Performance and microbial response during the fast reactivation of Anammox system by hydrodynamic stress control

Anaerobic ammonium oxidation （Anammox） has become a promising method for biological nitrogen removal. However, this biotechnology application is always limited due to the low growth rate and biomass yield of Anammox bacteria. This study investigated the process of fast reactivation of an Anammox consortium idled for 2 years uia hydrodynamic stress control. The results showed that the Anammox system was efficiently and quickly reactivated by shortening of the hydraulic retention time （I-IRT） of the reactor from 12 to 6 hr within 68 days of operation. Moreover, at a 4-hr HRT with an influent total nitrogen loading rate of 1.2 kg N/（m3.day）, the reactor maintained high biological performance with an ammonium removal loading rate of 0.52 kg N/（m3.day） and a nitrite removal rate of 0.59 kg N/（m3.day）. In the reactivated Anammox reaction, the stoichiometric coefficients of NH4-N to NOE-N and NH4-N to NO4-N were 1：1.04± 0.08 and 1：0.31 ± 0.03, respectively. The specific Anammox activity and hydrazine oxidoreductase activity, both of which represent the degree of Anammox bacteria present, increased as the hydrodynamic stress increased and were maximally （125.38 ± 3.01 mg N/（g VSS.day） and 339.42 ± 6.83 μmol/（min.g VSS）, respectively） at 4-hr HRT. Microbial response analysis showed that the dominant microbial community was obviously shifted and the dominance of Anammox bacteria was enhanced durinR the hydrodynamic selection.     

Mechanism and rate constants for complete series reactions of 19 fluorophenols with atomic H

Fluorine-containing halogenated fluorophenol may have efect as intermediate species involved in the formation of polyfluorinated dibenzo-p-dioxin/dibenzofurans(PFDDs/Fs). The mechanism for the atomic H initiated reactions with complete series of nineteen fluorophenol congeners was studies using the density functional theory. At the MPWB1K/6-31+G(d,p) level, the geometries and frequencies of reactants, transition states, and products were obtained, and the accurate energetic values were acquired at the MPWB1K/6-311+G(3df,2p) level. The rate constants were evaluated by the canonical variational transition-state theory with the small curvature tunneling contribution over a wide temperature range of 600–1000 K. The study shows that the intramolecular hydrogen-bond in the ortho-substituted FPs as well as the inductive efect of the electron-withdrawing fluorine and steric repulsion of multiple substitutions may ultimately be responsible for the relative strength of the O–H bonds in FPs. The results can be used for further studies on PFDD/Fs formation mechanism.     

生物膜-活性污泥处理城市污水的中试研究

在节能环保领域中,城市污水的处理多数采用活性污泥法,为了改善出水水质,需要在原工艺基础上改造工艺,采用一种污泥龄短的强化生物膜与活性污泥相结合的新工艺,由于这是一个新的方向,因此需要在改造设计前进行实验研究来观察水处理效果。因此,改系统在去除污水化学需氧量和生化需氧量的同时,能有效地去除氨氮,总氮和总磷,实现节能环保的良好效果。     

硫自养填充床反应器降解水中高浓度高氯酸盐的特性及菌群分析

采用硫自养填充床反应器处理模拟高浓度高氯酸盐(Cl O-4)污染水,考察不同进水Cl O-4浓度及水力停留时间(HRT)下的Cl O-4降解特性.结果表明,HRT为12 h时,进水Cl O-4浓度由50 mg·L~(-1)增加到194 mg·L~(-1)时,Cl O-4能被完全降解;进水Cl O-4浓度为194 mg·L~(-1)时,HRT由12 h减少至4 h时,Cl O-4去除率仅为74%;SO_2-4的产量随着进水Cl O-4浓度与HRT的增加而增加;进水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为8.0和500 mg·L~(-1),出水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为6.7和100mg·L~(-1);反应器底部氧化还原电位(ORP)稳定在-380~-330 m V,反应器上部氧化还原电位(ORP)稳定在-300~-250m V.分子生物学分析表明,反应器内的菌群结构随高度的变化而变化,硫氧化菌Sulfurovum随反应器高度的增加而减少,由底部57.78%减少到上部的32.19%,同时硫化氢氧化菌Hydrogenophilaceae随反应器高度的增加而增加,由底部4.35%增加到上部的22.24%.     

水力停留时间对MFC-A2/O工艺处理生活污水的影响

在10 L的A~2/O反应器中构建微生物燃料电池(MFC)系统,以厌氧段作为阳极室去除有机物,缺氧段作为阴极室去除硝酸盐.结果发现,30 d左右可以达到最大输出电流.系统启动后进入稳定期对水力停留时间(HRT)进行优化,结果表明,当HRT=16 h时可以获得最佳出水效果,此时MFC的出水COD、总氮浓度分别比对照A~2/O反应器低14.6%和10.1%,在100Ω外阻下的输出功率密度为612 m W·m~(-3);当HRT=12 h时,产电效果最好,最大输出功率密度可以达到808 m W·m~(-3).     

组合生物滤池对养殖废水的净化效率及影响因素分析

生物滤池作为一种有效的污水处理技术,已有广泛应用.但是关于组合生物滤池净化效能与影响因素系统分析仍然缺乏报道.为此,设计构建了曝气垂直流滤池+折流式水平流滤池的组合系统,通过设定不同的水力负荷(131、94、60mm·d-1)及分流比(8∶2、6∶4、4∶6)来探究运行工况的调整对组合系统净化效能的影响.结果表明,曝气垂直流滤池对有机物、氨氮及溶解性氮的平均去除率在80%以上,而折流式水平流滤池对氨氮、总氮及溶解性氮的平均去除率在40%以下.不同运行工况对生物滤池的净化效能存在显著影响,且两种不同类型滤池的净化效能也存在显著差异(P0.05).氧化分解是两种滤池中有机物去除的主要途径之一.两种滤池内都存在明显的硝化-反硝化,它们是滤池去除总氮的主要途径.垂直流滤池内的硝化-反硝化强度都高于水平流滤池.磷的去除主要受控于水力负荷、温度、溶解氧、有机物等,表明微生物吸收是滤池除磷的主要方式之一.相比于单一垂直流滤池,组合系统对总有机物和总磷的去除分别提高了4.4%和23.2%,对总氮的去除却降低了12.1%.降低分流比有助于提升水平流滤池反硝化强度,但是由于从原水中引入过多的氨氮,又水平流滤池的硝化能力有限,进而导致组合系统总氮去除率下降.因此,根据处理原水组成,控制适宜的分流比、停留时间及滤池内的氧化还原条件是提升该组合系统整体净化效果的关键.     

3DBER-S-Fe同步脱氮除磷及去除邻苯二甲酸酯的工艺特性

为探究三维电极生物膜耦合硫铁新工艺(3DBER-S-Fe)脱氮除磷并同步去除邻苯二甲酸酯(PAEs)的工艺特性,在水力停留时间(HRT)分别为8、6、4 h条件下,研究分析了系统内总氮(TN)、总磷(TP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、NO-3-N、SO2-4及pH的变化情况.结果表明,3DBER-S-Fe系统具有较好的脱氮除磷及PAEs去除效果.当水力停留时间为8、6、4 h时,TN去除率分别为80.99%、78.85%、64.76%;TP去除率分别为65.18%、67.17%、43.44%;DBP去除率分别为96.72%、97.32%、96.53%;DEHP去除率分别为91.89%、81.57%、74.30%.在3DBER-S-Fe系统内,存在异养、氢自养、硫自养反硝化脱氮过程,当HRT由8h缩短到4h时,单质硫可以弥补进水NO-3-N负荷增加所导致的反硝化电子供体相对不足问题,维持系统高效的脱氮效率;系统中海绵铁填料腐蚀产生的铁离子能够高效持续沉淀除磷;3DBER-S-Fe工艺结合了物理吸附、生物降解及电化学作用,使其在不同HRT条件下具有较高的DBP与DEHP去除率.     

间歇曝气对垂直潜流人工湿地脱氮效果的影响

采用单级垂直潜流湿地处理城镇污水厂沉砂池出水,通过提高湿地出水水位控制淹没水深作为缺氧区;并在湿地反应柱下部安装穿孔曝气管,从而在湿地上部创造好氧环境.通过优化间歇曝气的曝气时间与间歇时间比例(间歇曝气比例)以及间歇曝气周期两个参数来提高湿地脱氮效率.结果表明,随着间歇曝气比例增大,湿地对COD和NH~+_4-N的去除率逐渐升高,而TN去除率有先升高后下降的趋势,当曝气比例为3∶1时,缺氧段污水碳氮比(C/N)值达到4.8,TN去除率达到最高为62.1%,较连续曝气提高了12.7%,出水质量浓度为15.8 mg·L~(-1).随着间歇曝气周期的延长,出水DO质量浓度逐渐降低,COD和NH~+_4-N去除率也逐渐降低,TN去除率在周期为6 h时达到最大为65.5%,当曝气周期超过湿地缺氧段水力停留时间时,TN去除率迅速下降.     

F/M及HRT对果蔬垃圾厌氧发酵产氢的影响

通过中温半连续厌氧消化实验,考察了果蔬垃圾在不同食微比(0.5、0.75、1.0和1.5)及不同水力停留时间(2、3和4d)下的产氢性能.结果表明,当食微比较低(0.5和0.75)时,各水力停留时间下均不适宜连续产氢,且在水力停留时间为3 d和4 d时容易产生大量甲烷;当食微比较高(1.0和1.5)时,可以实现稳定连续产氢,发酵过程中几乎无甲烷产生.当食微比及水力停留时间分别为1.0及3 d时可获得最佳连续产氢效率,其最高容积产氢量和平均容积产氢量分别为451m L·(L·d)~(-1)和(186±29)m L·(L·d)~(-1),最高挥发性固体产氢率和平均挥发性固体产氢率(以VS计)分别为133 m L·g~(-1)和(27±5)m L·g~(-1),氢气含量可达20%~30%.     

HRT对ABR处理低浓度废水的效果和颗粒污泥特征的影响

采用效果检测、粒度分布与分形等方法,研究了ABR处理低浓度废水时水力停留时间(HRT)对其运行状况和颗粒污泥特征的影响.结果表明,随着HRT从24 h逐渐缩短到5 h,反应器保持了较高的有机物去除效果,运行稳定阶段的COD去除率多在90%以上,主要承担COD去除的格室由反应器的前2格逐渐过渡到中间3格室;反应器后面格室颗粒污泥的MLSS值随着HRT的缩短总体也呈增加趋势,MLVSS/MLSS值先降低后升高,前3个格室的MLVSS/MLSS值高于后2个格室的趋势越来越明显.分形维数和粒度的变化表明,HRT为24 h和18 h时,ABR中颗粒污泥呈现表面光滑、结构密实和粒径逐渐增大的特点;HRT为12 h和8 h时,形成大而中空、表面相对不规则的疏松颗粒污泥; HRT为5 h时,水力扰动破碎、筛分以及微生物修补作用的综合影响导致颗粒污泥粒径减小、表面光滑、结构密实.在同一HRT下,ABR不同格室中颗粒污泥D1和D2呈现出相反的变化趋势,显示了沿着ABR格室,颗粒污泥表面变得光滑时对应的结构比较密实的特征.