亚硝酸盐对生物膜CANON工艺脱氮性能和N2O释放的影响

通过调控进水NO2--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L-1,研究不同初始NO2--N浓度对CANON工艺脱氮效果和N2O释放的影响。结果表明：SBBR中,初始NO2--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L-1时,TN去除率分别达到81.65%、89.09%,87.75%和88.39%;对应的N2O释放率分别为7.03%、7.93%、10.21%和11.94%;前1/2周期内N2O释放量分别占总释放量的46%、53%、68%和75%。通过分析可知,较高初始NO2--N浓度,可以增加TN去除率,但是会刺激CANON工艺中N2O释放量的增加。     

抗生素对海洋厌氧氨氧化菌处理海产养殖废水的短期冲击及脱氮动力学

为解决海产养殖废水中含有的高浓度盐分及多种抗生素对生物脱氮系统稳定性的冲击,研究了3种抗生素(恩诺沙星、土霉素和磺胺甲恶唑)短期冲击下,海洋厌氧氨氧化菌(MAB)处理海产养殖废水(盐度3.5%)时的脱氮抑制特性。结果表明：当抗生素质量浓度为250 mg·L⁻¹时,首先观察到土霉素对MAB活性的明显抑制,总氮去除负荷从1.153 kg·(m³·d)⁻¹降至1.067 kg·(m³·d)⁻¹,而此时磺胺甲恶唑和恩诺沙星没有对MAB产生明显抑制;当磺胺甲恶唑和恩诺沙星的质量浓度为500 mg·L⁻¹和750 mg·L⁻¹时,MAB脱氮过程出现了抑制,抑制程度分别为6.05%和4.25%;当质量浓度为1 000 mg·L⁻¹时,恩诺沙星、土霉素和磺胺甲恶唑的抑制程度分别为15.68%、22.13%和55.44%。在盐度3.5%的高盐环境中,3种抗生素对MAB的短期抑制程度为：土霉素>磺胺甲恶唑>恩诺沙星。其中,土霉素对MAB的半抑制浓度为905.73 mg·L⁻¹。Remodified Logistic模型和Modified Gompertz模型可用于分析抗生素胁迫下的MAB抑制过程。模型拟合预测的TNRE_max值与实验结果一致,预测的R_max值表明添加不同浓度的抗生素后都会降低MAB的最大基质去除速率。本研究可为厌氧氨氧化技术在海产养殖废水处理中的应用提供参考。     

含酚废水SAD工艺的启动及污泥特性

在升流式厌氧污泥床(UASB)反应器内以厌氧氨氧化(Anammox)颗粒污泥为基础,通过先添加乙酸钠再逐步替换为苯酚的方式,启动厌氧氨氧化耦合异养反硝化(SAD)工艺;考察启动过程中耦合系统的脱氮除碳性能及颗粒污泥性状。结果表明：系统启动成功时,TN、COD及苯酚的去除率分别为84.78%、85.23%和84.09%,总氮去除负荷(NRR)及碳去除负荷(CRR)分别为0.73、0.31 kg·(m³·d)⁻¹;苯酚对Anammox菌的抑制作用更强,反硝化菌在Anammox颗粒污泥表面增殖;溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)含量增多,FT-IR和3D-EEM分析进一步证实,蛋白质(PN)是SMP、EPS的主要成分,色氨酸和酪氨酸类物质在抵抗苯酚毒性、维持颗粒污泥稳定中起到重要作用。     

低接种量条件下实现厌氧氨氧化快速启动的策略

厌氧氨氧化(Anaerobic ammonia oxidation, anammox)是目前最高效节能的脱氮方式,可以在不加碳源的条件下实现自养高负荷脱氮。然而,厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonia oxidizing bacterial, anAOB)因其生长缓慢,会导致污水处理工艺的启动周期较长。因此,为缩短anammox的启动周期,设置了3种不同污泥接种方式(A：接种500 mg·L⁻¹ anAOB; B：接种500 mg·L⁻¹ anAOB+5 000 mg·L⁻¹反硝化菌;C：接种500 mg·L⁻¹ anAOB+5 000 mg·L⁻¹硝化菌)开展anammox启动实验,分析了底物浓度对脱氮效果的影响以及不同接种条件下微生物群落的差异。结果表明,采用向反应器投加500 mg·L⁻¹ anAOB+5 000 mg·L⁻¹反硝化菌的接种方式,可以实现anammox的快速启动;启动30 d后,总氮去除效率(nitrogen removal rate, NRR)可达1.41 kg·(m³·d)⁻¹以上。微生物群落分析结果表明,反应器中主要存在的anAOB为Candaditue Kuenenia;与单独接种anammox污泥相比,接种反硝化污泥和anammox污泥会使Candaditue Kuenenia的相对丰度提高了40.0%,从而使脱氮效率提高了31.2%。底物浓度对anammox过程的影响结果表明,进水${\rm{NO}}_2^{-} $-N质量浓度达到500 mg·L⁻¹时会导致游离亚硝酸(FNA)浓度升高,而当FNA质量超过0.05 mg·L⁻¹时,会严重影响anAOB活性,导致反应器出水水质波动;通过降低进水${\rm{NO}}_2^{-} $-N浓度,可以使系统恢复。以上研究结果说明,通过接种反硝化菌和anAOB的方式可实现anammox的快速启动,加速实现anammox工艺在污水处理中大规模应用。     

一体式PN/A耦合EBPR工艺高效低耗处理实际低C/N主流城市污水

针对低C/N城市污水脱氮除磷因碳源不足存在能耗、药耗高以及脱氮除磷效率低等问题,开发一体式短程硝化/厌氧氨氧化 (PN/A) 耦合强化生物除磷工艺 (EBPR) ,以降低碳源消耗和能耗、提高脱氮除磷效率,从而实现高效低耗减污降碳。通过构建悬浮污泥和生物膜共存的混合系统,采用厌氧-好氧运行模式以及间歇曝气,考察短程硝化/厌氧氨氧化与强化生物除磷过程的耦合效果。结果表明,反应器能长期稳定运行,出水总无机氮 (TIN) 质量浓度稳定低于4 mg·L⁻¹,溶解态磷 (DP) 质量浓度约0.2 mg·L⁻¹,TIN平均去除率大于90%,DP的平均去除率大于85%,平均脱氮负荷为53 mg·(g·d)⁻¹,强化间歇曝气能够在系统内实现NOB抑制,亚硝氮积累率可达60%以上,甚至100%。控制悬浮污泥好氧污泥龄为3.5 d,NOB由悬浮污泥向填料转移。由于生物膜传质受限,系统的亚硝氮积累率并未受到影响。该系统内厌氧氨氧化活性提高了5倍,厌氧氨氧化菌以Candidatus Brocadia为主,相对丰度为1.1%,较主流条件下提高了2.75倍。本研究结果证实了主流条件下厌氧氨氧化与传统脱氮除磷工艺耦合的可行性,这表明此耦合工艺具备更好应对水质波动的能力,能保证稳定良好的出水水质。该案例可为低C/N城市污水实现高效低耗减污降碳的脱氮除磷提供参考。     

高效耐海水型厌氧氨氧化污泥的驯化

针对部分含海水废水生物脱氮效能较低的问题,研究了梯度盐度海水对淡水厌氧氨氧化污泥的驯化过程.考察了不同海水盐度对厌氧氨氧化反应动力学、厌氧氨氧化菌细胞形态和反应器中菌群变化的影响.结果表明,梯度盐度废水可以成功驯化淡水厌氧氨氧化污泥,通过145d的驯化,其总氮去除速率为2.80kgN/(m3·d).在海水盐度由0提高至10‰、20‰和30‰的过程中厌氧氨氧化反应速率经历了升高、降低、再升高的过程,其中,海水盐度20‰在淡水厌氧氨氧化污泥的驯化过程中是一个临界点.驯化后,厌氧氨氧化菌细胞结构更加不规则,并在细胞壁上出现了类菌毛状结构,经16S rDNA PCR扩增测序鉴定该优势厌氧氨氧化菌为“Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis”.驯化前后反应器中细菌菌群也发生改变.     

废水生物脱氮机制研究进展

废水脱氮越来越受人们重视,而生物脱氮以它独特的优势受到人们的青睐。通过从生物脱氮的微生物,微观机制,宏观环境三个方面论述,重点论述了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、异养硝化好氧反硝化的脱氮机制,为以后的生物脱氮研究提供较为完整的资料。     

废水处理不同脱氮路径盐分形成与影响因素分析

我国工业废水处理的目标不仅是通过消除污染物降低生态风险,还期望通过脱盐技术实现水回用,处理过程中盐分的形成及其减量对于技术的经济性具有重要意义.以生物脱氮不同路径盐分形成与影响因素的分析为研究对象,以电导率作为盐分削减的指标,以NH~+_4-N、NO~-_2-N、NO~-_3-N、SCN~-作为考察的污染物,把总氮去除作为目的,从电子供体种类/比例、碳源、碱和磷盐的投加量以及水力停留时间(HRT)等主要因素对传统硝化反硝化、短程硝化反硝化和厌氧氨氧化3种工艺进行对比研究,讨论了模拟焦化废水原位减盐的效果.结果表明:①以目标去除进水中200 mg·L~(-1)NO~-_2-N/NO~-_3-N为基准,3种脱氮路径盐分削减能力顺序为:厌氧氨氧化(41.97%)短程反硝化(26.12%)传统反硝化(11.16%);②在最优工况条件(NO~-_2-N/NH~+_4-N=1.33,c(NaHCO_3)=100 mg·L~(-1),HRT=18 h)下,厌氧氨氧化的减盐率、NO~-_2-N和NH~+_4-N的降解率均达到最佳,分别为41.97%、100%和99.38%;③相比较于单一的SCN~-或者苯酚,SCN~-与苯酚共同作为电子供体的脱氮减盐效果更佳;④SCN~-∶苯酚的电子供体比例为1∶3,HRT=38 h时,短程反硝化与传统反硝化脱氮减盐效果同时达到最优,其中短程反硝化的减盐率、NO~-_2-N及SCN~-的降解率分别为26.12%、82.95%、100%,传统反硝化的减盐率、NO~-_3-N及SCN~-的降解率分别为11.16%、100%、100%.研究工作可为寻求废水处理优化的脱盐路径提供指导.     

不同基质条件下厌氧氨氧化SMBBR启动特性研究

通过接种某城市污水处理厂好氧池生物膜,采用NH₄⁺-N+NO₂^--N （SMBBR-1）和NH₄⁺-N+NO₃^--N+HAc （SMBBR-2）两种进水基质启动厌氧氨氧化序批式移动床生物膜反应器（Sequencing Moving Bed Biofilm Reactor,SMBBR）,研究不同基质条件下反应器的启动特性.结果表明,两反应器在运行100 d后均成功启动并稳定运行,在进水负荷分别为0.83和0.32 kg·m^-3·d^-1（以N计）的条件下,氮去除率分别达到81.82%±1.20%和66.35%±4.79%.活性测定结果显示,SMBBR-1和SMBBR-2中Anammox活性分别达到6448.32和1980.32 mg·m^-2·d^-1,表明Anammox菌被成功富集.高通量结果显示,SMBBR-1和SMBBR-2中启动成功后的Anammox菌由Ca.Brocadia和Ca.Jettenia组成,其中,Ca.Brocadia占比分别为11.02%和7.57%,Ca.Jettenia占比分别为2.07%和0.56%.除Anammox菌外,SMBBR-2中还包括Thauera（2.84%）和Flavobacterium菌（0.66%）,其为部分反硝化菌的主导菌属.本研究表明,虽然两种不同基质的启动办法各有利弊,但其均能实现厌氧氨氧化SMBBR的启动,可为主流系统内的Anammox菌快速富集培养提供技术支撑.     

基于改良ASM1的SNAD工艺启动和优化

采用微氧升流式膜生物反应器(UMSB-MBR)启动同步亚硝化厌氧氨氧化耦合异养反硝化(SNAD)工艺,拟通过构建数学模型实现工艺启动过程分析及其优化过程预测.结果 表明:反应器历经厌氧氨氧化和全程自养脱氮(CANON)工艺后,通过引入有机碳源(C/N比为0.5)启动SNAD工艺(总氮去除率可达87.66％),并运用AS...