低浓度乙酸盐诱导下厌氧氨氧化与异养反硝化高效耦合脱氮

通过连续流实验研究了低浓度乙酸盐诱导下厌氧氨氧化颗粒污泥与异养反硝化菌的耦合脱氮性能,同时采用批试实验考察耦合系统中的氮素转化及去除途径。结果表明：采用低浓度乙酸盐对厌氧氨氧化颗粒污泥进行驯化,可以实现厌氧氨氧化与异养反硝化的高效耦合脱氮。系统在稳定时期,进水NH4+-N为30~40 mg·L-1、NO2--N为45~55 mg·L-1、CH3COONa为60~80 mg·L-1,NH4+-N、NO2--N和TN的去除率分别为93.84%、94.62%和86.46%。耦合系统中的颗粒污泥同时存在厌氧氨氧化特性、硝化特性和反硝化特性。颗粒污泥表现出良好的厌氧氨氧化特性,总氮去除速率为12.46 mg·（g MLSS·h）-1。系统中存在的硝化细菌可以消耗进水中的溶解氧从而缓解溶解氧对ANAMMOX菌的抑制,其中AOB活性高于NOB活性。系统中颗粒污泥对硝氮的反硝化作用强于对亚硝氮的反硝化作用,亚硝氮反硝化和硝氮反硝化的降解速率分别为1.89和3.59 mg·（g MLSS·h）-1。当亚硝氮和硝氮同时存在时,反硝化菌优先将硝氮还原成亚硝氮。     

新型异养氨氧化菌的分离鉴定及氨氧化特性

从青岛海岸采集淤泥．通过富集培养,以硅胶平板点种分离．经纯化得到一株氨氧化菌H9菌株。该菌可以在营养培养基中生长,是一株异养氨氧化菌,经形态、生理生化特性、16SrRNA序列分析等初步鉴定该菌属于假诺卡氏菌属（Pseudonocardia sp．H9）。该菌株具有将氨氧化为硝酸的能力,明显不同于自养型的硝化作用过程需要亚硝化细菌和硝化细菌的密切协作才能把氨氧化成硝酸的特点。此外,该菌可以在无有机碳的培养基或在有机碳C／N达7或更高的培养基中氧化氨至硝酸;在亚硝化培养基与LB的混合培养基中,在LB占15％以下时,LB越高越有利于氨的氧化和菌的生长。该菌株的生长和氧化氨的最适温度为30℃;pH5．0～10．0,最适为8．0;氨离子摩尔浓度1～40mmol／L,最适为8mmol／L;氯化钠质量分数为0％～8％,最适为3．5％。由于该菌株具有以上的特性和优点．在污水的脱氮处理以及养殖海水的氨氮处理中有较高的应用前景,同时也是研究氨的生物氧化机制的理想菌株。     

接种不同污泥源条件下厌氧氨氧化菌的特性

2组ASBR接种污泥源分别为好氧硝化污泥、好氧硝化污泥和厌氧氨氧化污泥按2：1比例}昆合的混合污泥。在相同条件下,经过驯化培养均实现了厌氧氨氧化的稳定运行。接种好氧硝化污泥的反应器的适应期为29d,经过105d的培养反应器成功启动;接种混合污泥的反应器的适应期为13d,经过49d反应器启动成功。从2组ASBR污泥中提取细菌总DNA,经过厌氧氨氧化菌特异引物Pla46rc／Amx820对污泥样品进行PCR扩增、克隆和测序等分析。实验结果表明,接种不同污泥源条件下的反应器中厌氧氨氧化菌的特性存在差异,接种污泥源为好氧硝化污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusKuenenia,而接种混合污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusAnammox—oglobus,与最初接种的混合污泥中的厌氧氨氧化菌相同。当接种污泥中存在厌氧氨氧化菌时,该菌株经过长时间的驯化可成为优势菌种,而当接种污泥中无厌氧氨氧化菌存在时,CandidatusKueneniasp．可以在反应器中占主导,具有更强的竞争优势。     

厌氧氨氧化菌接种污泥的选择培养过程研究

厌氧氨氧化菌的2种不同接种污泥培养实验表明,厌氧消化污泥和好氧硝化污泥均可成功启动厌氧氨氧化过程.接种厌氧消化污泥比好氧硝化污泥培养的厌氧氨氧化菌启动快,但后者去除效果较好.接种好氧硝化污泥的反应器的厌氧氨氧化速率随着氨氮基质进水浓度的增加呈线性增加.进水氨氮浓度为280 mg/L时的氨氮平均去除率达91%;而接种厌氧消化污泥的相应氨氮平均去除率仅为52%.厌氧氨氧化过程以接种好氧硝化污泥来启动为宜.     

不同生境氨氮浓度及悬浮污泥对厌氧氨氧化生物膜特性的协同影响

生物膜技术是厌氧氨氧化工艺应用的关键,但关于不同生境氨氮浓度和悬浮污泥协同作用下形成的生物膜特性鲜有报道。本研究在推流式固定生物膜-活性污泥反应器中,发现在高氨氮浓度下生长的生物膜具有较高的污泥量和厚度,但低氨氮浓度生长的生物膜具有更高的厌氧氨氧化菌丰度((4.91±0.65)×10⁹ 拷贝数·g⁻¹,P<0.05)和厌氧氨氧化比活性(6.53 mg·(g·h)⁻¹)。高通量分析结果表明,Candidatus Brocadia是生物膜和悬浮污泥中主要的厌氧氨氧化菌,在两类生物膜上的丰度未有显著差异;在低氨氮浓度生物膜中Candidatus Jettenia的相对丰度显著高于高氨氮浓度的生物膜,但Candidatus Kuenenia的丰度则相反。综合分析发现,厌氧氨氧化菌种的附着生长与悬浮污泥群落多样性的初始定殖有关,而低丰度菌种的分布则受不同生境的影响,该结果表明不同氨氮浓度和悬浮污泥类型的选择对生物膜的协同影响不可忽略。     

贫营养异养硝化细菌的分离鉴定及硝化性能研究

从水库底泥中分离出1株贫营养异养硝化细菌,命名为菌株Y11。经菌株生理特性研究和16SrDNA测序,鉴定出菌株Y11属于假单胞菌属细菌(Pseudomonas sp.)。考察了温度、pH及C/N对菌株Y11的硝化性能影响,结果表明,菌株Y11进行硝化作用的最适温度为30℃,最适pH为中性,最适C/N为6.0,在该条件下进行4d的硝化反应,菌株Y11对氨氮去除率可达91.42%。     

常温低基质下磷酸盐对厌氧氨氧化反应的影响

采用上向流厌氧氨氧化生物膜滤池反应器,研究了在进水温度（25±1）℃、pH值7．5～7．7、进水NHf—N及NO2--N浓度30-45iiig／L、COD小于10mg／L的条件下磷酸浓度对厌氧氨氧化反应的影响。实验结果表明,当TP〈5mg／L,磷酸盐浓度对厌氧氨氧化反应没有影响;当TP在5～7．5mg／L之间时随着磷酸盐浓度的增高氨氮的去除受到抑制,总氮的去除率随之降低。停止投加磷酸盐后系统处理效能可以快速恢复。     

不同污泥源厌氧氨氧化污泥的比较

采用厌氧序批式反应器,以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为污泥源,通过对氨氮、亚硝酸盐氮、pH等指标的监测和数据分析、污泥颜色变化和菌落电镜照片的观察,研究2种不同污泥源厌氧氨氧化污泥的差异.结果表明,不同污泥源厌氧氨氧化污泥的颜色不同,污泥中具有厌氧氨氧化作用的优势菌不同;由厌氧颗粒污泥为污泥源培养出的厌氧氨氧化污泥具有较高的厌氧氨氧化活性.     

UASB反应器厌氧氨氧化菌的脱氮特性研究

研究UASB厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器运行情况,采用普通城市污水厂活性污泥接种,人工合成废水,pH值在7.4～7.8之间,温度控制在(32±1)℃。在反应器稳定运行270～450 d之间的180 d中,对NH⁺₄-N和NO^-₂-N去除率均达到99.9％以上,总氮去除率保持在90％以上,NO^-₃-N产生量在20～30 mg/L之间波动。研究表明,UASB厌氧氨氧化反应器处理废水效果明显,对NH⁺₄-N、NO^-₂-N和TN去除率高,NO^-₂-N和NH⁺₄-N比值可以指示厌氧氨氧化反应器性能的演变。UASB反应器稳定运行阶段容积负荷的影响较小,ANAMMOX菌对合成废水适应性强,反应器抗冲击能力较强,受冲击后恢复迅速。出水pH值稳定在8.5附近,pH值变化情况可作为反应器运行状况的指示。关键词硝化厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床生物脱氮     

缺氧及厌氧环境下厌氧氨氧化菌的衰减系数

衰减系数是表征微生物增长的重要动力学参数,与所处环境密切相关。采用基质利用速率测定方法,以厌氧氨氧化工艺中最常见的厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia)为对象,探讨了其在缺氧(NO_2~--N、NO_3~--N)及厌氧环境下的衰减系数。结果表明:基质利用速率测定方法可有效避免由于其他细菌的衰减而引起的实验误差;缺氧(NO_2~--N、NO_3~--N)及厌氧环境下厌氧氨氧化菌的衰减系数依次为0.035 2 d~(-1)、0.025 7 d~(-1)和0.051 2 d~(-1),相比于其他自养菌,厌氧氨氧化菌的衰减系数较小。在进行污泥保存时,维持NO_3~--N的缺氧环境有利于厌氧氨氧化菌活性和数量的保存。     

pH和硝化细菌浓度对氨氮氧化速率的影响

为实现氨氮氧化速率的提高,以污水处理厂A2/O工艺回流污泥为菌源,利用细菌发酵罐,通过间歇运行方式实现了硝化细菌菌群的筛选和富集。实验中通过调节系统pH值考察不同游离氨（FA）水平对氨氮氧化速率、亚硝酸盐积累和硝酸盐生成的影响,以及通过沉淀排水保留污泥,反应有效容积缩小,等同于污泥浓度提高的方式考察了硝化细菌浓度变化对氨氮氧化速率的影响。结果表明在一定氨氮底物浓度条件下适合的pH值是实现氨氮高速率氧化的重要条件,同时硝化细菌浓度是高氨氮氧化速率实现的物质基础。通过FISH检测,证明了所得培养物中,氨氧化和亚硝酸盐氧化细菌菌群（AOB和NOB）占有绝对数量优势。     

异养硝化细菌Alcaligenes sp.S3除氮特性及动力学

从湘江生活污水排污口分离纯化的一株菌Alcaligenes sp.S3,在氨氮浓度为400 mg/L时,经过192 h的降解,氨氮的去除率达到88%,并且NH2OH和NO2--N并没出现积累。在对不同浓度的氨氮进行一级动力学拟合时发现,只有氨氮浓度较高时才很好地符合,浓度为500 mg/L时R2达到0.9923。酸性环境对Alcaligenes sp.S3生长有抑制作用,在pH7.5～10生长较好。摇床转速对Alcaligenes sp.S3除氮影响不大,C/N过低或过高对Alcaligenes sp.S3除氮都有影响。     

硝化生物活性填料对市政污水的直接硝化

为开发更多的硝化填料应用形式,并为填料的实际应用提供参数借鉴,用人工配水条件下活性恢复的硝化生物活性填料直接处理市政污水,研究了填料填充方式、填充比例以及DO浓度等因素对填料氨氧化速率与装置中COD浓度的影响。结果表明,采用填料分散的填充方式,在填充率为12%、DO浓度为4~5 mg·L-1条件下,填料的最大氨氧化速率为30.2 mg·(L·h)-1,高于传统的活性污泥法。填充率与氨氧化速率整体上呈正相关的关系,在一定程度上可通过提高填充率进一步提高填料氨氧化速率。通过填料冲洗,可阻止装置中异养菌生长,利于市政污水中COD的存留。利用硝化填料对市政污水进行直接硝化的填料应用形式,可实现在保持较优氨氧化速率的前提下为后续反硝化存留碳源,减少水处理流程中的污泥产量,具有一定可行性。     

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。     

一株异养硝化-好氧反硝化功能菌的分离鉴定及其脱氮特性

从活性污泥中筛选出一株具有异养硝化同时好氧反硝化功能菌N7,经分析鉴定为Acinetobacter calcoaceticus（醋酸钙不动杆菌）。以硫酸铵为氮源、丁二酸钠为碳源,菌株N7对NH4+-N去除率高达99.2%,TN去除率为67.1%,异养硝化效果较好。分别以硝酸钾和亚硝酸钠为氮源,在30℃,150 r·min-1下培养,其TN去除率分别为62.7%和75.0%,表明N7具有良好的好氧反硝化效果。单因素实验结果表明菌株N7的最佳反硝化条件为：温度30℃、转速230 r·min-1、C/N 35、pH 8.1。     

厌氧氨氧化工艺快速启动策略及其微生物特性

为探讨种泥投加及氮负荷提升方式对厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation, anammox）工艺启动中微生物丰度及群落结构的影响,采取先普通活性污泥驯化后再接种anammox种泥的方式启动anammox工艺。结果表明在活性迟滞阶段投加anammox菌种可以快速启动anammox工艺。通过缩短水力停留时间的方式增加氮负荷并可以避免直接提高进水氮浓度导致的基质毒性抑制,有利于达到更高的总氮去除负荷。稳定运行时反应器的氮去除负荷达0.51 kg·(m3·d)-1,anammox菌基因丰度为4.92×109 copies·g-1 (以VSS计),占细菌总数的2.70%。启动阶段,反应器内微生物多样性逐渐下降,检测到浮霉菌门中4个anammox菌属,以Candidatus Jettenia和Candidatus Kuenenia为主要anammox菌属。在接种污泥处于活性迟滞阶段时,结合提高进水氮浓度、缩短水力停留时间和投加anammox菌种的方式可以快速启动anammox工艺。     

硝化颗粒污泥的快速培养及其硝化特性分析

以好氧颗粒污泥接种小试柱形SBR,采用自配无机氨氮废水为进水,在中温（28～30℃）条件下通过逐步提升进水NH4^＋-N浓度（100～650mg／L）和缩短水力停留时间（8～4h）快速培养硝化颗粒污泥。实验结果证实,以好氧颗粒污泥接种可以促使硝化颗粒污泥快速形成,36d时粒径〉0．21mm的颗粒污泥占总数的93％,颗粒污泥NH4-N比去除速率为50．53mgNH4^＋-N／（gSS·h）。硝化颗粒污泥具有良好的短程硝化性能,亚硝酸盐产生速率和累积率分别保持在3．3kgNO2-N／（m^3·d）和85％以上。反应初期高FA和反应末期高FNA的共同抑制是该研究中实现和维持稳定短程硝化的关键因素。     

Kinetics of ammonium removal with suspended and immobilized nitrifying bacteria in different reactor systems

The degradation of ammonium by free and immobilized bacteria in different reactor systems was investigated. It was found that the start-up of a nitrifying system is enhanced if a reservoir of immobilized bacteria is present. It was also found that in a single stage system with suspended nitrifying bacteria a stable ammonium removal > 95 % could be established up to an influent ammonium concentration of 1000 mg/1 and a volumetric loading rate (VLR) of 2.3 kg NH₄⁺ m⁻³ d⁻¹. The oxygen uptake rate (OUR) due to nitrification processes was greatly enhanced with increasing volumetric loading rates. Using nitrifying bacteria immobilized on Siran material it was demonstrated that the ammonium degradation rate was directly proportional to the initial ammonium concentration.     

HRT对异养硝化好氧反硝化菌处理高速列车真空集便废水的影响

利用具有良好异养硝化好氧反硝化功能的菌剂启动生物接触氧化工艺,用以处理经化粪池厌氧消化后的高速列车真空集便废水.重点研究了HRT对生物膜反应器中好氧反硝化菌处理列车集便废水的影响,并进行了动力学模型分析.实验结果表明,在选用立体弹性填料为生物膜载体时,系统的最佳HRT为6 h.该条件下,反应器稳定运行的COD、总氮和氨氮的去除率均大于80%.通过对系统底物降解动力学的初步探究,得出了相关降解动力学常数KS、μmax.经验证,Monod模型较好地描述了系统的基质降解动力学行为,为高速列车真空集便废水的处理提供了相对高效、简便的方法.     

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。