厌氧膜生物反应器出水生物脱氮技术研究

为解决AnMBR（厌氧膜生物反应器）出水NH₄+脱除的问题,提出利用AnMBR出水中残余COD_Cr、溶解性CH₄以及低价态硫元素,通过构建缺氧滤池和好氧滤池进行生物异养和硫自养脱氮的方法,进一步削减AnMBR出水COD_Cr、去除溶解性CH₄、同时同步生物脱氮.结果表明:①缺氧滤池与好氧滤池经过120 d单独驯化与33 d串联驯化后,在HRT（hydraulic retention time,水力停留时间）为6 h、进水为实际AnMBR出水的工况条件下,出水ρ（TN）为17.93 mg/L,去除率为52.7%;出水ρ（NH₄+-N）为2.78 mg/L,去除率为92.3%,达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准.在HRT为8 h工况条件下,出水ρ（TN）为14.60 mg/L,去除率为59.0%;出水ρ（NH₄+-N）为2.22 mg/L,去除率为93.7%,达到GB 18918-2002一级A标准.②脱氮滤池中氮脱除路径主要包括残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化,并通过物料衡算评价了三者对于氮脱除的贡献,在HRT为6 h的工况条件下,脱氮滤池脱氮过程中残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化三者占比分别为54.1%、24.3%和21.5%;在HRT为8 h的工况条件下,脱氮滤池脱氮过程中3种途径占比分别为70.4%、13.8%和15.8%.研究显示,脱氮滤池可以实现对AnMBR出水的低耗生物脱氮以及整体水质的达标排放.      

Fe3+对同步硝化反硝化过程氮元素迁移转化及N2O释放的影响

采用SBR反应器,研究了不同浓度的Fe3+对同步硝化反硝化(simultaneous nitrification denitrification,SND)过程中氮元素迁移转化去除和N2O释放的影响.结果表明,在同步硝化反硝化过程中,系统中Fe3+浓度为20 mg·L-1时可以提高系统对氮的去除率,而60 mg·L-1的Fe3+则会对其产生抑制效果.并且,高浓度的Fe3+会刺激SND过程中N2O的释放,N2O转化率也有所提高.这主要是因为:1高浓度的Fe3+会导致污泥脱氢酶活性降低,使得NO-2在好氧阶段大量累积;2高浓度的Fe3+减少了SND过程前置厌氧阶段胞内聚合物(polyhydroxybutyrate,PHB)的含量,使得后续反硝化过程碳源减少.Fe3+对SND过程中总磷的去除有促进作用,并且Fe3+浓度越高,总磷去除率越高,这主要是因为Fe3+的存在使系统中发生了化学除磷作用.     

不同环境条件下Pseudomonas sp.脱氮特性及功能基因表达差异研究

从活性污泥中分离获得一株PCL降解菌,经形态学和16S rDNA鉴定后命名为Pseudomonas sp.JQ-H3.经过脱氮实验验证,该菌能够以PCL为唯一碳源,分别以氨氮或硝酸盐氮为氮源进行异养硝化好氧反硝化.该菌能够在36h内去除93.11%的氨氮（初始氨氮浓度为102.41mg/L）,氨氮最大降解速率为5.77mg/（L·h）;并且能够在48h内去除93.93%的硝酸盐氮（初始氨氮浓度为99.01mg/L）,硝酸盐氮最大降解速率为4.12mg/（L·h）.对PCL膜的降解实验结果表明,菌株能够在60d内将初始重量为100mg的PCL薄膜降解94.03%,且胞外脂肪酶活性在30d时达到最大值9.18mU/mL.另外,Q-PCR实验结果表明,弱碱性环境促进了amoA和nirS基因的表达;napA、cnorB、nosZ基因的成功表达,进一步证明了菌株的异养硝化好氧反硝化能力.     

硝化菌载体低温处理生活污水中试

为了考察硝化菌包埋载体低温条件下处理城镇生活污水的技术可行性和可靠性并获得工程应用的参数,以A/O工艺中试系统为试验平台,重点研究了硝化菌包埋载体A/O生化系统低温条件下的启动条件和处理效果。结果表明:在低温条件下(13~15℃),接种普通好氧活性污泥,以已活化的硝化菌载体为核心的处理系统活化启动时间约10 d,不超过15 d;包埋硝化菌载体系统在适宜污泥浓度条件(3 000~3 500 mg/L)、投加率12%的情况下处理城镇生活污水,稳定运行阶段和负荷提高阶段(提高至设计负荷1.44倍)可使出水氨氮平均达1mg/L左右,去除率达99%以上,处理效果远远超出同条件下A/O系统。     

城市生活污水SNAD工艺的启动研究

采用SBR反应器,以城市生活污水为原水,进行同步亚硝化、厌氧氨氧化、反硝化(SNAD)工艺的启动研究.首先接种厌氧氨氧化(anammox)颗粒污泥,在高曝气量下(500L/h)培养得到亚硝化颗粒污泥,然后再次接种anammox颗粒污泥,在低曝气量下(40L/h)培养得到SNAD颗粒污泥.在亚硝化稳定期,氨氮平均去除率达到94%,亚硝态氮平均积累率达到95%.在SNAD稳定期,总氮平均去除率为85%.批试实验结果表明,亚硝化稳定期亚硝化颗粒污泥的好氧氨氮和亚硝态氮氧化活性分别为为0.234和0kgN/(kgVSS×d).SNAD颗粒污泥的厌氧氨氧化总氮去除、亚硝态氮反硝化、好氧氨氮氧化、好氧亚硝态氮氧化活性分别为0.158、0.104、0.281、0kg/(kgVSS×d),其中硝态氮反硝化活性在0~120min和120~360min内分别为0.061和0.104kg/(kgVSS×d).扫描电镜显示,SNAD颗粒污泥表面以短杆状菌和球状菌为主,可能为好氧氨氧化菌(AOB)和反硝化菌,颗粒污泥内部以火山口状的细菌为主,可能为anammox菌.     

Determination of respiration, gross nitrification and denitrification in soil profile using BaPS system

A facility of BaPS （Barometric Process Separation） was used to determine soil respiration, gross nitrification and denitrification in a winter wheat field with depths of 0-7, 7--14 and 14-21 cm. N2O production was determined by a gas chromatograph. Crop root mass and relevant soil parameters were measured. Results showed that soil respiration and gross nitrification decreased with the increase of soil depth, while denitrification did not change significantly. In comparison with no-plowing plot, soil respiration increased significantly in plowing plot, especially in the surface soil of 0-7 cm, while gross nitrification and denitrification rates were not affected by plowing. Cropping practice in previous season was found to affect soil gross nitrification in the following wheat-growing season. Higher gross nitrification rate occurred in the filed plot with preceding crop of rice compared with that of maize for all the three depths of 0-7, 7-14 and 14-21 cm. A further investigation indicated that the nitrification for all the cases accounted for about 76% of the total nitrogen transformation processes of nitrification and denitrification and the N2O production correlated with nitrification significantly, suggesting that nitrification is a key process of soil N2O production in the wheat field. In addition, the variations of soil respiration and gross nitrification were exponentially dependent on root mass （p〈0.00l）.     

间种高粱及施用大颗粒尿素对茶园N2O排放的影响

茶园施肥量大、氧化亚氮(N_2O)排放系数高,且近年来我国茶园面积不断扩大,使茶园成为重要的农业N_2O排放源,亟需有效的茶园N_2O减排措施.本研究在我国中亚热带典型丘陵茶园,通过设置间种高粱、施用大颗粒尿素和常规施肥3种管理措施,观测不同管理措施下茶园土壤N_2O及相关环境因子动态,旨在解析茶园土壤N_2O排放的主控因子和明确提出的减排措施的有效性. 2 a的田间试验结果表明:①茶园土壤N_2O排放通量与土壤化学性质、温度及降雨有显著的相关性,土壤物理性质和土壤化学性质的交互作用对N_2O排放影响最大,土壤化学性质中的NO~-_3-N含量是决定N_2O排放量大小的最主要因素,茶园土壤N_2O减排研究的工作重点在于如何减小土壤中的NO~-_3-N含量;②间种高粱在未影响茶叶产量的前提下减少了51.2%的N_2O排放,从缓解全球气候变暖角度看,间种高粱是本研究中最佳的茶园管理措施;③施用大颗粒尿素在提高29.5%的茶叶产量同时减少了34.7%的N_2O排放,从兼顾经济效益及缓解全球气候变暖的角度看,茶园中施用大颗粒尿素则是本研究中最佳的施肥措施.     

A2/O短程硝化耦合厌氧氨氧化系统构建与脱氮特性

针对现有城市污水处理厂普遍面临进水碳源不足影响脱氮效率的问题,通过调控A²/O系统曝气分区比例、溶解氧(DO)浓度和污泥龄(SRT)构建短程硝化耦合厌氧氨氧化系统,以研究不同工况下该系统的脱氮性能、脱氮途径和微生物种群结构的变化情况.研究结果表明在低C/N进水(C/N=5)情况下,该系统具有稳定优良的脱氮性能.在140 d试验过程中,反应器经历了氨氧化细菌(AOB)、亚硝酸盐氧化细菌(NOB)共培养阶段(阶段Ⅰ)、AOB筛分阶段(阶段Ⅱ～Ⅲ)与厌氧氨氧化细菌(AnAOB)富集阶段(阶段Ⅳ),系统的脱氮途径也由初始的全程硝化反硝化逐步转化为短程硝化耦合厌氧氨氧化脱氮;系统的脱氮效率在阶段Ⅳ达到最佳状态,此时该系统出水NH⁺₄-N和TN的平均浓度分别为1.20 mg·L^-1和7.03mg·L^-1,其对应的去除率分别为97.69%和87.83%;Illumina MiSeq测序结果表明,短程硝化耦合厌氧氨氧化的系统中Nitrosomonas和Nitrosospira这两类AOB的富集...     

普通活性污泥系统曝气池中投加浮动填料提高硝化能力的研究

在普通活性污泥系统的曝气池中投加一定量的浮动填料可增加曝气池中的生物体量达６．５ｇ／Ｌ,能提高硝化菌的附着量和阻止硝化菌的流失。实验证明,在浮动填料活性污泥系统中ＨＲＴ对硝化能力的影响远小于普通活性污泥系统;当ＨＲＴ为８ｈ,泥龄为３ｄ时,普通活性污泥对氨氮的去除率仅２５％,而浮动填料活性污泥系统的去除率可达７０％。     

SBR短程硝化的实现、维持及稳定性

以模拟生活污水为研究对象,控制SBR反应器内pH值在7.5～8.5的条件下,实现了短程硝化生物脱氮工艺,NO2--N/NOx--N的比率始终维持在90%以上,同时发现pH值和DO浓度变化特征曲线在短程硝化过程中具有良好的重现性。另外,保持DO浓度在0.5～1.0mg/L,硝化时间为5.5h,可较好的维持短程硝化生物脱氮过程,且经过1个月的运行硝化类型没有发生改变,亚硝酸盐积累率仍保持在90%以上。在此基础上,研究了系统对COD和NH4+-N浓度的抗冲击负荷能力。结果表明,该系统具有较强的抗冲击能力。