分点进水对倒置A~2/O工艺脱氮除磷效果的影响

在传统A2/O工艺基础上,提出了将缺氧池置于厌氧池前面的分点进水倒置A2/O工艺。通过改变α(进入厌氧区的污水分量)与β(进入缺氧区的污水分量)的比例,考察对倒置A2/O工艺脱氮除磷效果的影响。实验结果表明,当α:β为7∶3时,达到最佳的脱氮除磷效率,分别为74.3%和71.2%。     

A~2/O工艺重新启动试验的污泥活性恢复研究

以处理实际城市污水的小试规模A2/O工艺为研究对象,在处理工艺稳定运行的基础上关停装置60 d,进行了"饥饿"期内不同关停模式下系统重新启动后污泥活性恢复的研究.结果表明,循环模式、厌氧模式和微曝模式3种不同关停模式下,系统重启第4天,污泥硝化性能及反硝化性能基本恢复甚至超过关停前水平,而脱碳性能和除磷性能的恢复速度则较缓慢,重新启动后系统呈现较好的反硝化除磷能力;重启第12天后3种关停模式出水水质良好,基本满足<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级B标准.不同关停模式下,系统污泥活性恢复速率及出水水质对比显示,污水处理厂故障检修期间将搅拌、曝气等动力设备完全关闭的厌氧模式下系统污泥活性恢复较快,而且能耗最低.     

光合产电微生物群落构建及光照培养对其产电性能的影响

采用淡水沉积物为接种来源,培养出光合产电微生物群落。将其与藻阴极联用组建了完整的光合作用微生物燃料电池时,功率密度达到(157.5±3.1)mW/m2。采用循环伏安法及电化学阻抗谱对该群落的电化学性能进行了测试。PCR-DGGE及紫外可见吸收光谱分析显示,该群落含有 Ectothiorhodospiraceae科及Chloroflexi门不产氧光合细菌、产电菌Arcobacter butzleri、发酵细菌及其他细菌。对该群落进行长期黑暗培养或长期光照培养时,其产电性能均得到了提高,但功率密度测试显示,光照培养微生物燃料电池最大功率密度为(180.1±8.7)mW/m2,高于黑暗培养的微生物燃料电池(160.7±11.4)mW/m2。电化学测试也显示,光照培养的阳极产电性能优于黑暗培养的阳极。     

葡萄糖碳源条件下C/N对反硝化和N2O释放性能的影响

以NO3--N或者NO2--N为电子受体,以葡萄糖为碳源,通过批次实验研究了反硝化过程中在不同C/N条件下,反应器内的脱氮和N2O的释放情况.结果表明:当C/N在1.5、3、6.5、10和20变化的过程中,以NO3--N为电子受体时,反硝化速率由8.81×10-3g·(g·h)-1升至3.25×10-2g·(g·h)-...     

微生物发酵对MFC产电的影响

采用2瓶型微生物燃料电池（MFC）,以葡萄糖为基质,对MFC内发酵产物和参与的细菌进行了分析,探讨了微生物发酵与产电之间的关系。结果表明,以葡萄糖为基质产电的过程中,葡萄糖被发酵成乙酸、丙酸、乳酸3种主要产物。乙酸和丙酸都可以直接被微生物利用产电,乙酸更易被产电微生物利用,且能产出较高电压的电;乳酸需经过进一步发酵转化为丁酸、丙酸和乙酸,丁酸经进一步代谢为乙酸和丙酸后才能被用于产电。在MFC发酵产电中后期,阳极表面生物膜里紧密聚集着大量杆菌,主要有Klebsiella sp.、Citrobacter sp.、Lactococcus sp.、Pantoea sp.以及Proteobacterium近缘菌,而在阳极室污泥中出现的优势菌为Citrobacter sp.、Clostridiales目的细菌、Eubacterium limosum近缘菌。因此,认为MFC产电是由发酵菌联合产电菌通过梯次降解基质、分步利用、协同代谢的结果。     

碳源和COD/N对短程反硝化处理垃圾焚烧渗沥液产N2O的影响与调控

采用短程硝化反硝化工艺处理垃圾焚烧渗沥液厌氧出水,研究反硝化过程中碳源种类（乙酸钠、甲醇、葡萄糖）和碳氮比（1.5、2.5、3.5、5.0）对N2O产生的影响,以实现N2O的高效产生。结果表明,反硝化系统中N2O的产生受外加碳源种类和碳氮比影响较大。在反硝化所需碳氮比（COD/N=5.0）条件下,高效产N2O的碳源种类为乙酸钠,N2O转化率为6.9%。以乙酸钠为碳源,在碳氮比为3.5时N2O产量最大,N2O转化率可达15%。通过最佳产N2O条件下微生物群落分析发现,一些有助于N2O产生的反硝化菌得到富集。因此,通过碳源和COD/N等参数的调控,能够实现垃圾焚烧渗沥液反硝化段N2O的高效产生。     

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。     

两点进水条件下多种A~2/O工艺的运行效果

在两点进水的条件下采用A2/O工艺处理化工园区废水厌氧水解出水,分析配水比对A2/O工艺处理效果的影响,以及在最优配水条件下,各类A2/O工艺处理废水的实际效果。结果表明,在厌氧段-缺氧段的配水比为30%～70%时,A2/O工艺的处理效果最好。在两点进水条件下的各类A2/O工艺中,倒置A2/O和改良A2/O比常规A2/O工艺具有更好的废水处理效果。     

两种A~2/O工艺的活性污泥2D模型动力学参数灵敏度分析

使用GPS-X软件对传统A~2/O工艺和氧化沟型A~2/O工艺的污染物(COD、硝酸盐氮、氨氮和溶解性正磷酸盐)去除效果进行模拟,选用活性污泥2D模型(ASM2D)对厌氧池、缺氧池和好氧池中20个重要动力学参数进行了灵敏度分析。结果发现,在两种A~2/O工艺中,动力学参数对出水COD和硝酸盐氮浓度的灵敏度影响较小,对出水氨氮和溶解性正磷酸盐浓度的灵敏度影响很大。与聚磷菌相关的动力学参数灵敏度最高,与异养菌相关的动力学参数灵敏度最低。参数向上浮动与向下浮动对同一水质指标的影响程度不同,饱和/抑制系数类参数的灵敏度一般低于其他参数。     

COD/N对潜流人工湿地脱氮效能及N2O排放的影响

人工湿地因其低能耗、易管理的优点被广泛应用于水处理和生态修复,尤其在发展中国家有其适用性。为探讨COD/N对潜流人工湿地脱氮效能及氧化亚氮（N2O）的排放影响,分别构建5组微型人工湿地CW1~CK,进水化学需氧量/总氮（COD/N）分别为20：1、10：1、7：1、4：1和0：1。结果表明,湿地出水DO浓度均低于0.5 mg·L-1,不同的COD/N下无显著差异,但pH表现为随COD/N的升高而降低。进水COD/N为10、7和4的湿地中COD去除率在80%以上,而进水COD/N=20的湿地中COD去除率不足70%。5组COD/N湿地中氨氮（NH4+-N）的平均去除率依次为（61±16.6）%、（23±14.1）%、（30±12.5）%、（28±14.5）%和（74±7.0）%,在碳源充足或无碳源的条件下有利于NH4+-N的去除。除COD/N=0外,其余湿地中出水未检测到硝态氮（NO3--N）。湿地中总氮（TN）的去除变化与NH4+-N相似。5组湿地系统中,N2O的平均释放通量和累积排放量,分别在0.83~11.84 mg·（m2·h）-1和30.65~490.80 mg·m-2之间。COD/N=4的人工湿地系统中,N2O的平均释放通量和累计排放量显著高于其他处理（p2O形态去除的氮占系统去除TN的百分比为4.87%。COD/N对潜流人工湿地的脱氮和N2O减量具有调控作用。     

水力负荷对地下渗滤系统微生物分布及N2O释放的影响

通过实验室模拟实验,分析了进水水力负荷对污水地下渗滤系统脱氮微生物分布及N2O气体释放特征的影响。结果表明：随着水力负荷的升高,系统对COD、NH4+-N和TN等污染物的去除率呈下降趋势;不同深度基质层中硝化细菌数量随着水力负荷的增加而减少,靠近散水区变化最为明显,而反硝化细菌数量随水力负荷的增加而增加。在低水力负荷（≤0.12 m3·（m2·d）-1）和高水力负荷（≥0.28 m3·（m2·d）-1）时,生物脱氮作用产生N2O气体产率较低,平均值1.10 mg N2O·（m2·d）-1;在中等水力负荷（0.16 m3·（m2·d）-1）时,N2O气体的产率达到最大值（3.75±0.038）mg N2O·（m2·d）-1。综合考虑地下渗滤系统处理能力、除污效果以及N2O产率等多方面因素,建议在工程应用中,污水地下渗滤系统的进水水力负荷区间0.20~0.24 m3·（m2·d）-1。     

N2O profiles in the enhanced CANON process via long-term N2H4 addition: minimized N2O production and the influence of exogenous N2H4 on N2O sources

Environmental Science and Pollution Research - Production of the greenhouse gas nitrous oxide (N2O) from the completely autotrophic nitrogen removal over nitrite (CANON) process is of growing...     

炼油废水微生物燃料电池启动及影响因素

以炼油废水为碳源,构建双室填料型微生物燃料电池,考察接种液、外接电阻等电池启动条件,以及电导率、pH值和缓冲溶液强度等溶液性质对电池产电性能的影响。利用微生物燃料处理炼油废水,COD去除率(52±4)%,含油量去除率(81.8±3)%;利用废水中存在的原生菌即可启动电池,但启动期长,外加接种液可快速启动电池;启动时外接电阻的大小对电池稳定运行后的输出功率有明显影响,对电池内阻影响相对较小,当启动外接电阻为2 000Ω,电池输出功率最大,为288 mW/m3;随阳极溶液电导率电池增大,电池内阻降低,输出功率升高;pH值变化对电池阳极电势影响较大,进而影响电池输出,当溶液pH为9时,电池输出电压最大(388 mV),pH过高或过低均不利于电池产电;随着缓冲强度的增大,电池输出电压增大,且PBS缓冲强度的增大可从电导率增大和改善质子传递条件两方面提高电池的输出功率。     

微生物燃料电池阴阳两级分步降解对氯酚效果

构建一种微生物燃料电池（MFC）,首先将对氯酚在阴极室降解为苯酚,随后将阴极处理液在阳极室降解。研究了对氯酚废水经过阴阳双室分步处理后的去除效果和该MFC的产电性能,结果表明,在外电阻1 000 Ω时,阴极脱氯阶段最大输出电压为216 mV,产电周期为132 h;阳极降解阶段最大输出电压为277 mV,产电周期为48 h,对氯酚的总去除率为96.2%。实验结果表明该MFC能较好处理对氯酚废水,且与传统的生化处理技术相比,有较大的优势。     

加入多孔球形颗粒微生物燃料电池的性能研究

设计了一个典型的双室微生物燃料电池,并考察了在阳极室加入多孔球形颗粒条件下对人工合成污水产电性能的影响。实验发现,加入多孔球形颗粒后,最高电压从不加颗粒的253 mV提高到280 mV,持续产电时间从5.5 d提高到8 d,COD去除率从78%提高到82.6%。进一步的实验发现,加入多孔球形颗粒后,系统内阻从286Ω降低到199.4Ω,最大功率密度从78.6 mW/m2提高到114.3 mW/m2。结果表明,微生物易于在多孔球形颗粒上附着和生长,颗粒通过均匀搅拌与阳极表面产生持续碰撞,有利于胞外电子传递到阳极,这一过程大大减小阳极的内阻,增大电池的输出电压进而增大输出功率,从而显著提高电池的产电性能。     

一体式MFC-好氧MBR运行效果及膜污染特性

膜生物反应器（MBR）是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池（MFC）能利用N0i作为电子受体进行脱氮。为解决膜生物反应器（MBR）脱氮效率低和膜污染问题,建立了一套能够进行脱氮、有效抑制膜污染的一体式MFC-好氧MBR新工艺。以开路MFC—MBR反应器为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况进行研究。研究表明,2套系统的COD去除率均超过88％,对NH4-N的去除均达到99％。闭路MFC—MBR系统TN去除率达到69．4％,高于开路系统的55．3％。混合液的MLVSS／MLSS稳定在88％左右,同时耦合系统能够改善污泥混合液的性质,zeta电位的绝对值和粘度较开路系统有所减少,污泥颗粒平均体积粒径（233．482μm）较开路系统（94．877μm）有明显增加,膜清洗周期延长了41．17％。     

一体式MFC-好氧MBR运行效果及膜污染特性

膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池(MFC)能利用NO-3作为电子受体进行脱氮。为解决膜生物反应器(MBR)脱氮效率低和膜污染问题,建立了一套能够进行脱氮、有效抑制膜污染的一体式MFC-好氧MBR新工艺。以开路MFC-MBR反应器为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况进行研究。研究表明,2套系统的COD去除率均超过88%,对NH4-N的去除均达到99%。闭路MFC-MBR系统TN去除率达到69.4%,高于开路系统的55.3%。混合液的MLVSS/MLSS稳定在88%左右,同时耦合系统能够改善污泥混合液的性质,zeta电位的绝对值和粘度较开路系统有所减少,污泥颗粒平均体积粒径(233.482μm)较开路系统(94.877μm)有明显增加,膜清洗周期延长了41.17%。     

微生物燃料电池处理污染废水的研究进展

微生物燃料电池(MFC)在处理污染废水的同时还能产生电能,成为环境和能源领域的研究热点之一。结合典型MFC结构,分别介绍了阳极室、阴极室和中间室所具有的不同功能,比较分析了各个室去除污染物的基本原理和当前的研究进展,讨论了MFC应用于实际工程中存在的问题,展望并提出了未来MFC的发展目标及发展方向。     

Effect of influent C/N ratio on N2O emissions from anaerobic/anoxic/oxic biological nitrogen removal processes

The problem of producing strong greenhouse gas of nitrous oxide (N₂O) from biological nitrogen removal (BNR) process in wastewater treatment plants (WWTP) has elicited great concern from various sectors. In this study, three laboratory-scale wastewater treatment systems, with influent C/N ratios of 3.4, 5.4, and 7.5, were set up to study the effect of influent C/N ratio on N₂O generation in anaerobic/anoxic/oxic (A²O) process. Results showed, with the increased influent C/N ratio, N₂O generation from both nitrification and denitrification process was decreased, and the N₂O-N conversion ratio of the process was obviously reduced from 2.23 to 0.05%. Nitrification rate in oxic section was reduced, while denitrification rate in anaerobic and anoxic section was elevated and the removal efficiency of COD, NH₄ ⁺-N, TN, and TP was enhanced in different extent. As the C/N ratio increased from 3.4 to 7.5, activities of three key denitrifying enzymes of nitrate reductase, nitrite reductase, and nitrous oxide reductase were increased. Moreover, microorganism analysis indicated that the relative abundance of ammonium-oxidizing bacteria (AOB) and nitrite-oxidizing bacteria (NOB) were positively correlated with N₂O generation, which was reduced from (8.42 ± 3.65) to (3.61 ± 1.66)% and (10.38 ± 4.12) to (4.67 ± 1.62)%, respectively. NosZ gene copy numbers of the A²O system were increased from (1.19 ± 0.49) × 10⁷ to (2.84 ± 0.54) × 10⁸ copies/g MLSS with the influent C/N ratio elevated from 3.4 to 7.5. Hence, appropriate influent C/N condition of A²O process could optimize the microbial community structure that simultaneously improve treatment efficiency and decrease the N₂O generation.

     

Development of a hybrid microbial fuel cell (MFC) and fuel cell (FC) system for improved cathodic efficiency and sustainability: the M2FC reactor

In an effort to improve the efficiency and sustainability of microbial fuel cell (MFC) technology, a novel MFC reactor, the M2FC, was constructed by combining a ferric-based MFC with a ferrous-based fuel cell (FC). In this M2FC reactor, ferric ion, the catholyte in the MFC component, is regenerated by the FC system with the generation of additional electricity. When the MFC component was operated separately, the electricity generation was maintained for only 98 h due to the depletion of ferric ion in the catholyte. In combination with the fuel cell, however, the production of power was sustained because ferric ion was continually replenished from ferrous ion in the FC component. Moreover, the regeneration process of ferric ion by the FC produced additional energy. The M2FC reactor yielded a power density of up to 2 W m⁻² (or time-averaged value of approximately 650 mW m⁻²), density up to 20 times (or approximately six times based on time-averaged value) higher than the corresponding MFC system.