厌氧氨氧化脱氮除碳功能菌群结构及代谢途径

为明确不同有机物浓度(50~150mg/L)和竹炭同时存在下厌氧氨氧化颗粒污泥系统的脱氮除碳功能菌群结构及代谢途径差异,采用宏基因组测序技术对其微生物分布规律和碳氮代谢基因表达进行了研究.结果表明,当COD浓度为50,150mg/L,添加竹炭显著提升了厌氧氨氧化菌(AnAOB)的相对丰度,Candidatus_Kuenenia的相对丰度分别由2.0%和2.9%增加至1.8%和4.5%.与只添加有机物的对照组相比,添加竹炭的处理组显著改变了微生物群落结构,在炭存在下异化硝酸盐还原为铵(DNRA)细菌丰度下降,反硝化菌属和碳代谢相关菌属丰度增加,说明竹炭的投加有助于维持厌氧氨氧化、反硝化和DNRA3个氮代谢途径群落结构的稳定.微生物共现网络分析表明,不同脱氮菌群的协同作用提高了总氮(TN)的去除率,竹炭可以通过Halomonas的富集提高Candidatus_Brocadia和Candidatus_Jettenia的抗逆性.通过KEGG数据库注释表明,有机物存在条件下竹炭提升了厌氧氨氧化颗粒污泥系统的碳氮代谢效能,尤其促进了糖酵解途径(EMP)与三羧酸循环(TCA cycle)的衔接.

城镇生活污水厌氧氨氧化处理的研究进展

厌氧氨氧化技术在城镇生活污水脱氮领域有巨大应用前景,在降低投资、低耗运行和污泥减量等方面具有重要优势,成为城镇生活污水处理的研究热点。本文综述了近年来厌氧氨氧化技术应用于城镇生活污水处理的最新研究进展,首先分析了有机物、污泥龄、溶解氧、温度及污泥截留等影响因素,认为厌氧氨氧化技术适宜处理城镇生活污水,并提出了相应技术挑战;探讨了侧流和主流厌氧氨氧化处理工艺在城镇生活污水处理中的优势、调控条件和现场应用效果。同时,根据现有研究结果,认为低氨氮浓度下保证稳定的亚硝态氮积累、低温条件下厌氧氨氧化稳定、厌氧氨氧化菌的快速富集以及主流工艺的推广应用等方面是城镇生活污水厌氧氨氧化处理大规模应用的瓶颈问题,并提出了厌氧氨氧化未来发展趋势。

难降解废水生物电化学系统强化处理的研究进展

工业废水中难降解污染物的强化去除是水处理的研究热点。介绍了生物电化学系统(BES)对废水中难降解污染物的降解原理,分析了电极、外加电压、盐度和电化学活性细菌(EAB)等因素对其处理效能的影响,讨论了其在偶氮染料废水、硝基芳烃废水、氯酚废水等典型难降解工业废水强化处理中的应用效果,并阐述了BES与生物法的耦合工艺及优势。分析认为BES中电极材料的经济性选择和改性修饰、EAB的筛选富集、实际应用电耗成本等是BES大规模应用亟待解决的问题。

生物质炭对氮转化过程及其功能微生物影响研究进展

生物质炭孔隙发达,比表面积大,稳定性高,吸附性能强,表面微量元素及官能团丰富,对污水处理及土壤氮转化过程及功能微生物的演变起着重要作用。本文在分析氮循环途径的基础上,从废水、土壤2个主要环境探讨了生物质炭对氮转化过程及效率的影响,综述了生物质炭添加对环境中氮转化微生物群落结构及其功能基因影响的最新研究进展,认为生物质炭的施用可改变微生物参与的氮循环过程,并在一定程度上提升脱氮功能基因的表达水平。本文旨在为生物质炭强化氮转化和氮循环研究提供参考,认为在生物质炭的改性和负载强化氮转化等方面还需要进一步开展研究。

不同培养条件厌氧氨氧化颗粒污泥性质及微生物群落结构差异

采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)和上升式厌氧污泥床(UASB)反应器在不同运行条件下培养厌氧氨氧化颗粒污泥,对比分析颗粒污泥性质和微生物群落的差异性.研究表明接种厌氧氨氧化絮状污泥经过EGSB和UASB反应器运行384 d后,均能实现颗粒化,颗粒污泥平均粒径分别达到1.17 mm和1.21 mm,各范围(<0.2、 0.2~1.5、 1.5~3和>3 mm)的粒径占比为6.06%、 60.05%、 25.25%和8.64%, 7.40%、 58.90%、 32.04%和1.66%.扫描电镜结果表明不同运行条件下的污泥菌群均以短杆菌、球型菌为主.高通量测序结果表明,Shannon指数EGSB反应器为7.52高于UASB反应器为7.18;变形菌门(Proteobacteria)是两个反应器各阶段污泥的主要菌门,浮霉菌门(Planctomycetes)从接种时的3.30%增到第384d的12.30%(EGSB)和13.30%(UASB).EGSB反应器中的主要厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia占7.53%,其次为Candidatus Kuenenia属占1.61%;而在UASB反应器中Candidatus Brocadia属和Candidatus Kuenenia属分别占比为3.69%和7.54%,Candidatus Kuenenia是其优势厌氧氨氧化菌属.优势菌群丰度与环境因子变化存在联系,Candidatus Brocadia丰度与上升流速(v)、氮容积去除负荷(NRR)呈正相关而与水力停留时间(HRT)呈负相关,Candidatus Kuenenia与氮负荷去除率(NRE)、NRR、HRT呈正相关,而与v呈负相关.

城镇污水处理厂提标改造技术研究进展

随着国家和地方排放标准的日趋严格,我国城镇生活污水处理厂的提标改造迫在眉睫。以预处理节省和扩展碳源、二级处理强化脱氮除磷、深度处理氮磷达标为目标,从预处理、二级处理、深度处理三个方面总结分析了碳氮磷提标改造的核心技术原理及应用效果,并认为目前主体工艺的优化加深度处理是保障城镇污水稳定达标的首选,提出了适合我国城镇生活污水处理厂提标改造技术的优选路线。

厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的作用、成分及影响因素研究进展

厌氧氨氧化是一种新型自养生物脱氮反应,具有节能、脱氮负荷高、无需外加碳源、污泥产生量小等优势,因而对低碳高氮废水的处理具有应用价值。然而,厌氧氨氧化菌生长速率低,常通过污泥颗粒化提升反应器的生物量。胞外聚合物(EPS)在颗粒污泥的形成和稳定方面起着至关重要的作用。为此,综述了EPS在anammox颗粒形成过程中,促进污泥聚集和维持稳定的作用,并阐明了EPS主次要成分及作用,分析了anammox颗粒污泥自身粒径大小、水质条件(有机物、氮浓度和负荷),以及外加介体(矿物质或金属离子等)对EPS含量及成分的影响,并提出未来应在anammox颗粒污泥EPS结构和成分的微观解析、强化EPS分泌以促进颗粒污泥快速形成等方面进一步开展研究,旨在为anammox颗粒污泥的大规模工程化应用提供参考。

厌氧氨氧化颗粒污泥性质及影响因素研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)工艺具有能耗低、无需外加有机碳源、污泥产量低等优点而成为当前研究的热点。然而,厌氧氨氧化菌(An AOB)生长缓慢,如何实现其快速富集与有效持留成为制约其工程化应用的关键。Anammox污泥颗粒化可有效控制污泥的流失,成为Anammox工艺应用的主要形式。本文在阐述Anammox颗粒污泥快速启动控制策略的基础上,分析了Anammox颗粒污泥的微观结构和基本理化性质,并讨论了有机物、盐度、温度、金属离子、抗生素、信号分子(AHLs)及氮负荷等因素对污泥颗粒形成过程及基本结构性质的影响。期望本文能对Anammox颗粒污泥的基础研究和工程化应用提供有益参考。