生物膜层DO浓度对MABR中异养硝化-好氧反硝化的影响

高浓度氨氮（NH₄+-N）废水的好氧生物处理是一个高氧需求过程.膜曝气生物膜反应器（membrane aerobic biofilm reactor,MABR）因其高氧利用率、低能耗优势在高氨氮废水处理中具有重要应用潜力.通过启动贯通式MABR接种异养硝化-好氧反硝化（heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,HN-AD）脱氮混合菌液处理高氨氮模拟废水,调节进气量实现生物膜层不同溶解氧（DO）浓度,考察生物膜层DO浓度对MABR脱氮性能、HN-AD菌多样性及其脱氮功能基因的影响.结果表明:①MABR中仅生物膜内层DO浓度随进气量的增加而提升,生物膜外层DO浓度始终保持为0 mg/L;高DO浓度下反应器NH₄+-N、总氮（TN）去除率相比低DO浓度分别增加了28.15%和24.18%,提高生物膜内层DO浓度强化MABR脱氮性能.②高通量测序分析表明,HN-AD菌是MABR中的脱氮功能微生物,研究获得假黄褐藻属（Pseudofulvimonas）、脱氮副球菌属（Paracoccus）、鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）和不动杆菌属（Acinetobacter）等共13种HN-AD菌属,其总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为12.97%、19.05%和22.01%,说明提高生物膜内层DO浓度促进了HN-AD菌属的富集.③PICRUSt1功能基因预测发现,MABR中HN-AD菌的好氧反硝化功能基因（napA、napB）总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为0.000 13‰、0.019‰和0.060‰,说明提高MABR生物膜内层DO浓度加快了HN-AD菌的好氧反硝化进程,促进了MABR中HN-AD过程的实现.研究显示,通过调节进气量实现生物膜内层不同DO浓度,可以强化MABR脱氮性能,提高HN-AD菌属富集程度,促进MABR中HN-AD过程的实现.      

生物膜系统中部分反硝化实现特性

以移动床生物膜反应器（moving-bed biofilm reactor,MBBR）为例,考察生物膜系统中部分反硝化NO₂^--N积累特性,并通过耦合厌氧氨氧化验证生物膜系统中部分反硝化耦合厌氧氨氧化（partial denitrification with anaerobic ammonium oxidation,PD+ANAMMOX）工艺的可行性.结果表明,在C/N为3.0,填充率为20%的条件下,经过40 d的富集培养,实现部分反硝化,NO₂^--N积累率达（69.38±3.53）%;接种生物膜NO₃^--N还原酶（nitrate reductase,NAR）活性为0.03 μmol·（min·mg）^-1,NO₂^--N还原酶（nitrite reductase,NIR）活性为0.18 μmol·（min·mg）^-1,富集培养后生物膜NAR活性增至0.45 μmol·（min·mg）^-1,NIR活性降至0.02 μmol·（min·mg）^-1,从酶学角度验证了部分反硝化实现;高通量测序结果显示,Thauera属从0.3%增加至37.27%,在微生物群落中占主导地位,该菌属被认为是部分反硝化过程的主要功能菌.随后与厌氧氨氧化耦合,出水总氮达（6.41±1.50） mg·L^-1,总氮去除率达（88.16±2.71）%,证明了生物膜系统中PD+ANAMMOX的可行性及稳定性.     

强化厌氧氨氧化生物膜形成的研究进展

厌氧氨氧化是污水处理领域最具应用前景的生物脱氮工艺,其中生物膜是富集厌氧氨氧化菌的有效手段。但厌氧氨氧化生物膜的形成和厌氧氨氧化菌的富集长达数月甚至更长周期,阻碍了厌氧氨氧化技术的推广应用。总结了近年来强化厌氧氨氧化生物膜形成并富集厌氧氨氧化菌的系列方法,重点探讨了载体类型的选择、载体表面预处理方法、生物质固定技术、反应器类型、厌氧氨氧化菌活性和竞争性强化等措施对厌氧氨氧化生物膜形成及菌种富集的影响。在厘清强化策略的基础上,阐述了各方法的优劣性和潜在的应用场景,同时展望了未来厌氧氨氧化生物膜技术的研究方向,可为厌氧氨氧化工艺的优化与应用提供重要参考。     

多段进水A/O生物膜工艺运行性能的研究

为提高多段进水A/O生物膜工艺的脱氮效率,按照进入各缺氧池的COD量与硝态氮量的比值相同,且等于一最优比值的原则进行流量分配,按照容积负荷相等的原则设计各反应单元,对多段进水A/O生物膜工艺的流量分配和反应单元容积分配同时进行优化,并采用三段进水A/O生物膜反应器试验了等流量分配模式下运行和优化模式下运行的出水水质的差异.试验结果表明,当多段进水A/O生物膜工艺在两种模式下采用相同参数运行时,优化模式下总氮(TN)去除率明显高于等流量模式,其分别为88.8%和80.3%.优化模式与等流量分配模式对COD和总凯氏氮的去除率差别不大(均可达到97%和98%以上).采用该优化设计方法可以显著提高该工艺的TN去除效率.     

基于活性微生物特征的供水管壁生物膜生长特性

管网生物膜由各种活性微生物、微生物残体及有机无机杂质组成,管网生物膜的生长会导致机会致病菌寄居、管道腐蚀以及水质恶化等系列饮用水卫生问题.为研究供水管壁生物膜形成过程和附着生长活性微生物的分布特征,采用异养菌平板计数(HPC)、流式细胞术(FCM)和16S rRNA高通量测序对3种典型室内供水管材:聚氯乙烯(PVC)、无规共聚聚丙烯(PPR)、不锈钢(STS)内壁活性微生物的生长特性和群落多样性进行了分析.结果表明,PVC管壁生物量在第73 d最先达到峰值,3种管材内壁单位面积最大生物量、生物膜成熟时期生物量均呈现PVC PPR STS的规律. 3种管材表面活性细菌群落结构组成上,PVC管表面主要以硝化螺旋菌门为主,PPR和STS管以疣微菌门为主,其中STS管壁上生物膜物种丰富度最低、多样性最小,群落结构最简单. PVC和PPR管内壁表面相较STS管存在更多的蓝藻细菌和放线菌,在饮用水输配过程中更易引发饮用水嗅味问题.管材介质对管壁生物膜上微生物群落结构存在一定影响.     

磁性多孔陶粒生物膜反应器处理垃圾渗滤液的试验研究

对多孔陶瓷进行磁化改性获得磁性多孔陶瓷载体,并将该载体应用于垃圾渗滤液的处理试验.对比试验结果表明:在反应器的曝气量为3 L/h,曝气时间为16 h/d,温度为20～30℃时,垃圾渗滤液经磁性载体生物膜反应器30d处理后,上清液中COD、NH3-N的去除率均在90％以上,出水浓度达到国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)的指标要求.     

改性硅藻土陶瓷生物膜载体的制备及性能研究

主要对硅藻土的烧结改性进行了进一步的研究,并对改性硅藻土用于污水处理系统生物膜的载体制作进行参数研究。通过设置适宜的污水水力学特性、良好的载体挂膜性能表征、实验运行稳定性等多方面进行对比实验,得出最佳生物膜挂膜性能的改性硅藻土陶瓷生物膜载体。     

同步脱氮除磷新工艺处理校园生活污水

针对国内现行工艺氮磷去除不能兼顾的现实,采用活性污泥、生物膜组合系统(活性污泥、生物膜培养采用原水→配水→待处理废水逐级诱导培养获得单池相对纯净的生物相.避免了硝化菌与聚磷菌的泥龄矛盾,利用反硝化聚磷"一碳两用"缓解了碳源竞争问题),并采用独特的聚磷污泥回流方式使全部聚磷菌污泥经历释磷、聚磷循环,克服了水体中氮磷去除不能兼顾的问题.运行结果表明,该工艺对校园生活污水有良好的处理效果.当进水的CODCr、NH 4-N、TN、PO3-4-P的平均浓度为349.84mg·L-1、32.28mg·L-1、35.76mg·L-1、6.45mg·L-1时,出水平均浓度为14.77mg·L-1、1.46mg·L-1、5.48mg·L-1、0.63mg·L-1,平均去除率分别为95.7%、95.12%、84.45%、92.01%.长期的运行表明此工艺对氮磷有稳定的去除效果,出水水质满足国家<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB18918-2002一级B标准)要求.     

液相催化氧化对生物膜填料塔净化SO2和Nox烟气的促进作用

采用在生物膜填料塔循环液中加入Fe^2＋、Mn^2＋、Zn^2＋、Al^3＋四种金属离子,进行了金属离子催化剂对生物膜填料塔净化SO2和NOx烟气的影响因素研究和相关净化机理讨论分析,结果表明：采用液相催化氧化与生物法同时净化烟气时,当进口气体流量为0.1 m^3／h、循环液流量为10L／h、pH值控制在1.5-3.0,SO2、NOx进口气体浓度分别为1000-5000mg／m^3和300-1500mg／m^3时,净化效果比单一采用生物法时好,SO2和NOx净化效率分别达到95％以上和50％左右,说明金属离子催化剂对SO2和NOx烟气净化有一定的促进作用。