游离氨冲击抑制联合污泥停留时间控制实现高效短程硝化

维持活性污泥系统中氨氧化菌(AOB)活性的同时抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性是实现短程硝化的关键,为此提出了一种游离氨(FA)冲击抑制联合污泥停留时间(SRT)控制实现高效持久短程硝化的方法。虽然FA冲击抑制仅1 d就能实现短程硝化快速启动,但是仍然无法长期维持短程硝化。进一步控制SRT分别为10、20 d进行实验发现,SRT为20 d效果更佳,能够实现高效持久的短程硝化。高通量测序结果反映出FA冲击抑制联合SRT控制后,亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)始终占优势是高氨氧化效能的重要原因。

游离氨对老龄填埋污泥脱水液短程硝化的影响

针对老龄填埋污泥高氨氮低碳氮比(C/N)的特点,采用两级AO-MBR工艺探讨短程硝化处理实际老龄填埋污泥脱水液的可行性,在获得稳定的污染物去除效果的前提下,重点考察游离氨(FA)对短程硝化稳定性的影响。结果表明,亚硝酸盐氮(NO_(2)^(-)-N)积累率(N_(NAR))与FA浓度呈二次相关,在较高FA浓度下,一级硝化池(O1)池的N_(NAR)超过50.0%,最高达76.9%,实现了短程硝化,微生物菌群结构信息表明O1池中氨氮氧化菌(AOB)的物种丰度远高于二级硝化池(O2),且O1池中AOB的物种丰度是NO2--N氧化菌(NOB)的10倍以上;FA对AOB的抑制作用符合底物抑制动力学Haldane模型,拟合得到,AOB的最大比增殖速率(μmax)为0.34 g N/(g VSS·d),毒性抑制常数(K_(i))为143.4 mg/L,半饱和常数(K_(s))为38.3 mg/L,综合考虑进水的波动性与实际生产应用,系统FA质量浓度控制在40~80 mg/L为宜。研究结果为未来老龄填埋污泥脱水液处理设施的设计和运行提供了参考。

游离氨预处理污泥促进有机物释放过程研究

针对污泥厌氧消化水解阶段有机物释放受限、影响产甲烷的问题,通过优化游离氨预处理的剂量,考察了不同游离氨预处理浓度、持续时间下,污泥水解阶段的有机物释放效果。结果表明,与控制组相比,优化剂量的游离氨处理后TCOD、SCOD质量浓度分别提高了134.64%~250.34%、154.70%~274.55%,表明优化的游离氨水平有效强化了污泥的预处理效果。组分分析结果表明,溶解性蛋白质、多糖浓度分别提高111.70%、412.37%,VS水解率增加16.60%~80.38%。三维荧光光谱(3D-EEM)的PARAFAC分析表明,游离氨预处理后提高了生物可降解有机物占比,主要以溶解性微生物副产物(41.18%)、类酪氨酸(29.32%)为主;同时促进难降解有机物的转化。不同于高能耗预处理的强力溶胞破壁,以温和调节的游离氨预处理方式强化水解,可提高液相中溶解性有机物质量浓度,进而改善污泥中有机物释放效果。

游离氨对硝化菌活性的抑制及可逆性影响

为考察游离氨(FA)对硝化菌(氨氧化菌AOB和亚硝酸盐氧化菌NOB)活性的抑制影响,采用SBR反应器,基于FA与过程控制协同作用在实现短程硝化的基础上,考察了不同FA浓度(1.0,5.3,16.6,13.4,9.9,5.2,1.0mg/L)梯度下,FA对AOB和NOB活性的抑制作用及可逆性.结果表明,当FA浓度达到13.4mg/L时,系统内亚硝态氮积累率(Ni AR)逐渐增加,硝态氮积累率(Na AR)逐渐减小,且Ni AR/Na AR>1时,系统实现了稳定短程硝化.在此FA浓度条件下,FA对AOB和NOB活性均产生一定的抑制作用,但相对于AOB,NOB对FA的抑制作用更加敏感.当AOB活性被短暂抑制后,其活性又迅速恢复;而NOB活性被完全抑制.此后当FA浓度又逐渐降至1.0mg/L时,AOB活性始终维持较高水平,而NOB活性尚未恢复.也即是说,在本试验控制的FA浓度条件下,FA对AOB活性的抑制作用是可逆的,而对NOB活性的抑制作用不可逆.

游离氨和游离亚硝酸对亚硝态氮氧化菌活性的影响

高浓度游离氨(FA)或游离亚硝酸(FNA)条件下硝化过程常出现亚硝态氮积累,FA、FNA对亚硝态氮氧化菌(NOB)的影响并不清楚.首先用高浓度亚硝态氮污水富集培养NOB,对富含NOB的污泥进行荧光原位杂交技术(FISH)分析表明,Nitrobacter占细菌总数比例为(71±5)%.用此污泥考察不同FA、FNA浓度对NOB活性的影响.结果表明,NOB的活性随着FA浓度的增大逐渐减小,当FA浓度在10mgNH3-N/L左右时,NOB的活性仅为FA为0时的50%.低浓度的FNA(FNA<0.03mg HNO2-N/L)对NOB活性具有促进作用;当FNA≥0.2mg/L时,NOB的活性被完全抑制.采用Aiba模型计算得到FNA对NOB的抑制常数KI,FNA,NOB为0.0968mg/L.FNA在0.0968mg/L左右时NOB活性仅为FNA为0.003mg/L时的50%.

污水处理中游离氨对硝化作用抑制影响研究

含氮废水尤其是高氨氮废水的生物处理中,游离氨对硝化作用的抑制作用显著影响工艺的运行效果.研究游离氨对硝化作用的抑制机理有利于生物脱氮工艺的长期稳定运行.总结了游离氨抑制对硝化作用影响的最新研究,介绍了游离氨对氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的抑制模型和抑制机理,以及控制游离氨抑制作用的主要策略;探讨了游离氨选择性抑制下短程硝化反应的实现、维持和适应性,主要包括游离氨和其他影响因素如溶解氧、温度等协同作用对短程硝化的影响.

游离氨在高含氮废水生物法处理中的作用及其研究进展

高含氮有机废水如动物养殖场排出液、垃圾渗滤液、消化污泥脱水液等是目前较难处理的废水种类之一,生物法是目前最常用的处理方法,但还存在诸多问题。介绍了游离氨(FA)在此类废水处理中所起的主要作用,概括了利用游离氨对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性抑制差异性实现亚硝酸型硝化的相关研究,指出游离氨的选择性抑制作用为解决此类废水处理难题呈现出了积极的另一面。

碳酸盐碱度胁迫对尼罗罗非鱼血清pH、游离氨浓度及相关基因表达的影响

【目的】了解碳酸盐碱度对罗非鱼的毒性及其相应耐受机制,为耐盐碱罗非鱼育种及生产应用提供理论指导。【方法】将尼罗罗非鱼从淡水直接转入4个碳酸盐碱度处理(4.0、6.0、8.0和10.0g/LNaHCO_3)中进行急性胁迫试验,利用pH计、紫外分光光度计及荧光定量PCR,分别检测胁迫0.5、1.0、4.0、6.0、9.0、12.0、18.0、24.0、36.0和48.0h的罗非鱼血清pH、游离氨浓度及肾组织中碳酸酐酶(CA)和谷氨酰胺合成酶(GS)基因的相对表达量。【结果】在各碳酸盐碱度处理组中,胁迫1.0h后罗非鱼的血清pH、游离氨浓度均发生显著变化(P<0.05)。经4.0和6.0g/L碳酸盐碱度胁迫48.0h后未出现死鱼现象,其血清pH、游离氨浓度及CA基因、GS基因的表达量均呈先升高再降低的变化趋势;经8.0g/L碳酸盐碱度胁迫9.0h后陆续出现死鱼现象,血清pH高达8.11、游离氨浓度为486.28μmol/L,至胁迫12.0h后罗非鱼全部死亡;经10.0g/L碳酸盐碱度胁迫出现死鱼的时间明显早于8.0g/L碳酸盐碱度胁迫,胁迫1.0h后其血清pH达8.14、游离氨浓度为365.89μmol/L,胁迫4.0h后罗非鱼全部死亡。【结论】尼罗罗非鱼能耐受的血清pH上限在8.10附近,耐受的游离氨浓度为525.66μmol/L。在低碳酸盐碱度(小于6.0g/L)胁迫下,尼罗罗非鱼可通过生理调控血清pH和游离氨浓度而适应胁迫逆境,且CA和GS参与了相应离子的转运及氨氮代谢。

游离氨对热水解联合中温厌氧消化处理剩余污泥的影响

热水解预处理强化了污泥厌氧消化过程,但同时增加了微生物受游离氨抑制的风险.对比传统工艺,在有机容积负荷率1.74-4.27g VS/（L·d）条件下,研究了游离氨（FA）对热水解联合中温厌氧消化工艺性能的影响.结果表明,组合工艺甲烷产量较传统反应器提高89%-121%,有机去除率提高1.21-1.46倍.但同时导致系统中游离氨浓度达89-382mg N/L,显著高于传统工艺中37-84mg N/L的范围.游离氨毒性测试显示,传统工艺中FA浓度从43mg N/L升至84mg N/L,没有抑制解乙酸产甲烷途径,而组合工艺中FA升至264mg N/L时,表现出抑制作用,尽管厌氧菌对高浓度FA表现更强的驯化趋势.结合氮负荷试验,FA浓度与基质利用能力,解乙酸产甲烷途径抑制程度和挥发性有机酸积累的关系表明,高有机负荷条件下组合工艺效率可通过控制氮负荷优化.

游离氨抑制Nitrobacter活性动力学试验

为探究游离氨(FA)对亚硝酸盐氧化细菌中硝化杆菌属(Nitrobacter)活性抑制动力学影响,本试验采用序批式活性污泥(SBR)反应器,在通过改变系统进水FNA浓度达到富集Nitrobacter基础上,以富含Nitrobacter污泥为对象(宏基因组物种注释和丰度分析显示Nitrobacter占细菌总数40.3%),基于批次试验,考察不同FA浓度梯度下亚硝酸盐氧化过程Nitrobacter比耗氧速率(SOUR)变化规律,进而采用非基质抑制动力学模型对试验数据进行拟合。结果表明,当FA>7.3 mg·L^(-1)时,SOUR随着FA浓度的升高而降低。尤其当FA浓度高于22.2 mg·L^(-1)时,SOUR降为0gN·(g VSS·d)^(-1),最大比耗氧速率为0.62 g N·(g VSS·d)^(-1)。此外,基于Nitrobacter活性抑制程度判断,FA抑制Nitrobacter活性抑制类型符合非竞争性可逆抑制动力学。

温度和游离氨对颗粒与絮状污泥硝化性能影响的对比研究

采用批式试验,考察了不同温度(10、15、20、25、30℃)及室温下不同游离氨质量浓度(1.76、8.23、14.68、26.52、46.23、90.00 mg/L)对好氧颗粒污泥和絮状污泥硝化作用的影响.结果表明,随着温度的升高,好氧颗粒污泥和絮状污泥的比氨氧化速率均增大,而在相同温度下,好氧颗粒污泥的硝化能力更强,比氨氧化速率分别是絮状污泥的4.5倍(10℃)和2.5倍(30℃).游离氨的试验表明,在游离氨质量浓度为90.00 mg/L时,游离氨对颗粒污泥硝化性能无明显抑制作用,但对絮状污泥抑制作用明显,比氨氧化速率比上一梯度减小了约43%,原因是氨氧化菌均布于絮状污泥中,与氨氮接触充分,易受到抑制,而好氧颗粒污泥的表面生物特征影响氨氮传质速率,使其具有抗高氨氮负荷冲击的优势,可见颗粒污泥在维持生物脱氮系统稳定方面具有较大潜力.

游离氨与游离亚硝酸对中试膜生物反应器短程硝化及微生物群落结构的影响

为探究FA(游离氨)与FNA(游离亚硝酸)对短程硝化及微生物群落结构的影响,采用中试MBR(膜生物反应器),以高浓度NH_(4)^(+)-N废水为处理对象,考察MBR对NH_(4)^(+)-N的去除效果,通过计算FA与FNA浓度,分析其对短程硝化的影响,利用16S rRNA基因高通量测序技术分析微生物群落结构并对功能基因进行预测.结果表明:①通过将NH_(4)^(+)-N容积负荷逐渐从0.11 kg/(m^(3)·d)提升至0.75 kg/(m^(3)·d),MBR在第18天实现了全程硝化向短程硝化的转变.②MBR稳定运行过程中,FA和FNA浓度分别维持在1.03~3.52和0.033~0.118 mg/L,NAR(亚硝酸盐积累率)为65.70%~80.24%,实现了NO_(2)^(-)-N的稳定积累,此时NH_(4)^(+)-N去除率为87.92%~97.18%.③进水由模拟废水向实际工业废水的转变没有对NAR产生较大影响,表明中试MBR具有较强的适应能力.④16S rRNA基因高通量测序分析结果表明,维持MBR内FA和FNA浓度能够富集AOB(氨氧化菌)Nitrosomonas(7.99%),抑制NOB(亚硝酸盐氧化菌)活性,进而实现短程硝化;MBR运行第50天时,Amo(氨单加氧酶)功能基因相对丰度为第0天时的371倍,进一步验证了短程硝化过程的实现.研究显示,FA与FNA对NOB的抑制在维持中试MBR短程硝化中起重要作用,微生物群落结构的变化与MBR内FA和FNA浓度有关.

游离氨对稳定生物亚硝化的影响分析

在稳定亚硝化期亚硝化菌的竞争优势形成以后 ,它对 FA的变化不是非常敏感 ,游离氨的作用主要在于提供了一个有利于亚硝化的竞争环境。稳定亚硝化期的两类硝化菌所表现出的反应活性与系统中两类硝化菌在 FA抑制环境中竞争所形成的优劣态势关系紧密。将稳定亚硝化期的平均 FA浓度维持在 7～ 1 0 mg/L左右是合适的 ,FA大于 1 5mg/L以后会对亚硝化菌形成抑制。亚硝化系统中即使通过各种途径抑制硝化菌的活性 ,也不能使其被完全抑制或消除、洗出。当抑制作用减弱或环境条件适宜时硝化菌很快就能恢复活性。杆状絮体是良好亚硝化现象的特征污泥相。

高寒草原放牧绵羊瘤胃液酸度、温度和游离氨浓度的动态变化

通过瘤胃瘘管采样测定了高寒草原放牧条件下绵羊瘤胃液ｐＨ、温度、游离氨浓度的变化动态，结果表明绵羊瘤胃液ｐＨ值、温度和游离氨浓度平均值在８：００时分别为６．７４、３９．０℃、１３．５８ｍｇ／１００ｍＬ，变化范围分别为５．４０～７．２７、３６．７～３９．７℃、４．６３～４１．０６ｍｇ／１００ｍＬ；在２０：００时分别为５．５７、３９．５℃、１０．９１ｍｇ／１００ｍＬ，变化范围分别为５．２３～７．７７、３８．０～４０．３℃、５．６６～１９．６４ｍｇ／１００ｍＬ。游离氨浓度日内变幅（４．６２～１０．８１）低于日间（８：００时５．６６～１９．６４，２０：００时１１．３２～４１．０６），波动较为强烈。温度和游离氨浓度的高峰值与ｐＨ值的低峰值对应出现。

牦牛瘤胃液游离氨浓度、pH值和温度的变化动态

利用瘤胃瘘管采样测定了甘肃天祝放牧牦牛瘤胃内游离氨浓度、pH 值和温度的变化动态,试验期内瘤胃游离氨浓度、pH 值、温度的平均值在8:00时分别为6.78mg/100mL、6.58、37.6℃;在10:00时分别为6.76mg/100mL、6.42、38.2℃.游离氨浓度日内变幅低于日间,温度和游离氨浓度的高峰值与 pH 值的低峰值对应出现.

游离氨抑制协同实时控制实现晚期渗滤液短程硝化

采用"单级UASB+A/O+SBR组合工艺"处理高氨氮晚期垃圾渗滤液。经过110天的稳定运行,结果表明在UASB中A/O反应器出水回流液与回流污泥中的亚硝酸盐和硝酸盐利用渗滤液原液中的COD反硝化同时产甲烷,随后在A/O反应器的缺氧段进行反硝化以及氨氮的硝化。最后剩余的氨氮,亚硝酸盐和硝酸盐在SBR应用实时控制被去除。在A/O反应器中以游离氨抑制(FA)为主而SBR中采用实时控制策略使得两反应器中的亚硝酸积累率分别达到了94%和93%。用FISH进行微生物种群结构分析表明,在A/O反应器中AOB和NOB分别占到了总菌群量的3.5%和0.2%,而在SBR中,AOB和NOB分别占到4%和0.4%。进水总氮为2080mg/L,氨氮浓度为1970mg/L的条件下,总氮去除率与氨氮去除率都接近99%,最终的总氮与氨氮分别为12mg/L和6mg/L。在同一个系统中通过FA选择性抑制与实时控制实现长期稳定的短程脱氮是可行的。

电极法测定绵羊瘤胃液中游离氨的动态变化

选用两只两岁的甘肃高山细毛羯羊,装置永久性瘤胃瘘管,羊只牧放在人工草地上,自由采食红豆草,用氨气敏电极测定了绵羊瘤胃液中的游离氨,并作了回收试验。平均回收率为101.1±2.1％,相对标准偏差为2.0％。还测定了绵羊瘤胃液中NH_3-N含量的日动态变化,羊Ⅰ和羊Ⅱ每100ml瘤胃液中NH_3-N含量分别变动在19.1～24.2和20.9～26.0mg之间。

棉基吸音毡中游离氨的测定

用水浸提棉基吸音毡中的游离氨,通过浸提温度和浸提时间的选择,采用纳氏试剂分光光度法对游离氨浓度进行测定,样品测定结果的相对标准偏差为2.5%～5.0%,加标回收率为97%～109%。方法快速、简便,且具有较好的精密度和准确度,实际操作性强。

工业废水中的游离氨测定方法及其影响因素

讨论了测定工业废水中游离氨意义及两种测定方法:蒸馏滴定法和直接滴定法操作比较和其影响因素。