条件下,细菌对照组硝化率为31.5%、空白对照组硝化率为8.4%,1LNL菌株的硝化率能达到25.0%,实验证明真菌1LNL菌株具有一定的硝化作用;将1LNL纯菌株扩大培养液400 mL投加到脱氮塔中,NO的脱除率平均提高了4.39%,NOx的脱除率平均提高了4.00%,真菌1LNL能显著提高脱氮柱NO、NOx的脱氮效率。在微生物净化烟气中NO、NOx的研究实践中,真菌的作用应加以重视并应展开更加深入、系统的研究。     

反硝化生物滤池用于再生水脱氮效能及动力学研究

采用反硝化生物滤池处理城市污水厂二级出水,研究了反硝化生物滤池脱氮效能及其影响因素,构建了反硝化生物滤池脱氮动力学模型。结果表明,反硝化生物滤池启动7d后出水水质稳定,对NO3--N的去除率达到90%以上,NO2--N积累现象消失;当外加乙酸钠作碳源并使C/N ≥ 4.7时,对NO3--N的去除率达到90%以上,出水NO3--N浓度在1.0 mg/L以下;反硝化生物滤池具有较高的处理负荷,当HRT ≥ 5 min时,对NO3--N的去除率能达到90%以上;在实验水质条件下,滤池反硝化反应遵循一级反应动力学,且反应速率常数与流速成正比。     

一株施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri DN-LWX19的脱氮性能

从缺氧生物滤池筛选纯化得到一株具有高效反硝化能力的异养菌DN-LWX19,通过形态观察、生理生化特性及16S rDNA同源性分析,确定该菌株为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。脱氮性能研究结果表明,菌株DN-LWX19在NO3--N初始浓度为120.43 mg/L的试管培养基中,60 h对NO3--N去除率达90%,NO2--N积累浓度仅0.05 mg/L。以添加适量乙酸钠的实际污水处理二级出水为液体培养基,研究DN-LWX19在初始NO3--N浓度约为30.00 mg/L时的脱氮效果,当碳氮比(COD/NO3--N)为5:1时,菌株DN-LWX19在32 h对NO3--N去除率为100%,但是有NO2--N的积累(7.00 mg/L),且至72 h无明显变化;当碳氮比为9:1时,菌株DN-LWX19在32h对NO3--N的去除率为100%,且无NO2--N的积累。     

部分硝化/厌氧氨氧化（PN/A）工艺对城市污水厌氧处理单元出水的强化脱氮效果

为探究部分硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺对城市污水厌氧处理工艺出水的强化脱氮效能,以厌氧膜生物反应器(AnMBR)出水为研究对象,比较了不同水力停留时间(HRT)下(10、8、6和4 h),PN/A系统的脱氮效率、代谢路径及微生物群落及结构特征。结果表明：随着HRT的逐渐降低,PN/A系统的脱氮效率呈现先升高后降低的趋势;HRT为6 h时脱氮效率达到最高,为81.3%;在稳定运行期间,出水TN和COD分别低至(11.97±2.44 mg)·L⁻¹和(9.98±3.42) mg·L⁻¹;随着HRT缩短至4 h,anammox菌丰度随着氮负荷升高而有所提升,但水力冲刷过强破坏污泥形态等原因导致了系统脱氮效率的下降。通过对系统内COD与氮素转化的核算可知,厌氧氨氧化段内发生的部分反硝化(PD)过程是使系统脱氮效率明显提升的根本原因,而HRT为6 h时大约19%的${{\rm{NO}}_2^{-}} $-N由PD提供。本研究证明了PN/A系统作为城市污水主流脱氮工艺的可行性,可为该系统的应用提供参考。     

新型三维电极生物膜反应器启动特性

为提高三维电极生物膜工艺(3DEBR)脱氮效率,通过改变反应器内部电极布置形式和极板间距,探讨了新型结构反应器启动运行和反硝化脱氮特性.结果表明,新型结构反应器挂膜迅速,启动快,脱氮效果更高,TN和NO3--N的去除率稳定在94.87%和99%左右;且具有较强的缓冲pH值能力;在一定程度上抑制了NO2--N、NH4+-N的积累以及高电流条件下碳棒的电解.新型结构的反应器能在高电流条件下获得较高的脱氮效率和稳定的出水水质.     

间歇曝气生物炭湿地中污染物的去除特征及微生物种群结构

生物炭作为一种疏松多孔的吸附材料,近年来被广泛应用于受污染水体净化。通过构建生物炭投加比为0、10%、30%和40%的间歇曝气湿地系统(分别命名为CW、BW1、BW2和BW3),探究了生物炭投加比例对间歇曝气湿地中污染物去除及微生物群落结构的影响。结果表明,投加生物炭可提高湿地系统曝气段水体中平均溶解氧(DO)浓度。其中,BW3曝气段平均DO浓度为2.5 mg·L−1,相较于CW提高了13.6%,但添加生物炭对非曝气段DO浓度影响不显著(P>0.05)。所有湿地系统水体中化学需氧量(COD)去除率均高于90%,生物炭添加对耗氧有机物去除的影响并不显著。当生物炭投加比例由0增加至40%时,氨氮的去除率由80.76%提高至99.43%。生物炭可以显著提升湿地系统总氮的去除效果,BW3的总氮去除率相较于空白对照提高了18.5%,且在各反应器出水中均未检测到硝态氮(${{\rm{NO}}_3^ -} $-N)和亚硝态氮(${{\rm{NO}}_2^ -} $-N)。高通量测序结果显示,在门类水平,生物炭增加了拟杆菌门(Bacteroidetess)和变形菌门(Proteobacteria)数量,降低了放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和螺旋体菌门(Saccharibacteria)的相对丰度。各湿地系统中已检出与脱氮相关的菌属共13种,生物炭投加可提升Nitrospira、Thauera、Rhodobacter和Pseudomonas等10余种与脱氮相关的菌落丰度。在间歇曝气湿地系统中,生物炭可以通过增加脱氮相关菌属,提高对氮素污染物的净化效果。