影响活性污泥脱氮效率的因素

活性污泥对氮的去除主要通过硝化和反硝化作用来进行.温度、pH、溶解氧浓度、污泥龄、毒性物质、污水性质(有机物含量、氮浓度)都会对系统脱氮能力产生影响。一般较高的PH、延长污泥龄、较低的溶解氧浓度和较低的有机碳浓度均能提高系统的硝化能力。反硝化/硝化系统具有投资省、脱氮效率高等优点.除甲醇外,其它一些工业废弃物也可作为促进反硝化作用的碳源.由于厌氧环境有利于反硝化作用,所以厌氧/好氧(A/O)法和间歇式活性污泥法(SBR)具有极高的脱氮效率.     

盐度条件下ANAMMOX-EGSB反应器颗粒污泥微生物群落

采用高通量测序技术探究了0、15和30 g·L^-1盐度条件下稳定运行ANAMMOX-EGSB反应器中颗粒污泥的微生物群落变化.结果发现,进水盐度提升至15 g·L^-1及30 g·L^-1后,反应器脱氮性能呈现小幅下降,随运行时间延长脱氮性能均可恢复.反应器性能稳定后,3种盐度条件下厌氧氨氧化菌的丰度依次为10.33%、20.90%和35.87%,其中Candidatus Kuenenia属为优势属.浮霉状菌门、变形菌门、绿弯菌门丰度占总体比例较高且累计丰度超过了80%,为反应器的优势菌门.盐度条件下,浮霉状菌门丰度增加,变形菌门丰度降低,绿弯菌门丰度相对稳定.电镜扫描显示盐度条件下颗粒污泥表面有大量丝状菌和胞外聚合物.盐度条件下反硝化菌丰度提高,增强了反硝化协同脱氮,绿弯菌门和拟杆菌门微生物丰度的提高有利于维持颗粒污泥结构稳定,好氧微生物及反硝化菌的存在也有利于维持反应器内部厌氧水平.这些结果表明,厌氧氨氧化菌经驯化可适应盐度,盐度条件下伴生菌对厌氧氨氧化菌功能的发挥提供了支撑.     

3DBER-S反硝化脱氮性能及其菌群特征

针对污水处理厂尾水TN去除问题,采用16S rDNA克隆文库法,探究了3DBER-S(三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺)的强化脱氮机制及其菌群特征. 结果表明,I(电流)和HRT(水力停留时间)对3DEBR-S中氢自养和硫自养反硝化作用所占比例的影响较大,但对脱氮效率影响不显著. 当进水C/N〔ρ(COD_Cr)/ρ(TN)〕为1、ρ(NO₃--N)为35 mg/L、I为300 mA、HRT为4 h时,NO₃--N和TN去除率可分别稳定在80%和74%以上. 16S rDNA克隆文库结果显示,反应器中β变形菌纲为优势菌群,占47.89%〔以OUT(操作单元)计〕. 在β变形菌纲中,与具有反硝化功能的陶厄氏菌属(Thauera)相似的细菌所占比例最大,为52.94%;与可分别利用硫和氢为电子供体进行反硝化脱氮的硫杆菌属(Thiobacillus)和食酸菌属(Acidovorax)相似的细菌分别占17.65%和14.71%. 3DBER-S中存在异养联合氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,可为反硝化脱氮提供充足的电子供体,节约了有机碳源消耗,并保证了稳定高效的脱氮效果.      

1株高效反硝化聚磷菌的生物学特性研究

采用专性培养基,从稳定运行的A/O/A SBR反应器中分离得到1株高效的反硝化聚磷菌Q-hrb05.菌株Q-hrb05的16S rDNA序列登录GenBank,登录号为GU214826.分析了该菌株的胞外聚合物的成分,探讨了pH、温度和碳源对株菌的生长及脱氮除磷效能的影响.结果表明,菌株Q-hrb05为芽孢杆菌,胞外聚...     

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮同时降解苯酚特性

研究了异养硝化-好氧反硝化菌Diaphorobacter sp. PDB3去除氨氮同时降解苯酚的特性.在最佳碳氮比7和摇床转速160r/min下,该菌在21h内对初始浓度365mg/L苯酚的降解率达94.9%,总有机碳去除率达90.8%,同时40mg N/L氨氮被完全去除,中间代谢物硝态氮和亚硝态氮逐渐积累并在后期降低.氮平衡分析表明,52.3%的氨氮转化为胞内氮,37.2%转化为氮气,菌株主要通过细胞同化作用和异养硝化-好氧反硝化作用去除氨氮.检测到羟胺氧化酶、硝酸还原酶及亚硝酸还原酶活性,表明菌株PDB3具有完整的异养硝化-好氧反硝化偶联途径.随着苯酚浓度升高,抑制作用增强,脱氮效率降低.     

曝气压力对MABR中同步硝化反硝化脱氮的影响

以模拟生活污水为研究对象,探讨膜曝气生物反应器(MABR)推流运行时不同曝气压力下不同点位分布的溶解氧值特征;利用MABR可形成好氧/缺氧/厌氧的环境特性,针对曝气压力对MABR同步硝化反硝化脱氮效果的影响进行研究,借助微生物鉴定手段对MABR的群落结构进行分析。研究结果表明:相同曝气压力下的DO值,轴向上波动较大,径向上以曝气膜为中心向外部逐渐降低;随着曝气压力的增加,不同点位分布的DO值均提高,同步硝化反硝化效率先升高后降低。当曝气压力为0.04MPa时出水的同步硝化反硝化脱氮效果最佳为74.67%。在此曝气压力下,微生物群落鉴定证明生物膜内出现了好氧-兼氧的分层现象,生物膜内由好氧菌、兼氧菌共同完成硝化、反硝化过程,主体液料由厌氧菌作为优势菌群进行反硝化作用,并且根据未检测出厌氧氨氧菌的鉴定结果排除发生厌氧氨氧化的干扰。     

好氧反硝化菌LJ-1的脱氮及自聚集性研究

兼具成膜与高效脱氮好氧反硝菌株的获得,可以减少功能菌流失并维持高效脱氮。该研究通过富集、分离筛选获得一株好氧反硝化菌株LJ-1。通过形态学观察和16S rRNA基因序列分析,确定该菌株为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。对该菌株的脱氮特性和影响因素进行研究,结果表明,该菌株在以NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N为单一氮源时(100 mg/L),氮去除速率分别高达90.99%,96.53%和99.79%。反硝化脱氮最适生长条件测试分析表明,菌株的最佳碳源为葡萄糖,最适C/N为10,最适pH为9。菌株的自聚集和疏水性指数分别高达66%和59%,呈现高效的自聚集成膜特性。富含蛋白质类和多糖类物质的胞外聚合物成分与菌株的自聚集特性呈显著正相关。菌株LJ-1的获得有望实现高效除氮功能菌在污水处理系统中的长期固定,具有潜在的应用价值。     

异养硝化-好氧反硝化菌的分离及脱氮特性

文章从某垃圾渗滤液高氨氮源区污染的地下水中分离出2株具有异养硝化-好氧反硝化功能的兼性细菌,分别命名为H-8和H-9,经鉴定确定分别为绿针假单胞菌与弗里德里克斯堡假单胞菌。为探究菌株的脱氮特性,作者利用单因素及响应曲面法优化脱氮条件,并在最佳脱氮条件下,将单菌和复合菌应用于实际垃圾渗滤液高氨氮源区污染的地下水中。结果表明,2株HNAD菌的最佳碳源均为丁二酸钠,pH值为7～8、温度范围为22～28℃、碳氮比(C/N)为10～13、转速为100～150 r/min时2株菌脱氮性能最佳,对NH₄⁺-N和TN的去除效率均在96%以上,表明菌株在高氨氮地下水中具有高效的异养硝化好氧反硝化作用;复合菌在72 h的氨氮和总氮去除率达到了81.56%和75.77%,比最高的单菌提高了26.32%和19.4%,证明复合菌比单菌更适用于实际水中的脱氮处理。该菌株高效同步的硝化反硝化性能表明其在处理高氨氮地下水方面有一定的潜力和应用价值。     

3BER-S耦合脱氮系统运行特性研究

为了强化三维电极生物膜脱氮工艺(3BER)的脱氮效果,将3BER与硫自养反硝化技术耦合成3BER-S工艺,用于低碳氮比城市污水厂尾水的深度脱氮处理.与3BER对比研究结果表明,3BER-S工艺在TN去除率、系统pH平衡能力和NO2--N积累方面均优于3BER工艺;当进水C(NO3--N)= 35±2mg/L,TOC:N:P=10.7:10:1,pH=7.0~7.5时,3BER-S耦合工艺对TN和NO3--N的去除效率分别为85%和94%,分别比3BER高15%和10%;出水中NO2--N的浓度为3.04mg/L,比3BER低2mg/L.3BER-S中硫自养反硝化作用定量分析表明,硫自养脱氮作用在整个脱氮过程中所占比例为14.07%,单质硫的有效利用率达到79.5%,硫自养反硝化过程对稳定3BER-S系统出水pH值起重要作用.根据3BER-S中微生物基于反硝化细菌特异性基因nirS的克隆文库结果,系统中反硝化细菌都与β变形菌纲中的细菌有较高的同源性,其中61.41%的反硝化细菌属于陶厄氏菌属(Thauera);脱氮硫杆菌和嗜酸菌属(Acidovorax)分别占3.50%和19.30%.表明当碳源比较充足时,3BER-S工艺的脱氮作用主要以异养反硝化过程为主,以单质硫和氢为电子供体的自养反硝化脱氮作用也占有一定比例.     

曝气生物滤池好氧反硝化脱氮的研究

采用某钢铁厂含氮废水,利用生物滤池工艺,研究了曝气生物滤池的挂膜、溶解氧、碳氮比对好氧反硝化脱氮的影响.结果表明,利用富含好氧反硝化菌的富集菌液进行挂膜,16 d基本完成挂膜,脱氮率90%.当溶解氧较低时(DO为1.5～4.2mg/L),随着溶解氧的增大,反硝化效率提高,其中以DO为3.5 mg/L时的效果最好,脱氮率为95.4%.随着曝气量继续增加,脱氮率有所下降,当DO为8.0 mg/L时,脱氮率仍有44.8%.可推断系统中有好氧反硝化菌,存在以O2作为电子受体的好氧反硝化现象.随着碳氮比(COD/N)增大,反硝化效果提高.当COD/N为6～7时,基本能够满足反硝化所需碳源.此时脱氮率大于96%,亚硝态氮在整个反应过程中几乎没有积累,COD去除率在85%左右.     

盐度对膜-生物反应器污泥表观硝化速率的抑制机理

为研究盐度对膜-生物反应器(MBR)污泥表观硝化速率的抑制机理,采用批次试验模拟不同盐度条件下MBR活性污泥的硝化反应并测定其表观硝化速率、自养菌活性和SMP、EPS中脱氧核糖核酸和蛋白质的含量变化.结果表明,随着盐度的不断提高,污泥表观硝化速率逐渐下降,当盐度大于12.5g/L时,污泥体系出现NH4+-N含量上升的现象.自养菌的活性逐渐被抑制,抑制程度和盐度正相关,当盐度大于2.5g/L时,SMP和EPS中DNA的含量逐步上升,细胞结构被破坏是微生物活性被抑制的原因.SMP和EPS中蛋白质含量随着盐度的提升明显增长,蛋白质在污泥系统水解并发生氨化释放NH4+-N也是表观硝化速率下降的原因;当盐度小于12.5g/L,系统释放NH4+-N对表观硝化速率抑制作用随着盐度的提高而不断提升.     

多级A／O膜生物反应器污泥活性研究

采用一种新型的多级A／O膜生物反应器处理污水,对该工艺的污泥活性进行了研究。结果表明,VSS／SS在实验过程中呈较弱的下降趋势,多级A／O池曝气室污泥比硝化速率逐室下降,但各缺氧室污泥比反硝化速率基本一致;污泥释磷、聚磷过程在30 min和1 h内基本完成,反硝化聚磷试验表明污泥中存在DPB的富集,反硝化作用是反硝化细菌与DPB共同作用的结果。     

处理番茄酱加工废水的活性污泥颗粒化过程

为解决新疆番茄酱加工废水排放量大、处理效果参差不齐的情况,在SBR（序批式反应器）中接种絮体污泥,以人工合成番茄酱加工废水为基质成功培养出粒径为0.50~1.61 mm的好氧颗粒污泥,并采用扫描电镜、三维荧光光谱（3D EEM）、激光共聚焦（CLSM）、死活细菌染色以及高通量测序等技术表征活性污泥的颗粒化过程.结果表明,颗粒污泥沉降性能良好,COD_Cr、NH₄+-N、PO₄3--P的平均去除率分别为90%、85%、45%.扫描电镜下,椭球状的颗粒污泥轮廓清晰,结构密实.蛋白质在颗粒化过程中逐渐增加,α-多糖、β-多糖和蛋白质贯穿整个颗粒截面,在颗粒中分布广泛,构成了颗粒的骨架.颗粒内部的孔隙为溶解氧和营养物质传递提供了条件,因此活细菌则更多地靠近颗粒边缘及内部的孔隙周围,并包裹着死细菌.颗粒化过程中,微生物的丰富度和均匀性逐渐上升,物种多样性也不断变化,Chao1指数先由515.26降至444.30后又增至526.72,Shannon-Wiener指数由2.81增至5.45.优势降解菌拟杆菌和变形菌相对丰度不断发生变化,拟杆菌由8.85%增至45.95%,而变形菌由78.17%逐渐减至36.66%.研究显示,不同的细菌种群之间的相互作用对有机物的降解以及反应体系的稳定起到重要的作用.      

盐度冲击下MBR污泥SMP和EPS的三维荧光光谱解析

利用三维荧光(EEM)技术研究了不同盐度冲击下膜-生物反应器(MBR)污泥微生物溶解性产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)的变化规律,分析不同盐度冲击下MBR污泥SMP和EPS的EEM图谱.结果表明,当冲击盐度大于2.5g/L时,SMP的EEM图谱中色氨酸荧光峰B(270nm,350nm)、类胡敏酸荧光峰C(375,475nm)、类富里酸荧光峰D(260,460nm)以及EPS的EEM图谱中色氨酸荧光峰B的荧光强度随冲击盐度的提升而增加,EPS的EEM图谱中类胡敏酸C峰的荧光强度则随冲击盐度的提升而下降.用平行因子分析(PARAFAC)方法确定EEM图谱中存在的4个组分,分别为类蛋白质组分C1(230/280,350nm),类胡敏酸组分C2(290/310,380nm)、C3(290/360,460nm)和C4(270/340,440nm);当冲击盐度大于2.5g/L时,SMP中C1、C3和C4组分的荧光强度与冲击盐度呈正相关,而EPS中C3和C4组分的荧光强度分别与冲击盐度呈正相关和负相关,其相关系数均≥0.90;SMP中类蛋白质荧光组分和类胡敏酸组分的荧光强度之和分别与测定的蛋白质含量和胡敏酸含量呈明显的正相关性,相关系数均＞0.93,可作为荧光组分强度定量计算的依据,而EPS中此相关性并不明显.     

Nitrate removal and extracellular polymeric substances of autohydrogenotrophic bacteria under various pH and hydrogen flow rates

In recent years there has been an increasing interest in the use of autohydrogenotrophic bacteria to treat nitrate from wastewater. However, our knowledge about the characteristics of extracellular polymeric substances (EPS) releasing by these activities is not yet very advanced. This study aimed to investigate the change in EPS compositions under various pH values and hydrogen flow rates, taking into consideration nitrogen removal. Results showed that pH 7.5 and a hydrogen flow rate of 90 mL/min were the optimal operating conditions, resulting in 100% nitrogen removal after 6 hr of operation. Soluble and bound polysaccharides decreased, while bound proteins increased with increasing pH. Polysaccharides increased with increasing hydrogen flow rate. No significant change of bound proteins was observed at various hydrogen flow rates.     

A2O-MBR工艺中生物泡沫现象原因及其影响研究

以实际规模A²O-MBR污水厂为研究对象,主要考察好氧池生物泡沫现象及其基本特征（质/量特征和生物特征）,探究引发生物泡沫的潜在原因,并分析生物泡沫对污染物去除效果及膜污染的影响.结果表明试验期间,好氧池生物泡沫现象日趋严重,泡沫质/量特征值（泡沫量-Scum index,SI^*和泡沫潜能/稳定性-Foam power,FP）随运行时间延长呈上升趋势,且SI^*和FP与总胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）和结合型EPS浓度显著相关.生物泡沫中丝状菌丰度、微生物活性均高于污泥混合液.经分析生物泡沫的产生及稳定可能是由EPS作用和丝状菌（主要是微丝菌和0092型菌）作用引起的.生物泡沫持续存在期间,A²O-MBR系统对污染物去除效果（COD、NH₄⁺-N、TN、TP和浊度）稳定,并未受到负面影响.泡沫对膜污染具有一定的影响.     

厌氧膜生物反应器处理含盐废水运行效能及膜污染特性

采用厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,An MBR)处理模拟含盐有机废水,研究盐度变化对反应器运行效能及膜污染特性的影响.结果表明,当进水盐度逐渐增加但低于9. 1 g·L~(-1)时,反应器运行稳定,出水效果良好;当盐度增加至10 g·L~(-1),反应器COD去除率、产气量及甲烷含量都明显下降;污泥浓度、污泥体积指数(SVI)、溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)均随盐度增加而先升后降,污泥絮体紧密,沉降性良好.中空纤维膜组件在118 d内运行了3个周期,随着盐度增加膜运行周期由31 d延长为48 d,膜污染有所减缓.用SEM-EDX分析发现膜面污染物中有类似结晶状物质,Na、Mg、Al、Si、Cl、K、Ca和Fe为主要无机元素.三维荧光光谱(EEM)分析表明,蛋白质与腐殖酸是膜面有机污染物的主要成分.     

高浓度基质冲击后厌氧氨氧化菌活性恢复研究

试验研究了阶段式负荷提高法对高浓度基质抑制后反应器中厌氧氨氧化(Anammox)菌的活性恢复特性的影响,考察了活性恢复过程反应器各阶段的脱氮性能、胞外聚合物(EPS)组分及Anammox菌丰度的变化.结果表明,通过逐步提高氮负荷率,反应器中Anammox菌活性于57d内即可恢复至受损前状态,最终氮去除负荷达2.21 kg·m-3·d-1;Anammox泥中的EPS含量、紧密型EPS和松散型EPS中蛋白质与多糖的比例均呈现先降低后上升的趋势,当进水总氮(TN)为500 mg·L-1时,EPS含量及二者的比例均最低;Anammox菌丰度对废水中氮浓度的敏感度较高,在活性恢复过程中,TN浓度为700 mg·L-1时丰度最高,达2.4×1010copies·g-1VSS.     

Responses of nitrification performance, triclosan resistome and diversity of microbes to continuous triclosan stress in activated sludge system

Triclosan(TCS) is commonly found in wastewater treatment plants,which often affects biological treatment processes.The responses of nitrification,antibiotic resistome and microbial community under different TCS concentrations in activated sludge system were evaluated in this study.The experiment was conducted in a sequencing batch reactor(SBR)for 240 days.Quantitative PCR results demonstrated that the abundance of ammonium oxidizing bacteria could be temporarily inhibited by 1 mg/L TCS and then gradually recovered.And the abundances of nitrite oxidizing bacteria(NOB) under 2.5 and 4 mg/L TCS were three orders of magnitude lower than that of seed sludge,which accounted for partial nitrification.When the addition of TCS was stopped,the abundance of NOB increased.The mass balance experiments of TCS demonstrated that the primary removal pathway of TCS changed from adsorption to biodegradation as TCS was continuously added into the SBR system.Moreover,TCS increased the abundance of mexB,indicating the efflux pump might be the main TCS-resistance mechanism.As a response to TCS,bacteria could secrete more protein(PN) than polysaccharide.Three-dimensional excitation-emission matrix revealed that tryptophan PN-like substances might be the main component in PN to resist TCS.High-throughput sequencing found that the relative abundances of Paracoccus,Pseudoxanthomonas and Thauera increased,which could secrete extracellular polymeric substances(EPS).And Sphingopyxis might be the main TCS-degrading bacteria.Overall,TCS could cause partial nitrification and increase the relative abundances of EPS-secreting bacteria and TCS-degrading bacteria.     

膜生物膜工艺处理含盐工业废水

采用了膜生物膜工艺处理含盐羧甲基纤维素生产废水。接种污泥为普通污泥,经驯化使其适应含盐废水,在污泥驯化阶段,生物膜表现出极佳的盐度冲击后恢复能力。通过较长的水力停留时间(5～15 d)和较低的COD有机负荷(平均1.6 kg/(m3·d)左右),生物膜COD去除率基本达90%。膜池内,悬浮固体浓度基本保持在5 000 mg/L以内;通过聚偏氟乙烯中空纤维膜过滤,出水悬浮固体浓度保持在5 mg/L以内。膜污染可通过重复的气水反洗和定期的化学清洗得以缓解。