新型废水生物脱氮的微生物学研究进展

生物脱氮是含氮废水处理公认的最佳处理方式,随着对生物脱氮微生物学原理研究的不断深入,许多新的生物脱氮特殊菌株或菌群及微生物转化机制不断被发现.本文在传统生物脱氮过程机理上,结合最近国内外生物脱氮的新发现,就短程硝化反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化的微生物学原理进行了阐述.图1表2参23     

新型生物脱氮技术的工艺研究

以上流式厌氧污泥床反应器（ Ｕ Ａ Ｓ Ｂ） 作为厌氧氨氧化（ａｎａｍ ｍｏｘ） 反应器,用无机盐培养液完成了反应器的启动,并稳态运行ａｎａｍ ｍｏｘ 反应器．采用生物膜反应器作为生物硝化反应器,以无机盐培养液完成反应器的启动．将硝化反应器和ａｎａｍｍｏｘ 反应器组合在一起构成新型生物脱氮系统,以硝化反应器的出水作为ａｎａｍｍｏｘ反应器的进水,同时补充相应数量的 Ｎ Ｈ４ ＋ Ｎ．整个系统的总氮容积去除率可达１ ５７７ ｍｇ Ｌ－ １ ｄ － １ ．该新型生物脱氮系统能同时去除 Ｎ Ｈ４ ＋ Ｎ 和 Ｎ Ｏ Ｘ－ Ｎ,并且对高浓度的 Ｎ Ｈ４ ＋ Ｎ 去除具有较大的潜力．     

2种改性生物炭对水体硝态氮的吸附特性

以2种水生植物香蒲(Typha angustifolia)和芦苇(Phragmites communis)制备的FeCl_3改性生物炭为吸附剂,硝酸钾溶液为吸附质,研究生物炭对水体硝态氮的去除。研究了2种改性生物炭的吸附动力学与吸附等温线特性,结合红外光谱分析(IR)、扫描电镜分析(SEM)和元素分析对2种改性与未改性生物炭进行表征,并探究生物炭投加量、吸附时间、吸附质初始浓度、吸附质pH值等因素对2种改性生物炭吸附硝态氮的影响。结果表明,2种改性生物炭对硝态氮的吸附均符合伪二级吸附动力学方程。FeCl_3改性香蒲生物炭(XP-Fe)和FeCl_3改性芦苇生物炭(LW-Fe)的最大吸附量qm分别为15.55和10.63 mg·g~(-1)。吸附质pH值降低,有利于XP-Fe和LW-Fe对硝态氮的去除。XP-Fe对硝态氮的吸附性能强于LW-Fe。     

生物法脱氮除磷技术及其研究进展

污水脱氮除磷技术在近些年来一直是水处理领域所关注的热点和难点，文章对污水生物法脱氮除磷机理做了简要分析，介绍了几种高效、经济、实用的生物脱氮除磷工艺，并评述了近年来脱氮除磷技术的研究进展。     

改性水生植物生物炭对低浓度硝态氮的吸附特性

为有效去除富营养化水体中硝态氮,以再力花(Thalia dealbata)、香蒲(Typha orientalis)和芦苇(Phragmites australis)3种水生植物为原材料制备生物炭,并采用氯化铁改性后进行吸附试验,探索改性水生植物生物炭对水体中低浓度硝态氮的吸附效果。结果表明:铁改性水生植物生物炭表面负载了大量Fe3+形成Fe—O基团,大幅提升了其对硝态氮的吸附性能,其中铁改性香蒲生物炭平衡吸附量最大,达到1.747 mg·g~(-1)。3种改性水生植物生物炭对低浓度硝态氮的吸附符合准二级动力学和Freundlich模型,吸附主要为生物炭表面非均一多分子层化学吸附。溶液初始pH值在3.0~9.0范围内对铁改性水生植物生物炭吸附硝态氮能力影响较小,吸附最适合pH为中性。因此,铁改性水生植物生物炭能有效去除水体中低浓度硝态氮,同时实现了水生植物资源化,具有良好的应用前景。     

氮肥配施生物炭对旱地土壤养分和玉米根系径级分布的影响

为了缓解玉米连作带来的土壤养分失衡及根系早衰,探讨生物炭对土壤养分、玉米根系生长的主要径级水平、玉米干物质积累的后效作用。采用定位试验,设置不施氮肥、不施生物炭为对照(CK),2个施氮量(常规施N量225 kg·hm~(-2),N1;减氮10%,N 203 kg·hm~(-2),N2),2个生物炭量(8.4 t·hm~(-2),C1;21 t·hm~(-2),C2)共7个处理。在生物炭施用第二年,测定玉米不同径级根系生长及土壤养分含量。结果表明,与对照(CK)相比,常规施氮配施低量生物炭(N1C1)和减氮配施高量生物炭(N2C2)显著提高了土壤有机质含量;高量生物炭配施氮肥(N1C2和N2C2)分别提高土壤碱解氮储存量29.9%和9.0%;N1C2和N2C1处理显著提高土壤全氮含量。减氮配施低量生物炭(N2C1)促进大喇叭口期玉米0—2 mm径级根系的根长较CK提高38.9%(P?0.05,下同);低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)促进成熟期玉米根系变细13.4%、根系变长32.4%,提高0—2 mm径级根系的总根长37.9%;单施氮肥或配施生物炭对2—3、3—4径级的根长无显著影响;常规单施氮肥(N1C0)较CK显著提高4 mm径级根系根长约40.5%。低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)提高大喇叭口期玉米单株干物质积累53.16 g·plant~(-1)。综上,研究结果说明,8.4 t·hm~(-2)生物炭配施225 kg·hm~(-2)氮肥能更好地促进成熟期玉米细根生长。单施氮肥和配施21 t·hm~(-2)生物炭均可促进土壤养分的固持。该研究结果为秸秆循环利用提供科学参考,同时为优化玉米根系结构提供新思路。     

垃圾填埋场渗滤液地下原位脱氮技术综述

氨氮是城市垃圾厌氧填埋过程中产生的常见的污染物。由于氨氮的持久性和生物毒性,生活垃圾填埋场渗滤液中氮的脱除已引起了人们的高度关注。文中结合国内外的研究现状的基础,论述了厌氧渗滤液回灌、强制通风好氧填埋、准好氧填埋和生物反应器填埋四种垃圾渗滤液原位脱氮处理技术的原理、技术特点、工程投资、运行成本以及处理效果等;指出了垃圾填埋场渗滤液原位脱氮技术的未来研究重点:填埋场内脱氮机理和脱氮速率的深入研究、工艺控制优化研究以及生物反应器填埋的实际应用设计研究。     

粒状铁与甲醇支持的生物-化学联用法去除富氧地下水中硝酸盐

针对富氧地下水中硝酸盐,采用粒状铁和甲醇支持的生物-化学联用法开展了批实验研究,优化了脱氮反应参数,初步探讨了脱氧脱氮的能力及途径。结果表明,该法的优化参数是粒状铁种类为GI-北京,m（粒状铁）∶m（水）为3∶800,粒状铁粒径为0.425~1.0 mm,反应时间为5 d,甲醇用量为210.59 mg.L-1。生物-化学法、粒状铁和好氧异养菌完全脱氧所需的时间分别是174、206和2 746 min。生物-化学法脱氧依赖于粒状铁化学还原和好氧异养菌有氧呼吸,并且前者起着关键作用。随着反应时间的增加,异养脱氮、自养脱氮和化学还原各自引起的NO3-去除率亦增加。当反应时间≤5 d时,自养脱氮和化学还原的去除率均〈10%,而当反应时间为5 d时,生物-化学法的NO3-去除率达到近100%。生物-化学法内存在异养脱氮、自养脱氮和化学还原3种脱氮途径,其中异养脱氮是最主要的途径,且三者存在共生、协同和促进作用。生物-化学法脱氮期间硝酸盐还原速率≥亚硝酸盐还原速率。生物-化学法去除地下水中硝酸盐是有效可行的。     

固定化微生物脱氮技术进展

:氮污染已日益严重 ,但现有的生物脱氮技术存在许多问题。因此世界各国研究者纷纷研究改进技术 ,硝化细菌和反硝化细菌固定化生物脱氮是其中一个主要的研究方向。文章综述了固定化微生物脱氮技术的研究进展 ,包括固定介质、主要的固定化方法和技术以及固定化微生物在废水生物脱氮方面的应用。     

生物炭基钼肥对土壤无机氮形态转化的影响

土壤铵态氮和硝态氮是影响作物生长的重要因素。为了探明生物炭与钼配合施用后,土壤中铵态氮和硝态氮的动态变化规律,选取8种广东省具有代表性的农业废弃物制备生物炭基钼肥,采用土培实验,研究在分别施用硝态氮、铵态氮情况下,生物炭基钼肥对土壤中硝态氮及铵态氮含量变化的影响。结果表明,与对照相比,8种生物炭基钼肥均可显著提高土壤pH值,其中,甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥可使土壤pH提高0.5~1.0个单位,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、水稻秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥则可使之提高2.8~3.8单位。8种生物炭基钼肥均可显著促进土壤对铵态氮的起始固持量(10%~38%),甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥对土壤铵态氮的硝化作用影响不显著,而其他5种生物炭则可显著增强土壤的硝化作用,其中水稻秸秆炭基钼肥处理硝化率近50%,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥处理的硝化率近100%。生物炭基钼肥对土壤中的硝态氮主要表现为固持作用,可显著增加土壤对硝态氮的起始固持量(12%~30%)。该研究结果可为作物施用生物炭基钼肥和氮肥提供参考,也可为进一步研究生物炭基钼肥对土壤有效钼含量、作物钼吸收及对植物体内氮代谢的影响提供基础资料。     

生物脱氮处理过程中氮素转化规律的研究

以肉类加工废水为研究对象,采用ABR-改进型SBR组合工艺分析其脱氮处理过程中的氮素转化规律,确定ABR最佳水力停留时间为6-8h,氨氮增长速率在90%-196%及SBR最佳运行工况.     

低温下曝气生物滤池预处理污染河水的试验研究

采用两段曝气生物滤床串联工艺预处理入滇新运粮河河水,研究了其在冬天低温条件下对有机物和氨氮的去除效果,并考察了pH值的变化。结果表明,在进水流量为2.4 m3.d-1、水温为13-16℃、原水ρ（CODCr）为66.46-107.82 mg·L-1、ρ（氨氮）为22.15-30.68 mg·L-1的水质特征条件下,系统对CODCr和氨氮的去除率分别为36.08%-50.37%和76.98%-93.56%。其中,碳氧化段以去除有机物为主,硝化段以去除氨氮为主;系统中硝酸氮质量浓度明显升高,无亚硝氮的积累;装置对总氮的平均去除率为19.56%,可以认为总氮的去除是同步硝化反硝化的结果。系统中pH值有所变化但维持在7-8之间,其中碳氧化段pH值升高,硝化段pH值下降。系统对有机物和氨氮良好的去除效果为后续进一步的生物处理提供了条件。     

饮用原水中微量NH_3-N的生物膜脱除

针对NH3-N浓度为1mg.l-1的饮用原水,分别以硅锰砂石和聚胺脂海绵作为硝化生物膜载体,考察了自制固定床生物膜反应器的脱氨效果.30d的连续运行结果表明,砂石载体系统达到95%—100%的NH3-N去除率,出水NH3-N浓度接近0,出水NO2--N浓度在0—0.02mg.l-1之间;而海绵载体系统虽然挂膜快,但运行阶段NH3-N去除率仅为10%—35%,出水NH3-N不能达标,且具有生物可降解性,反硝化过程优先导致NO2--N的积累.进一步考察了硅锰砂石生物膜系统稳定运行的最优参数,得出试验条件下,水力停留时间为6min,气水比为1:1,反冲洗周期为6d.硅锰砂石因其良好的孔隙率、粒径分布和密度等物理特性,以及化学稳定性和生物安全性,是含低浓度NH3-N原水生物膜净化的良好载体选择.     

Pretreatment for dissolved organic nitrogen testing by gas stripping

ABSTRACT

Total dissolved nitrogen (TDN), including dissolved inorganic nitrogen (DIN) and dissolved organic nitrogen (DON), is of significant importance in aquatic systems due to its roles in numerous environmental processes, such as nutrients for agriculture activities, sources for lake and estuary eutrophication, and one of the major factors contributing to disinfection byproduct formation. The distribution and impact of DIN on these processes are relatively well-understood; however, information on DON is extremely limited, as there is no direct method for its quantification. DON is conventionally determined by subtracting DIN from TDN. However, significant errors may be introduced if DIN is the predominant species in samples with high concentrations of TDN. In order to deal with this challenge, pretreatment method for nitrogen gas stripping was investigated using 56 water samples collected from various ecosystems. The results indicated that after nitrogen gas stripping pretreatment, removal % of ammonia nitrogen (NH₃–N) was more than 87.5%, and the ratios of removal of NH₃–N/removal of TDN (β) were over 86.5% for most of 56 samples with high [NH₃–N], indicating a high efficiency for removal of NH₃–N, and that NH₃–N was the predominant nitrogen species removed for the samples with high [NH₃–N]. Therefore, nitrogen gas stripping is an appropriate pretreatment method for DON testing when NH₃–N is the dominant inorganic nitrogen species.     

厌氧除磷同步脱氮及影响因素研究

采用鸡粪污泥为种泥,在厌氧混合连续流反应装置内进行厌氧还原磷产生磷化氧功能菌的富集,进行硝酸盐、硫酸盐、不同碳源和氮源条件下厌氧除磷效率的研究,并考察磷化氧的生成与硝酸、总磷、氨氮去除的关系.结果表明,(1)SO_4~(2-)-S适宜的投加量为26 mg·L~(-1),不投加NO_3~--N.水中含有氧化态的无机物在厌氧条件下与磷争夺[H]导致厌氧除磷的效率下降.(2)合适的碳源为葡萄糖1 000 mg·L~(-1),纤维素不适合作为碳源,合适的氮源为蛋白胨500 mg·L~(-1),水中含有的还原糖和有机氮源促进磷化氧的生成.(3)pH值控制在6.5～7.0的范围,最适宜的生长温度在35℃左右.(4)氨氮的去除率随着总磷的去除率而增加,在厌氧条件下可达到同时脱氮除磷的效果.磷的去除由厌氧除磷菌还原磷生成磷化氧完成,氨氮由生成氮气或生成蛋白质来去除.     

Simultaneous nitrification and denitrification in activated sludge system under low oxygen concentration

Simultaneous nitrification and denitrification (SND), which is more economical compared with the traditional method for nitrogen removal, is studied in this paper. In order to find the suitable conditions of this process, a mixed flow activated sludge system under low oxygen concentration is investigated, and some key control parameters are examined for nitrogen removal from synthetic wastewater. The results show that SND is accessible when oxygen concentration is 0.3–0.8 mg/L. The nitrogen removal rate can be obtained up to 66.7% with solids retention time (SRT) of 45 d, C/N value of 10, and F/M ratio of 0.1 g COD/(g MLSS·d). Theoretical analysis indicates that SND is a physical phenomenon and governed by oxygen diffusion in flocs.     

人工快速渗滤法处理小城镇污水的模拟试验研究

小城镇污水既是水资源的主要污染源,同时也是可利用水资源的重要组成部分,高效率、低成本的小城镇污水处理技术是农业生态安全和工程节水的急需。研究采用人工快速渗滤方法处理小城镇污水,在湿干比一定（湿干比1∶3）的条件下设3种填料比[V（土）∶V（砂）=1∶1、2∶1和3∶1）和3种不同水力负荷周期[短周期（0.5 d进水,1.5 d落干）、中周期（1 d进水,3 d落干）和长周期（3 d进水,9 d落干）]进行交叉试验。跟踪测定处理后水中COD、总磷、凯氏氮和铵氮的去除率。结果表明,系统的COD和总磷去除效果较好,最高去除率分别达到73.19%和54.86%。COD的去除受水力负荷周期影响较大,在长水力负荷周期条件下去除效率高,总磷的去除受水力负荷周期的影响小。系统对凯氏氮和铵氮的去除效率偏低,两者的最高去除率分别为46.67%和40.67%,均在长周期条件下取得。     

湖滨带复合型人工湿地氮磷的去除效果

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖径流中携带的部分有机污染物、营养盐等。以云南抚仙湖北岸的湖滨湿地—马料河复合人工湿地为研究对象,探讨了湿地不同功能区去除氮磷的效果。研究表明,沉淀池除氮效果最不明显,在该区内有机氮可能发生矿化作用而转变为氨氮。有植物系统的潜流和表流区除氮效果较为明显,潜流区对氨氮、硝氮和总氮的平均去除率分别达18.0%、19.7%和22.6%;表流区对三者的平均去除率分别达50.4%、35.9%和43.5%。沉淀池对磷有一定的截留作用,且在进水污染物质量浓度较高时表现明显,平均截留率为14.9%。潜流和表流区除磷效果不明显,可能是因为湿地运行了两年多,土壤吸附交换达到平衡,影响了表流区的除磷效果。潜流区除磷效果受降雨影响较大,雨季时,总磷的平均截留率为12.1%,主要是不溶性磷的吸附和沉积;雨季末期,湿地流量较小,水体流动性差,系统内处于厌氧状态,出现磷释放现象。