氢自养脱氮法去除污染地下水中硝酸盐氮的模拟研究

针对硝酸盐氮污染地下水,利用含水层介质培养驯化氢自养脱氮菌,借助静态实验,开展氢自养脱氮的室内研究,考察了初始NO3--N浓度、C/N、P/N、溶解氧（DO）和腐殖酸（HA）对脱氮能力的影响。结果表明,当初始NO3--N浓度为11 mg·L-1时,反应7 d后去除率为97.0%;当初始值分别为22和44 mg·L-1时,13 d后去除率为97.9%和60.7%。在C/N ≤ 2：1时,生成的NO2--N峰值达3.45 mg·L-1。当C/N=15：1~20：1时,去除率增加至97.1%~97.8%,NO2--N为0.12~0.35 mg·L-1。当P/N由0.03：1增加至0.29：1时,去除率由76.5%上升至98.1%。当DO≤1.98 mg·L-1时,去除率为93.7%~96.8%;当DO≥3.87 mg·L-1时,去除率降低至84.1%~88.5%。当HA由0.05 mg·L-1增加至38.75 mg·L-1时,去除率为96.8%~98.1%,同时与初始HA相比残留HA呈降低趋势。初始NO3--N浓度、C/N、P/N和DO显著影响氢自养脱氮性能。HA抑制自养脱氮性能,且HA存在时部分NO3--N被异养脱氮去除。     

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(NO3--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NO3--N浓度为30~150 mg·L-1海水具有良好的反硝化性能,NO3--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,NO3--N在整个过程中可被高效去除;NO2--N积累最大值随初始NO3--N浓度的增大而增大,且初始NO3--N浓度越高,NO2--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NO3--N、NO2--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NO3--N积累问题提供了新的思路。     

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。     

同步硝化反硝化工艺中DO浓度对N2O产生量的影响

采用序批式生物膜反应器（SBBR）,在连续曝气全程好氧的运行条件下,考察不同溶解氧浓度对同步硝化反硝化脱氮性能及N2O产量的影响。控制溶解氧浓度恒定在1、2、2.5和3 mg/L。结果表明,DO为2 mg/L和2.5 mg/L时,氨氮去除率分别为97.9%和98.5%,同步硝化反硝化率均为99%。DO为2 mg/L时,系统中N2O产生量最低,为0.423 mg/L,占氨氮去除量的1.4%;DO为3 mg/L时N2O的产生量最高,为2.01 mg/L,是DO为2 mg/L时的4.75倍。系统中亚硝酸盐的存在可能是高溶解氧条件下N2O产量增加的主要原因,同步过程中没有NOx-的积累即稳定的SND系统有利于降低生物脱氮过程中N2O的产生量。     

亚硝酸盐对生物膜CANON工艺脱氮性能和N2O释放的影响

通过调控进水NO2--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L-1,研究不同初始NO2--N浓度对CANON工艺脱氮效果和N2O释放的影响。结果表明：SBBR中,初始NO2--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N2O释放率分别为7.03%、7.93%、10.21%和11.94%;前1/2周期内N2O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NO2--N浓度,可以增加TN去除率,但是会刺激CANON工艺中N2O释放量的增加。     

花卉秸秆为碳源的潜流人工湿地对硝氮的去除及其负效应

可用有机碳源不足是限制低碳高硝氮废水反硝化脱氮效能的关键因素。采用4种常见花卉（康乃馨、玫瑰、百合、紫罗兰）的废弃秸秆作为有机碳源投加至垂直布设于潜流人工湿地前端的穿孔管中,考察并对比各系统对低碳高硝氮废水的脱硝效能及其氮转化情况。结果表明,投加花卉秸秆显著增强了人工湿地的NO3--N去除效能,其中,康乃馨秸秆强化脱NO3--N效能最佳,实验期间平均去除率为51.8%和每批次去除量873.4 mg;玫瑰秸秆最差,平均去除率为31.1%和每批次去除量535.0 mg。NO3--N去除率均随运行时间的延长而逐渐下降。伴随NO3--N的去除,系统内产生了一定量的NO2--N和NH4+-N,其浓度均与NO3--N去除率呈显著正相关（p<0.05）。此外,花卉秸秆的投加使系统运行初期出水中的有机物含量偏高。以玫瑰秸秆为外加碳源产生的负效应最低。综合考虑碳源投加的正负效应,康乃馨秸秆为本实验条件下的最佳碳源,玫瑰秸秆则应增加投加量以达到更好的应用效果。     

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。     

HRT对UASB厌氧反硝化脱氮的影响

在反硝化脱氮的影响因素方面,研究多集中在碳源种类和碳氮比（C/N）2 个方面,而对水力停留时间（HRT）的影响很少有报道。采用UASB 作为厌氧反硝化反应器,进水NO3--N 为50 mg·L-1,C/N 比固定为1.5,分别以葡萄糖和乙酸钠作碳源,研究HRT 对反硝化效果的影响。结果表明：当外加碳源为葡萄糖时,最佳HRT为6 h,此时NO3--N和TN的去除效果最好,去除率分别为79.5%和63.8%,出水NO2--N和NH4+-N浓度分别为4.69 mg·L-1和2.22 mg·L-1;当外加碳源为乙酸钠时,最佳HRT为4 h,对应的NO3--N和TN去除率分别为99.0%和91.4%,出水NO2--N和NH4+-N浓度分别为3.08 mg·L-1和0.47 mg·L-1。HRT对反硝化效果有显著影响,且跟碳源种类有关。HRT会影响反硝化菌、反硝化异化还原成铵（DNRA）细菌和其他异养菌之间的平衡。     

高浓度氨氮污泥脱滤液的半硝化实验研究

对高浓度氨氮污泥脱滤液进行了半硝化实验研究。运行结果表明,反应器进水氨氮浓度在402 mg/L、HRT=5.5 h、温度为22～31℃、DO〈1.0 mg/L、pH值在7.4～8.2时,半硝化反应器出水的NO 2--N/NH3-N维持在1.13～1.32,且负荷达到1.76 kg N/（m3.d）,NO2--N/NOx...     

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。     

溶解氧对SBR脱氮性能与脱氮方式的影响

通过设置不同溶解氧(DO)浓度(曝气时段DO浓度均值分别为2.0、1.2和0.4 mg/L),研究了SBR的脱氮性能以及脱氮方式。结果表明,低DO条件下SBR可实现良好的脱氮效果,但需延长曝气时间。运行稳定后,各反应器氨氮的去除率均达到94%以上。总氮去除率随DO水平的降低而增高,分别为67%、74%和78%。不同DO浓度下SBR的脱氮方式不尽相同,DO浓度越低,同步硝化反硝化(SND)脱氮效果越明显。DO为2.0、1.2和0.4 mg/L时,SND率分别为31.4%、48.3%和66.8%。典型周期性实验表明,DO为2.0 mg/L时,通过SND现象去除的总氮占进水总氮的比例为7.6%,通过内源反硝化去除的总氮为12.0%;DO为1.2 mg/L时,通过亚硝酸型SND现象去除的总氮为12.2%,通过内源反硝化去除的总氮为8.1%;DO为0.4 mg/L时,通过亚硝酸型SND现象去除的总氮为15.8%,通过内源反硝化去除的总氮为5.0%。     

组合骨料型百喜草植生混凝土去除氮磷

以6组90 d龄期的组合骨料型百喜草植生混凝土盆栽为研究对象,用配制溶液静态培养的方法,选择氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)为主要指标,考查沸石与钢渣、沸石与浮石两种组合骨料型的植生混凝土对污染物的去除效果。结果表明,各组NH3-N 1 d、7 d的去除率分别为13.0%~16.9%和45.7%~56.7%,1 d去除率约占7 d的30%。各组TN 1 d、7 d的去除率分别为9.0%~14.1%和25.6%~39.2%,1 d去除率约占7 d的30%。各组TP 1 d、7 d的去除率分别为22.0%~33.3%和57.3%~89.3%,1 d去除率约占7 d的40%。NO3--N、NO2--N含量很低,NO3--N浓度基本在0.50 mg/L以下,NO2--N浓度变化范围在0.10 mg/L以下。综合NH3-N、TN和TP去除效果,沸石与浮石按1:1~1:3混合的百喜草植生混凝土具有良好的脱氮除磷效果。     

贫营养生物膜系统脱氮效果及影响因素实验研究

为了有效解决饮用水源氮源污染问题,采用贫营养生物菌剂对新型悬浮填料进行人工强化挂膜,在无需外加碳源及模拟原位条件下考察贫营养生物膜系统对微污染原水的脱氮效果及其影响因素。研究表明:在水温为25℃左右,溶解氧浓度为4 mg/L左右,水源水质为NH4+-N0.140 mg/L,NO2--N0.005 mg/L,NO3--N1.096 mg/L,TN1.450 mg/L,CODMn4.810 mg/L的条件下,该系统运行22 d后对原水硝氮及总氮具有较明显的去除效果,去除率范围分别为43%～75%和49%～76%,运行期间氨氮浓度基本保持在0.1 mg/L以下,系统稳定运行时的脱氮效果可满足地表水环境Ⅲ类水体的质量标准要求。另外,通过考察水温、填料填充率、C/N比等因素对贫营养生物膜系统脱氮效果的影响作用,说明在不同时期和不同环境条件下该系统对微污染水体的脱氮效果具有一定差异。     

降温方式对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

考察一次性降温和阶梯式降温对厌氧氨氧化反应器(ASBR)脱氮性能的影响。一次性降温方式（30 ℃降至15 ℃）,阶梯式降温方式（30 ℃降至25 ℃,再降至20 ℃,最后降至15 ℃）。温度30 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率分别为97.3%和98.5%,总氮去除速率为5.12 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N为1.33,厌氧氨氧化活性(SAA)为0.139 g·(g·d)-1。一次性降温至15 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率分别降至47.9%和55.1%,总氮去除速率降至2.74 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N升至1.51,SAA降至0.071 g·(g·d)-1。阶梯式降温至15 ℃时,NH4+-N和NO2--N的去除率降至51.6%和61.2%,总氮去除速率降至3.22 mg·(g·h)-1,ΔNO2--N/ΔNH4+-N升至1.48,SAA降为0.083 g·(g·d)-1。阶梯式降温方式脱氮性能更佳。     

一株耐盐好氧反硝化细菌的分离鉴定及其脱氮特性

从处理高盐废水的生物接触氧化工艺成熟活性污泥中分离得到一株耐盐好氧反硝化细菌F10. 根据形态学特征、生理生化以及16S rRNA基因序列测定分析, 初步判定该菌株为盐单胞菌属(Halomonas sp.). 菌株能在盐度为3%~7%的培养基中良好的生长及脱氮, 最适盐度为3%(以NaCl计), 最适碳源为乙酸钠, 最适pH为7~8, 最适温度为30℃. 该菌株能利用NO3--N进行反硝化作用, 在盐度为3%的反硝化培养基中24 h内对NO3--N的去除率达到92.6%, 36 h基本完全去除。该菌株在3%盐度下表现出良好的异养硝化-好氧反硝化性能, 初始硝态氮浓度在270 mg/L时, 菌株的脱氮率可达90%以上, 氨氮的去除率可达75%以上, 脱氮过程中无NO2--N积累, 可实现同步硝化反硝化, 具有一定的工程应用价值。     

同步硝化反硝化工艺中DO浓度对N2O产生量的影响

采用序批式生物膜反应器(SBBR),在连续曝气全程好氧的运行条件下,考察不同溶解氧浓度对同步硝化反硝化脱氮性能及N2O产量的影响.控制溶解氧浓度恒定在1、2、2.5和3 mg/L.结果表明,DO为2 mg/L和2.5 mg/L时,氨氮去除率分别为97.9%和98.5%,同步硝化反硝化率均为99%.DO为2 mg/L时,...     

壬基酚对序批式活性污泥法处理氨氮废水系统的影响

采用序批式活性污泥法(SBR)工艺,通过向SBR反应器内投加不同浓度的壬基酚(NP),探讨其对脱氮系统的影响.结果表明,当NP质量浓度为10 mg/L时,对氨氮的去除产生抑制,但并不明显,氨氮去除率仍可达约90％,在反硝化过程中,SBR反应器内会累积大量的NO2--N,对总氮的去除产生较大影响,总氮去除率只有50％,NO3--N的生成量不稳定;随着NP浓度的增加,对氨氮的去除产生抑制作用更为明显,当NP质量浓度达到80 mg/L时,氨氮去除率只有约60％,总氮去除率达到最低,只有23％.     

序批式生物膜反应器和序批式反应器处理硝酸盐氮污染河水

在序批式反应器(SBR)中添加ZH组合填料构成序批式生物膜反应器(SBBR),并以SBR为对比,研究了2种工艺对污染河水中硝酸盐氮的去除效果。结果表明,(1)进水硝酸盐氮浓度分别为15、20和30 mg/L时,2种工艺对COD的去除率均大于90%,对COD的去除能力均较强,进水硝酸盐氮的增加对COD的去除效果影响不大;第1个缺氧段是COD的主要去除段,此阶段COD的去除率达到80%以上。(2)随进水硝酸盐氮浓度的增加,SBBR中NO3--N和TN的去除率分别从99.73%和99.24%降至79.75%和65.56%;SBR中NO3--N和TN的去除率分别从99.91%和99.51%降至55.57%和41.73%。(3)随进水硝酸盐氮浓度的提高,两反应器内亚硝酸盐氮的积累量增大;进水硝酸盐氮浓度为15、20和30 mg/L时,SBBR中的亚硝酸盐氮最大积累浓度分别为2.90、6.82和10.72 mg/L;SBR中亚硝酸盐氮最大积累浓度分别为4.35、9.47和11.89 mg/L。SBBR中亚硝酸盐氮的积累明显低于SBR。     

厌氧流化床微生物燃料电池同步除碳脱氮产电性能影响因素

研究了厌氧流化床微生物燃料电池(AFB-MFC)除碳脱氮产电性能的影响因素。结果表明:(1)AFB-MFC对NH4+-N的去除不起作用。电压下降主要是由于进水有机基质浓度下降造成。(2)不添加NO3--N时,在满足AFB-MFC脱氮所需的电子供体条件下增加进水COD/TN有利于AFB-MFC产电。(3)3种无机氮共存下,AFB-MFC在进水有机碳与无机氮质量比(C/N)不低于1.37时,对COD、NO2--N和NO3--N具有理想的去除效果。AFB-MFB在一定进水C/N范围内(1.37～2.50),能得到稳定的输出电压及功率密度。(4)固定进水C/N时,AFB-MFC在高碳氮负荷下仍能得到较理想的NO2--N、NO3--N、COD去除效果,AFB-MFC对NH4+-N去除效果不明显;增加碳氮负荷,AFB-MFC输出电压及功率密度没有明显的改变。(5)有机基质浓度不变下,AFB-MFC中充足的电子供体可保证较高的NO3--N、COD去除率。AFB-MFC输出电压及功率密度随着时间延长而先增加至稳定值后下降。     

亚硝酸盐占比对反硝化及N2O释放的影响

针对反硝化过程中N2O大量释放这一问题,研究了不同NO2--N占比对反硝化脱氮过程及N2O释放的影响.在保证初始氮素浓度总和为100 mg·L-1的条件下,改变NO2--N所占比例进行批次实验,分别考察了反应器的脱氮速率及氮素指标变化.结果 表明,随着初始NO2--N占比的升高,反硝化脱氮效率升高.其中,NO2--N浓...