反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区地下水中NO_3^--N的试验研究

地浸采铀矿山退役采区地下水的NO3--N污染是一备受关注的问题。本文通过对取自某地浸采铀矿山退役采区的污泥进行驯化,得到了能去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的反硝化细菌,自行设计了上流式固定床反硝化细菌生物反应器,研究了pH值、C/N比和水力停留时间(HRT)对反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的影响。研究结果表明:当进液pH值为6.50、NO3--N浓度为1 000mg/L、HRT为2.3h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达97%和388mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.35m3/(h.m3);当进液NO3--N浓度为550mg/L、HRT为1.4h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达96%和368mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.62m3/(h.m3);反硝化细菌生物反应器适宜的运行条件是pH值为5.00～8.00,C/N比为0.6～0.8。

好氧反硝化细菌Burkholderia sp.ZH8的脱氮特性与生物强化作用

针对传统生物脱氮处理含氮废水工艺流程复杂、脱氮效率低的问题,从实验室运行稳定的生物滤池筛选得到一株好氧反硝化菌株ZH8,该菌株具有较强的异养硝化和好氧反硝化能力.通过形态学、生理生化特征及16S rDNA序列分析,鉴定菌株ZH8为伯克氏菌(Burkholderia sp.).单因素试验表明,好氧反硝化菌株ZH8的最佳培养条件为:碳源为丁二酸钠,C/N为15,温度为30℃,转速为160r/min和pH值为7~8.此外,菌株ZH8不仅能以NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N或NO_(2)^(-)-N分别为单一氮源进行生长,而且在混合氮源条件下也可实现同步硝化反硝化作用.通过全基因组分析,菌株ZH8的异养硝化脱氮为谷氨酸脱氢酶途径的铵同化过程,好氧反硝化途径为:NO_(3)^(-)-N→NO_(2)^(-)-N→NO→N_(2)O→N_(2),碳代谢途径包括三羧酸循环、乙醛酸循环、糖酵解和戊糖磷酸.在采用纯菌ZH8为菌种培养的生物膜反应器中,反应运行至8~15d即可完成挂膜,系统可维持高效稳定的脱氮性能,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N及TN的去除率均可达到90%以上.该菌株为生物处理领域提供了新型菌种资源,能够有效处理含氮废水,具有实际应用价值.

生物膜反应器脱氮性能及其硝化细菌的研究

采用模拟含氮废水对自行设计制作的A/O生物膜反应器进行脱氮性能研究。研究结果表明：在水温为20～23℃、水力停留时间为18h、进水总氮质量浓度为61～78m g/L、曝气量为25L/min、进水COD分别为110～165m g/L和205～272m g/L的条件下,废水的COD去除率均在90%以上,硝化率分别为98%和95%,总氮去除率分别为50%和78%。采用荧光原位杂交技术对反应器各区域中的硝化细菌进行了检测。结果表明,反应器中的硝化菌主要为亚硝化螺菌属和硝化螺菌属,有少量亚硝化单胞菌属和硝化杆菌属存在。亚硝化菌和硝化菌在好氧区数量相对较多,在缺氧区数量相对较少。

厌氧膜生物反应器出水溶解甲烷回收研究进展

厌氧膜生物反应器(AnMBR)是一种能耗低、处理效率高的污水处理技术.然而,受温度、污泥龄、水力停留时间等工艺参数的影响,生成的甲烷大量溶解在出水中形成过饱和溶液,并随出水排放至环境中,造成了能源物质损失和温室气体排放.若将溶解甲烷有效回收,其可作为补充能源或脱氮碳源原位利用,具有重要的应用价值.为了实现AnMBR出水溶解甲烷有效回收或再利用,本文阐述了目前3种主流回收溶解甲烷技术(膜回收技术、反硝化厌氧甲烷氧化技术、微生物燃料电池)的原理、回收效能和局限性.在此基础上,评估了AnMBR处理污水全过程的碳足迹,并针对AnMBR出水溶解甲烷回收的未来研究进行了展望.本研究可为双碳背景下AnMBR技术实现能量盈余和资源回收提供理论依据和技术参考.

序批式生物膜反应器强化苯胺废水脱氮的特性及机理研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR)处理600 mg/L的苯胺废水,并与序批式活性污泥反应器(SBR)进行对比。结果表明:两组反应器对苯胺均能达到100%的去除效果,但SBBR的总氮去除效率更高。SBBR的硝化以异养硝化为主,同时也存在一定程度的自养硝化;反硝化过程是外加碳源缺氧反硝化。高通量测序结果表明,SBBR的活性污泥和生物膜能更好地兼容苯胺降解菌群和脱氮功能菌群的生长和发育,从而保证苯胺废水的脱氮。

耐盐反硝化细菌的筛选鉴定及生长促进剂对其反硝化性能的影响研究

生物脱氮是高效、低成本的废水处理方式,生长促进剂可以调控微生物的代谢。从海州湾的海泥样品中分离得到1株耐盐反硝化细菌LY,研究了其反硝化性能,并比较了4种生长促进剂赤霉素、复硝酚钠、萘乙酸、胺鲜脂等对菌株LY反硝化性能的影响。结果表明,根据形态特征、生理生化性质及16S rDNA基因序列,鉴定该菌为解淀粉盐水球菌(Salinicoccus amylolyticus);在反硝化培养基中菌株LY表现出良好的反硝化性能,72 h脱氮率为80.83%;萘乙酸、胺鲜脂对菌株LY的生长具有促进作用,赤霉素、复硝酚钠对菌株LY的生长略微抑制;萘乙酸能够显著提高菌株LY的脱氮效率,脱氮率提高了57.8%,添加0.01 mg·L^(-1)萘乙酸后,菌株LY可以在24 h内将硝酸盐完全转化;添加1 mg·L^(-1)萘乙酸后,菌株LY对废水COD的去除效率显著提高。表明,菌株LY和生长促进剂萘乙酸在高盐高氮废水处理中具有潜在应用前景。

海水源反硝化细菌的筛选及其降氨氮效果的确定

从深圳红树湾海水中分离反硝化细菌,对平板菌落进行观察及镜检,排除杂菌影响,获得9株具有反硝化能力的菌株,经16S rDNA PCR鉴定后对9株菌进行氨氮去除量的测定,结果表明:9株菌均能去除一定量的氨氮,其中尤以PAEI01(Pseudomonas aestusnigri)、MFL01(黄色细杆菌)、AJO01(约氏不动杆菌)氨氮去除能力最强,其中PAEI01氨氮去除率可达78.24%。对PAEI01氨氮降解能力进行优化确认,在pH8.5、温度25℃、转速150r/min的培养条件下,该菌株氨氮降解效果最好,氨氮去除率为84.08%。

下流式固定床反应器中反硝化细菌类群及其脱氮效率分析

目的研究下流式固定床反应器的脱氮效果及反硝化细菌群落结构。方法采用多孔陶粒作反硝化细菌固定化载体,研究下流式固定床生物反应器的适宜脱氮条件;扫描电子显微镜观察反硝化菌群的固定化形态并通过16SrDNA测序分析其组成。结果反应最适条件为T=35℃、pH8.0,合成废水处理10hNO3--N去除99%,其中前4h为91%,呈零级反应动力学过程。反硝化细菌主要为杆菌,16SrDNA同源性分析表明反硝化细菌有恶臭假单胞菌、硝基还原假单胞菌、嗜麦芽假单胞菌、睾丸酮丛毛单胞菌、苍白杆菌属等。结论下流式固定床生物反应器的脱氮效果良好,反硝化菌群丰富。

一株耐高氨氮好氧反硝化细菌的鉴定及脱氮性能研究

氨氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(−)-N)、亚硝态氮(NO_(2)^(−)-N)等含氮(N)化合物是工厂化养殖系统中的主要污染物,水中N浓度较高易造成养殖水体污染并危害水生动物的安全,而好氧反硝化细菌被广泛用于养殖尾水的N降解。为获得一株能安全高效处理高NH_(4)^(+)-N废水的菌株,对从养殖池塘筛得的耐高NH_(4)^(+)-N好氧反硝化细菌WM28进行了研究。运用形态学观察、生理生化及16S rRNA基因测序对该菌株进行种属鉴定;采用抗生素实验、斑马鱼(Danio rerio)攻毒实验对菌株进行了环境及生物安全性评估;在3种单一氮源模拟废水下测定其生长与脱氮性能,并在高浓度N H 4+-N模拟废水中对其进行脱氮能力测试。经鉴定,WM28为红球菌属赤红球菌(Rhodococcus ruber);有较高的抗生素敏感性及较好的生物安全性。在单一NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N、NO_(2)^(−)-N模拟废水中,培养48 h后N去除率分别为100%、76.3%、66.99%;高浓度NH_(4)^(+)-N模拟废水结果显示:100~500 mg·L^(−1)高浓度NH_(4)^(+)-N模拟废水在48 h后的NH_(4)^(+)-N去除率为100%;700 mg·L^(−1)NH_(4)^(+)-N在116 h后的去除率在88%以上;在第120小时,NH_(4)^(+)-N初始质量浓度为1000 mg·L^(-1)时仍有脱氮能力,去除率为74.38%,说明菌株WM28具有较好的高NH_(4)^(+)-N耐受性。综上所述,菌株WM28是一株耐NH_(4)^(+)-N、安全且高效的好氧反硝化菌,在处理养殖尾水、工业废水上有较好的应用前景。

不同氮肥对水稻根圈微生物生物量及硝化─反硝化细菌的影响

本文采用自行设计根箱,研究了不同形态N肥(硫铵、尿素)施用条件下,植稻模拟生态系统中水稻苗期根圈微生物生物量C、N和亚硝酸细菌及反硝化细菌的动态变化。结果表明:不同N肥处理的水稻根圈土壤中微生物生物量C和N均高于非根圈土壤,而尿素处理又高于硫铵。两组N肥处理的水稻根圈土壤中亚硝酸细菌和反硝化细菌数量也比非根圈土壤高。硫铵处理的根圈亚硝酸细菌数量在施肥后第7天达到高峰;反硝化细菌数量有随时间呈递增现象。而尿素处理的根圈亚硝酸细菌和反硝化细菌均在第11天出现数量高峰。说明水稻根圈有明显的根圈效应,亚硝酸细菌和反硝化细菌的存在,是引起土壤硝化、反硝化气态N损失的潜在动力;对N的生物有效性而言,施用尿素比硫铵具有明显滞后期,有利于土壤N素对植物生长的持续供应,减少N素损失和环境污染。

三维电极生物膜-硫自养耦合脱氮系统中反硝化细菌多样性研究

通过对比运行三维电极生物膜-硫自养耦合脱氮系统和常规三维电极生物膜工艺,并运用反硝化基因nir S克隆文库方法,研究了耦合脱氮系统脱氮性能和反硝化细菌的多样性,为揭示耦合脱氮系统反硝化机理和优化系统运行参数提供参考.研究结果表明:三维电极生物膜与硫自养耦合脱氮系统具有较高的脱氮效率和平衡系统酸碱度的能力.系统中反硝化菌群的Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为2.436和0.894;Beta proteobacteria在耦合脱氮系统中起主导作用;有35个克隆子(61.49%)与陶厄氏菌属(Thauera)有较高的同源性;脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrifican)的比例为3.5%;11个克隆子(19.29%)与食酸菌属(Acidovorax)有一定的同源性.说明当耦合系统碳源充足时,脱氮作用主要以异养反硝化过程为主,以单质硫和氢为电子供体的自养反硝化脱氮作用也占有一定比例.

基于硝化反硝化的膜生物反应器烟气脱硝研究

氮氧化物是形成酸雨、光化学烟雾污染、臭氧层破坏和城市灰霾天气等一系列环境问题的重要根源.文章结合课题组研究结果,介绍了空气介质下膜生物反应器烟气脱硝的性能、微生物群落、硝化反硝化烟气脱硝作用,建立了膜生物反应器传质与硝化反硝化耦合作用动力学模型;基于硝化反硝化的复合催化膜生物反应器处理模拟烟气的性能和含氧量的影响,为建立基于硝化反硝化的膜生物反应器烟气脱硝的污染控制策略提供科学依据,具有潜在的应用价值.

反硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的研究

反硝化菌的生长快于厌氧氨氧化菌 ,通过培育反硝化生物膜 ,利用反硝化菌的基质多样性和代谢多样性 ,可使生物膜由催化反硝化反应过渡到催化厌氧氨氧化反应 ,加速Anammox反应器的启动 .经过 3个月的运行 ,Anammox反应器的容积总氮负荷达 0 14 3kg·m-3 ·d-1,总氮去除率约 86 5 2 % ,出水NH+ 4 N和NO-2 N均低于 1mg·L-1.NH+ 4 N去除量、NO-2 N去除量和NO-3 N生成量之间比例的变化以及污泥颜色的变化 ,可以指示Anammox反应器的启动进程 .

序批式膜生物反应器中反硝化聚磷菌的富集

采用序批式膜生物反应器(SBMBR)对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的富集进行了研究.结果表明,经过厌氧-好氧和厌氧-缺氧-好氧2个阶段的富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从19.4%上升到69.6%,每周期缺氧段投加硝酸盐氮120mg时,SBMBR系统运行最为稳定.稳定运行的SBMBR反硝化强化除磷体系具有良好的强化除磷和反硝化脱氮性能,缺氧段脱氮和除磷效率分别达到100%和84%,膜出水总磷浓度平均低于0.5mg/L,系统除磷率达到96.1%.此外,氨氮去除率保持在92.2%,氨氮被去除的同时并没有发现亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的明显积累.

水库贫营养好氧反硝化细菌分离及其对水体微生物群落影响

经过贫营养好氧反硝化选择性培养基的初步筛选,从水源水库沉积物中分离得到234株贫营养好氧反硝化细菌,并对其脱氮特性和高效菌株对水体功能微生物种群的调控机制进行探索.结果表明,8株贫营养好氧反硝化细菌在48h内脱氮率达80%以上.经过16srDNA序列分析,确定分子遗传种属为不动杆菌属、链霉菌属、嗜甲基菌属、根瘤菌、假单胞菌、鞘氨醇单胞菌和溶杆菌属等.巢式PCR-DGGE结果表明接种高效贫营养好氧反硝化细菌HF3对原水水体功能微生物(细菌、真菌、放线菌和硫酸盐还原菌)种群结构多样性影响不显著,对原水微生物生态种群影响微弱.

膜生物反应器净化污水的硝化反硝化性能

比较了膜生物反应器（MBR）和传统活性污泥工艺（CAS）在相同运行条件下处理生活污水的硝化和反硝化性能．结果表明，MBR对NH4^＋-N和TN的去除率分别比CAS高54．8％和37．3％．2种工艺的亚硝化、反硝化作用均呈零级反应，对应降解速率常数MBR分别约为CAS的2．2倍和2．5倍；CAS中硝化作用为零级反应，而MBR中硝化作用随时间推移趋于平缓．MBR中的细菌总数、硝酸菌、亚硝酸菌和反硝化菌数量分别比CAS工艺中相应菌种高1～2个数量级．通过控制曝气强度或减小回流通道断面限制缺氧区溶解氧质量浓度，可提高MBR中的反硝化效果．

复合生物反应器的同步硝化反硝化研究

以实际生活污水为处理对象,利用有效容积为12 L的间歇式复合生物反应器(填料填充率:30%,运行方式:瞬间进水—曝气660 min—沉淀40 min—排水20 min),研究了DO、COD/TN值、MLSS对同步硝化反硝化的影响。结果表明:当溶解氧浓度从4 mg/L降到0.5 mg/L时,对总氮的去除率从48.9%升至74.2%;当污泥浓度从1 000 mg/L提高至6 000 mg/L时,对总氮的去除率从63.4%升至81.6%;当COD/TN值从3升至15.6时,对总氮的去除率从59%提高至82.5%,但当COD/TN值>8后,对总氮的去除率提高得并不明显。整个试验过程中SVI<105mL/g,污泥的沉降性能良好。复合生物反应器易于实现稳定的同步硝化反硝化,并可通过控制DO、MLSS等参数来有效提高对总氮的去除率。

复合生物反应器亚硝酸型同步硝化反硝化

以实际生活污水为对象,利用有效容积为12L的间歇式复合生物反应器(填料体积填充比为30%),通过控制ρ(DO)稳定实现了亚硝酸型同步硝化反硝化脱氮.试验结果表明,在同步硝化反硝化条件下,随着ρ(DO)的升高,亚硝化率逐渐降低,总氮去除率也呈下降趋势.曝气结束,ρ(DO)>4 mg/L时,系统的亚硝化率和总氮去除率均小于50%;当ρ(DO)为2 mg/L,温度维持在(28±1)℃,硝化过程中亚硝化率始终维持在85%以上,ρ(NH_4^+ -N)去除率大于98%,总氮去除率在75%左右.因此,在试验条件下,只要控制曝气量,使得曝气结束时反应器内ρ(DO)为2 mg/L,就可实现稳定的亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮.

复合式生物反应器硝化反硝化性能研究

复合式生物反应器填料内部存在多种多样的微环境类型,从而形成微观的好氧/缺氧/厌氧环境,造成同步硝化/反硝化反应的发生。在一定浓度范围内,硝化反应和反硝化反应的比基质消耗速率与基质浓度成零级动力学反应。好氧区悬浮污泥比NH3-N降解速率为0.236/d,反硝化速率为0.0627/d;缺氧区悬浮污泥比NH3-N降解速率为0.0973/d,反硝化速率为0.231/d。出水中可以检出大量的亚硝态氮和硝态氮,二者的浓度保持相同的变化趋势,其比值大约为1.78,出现了稳定的NO2--N的积累。

膜-生物反应器污泥缺氧反硝化过程中SMP的形成

在不同C/N比下,研究了膜-生物反应器在缺氧状态下溶解性微生物产物（SMP）的形成规律.结果表明,不同C/N比的反硝化过程,随着底物的降解,SMP都呈现不同程度的累积,且高C/N比下的合成量（9~10mgCOD/gVSS）高于低C/N比下的合成量（3~4mgCOD/gVSS）.从SMP的组分来看,不同C/N比下糖类的代谢规律相似,蛋白质则随着C/N比的升高其含量占SMP总量的比例增加,成为膜污染潜在的主要贡献者.随着反硝化过程的进行,体系中亚硝酸盐的累积对SMP的形成没有影响.