低温下全自养脱氮颗粒污泥适应低基质效能

以室温培养的单级PN-ANAMMOX(PN/A)颗粒污泥为对象,基于颗粒污泥的全自养脱氮工艺,研究在低温条件下处理低浓度氨氮废水的脱氮效能及微生物群落结构.结果表明,在(15±1)℃条件下,维持氨氮负荷在1.29kg·(m~3·d)~(-1),进水氨氮质量浓度从70 mg·L~(-1)逐级降低至40 mg·L~(-1),溶解氧比剩余氨氮(DO/TAN)维持在0.22～0.25,总氮去除率可维持在(85±4)%,出水总氮平均质量浓度约为8.9 mg·L~(-1),运行期内无亚硝酸氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria, NOB)显著增殖,Nitrospira丰度小于1%.淘洗絮体污泥和控制低DO/TAN值可作为抑制NOB增殖的有效调控策略.全自养脱氮颗粒污泥在低温低基质条件下运行,颗粒粒径会变小,颜色由棕红色变为棕黄色.PS总量略有下降,PN/PS的比值稳定在2.5～3.浮霉菌门(Planctomycetes)和变形菌门(Proteobacteria)在微生物系统中占主导,污泥中存在Candidatus_Kuenenia和Candidatus_Brocadia两种厌氧氨氧化菌属.     

基质比对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳的影响

采用SBR处理实际生活污水,在实现半亚硝化时,其出水加入定量的Na NO_2作为厌氧氨氧化过程厌氧序批式反应器(ASBR)的进水.在温度为24℃、pH为7. 2±0. 2时,考察不同进水NO_2~--N/NH_4~+-N对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳的影响.结果表明:(1)进水NO_2~--N/NH_4~+-N为1. 4～1. 6时系统脱氮效能最佳,NH_4~+-N、NO_2~--N和COD平均出水浓度分别为2. 14、1. 07和30. 50 mg·L~(-1),三者去除率分别为93. 62%、97. 79%和74. 75%,ΔNO_2~--N/ΔNH_4~+-N和ΔNO_3~--N/ΔNH_4~+-N分别为1. 60和0. 17,TN的去除是异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌共同作用的结果.(2)随着进水NO_2~--N/NH_4~+-N的逐渐增大,厌氧氨氧化对脱氮的贡献率逐渐减小,异养反硝化对脱氮的贡献率逐渐增加.(3)典型周期内,NH_4~+-N和NO_2~--N的降解过程均为零级反应,线性关系良好,比降解速率分别为0. 404 mg·(g·h)~(-1)和0. 599 mg·(g·h)~(-1),两者的比降解速率之比为1. 48,COD的比降解速率呈现逐渐增大的趋势.     

纳米零价铁和过氧化钙联合降解土壤淋洗废液的α-HCH

采用纳米零价铁(nZVI)和过氧化钙(CaO_2)组成非均相类芬顿试剂降解土壤淋洗废液中的α-HCH,研究其降解效能及机制.结果表明,nZVI/CaO_2可在较广的pH范围内有效降解α-HCH,当nZVI和CaO_2的投加量为1 g·L~(-1),pH值为5时降解率可达93. 23%. nZVI和CaO_2单独或联合处理α-HCH过程均呈准一级反应动力学模式,联合处理的反应速率常数大于单独处理之和,表明两者联合降解α-HCH具有较好的协同作用.自由基淬灭实验发现,超氧自由基对降解α-HCH的贡献率远大于羟基自由基. nZVI/CaO_2降解α-HCH的中间产物主要是三氯苯和氯苯,其中三氯苯呈先急剧上升后迅速降解趋势,氯苯含量较低且变化较小,因此推测α-HCH主要降解途径是先还原为三氯苯,再继续还原为氯苯或矿化为二氧化碳和水.     

反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能

本研究在一体式分区反应器中接种成熟的厌氧氨氧化污泥和亚硝化污泥,通过与反硝化反应器串联,研究了前置反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能.结果表明,未串联反硝化之前,短程硝化-厌氧氨氧化反应器在进水氨氮浓度为600 mg·L~(-1),COD浓度483 mg·L~(-1)时,总氮去除速率(NRR)可达1.88 kg·(m3·d)-1,总氮去除率(NRE)可达90.3%;而在进水COD浓度483 mg·L~(-1),即C/N0.8时,短程硝化-厌氧氨氧化反应器的NRR下降至1.50 kg·(m3·d)-1.通过前置反硝化反应器可以迅速缓解有机物对厌氧氨氧化的不利影响;反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联反应器在进水NH+4-N浓度为1 100 mg·L~(-1),COD浓度1 150 mg·L~(-1)时,仍可稳定高效运行,整体NRR可达1.37kg·(m3·d)-1,厌氧区NRRana高达15.6 kg·(m3·d)-1,平均NRE可达98.6%,在仅利用原水中有机碳源的情况下实现了垃圾渗滤液的高效深度脱氮.此工艺晚期处理垃圾渗滤液可去除大部分易生物降解有机物.     

氮掺杂纳米中空碳球的制备与高效去除双酚A

制备了氮掺杂纳米中空碳球(NHCS),并研究其对水中双酚A(BPA)的吸附情况。采用扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了结构和形貌表征,考察了p H值和吸附剂投加量对BPA的吸附影响,探究了NHCS对BPA的吸附行为和机制。结果表明:NHCS对BPA具有较好的吸附能力和重复性;当p H值为6时,NHCS对BPA的最大吸附量达到了171.6 mg/g,吸附过程符合准二级吸附动力学方程和Freundlich吸附等温线模型;热力学参数ΔG为负值,表明该吸附过程为自发过程。     

nZVI对亚硝化颗粒污泥性能的冲击性影响研究

本研究采用批次试验,考察了不同浓度纳米零价铁(n ZVI)对亚硝化颗粒污泥(NGS)性能的冲击性影响,并对氮形态转化规律、氨氧化菌比耗氧速率(SOUR-A)、胞外聚合物(EPS)与溶解性微生物产物(SMP)组成、铁元素分布情况进行了系统分析.结果表明,当n ZVI投加量从0mg·L~(-1)提高至10 mg·L~(-1)时,SOUR-A值显著提高,NGS对氨氮的去除率始终保持在95%以上,亚硝态氮比累积速率(μ(NO-2-N))由27.3mg·g~(-1)·h-1提高至30.7 mg·g~(-1)·h-1,EPS中多糖与蛋白质含量均明显上升.然而,当原水中n ZVI浓度高于25 mg·L~(-1)时,SOUR-A值大幅降低,EPS与SMP中的多糖组分出现此消彼长的现象.当n ZVI投加量达到700 mg·L~(-1)时,NGS对氨氮的去除率降至58.9%,μ(NO-2-N)值为17.5 mg·g~(-1)·h-1,仅相当于对照组的64.1%.此外,扫描电镜与能谱分析的结果表明,n ZVI在NGS表面的大量吸附不仅严重抑制了功能微生物的活性,也会显著改变污泥表面的微生态环境.     

碳纳米管活化过二硫酸盐降解偶氮染料酸性橙7

采用碳纳米管（CNT）活化过二硫酸盐（PS）降解偶氮染料酸性橙7（AO7）.考察了PS浓度、CNT投加量、初始pH值、温度等反应条件对AO7降解效果的影响.结果表明,当初始pH为7、n（PS）/n（AO7）为20、CNT投加量为0.2g/L时,AO7在反应480min后可以被完全脱色去除.随着PS剂量、CNT投加量和温度的升高,AO7的去除率也逐渐增加,中性条件下最有利于AO7的去除.AO7降解反应主要发生在CNT表面,且反应活化能Ea为46.76kJ/mol.通过紫外-可见分光光谱、气相色谱-质谱（GC-MS）和TOC分析表明,AO7分子偶氮键和萘环结构断裂,生成含苯环类物质,最终矿化为CO₂和H₂O.     

基于模型的低负荷运行村镇污水处理厂问题诊断分析

我国村镇污水处理厂普遍存在进水量和进水浓度偏低的问题,导致村镇污水厂运行稳定性差。为防止低负荷运行影响污水处理厂处理效能的发挥,以临太湖村镇污水厂多点进水倒置AAO工艺为研究对象,以数学模型为基础,建立污水厂水质水量动态响应模型。以数学模拟为主要研究手段,试验作为补充方法,通过模型诊断发现,该厂夏季曝气过剩,活性污泥ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）=0.37。试验结果表明:该厂进水ρ（ISS）=57~92 mg/L,ρ（ISS）/ρ（SS）为0.71~0.82,ρ（ISS）/ρ（COD）为0.50~0.84。进入AAO系统的ISS粒径为36~52 μm,而小粒径的ISS组分是导致活性污泥MLVSS/MLSS偏低的主要原因。通过优化进水ISS/COD、泥龄、污泥回流比、曝气量,使得出水水质稳定达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,污泥活性提高到0.7,全年曝气成本可节省约10%。     

牛谷河表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价

以牛谷河沿河及西河入牛谷河口布置的36个采样点为研究对象,采用SMT法、元素分析仪法、重铬酸钾法和筛析法对表层沉积物总磷（TP）、总氮（TN）、有机质（OM）和粒度进行监测,分析其空间分布规律及TN、TP、OM的相关性,并运用综合污染指数法和有机污染指数法对牛谷河表层沉积物污染现状进行评价。结果表明:牛谷河表层沉积物中TN、TP、OM的均值分别为697.18,920.31 mg/kg和4.47%,TN、OM空间上表现为中游高于上下游（A、B段>C、D段）,TP则为中下游高于上游（A、B、D段>C段）;各段表层沉积物中C/N表明:C、A、D段有机质主要来自外源,B段内外源基本平衡;综合污染指数和有机污染指数均值分别为1.38和0.19,2种评价结果均显示牛谷河表层沉积物为轻度污染状况,其中TP的污染指数（S_TP）均值达到1.36,为重度污染;指标间的Pearson相关性分析表明,TN、TP、OM三者间均呈显著正相关（P<0.01）。     

ANAMMOX培养物中硫酸盐型氨氧化生物转化机制

厌氧条件下,ANAMMOX培养物中发生的硫酸盐型氨氧化（SRAO）现象被认为是由ANAMMOX细菌（AnAOB）介导的自养生物转化过程.在这个过程中,作为电子供体的氨被电子受体硫酸盐氧化.在某一些自然环境中观察到的氨与硫酸盐转化现象也被认为是由于上述生物转化作用而导致的.然而,在不同研究中,关于氨与硫酸盐的转化摩尔比（N/S）、硫酸盐还原的中间产物和最终产物的认定均有存在较大差异.因此,氨和硫酸盐在ANAMMOX培养物中的转化机制仍不明确.为探明ANAMMOX污泥中SRAO现象背后的基质转化途径,在不同厌氧状态（微氧：-100 mV < ORP < 0 mV,0.5 mg·L^-1 < DO < 1 mg·L^-1;缺氧：-300 mV < ORP < -100 mV,0.2 mg·L^-1 < DO < 0.5 mg·L^-1;厌氧：ORP < -300 mV,DO < 0.2 mg·L^-1）以及不同污泥组成（ANAMMOX污泥和混合污泥）的条件下开展连续流实验和批次实验.结果表明,SRAO现象只能在缺氧条件且存在异养硫酸盐还原细菌（SRB）的混合污泥中发生;在ANAMMOX污泥中无论处于哪种厌氧状态,均不会发生SRAO现象.微生物群落变化与功能基因表达分析表明,ANAMMOX污泥和混合污泥中均存在以Nitrosomonas和Nitrosospira为主的携带amoA基因的氨氧化细菌（AOB）,可将氨氧化生成亚硝酸盐,为AnAOB代谢提供底物.Desulfomicrobium、Desulfovibrio以及Desulfonatronum等携带apsA基因的SRB只存在于混合污泥中,它们利用微生物衰亡释放的有机物将硫酸盐还原.AnAOB并不能以硫酸盐为电子受体氧化氨维持代谢.因此,在ANAMMOX污泥中观察到的SRAO现象（即氨与硫酸盐的同步转化）实际上是氨氧化、ANAMMOX和异养硫酸盐还原这3个过程联合的结果,上述生物转化过程分别由AOB、AnAOB和SRB完成.