新型PD/A工艺同步处理低C/N生活原水和二级出水

通过一种新型的短程反硝化-厌氧氨氧化（Partial Denitrification/Anammox,PD/A）固定生物膜工艺,同步处理模拟的低C/N城市污水厂生活原水和二级出水,研究了不同进水C/N（1.3,1.5,1.6,1.8）和不同pH值（7.5,8.0,8.5,9.0）下该工艺的脱氮效果.结果表明,逐步提高进水C/N强化了系统的完全反硝化作用,平均NO₃^--N去除率从52.3%增长至85.7%;较高的进水pH值促进了短程反硝化过程中NO₂^--N的积累,继而强化了厌氧氨氧化的自养脱氮作用,平均NH₄⁺-N去除率从82.2%增长至89.7%.在C/N=1.6、pH=9.0的条件下,该工艺达到了88.3%的TN去除率,出水TN稳定低于2mg/L.此外,分析了PD/A固定生物膜工艺在传统AAO工艺升级改造中的潜力.     

Diaphorobacter sp.PDB3菌好氧反硝化脱氮特性

研究了Diaphorobactersp.PDB3菌在发酵罐内好氧反硝化特性.经过分析比较确定柠檬酸钠是好氧反硝化最佳碳源,采用响应面法对影响好氧反硝化的条件（温度、pH值、发酵罐转速、碳氮比）进行优化,构建出好氧反硝化数学模型.本模型预测值与实测值相关性非常好,预测PDB3菌发酵罐内好氧反硝化最佳条件：pH值、碳氮比、温度、转速分别为7.3、8.1、30.1℃、299.9r/min,最佳好氧反硝化比速率为2.25h^-1.验证实验表明,PDB3菌在发酵罐内好氧反硝化比速率为2.12h^-1,误差仅为5.8%.通过氮平衡分析表明,29.0%的总氮去除量转化为胞内氮,氮损失占总氮去除量的67.3%,细胞主要通过好氧反硝化作用和细胞同化作用脱氮.荧光定量PCR分析测定好氧反硝化过程中脱氮基因（napA,nirS,cnorB,nosZ）的表达水平以进一步解释脱氮特征,为Diaphorobacter sp.PDB3菌的实际应用提供一定的理论依据.     

生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺优化研究

为了实现深度脱氮除磷效果,利用生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺进行优化研究,考察了不同HRT和硫铁体积比对系统脱氮除磷的影响.结果表明,MBR池和硫铁自养反硝化滤池的HRT分别在9h和3h条件下,污染物去除效果最佳,63%的COD在生物吸附段被去除,工艺系统平均出水COD、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度分别为18.9,0.36,0,3.3mg/L,实现了污染物的超低排放.硫铁反硝化滤池的硫铁体积比为3：1条件下,出水TP平均浓度为0.29mg/L;其中大部分NO₃^--N在滤池高度10~30cm处被去除,脱氮速率约为46.1gNO₃^--N/（m³·h）.同时组合工艺在运行期间,采用间歇抽吸方式和较高曝气量能有效减缓膜污染进程.     

单质硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化强化脱氮

通过在厌氧氨氧化(ANAMMOX)连续流反应器中添加单质硫,试图引入单质硫自养短程反硝化(short-cut S~0-SADN)来强化ANAMMOX过程中NO~-_3-N的去除.在温度为(33±2)℃,pH为7.8～8.2条件下,探讨不同的进水NH~+_4-N/NO~-_2-N比对耦合系统中氮素转化以及NO~-_2-N竞争特性的影响.结果表明,在不同的进水NH~+_4-N/NO~-_2-N比(1∶1.3、 1∶1.5、 1∶1和1∶1.1)下,耦合系统的TN平均去除率分别达到了96.78%、 97.21%、 94.68%和97.72%,均远远大于ANAMMOX理论TN最高去除率89%.其中,在进水NH~+_4-N/NO~-_2-N比为1∶1或1∶1.1条件下,耦合系统能够实现单质硫自养短程反硝化耦合ANAMMOX深度脱氮的稳定运行.在最佳进水NH~+_4-N/NO~-_2-N比1∶1.1、NH~+_4-N和NO~-_2-N浓度分别为240mg·L~(-1)和265mg·L~(-1)条件下,TN去除速率达到1.50kg·(m~3·d)~(-1),ANAMMOX和S~0-SADN途径的TN去除率分别稳定在(95.68±1.22)%和(2.04±0.77)%.在整个运行过程中,ANAMMOX在底物NO~-_2-N的竞争过程中一直占据着绝对的优势,ANAMMOX菌的活性(以NH~+_4-N/VSS计)稳定在(0.166±0.008)kg·(kg·d)~(-1).     

基于好氧反硝化的SND生物滴滤塔除氨机制及微生物学分析

采用生物滴滤法除氨时,进气中的氧气会抑制生物反硝化,导致营养液中出现硝酸盐累积,不能真正实现氮素污染物的去除.本研究结合好氧反硝化理论,构建了同步硝化反硝化（SND）生物滴滤塔,探究了SND生物滴滤塔的除氨效率及氮转化规律,并采用16S rRNA技术解析了生物滴滤塔的微生物种群结构.结果表明,与对照生物滴滤塔相比,当停留时间为67 s时,SND生物滴滤塔可快速启动且除氨性能稳定,NH₃去除效率可达95%以上.当停留时间缩短为16 s时,SND生物滴滤塔的NH₃去除效率仍能达到90%,且具有较低的硝酸盐累积特征.高通量测序结果表明,SND生物滴滤塔具有更高的微生物多样性和稀有物种丰富度,其特有的优势菌属主要为黄杆菌属（Flavobacterium）.     

湖库沉积物好氧反硝化菌群脱氮特性及种群结构

好氧反硝化菌是水环境生物修复的热点研究领域,本研究从西安市金盆水库、兴庆公园和长乐公园采集沉积物,在运用传统的间歇曝气富集和选择培养基筛选好氧反硝化菌的基础上,引入超声波预处理沉积物-水悬液,成功筛选出3组高效好氧反硝化菌群H-30、X-10和C-30,并对其反硝化能力进行研究.结果表明,该3组混合好氧反硝化菌群具有高效的脱氮能力,在溶解氧为(7.2±0.6)mg·L-1的培养基中,好氧反硝化菌群H-30、X-10和C-30总氮(TN)去除率分别达到83.04%,83.40%和82.68%,仅有少量亚硝氮(NO-2-N)积累.Illumina高通量DNA测序结果表明,3组nir S型好氧反硝化优势混合菌群种群结构差异显著,H-30,X-10和C-30菌群的优势菌种分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),Paracoccus pantotrophus和斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri),其中斯氏假单胞菌(P.stutzeri)在H-30、X-10菌群中所占比例差异不显著,Pseudomonas xiamenensis仅存在于H-30.本研究筛选的3组高效好氧反硝化菌群将为城市内湖污染水体的微生物修复工程提供菌源保障.     

潮白河冲洪积扇典型包气带剖面反硝化强度垂向空间分布规律

以北京市潮白河冲洪积扇区域为研究区,选取两个典型剖面(S6和S8),通过测定不同采样深度(0～10 m)包气带反硝化强度值,分析了包气带反硝化强度的垂向空间分布特征,并识别了包气带反硝化强度垂向分布规律的影响因素.结果表明,典型剖面上各包气带土样的反硝化过程NO_3~--N浓度经历了上升、下降、上升这3个主要阶段; S6和S8剖面包气带反硝化强度取值分别为0. 002 6～0. 018 5 mg·(kg·d)~(-1)和0. 001 7～0. 023 3 mg·(kg·d)~(-1),总体反硝化强度水平较低;剖面垂向空间的反硝化强度总体呈现"S"型变化趋势; S6和S8剖面包气带反硝化强度的主控因素包括黏粒、硝酸盐、亚硝酸盐,并与以ACE和Shannon指数为代表的微生物多样性及反硝化菌亚硝酸盐还原酶基因nir K在一定深度范围内相关性显著.     

耐冷嗜碱蒙氏假单胞菌H97的鉴定及其好氧反硝化特性

结合形态、磷脂脂肪酸及16S rRNA基因序列分析鉴定了分离自贵州冬水田的好氧反硝化菌株H97,采用模拟废水探讨了不同温度、接菌量、C/N、初始p H和碳源种类对菌株H97反硝化能力的影响.结果表明,菌株H97为蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii),目前国内外尚无蒙氏假单胞菌具有耐冷嗜碱好氧反硝化作用的研究报道,是对好氧反硝化菌的补充;该菌的最适脱氮条件为15℃、p H 9.0、C/N 15、接种量1.5×106CFU·(100 m L)-1,碳源丁二酸钠.此外,菌株H97在p H为7.0~11.0时,均表现出良好的脱氮能力,对硝酸盐氮和总氮的去除率分别可达91.21%和79.10%以上,初始p H为12.0时,对硝酸盐氮和总氮的去除率仍分别达64.75%和36.78%,表现出了较强耐碱能力.在初始硝酸盐氮浓度为50.0 mg·L-1和最适脱氮条件下,菌株H97在48 h内对硝酸盐氮和总氮的去除率可达97.69%和96.32%.同时,H97对温度适应范围广,在15~40℃均具有较强好氧反硝化能力,是1株耐冷嗜碱好氧反硝化细菌,在碱性氮污染水体处理中具有较好的应用潜力.     

阴离子交换树脂生物再生去除硝酸盐氮

阴离子交换树脂可高效去除水体中的硝酸盐,但盐水再生所产生的脱附液处理难度大.生物再生可通过反硝化作用降解吸附于树脂上硝酸盐氮,减少盐的使用,降低处理成本.本文在考察不同碳源(葡萄糖、乙酸钠、乳酸钠、甲醇)对生物再生影响的基础上,利用反硝化细菌对吸附有硝酸盐氮的阴离子交换树脂进行了生物再生研究,考察了微生物浓度和共存Na Cl对生物再生的影响.结果表明,生物再生过程由离子交换脱附过程和反硝化过程构成,整体受反硝化过程限制.微生物浓度的升高可显著降低生物再生所需时间,当微生物接种量高于0.6 g·L-1时,树脂上的硝酸盐可以在10 h内完全降解.再生体系中Na Cl可促进硝酸根的离子交换脱附,造成初始阶段溶液中硝酸盐浓度的快速升高,但生物再生仍受反硝化过程控制.当Na Cl浓度高于20 g·L-1时,反硝化生物活性被抑制,生物再生时间显著增加.而吸附生物再生多批次实验表明,生物再生后的树脂吸附量稳定于30~35 mg·g~(-1).     

进水碳氮比对脱氮污泥羟胺氧化酶活性及N_2O产生的影响

在以A/O方式运行的SBR工艺中,研究了3种不同进水碳氮比下硝化与反硝化过程中污泥羟胺氧化酶(HAO)活性变化、N2O的产生/释放规律及两者之间的关联性.结果表明,当C/N=3.5与C/N=9.5时,HAO平均酶活性分别为(283.77±19.64),(348.87±17.94)U/g MLSS,而C/N=6.5条件下的平均酶活性仅为(246.45±23.30)U/g MLSS,总体上3个条件下缺氧阶段HAO活性均较好氧阶段高;反应过程中HAO的活性变化趋势基本与气态N_2O释放速率、溶解态N_2O及亚硝氮的浓度变化趋势成正相关,在C/N=9.5下好氧段HAO活性与后三者呈现完全一致的变化规律.N_2O主要产生于好氧阶段进行的硝化过程,尤其是羟胺氧化是N_2O产生的主要环节;碳源相对不充分的条件下(如C/N=3.5),缺氧段N_2O的释放与HAO活性关系密切;碳源相对较充分的条件下,缺氧段N_2O的产生与HAO酶活性无明显关联.推测可能是因为缺乏电子受体NO_2~-而导致HAO酶未参与反应;在N_2O产生较多的条件下,HAO活性相对也较高.