亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程强化新视角:排泥及其微生物机制研究

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化(Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation, n-DAMO)是微生物在厌氧条件下利用甲烷还原亚硝酸盐的过程.本研究通过排泥的策略对n-DAMO过程进行强化,并比较分析了反应器中微生物的群落结构及功能微生物数量.结果发现,与对照组相比,排泥后实验组反应器的脱氮速率从17.00 mg·L~(-1)·d~(-1)提高到73.10 mg·L~(-1)·d~(-1).排泥后反应器中n-DAMO细菌的相对丰度从38.3%上升到67.7%,功能微生物的基因拷贝数由1.404×10~8 copies·g~(-1)增长到4.854×10~8 copies·g~(-1),污泥比活性提高了2.95倍.与之相反,初始反应器中其余优势微生物Unclassified_GCA004、Unclassified_Rhodocyclaceae、Unclassified_Fimbriimonadaceae与Methylosinu相对丰度分别下降为原来的27.66%、32.65%、4.35%、20.27%.结果表明,排泥可以有效地强化n-DAMO过程,同时促进功能微生物的生长,主要原因在于排泥排出了非目标微生物,使得目标微生物大量生长.本研究为强化n-DAMO过程及加快n-DAMO微生物的富集提供了一条新思路,并为进一步推动n-DAMO过程的工程应用提供了理论基础.     

一种未见报道的厌氧氨氧化菌分子生物学鉴定

以（NH4）2SO4和NaNO2作为基质,富集厌氧氨氧化污泥。提取厌氧氨氧化污泥中细菌总DNA,纯化后使用特异性引物对厌氧氨氧化菌16SrDNA进行PCR扩增。扩增产物连接到pMD19-T载体,将载体转化到感受态细胞大肠杆菌JM109中,并对其16SrDNA基因进行测序。将测序结果进行系统发育树分析,发现富集得到的厌氧氨氧化菌与Candidatus Anammoxoglobus propionicus进化关系比较接近,是一种尚未见报道的厌氧氨氧化菌。     

颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO2的影响.用Haldane模型描述厌氧氨氧化反应动力学,得到最大氨氮反应速率6.65×10-3tmg·(mg·h)-1、氨氮半饱和常数87.1 nag·L-1和抑制常数1 123 mg·L-1,亚硝态氮半饱和常数15.39 mg·L-1和抑制常数159.5 mg·L-1.微量NO2对厌氧氨氧化具有强化作用,基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO2强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数48.79、NO2半饱和常数2480 mg·m-3、NO2抑制常数4.22 mg·m-3和基础速率系数0.018 2.试验中大部分的NOx出现损失.     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

全自养脱氮颗粒污泥的培养及脱氮性能的恢复与强化

采用交替限氧-厌氧和低充放比(30%)运行模式,在SBR反应器中成功启动全自养脱氮(CANON)工艺,启动过程经历常规硝化主导阶段、短程硝化主导阶段和全自养脱氮阶段,总氮去除速率和总氮去除效率分别达到(312±15)mg/(L·d)和(71.2±4.3)%.培养得到的污泥中颗粒污泥(粒径3300μm)和絮状污泥(粒径<300μm)体积分别占污泥总体积的39%和61%.在自养脱氮性能恶化的SBR反应器进水中长期添加适量N2H4,反应器脱氮性能得以恢复甚至强化,反应器总氮去除速率升高到(480±34)mg/(L·d),颗粒污泥的比例增加到污泥总体积的51%.     

废水COD 4种物化表征方法的比较与评估

为了确定废水COD组分表征的物化分析方法,对0.1μm滤膜过滤、0.45μm滤膜过滤、絮凝和絮凝+0.45μm滤膜过滤4种方法进行了实验比较和评估。结果表明:某些材料的滤膜会因"COD溶出"而影响表征结果;4种方法分离废水的重现性都很好,相互没有明显区别;物化分离对废水快速可生物降解COD(SS)没有影响,但4种方法得到的处理液中可生物降解COD仍含降解速率明显不同的组分,其中SS仅占35%～45%。因此,物化方法不能合理表征SS;絮凝+0.45μm滤膜过滤速度快、干扰少、分离机理与活性污泥系统类似,更适用于废水溶解性惰性COD组分(SI)表征。     

活性污泥过程反应池与二沉池耦合模型与模拟

将二沉池一维通量模型与反应池活性污泥2号模型(ASM2)耦合,建立了活性污泥过程模型.模型应用于重庆某污水处理厂,结果表明,该模型可以较好地对出水中COD、SS、TN及TP进行模拟.针对该污水处理厂现行运行条件,分析了影响活性污泥系统的因素,提出优化运行参数,将二沉池污泥回流比由原来的0.75减至0.20～0.25,剩余污泥排放量从原来的591m³/d至204～249m³/d;将反应池污泥浓度由原来的1.2g/L增加至2.8g/L,可提高系统抗负荷冲击和抗低温的能力,改善系统出水水质.     

活性污泥法动力学模型应用中的参数校核

对国际水协的活性污泥法动力学模型在应用中遇到的参数校核问题进行研究 ,总结了目前常用的三种方法 :专家法、灵敏度分析法和过程工程 (ProcessEngineering)法。分析了每种方法的原理、优点和不足之处 ,列举了实际应用的例子。     

传统活性污泥法COD去除及脱氮改造的模拟

活性污泥模型方法正逐渐成为废水处理工程领域科学研究、工艺设计和过程控制的一种重要手段。以国际水质协会的活性污泥1号模型（ASM1为基础，以MATLAB为工具开发模拟软件，对模型进行了校核与验证。模拟了重庆市唐家桥污水处理厂COD和含N组分的降解过程，研究了有机物负荷、流量、温度和溶解氧浓度变化对出水COD、氨氮、硝态氮和总氮的影响。利用所开发的模拟程序对唐家桥污水处理厂的脱氮改造方案进行了优化，并预测了改造后的处理效果。     

餐厨垃圾厌氧消化水解机理及动力学模型研究

对餐厨垃圾厌氧消化水解产物溶出规律进行了研究,证实扩散限制作用是导致水解速率出现滞后现象的主要原因.在考虑扩散作用影响的前提下,对餐厨垃圾水解机理作了必要补充阐述,并根据补充后的水解机理建立了餐厨垃圾水解分段动力学模型,并在模型中引入了扩散阻力系数.通过试验求得不同粒径(20mm、40mm、60mm)餐厨垃圾的扩散阻力系数分别为1.42、2.12、2.78.进一步分析表明,扩散阻力系数的变化基本符合指数函数规律,可将分段模型合并为统一的经验动力学模型.模型验证结果表明,预测值与实验值较为接近,能够描述餐厨垃圾的水解过程.