生物炭的投加对曝气人工湿地中N2O主要产排途径的影响

生物炭由于具有良好的微孔结构,较大的比表面积,被用于改善人工湿地内部环境,可实现强化脱氮和氧化亚氮(N₂O)减排,但生物炭对N₂O减排的途径尚不明晰。通过在温室内构建生物炭曝气潜流湿地(BW),以曝气潜流湿地(CK)作为对照,采用化学抑制剂法,量化湿地中N₂O的排放途径,探究生物炭对N₂O的减排效应。结果表明,生物炭投加可以显著提高湿地脱氮效率(p<0.05)。CK和BW系统N₂O的平均释放量分别为17.62 mg·(m²·d)⁻¹和10.45 mg·(m²·d)⁻¹,30%的生物炭投加可实现N₂O减排40.69%。化学抑制剂实验表明,湿地系统中硝化和反硝化作用对N₂O释放的贡献率分别为43.48%和34.81%。生物炭的添加可使上述2个主要脱氮过程的N₂O减排43.20%和71.93%。本研究可为污水处理流程的碳减排提供参考。     

碳氮比对高盐废水单室MFCs产电、污染物去除及微生物群落结构的影响

构建了 5套单室无膜空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),探讨了碳氮比对单室MFC产电及污染物去除效果的影响,并通过微生物高通量测序分析了电极生物膜的优势菌种.结果表明:当碳氮比分别是3∶1、4∶1、5∶1、6∶1和7∶1时,在产电性能方面,碳氮比的提高有利于电池电能的输出;当碳氮比...     

浸没式MBR在高盐高钙选矿废水深度处理中应用工艺优化

为实现高盐高钙选矿废水高效脱氮并探明浸没式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)在选矿废水深度脱氮中应用的工艺条件,研究了水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)和水温对硝化-反硝化特征的影响,运行与间歇时间之比和运行周期对膜污染特征和机理的影响,根据出水水质及其稳定性、膜污染周期和SMBR运行稳定性确定最佳工艺条件。结果表明：在水温高于15 ℃及HRT分别为1.25、2.34、2.50和4.50 d的条件下,进水${\rm{NH}}_4^ + $-N浓度为(593.15±134.23) mg·L−1(平均值±标准差),平均去除率分别为95.90%、81.30%、98.38%和99.91%;进水TN浓度为(688.39±163.97) mg·L−1,平均去除率分别为85.84%、56.97%、54.46%和87.93%。SMBR脱氮良好,且随着HRT的延长,脱氮效率提高,运行稳定性增加,最佳HRT为4.50 d。根据不同水温条件下的硝化-反硝化特征,确定硝化速率和反硝化速率的温度修正系数分别为1.05和1.03;20 ℃和9 ℃(最不利水温)的硝化速率分别为0.022 9 kg·(kg·d)−1和0.012 9 kg·(kg·d)−1,反硝化速率分别为0.090 7 kg·(kg·d)−1和0.064 2 kg·(kg·d)−1。为确保最不利水温条件下的硝化-反硝化效果,HRT应不小于5.40 d。当最不利水温持续时间较短时,HRT宜采用4.50 d,并通过延长污泥龄的方法保证脱氮效果。在运行周期固定为12 min、运行与间歇时间之比分别为5∶1和2∶1的条件下,膜运行时长分别为6.70 d和11.14 d,缩短运行与间歇时间的比例有利于延长膜运行时长;在运行与间歇时间之比固定为2∶1,运行周期分别为12 min和6 min的条件下,膜运行时长分别为11.14 d和65.42 d,缩短运行周期有助于控制膜污染;根据膜污染特征与运行时长,确定最佳运行/间歇时间为4 min/2 min。以上结果表明了SMBR处理高盐高钙选矿废水的最佳工艺条件,可为SMBR在实践工程应用中提供理论依据。     

4级串联式斜板生物滤池对农村生活污水的处理

以4级串联式斜板生物滤池为农村生活污水处理的主体处理设备,考察了在处理过程中不同硝化液回流比对处理效果的影响,同时为深入了解这一生物处理过程,对A-(A/O)₁-(A/O)₂-(A/O)₃这一处理系统进行了微观分析。结果表明,当最佳硝化液回流比为100%时,污染物去除率最高,此时COD、NH₃-N、TN、TP和SS的出水浓度优于浙江省地方标准《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB 33/973-2015)一级标准。对该处理系统不同处理池微生物组成和功能进行了分析,结果表明,池内微生物种类丰富,以变形菌门和拟杆菌门为主,包括硝化菌、反硝化菌及聚磷菌,各生物膜样品细菌组成具有相似性,但更大程度上表现出差异性,各处理池在污水处理中发挥着不同的功能和作用。此外,该系统操作简便、无辅助药剂添加,运行成本主要来自曝气泵和硝化液回流泵的电耗费用,这说明其具有良好的应用价值。     

垂直-潮汐流人工湿地处理养猪沼液: 短程硝化的实现及机理

养猪沼液具有高${\rm{NH}}_4^{\rm{ + }} $-N、低碳氮比的特点,难以实现低成本、高效率处理。以沸石为基质,设计了一种间歇性曝气垂直-潮汐流人工湿地用于处理养猪沼液,以期在高污染物负荷下实现短程硝化,为厌氧氨氧化提供合适底物。结果表明,系统在20 d左右启动短程硝化,出水${\rm{NO}}_2^ - $-N浓度达375 mg·L⁻¹。在系统稳定运行期间,${\rm{NH}}_4^{\rm{ + }} $-N去除负荷高达343 g·(m²·d)⁻¹,且${\rm{NO}}_2^ - $-N累积率始终高于90%,显示了系统良好的短程硝化性能,出水${\rm{NO}}_2^ - $-N/${\rm{NH}}_4^{\rm{ + }} $-N比可满足厌氧氨氧化需求。低温会显著抑制系统短程硝化(P<0.01),随着温度回升,短程硝化性能明显好转。游离氨抑制和养猪沼液良好的pH缓冲能力是本系统实现短程硝化的关键因素,而沸石对${\rm{NH}}_4^{\rm{ + }} $-N的吸附、系统结构及运行方式有助于实现高效的短程硝化。qPCR研究结果表明,系统中amoA丰度远高于nxrA丰度,证实亚硝酸盐氧化菌被抑制。以上研究结果可为人工湿地优化及其在养猪沼液处理中的应用提供参考。     

不同温度下猪粪厌氧发酵的氨胁迫效应

为了明确不同温度下氨胁迫对猪粪厌氧发酵性能的影响,以猪粪为底物,通过添加外源氯化铵逐步提高氨氮质量浓度,在3种温度下开展了半连续厌氧发酵实验。结果表明,在3种温度下,当总氨氮质量浓度达到4 000 mg·L⁻¹时,VS甲烷产率明显降低。VS甲烷产率半抑制时,44 ℃发酵体系中的总氨氮质量浓度达到6 845 mg·L⁻¹,对应游离氨质量浓度为1 257 mg·L⁻¹;在7 000 mg·L⁻¹左右的总氨氮质量浓度下,44 ℃发酵体系表现出更好的耐受性。氨胁迫导致了35、44 ℃下丙酸、丁酸和戊酸等3种脂肪酸的积累;在55 ℃下,该3种脂肪酸生成和分解的过程和速率与35、44 ℃存在明显差异。Pearson相关性分析结果表明,35、44 ℃下通过氨抑制影响甲烷产率的主要因素为游离氨(NH₃),而55 ℃下的主要因素为总氨氮。该研究结果可为养殖粪污厌氧发酵的工艺优化提供参考。     

厌氧氨氧化反应器的启动及运行

采用污泥混合接种的方法 ,成功地启动了实验室规模的厌氧氨氧化反应器 ,启动后含氨模拟废水运行的进水氨浓度和进水亚硝基氮浓度均为 2 0mmol/L ,氨氮、亚硝基氮和总氮的容积负荷率为 10 6 9mmol/L .d、12 2 6mmol/L .d和 394 5 5mg/L .d ,氨氮、亚硝基氮和总氮的去除率保持在 90 %、99%和 95 %以上。对运行条件研究表明 ,厌氧氨氧化反应的最适pH为 7～ 7 5 ,最适温度约在30± 1℃。厌氧氨氧化随亚硝酸盐浓度的升高而下降 ,氨的厌氧转化随COD浓度的增加也呈抑制型曲线 ,当COD浓度为 80 0±5 0mg/L时 ,厌氧氨氧化速率达到最大。     

环流曝气塔中生物脱氮过程的研究

利用环流曝气塔进行同时硝化/反硝化(sND)脱氮实验.实验中,分别采用不同降解性能的碳源以及采用不同的碳源投加方式,研究反应器内的脱氮过程,监测处理过程中NO_x^--N浓度和溶解氧DO的变化.实验显示,在COD 800mg/L+800mg/L的分批加料方式下,NH₄⁺-N的降解得到加强,出水中NH₄⁺-N浓度低于3mg/L;利用较难降解物质作为碳源时,利于反应器内低溶解氧条件的出现,促进了反硝化的进行,实验在采用醇类碳源时脱氮效果好于葡萄糖的情况.     

淹没式MBR处理啤酒废水的净化效能

在投加营养物质 ,保持COD∶TN∶TP =10 0∶5∶1的条件下 ,淹没式MBR对合成啤酒废水中的COD、NH 4 N有着较好的去除效果 ,系统稳定时COD与NH 4 N的平均去除率均在 90 %以上 ,而且MBR工艺对进水有机负荷的冲击具有较强的短时适应能力 ,当COD污泥负荷率由 0 2 7g/ (g·d)突然增加至 0 5 4 g/ (g·d)时 ,出水COD浓度未出现明显的波动 .通过GC/MS分析得出 ,膜组件出水中剩余的有机物主要为高分子量的烷烃类 ,膜组件对于保证系统的最终出水水质起到了关键的作用 .当反应器中的污泥处于增长期时 ,在生物同化作用与同步硝化 反硝化共同作用下 ,使得TN具有 4 0 %左右的去除效果 ,当污泥浓度处于稳定期时 ,TN去除率下降为 30 %左右 ,主要是同步硝化 反硝化的结果 .当污泥处于增长期时 ,通过生物同化作用对TP具有一定的去除效果 ,而当污泥浓度稳定后 ,对TP基本没有去除效果 ,甚至有时出现负去除率现象     

枯草芽孢杆菌对铜绿微囊藻抑制效果的研究

为探讨枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的抑制效果,在实验室条件下,研究了枯草芽孢杆菌不同生长时期(延迟期、对数期、稳定期和衰亡期)无菌滤液对铜绿微囊藻生长的影响、枯草芽孢杆菌抑制铜绿微囊藻生长的作用方式以及无菌滤液影响下铜绿微囊藻丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和光合色素含量的变化.结果显示:枯草芽孢杆菌对数期、稳定期和衰亡期滤液抑藻效果明显好于延迟期,作用第8d,对铜绿微囊藻的去除率分别达到81.19%、91.41%、91.82%;4个处理组铜绿微囊藻的叶绿素a含量均显著低于对照组.添加稳定期滤液后,铜绿微囊藻MDA含量显著升高,SOD活性先升高后降低;在对光合色素的影响中,类胡萝卜素受到的影响不如叶绿素a显著.结果表明,枯草芽孢杆菌对铜绿微囊藻的抑制效果是通过分泌胞外物质实现的,且分泌物具有很强的热稳定性.推测该胞外分泌物能够破坏光合色素,影响光合作用,抑制藻细胞的生长;同时抑制SOD活性,使细胞膜脂过氧化程度不断加深,进而破坏藻细胞的完整性,表现出对藻很强的抑制效果.