FeS_(2)强化微生物燃料电池阳极反硝化脱氮与产电特性

针对不同碳氮比(C/N)的含氮废水,将FeS_(2)引入微生物燃料电池(MFC)阳极构建FeS_(2)强化的微生物燃料电池(PyrMFC)体系,以不加FeS_(2)的空白对照组(C-MFC)为对照,探究其对体系脱氮与产电的影响;采用高通量测序、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜探究该体系中微生物丰度、硫和铁元素变化规律,解析FeS_(2)强化体系低C/N下的脱氮机理。结果表明:1)Pyr-MFC的反硝化脱氮效率和产电功率密度均高于C-MFC,硝态氮去除率提高近15.7%,最高电压提高量可达0.274 V。2)C/N分别为4、3、2和1时Pyr-MFC对NO3-N的去除率为100%、97.8%、58.4%和49.7%,均高于C-MFC,表明FeS_(2)有效降低体系对碳源的依赖。3)微生物群落检测结果表明,FeS_(2)将产电微生物(Thauera、Thiobacillus和Geobacter)的物种丰度提高9.43%。4)物质转移分析结果表明,S-为反硝化过程提供电子,Fe^(2+)作为电子穿梭体强化了电子传递,提高了体系的产电性能。

反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展

碳源是制约生物脱氮效率的重要因素。我国城市污水碳源不足,需要考虑碳源补充提供反硝化电子供体,开发各种新型碳源作为生物反硝化脱氮工艺可选择的碳源,如工业废水、初沉污泥水解产物、植物秸秆等,或改变工艺优化系统碳源。结合国内外对于反硝化碳源补充的研究成果,对反硝化脱氮速率以及动力学的研究现状进行了综述,并对不同碳源的选择和优化进行了分析和总结。

复合碳源填料反硝化脱氮及微生物群落特性

为探讨低碳氮比污水厂尾水的深度脱氮技术,以碱处理玉米芯、零价铁和活性炭组成的复合碳源作为填料,考察反硝化生物脱氮滤柱的运行效果,并借助Miseq高通量测序技术对滤柱生物膜的微生物群落组成和结构进行解析.结果表明,复合碳源填料进行反硝化脱氮时,能有效的被微生物利用并获得较高的TN去除率.在温度为28℃左右,反硝化滤柱进水NO3--N浓度为20～30mg/L、HRT=7.7h时,TN去除率可达到95%以上,出水TOC在15mg/L左右;微生物在属水平进行聚类分析结果表明,生物膜中与反硝化作用有关的菌属和与纤维素降解有关的菌属分别占已知菌属的40.35%和29.04%.因此,污泥中反硝化作用菌属和纤维素降解有关的菌属的大量存在,为复合碳源填料高效反硝化作用提供了可能.

凤眼莲及底泥对富营养化水体反硝化脱氮特征的影响研究

利用改进的漂浮箱法,通过直接测定水体释放的N2O、N2,在模拟实验中研究种养及未种养漂浮植物凤眼莲条件下富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N2、N2O特征及其对消减水体氮的贡献。结果表明,种养或未种养凤眼莲的富营养化水体硝化、反硝化脱氮的产物以N2为主,硝化、反硝化脱氮释放N2O而脱除的氮仅占水体TN损失量的0.01%±0.003%。在实验设定的水体富营养化条件下(NH+4-N浓度6.0~7.2 mg·L-1、NO-3-N浓度0.81~5.14 mg·L-1、TN浓度为8.9~12.07 mg·L-1),种养凤眼莲的富营养化水体(无底泥)以向大气界面累积释放N2形式损失的氮量(N2-N量,以N计)为(1 609.1±303.4)^(2 265.2±262.6)mg,占水体氮损失量的63.2%±17.0%,凤眼莲吸收的N仅占水体TN损失量的(23.7±3.1)%^(28.7±4.8)%,并不是净化水体氮的唯一途径。未种养凤眼莲的富营养化水体(无底泥)向大气界面累积释放N2形式损失的氮占整个水体N损失量的(40.7±8.6)%^(43.6±0.8)%,是富营养化水体自净脱氮的主要途径。施加底泥进一步促进了水体通过反硝化脱氮释放N2而损失的氮量。凤眼莲与底泥对促进反硝化脱氮过程具有良好的交互作用(P<0.01)。种养凤眼莲的富营养化水体向大气界面释放N2的浓度显著(P<0.05)高于相应处理下未种养凤眼莲的对照水体,说明凤眼莲可能对水体反硝化脱氮过程有促进作用。

投加介体强化低温污水生物反硝化脱氮的研究

冬季低温条件下,污水脱氮效果容易变差。研究了在低温(10±1)℃条件下,投加介体1,2-萘醌-4磺酸(NQS)对生物反硝化脱氮的影响。实验结果表明:当硝态氮的浓度为65~85 mg/L,温度控制在(10±1)℃条件时,生物的反硝化脱氮性能变差,但投加介体后可以显著改善这种性能,硝态氮的浓度从开始的84.27 mg/L降为64.34 mg/L,与空白实验硝态氮去除率的15.78%相比,投加介体可以使硝态氮的去除率提高到23.65%,脱氮速率达2.66 mg NO_x^--N/(g VSS·h)。

常温内源反硝化脱氮过程中pH和ORP变化规律

采用SBR反应器,在25℃下,以不同比例的NO-3N和NO-2N作电子受体,对内源反硝化脱氮过程中的pH、ORP变化进行了研究。结果表明,ORP在内源反硝化过程中呈现逐渐减小的趋势,当反硝化结束时突然大幅度降低而出现特征点;内源反硝化过程中的pH值变化则与起始pH值和硝态氮浓度有关,当初始pH值较小、硝态氮浓度较低时,内源反硝化过程中pH极大值只出现一次,pH值呈现出先增大后减小的规律性变化,指示反硝化结束的特征点准确出现;当初始pH值较高、或者硝态氮浓度足够高时,则pH值在反应后期将维持在某个值附近并波动,指示反硝化结束的特征点不明显,此种情况下,以ORP来指示内源反硝化过程的结束较为可靠。

生物滴滤池反硝化脱氮试验研究

采用一套内部填充多孔蜂窝陶瓷填料的生物滴滤池,研究了在不同温度下3种不同类型的碳源(甲醇、醋酸钠和葡萄糖)以及不同的C N对于系统反硝化效果的影响。结果表明,不同碳源对于系统的反硝化能力有很大的影响,采用甲醇和葡萄糖不会引起亚硝酸盐的积累,而醋酸钠会引起明显的亚硝酸盐积累,在硝酸盐基本消耗完的时候达到最大的积累值(初始硝酸盐总量的2 0 % )。不同碳源的最佳操作温度有所不同,3种碳源在4 0℃下都具有较好的反硝化效果。

利用储碳活性污泥强化反硝化脱氮研究

为提高脱氮效果,在SBR进水的缺氧操作结束后取出部分储碳污泥并加以保存,待好氧末返投储碳污泥作为碳源来强化缺氧反硝化反应。结果表明:对TN的去除率可达98%左右,远高于以缺氧/好氧方式运行的SBR;在好氧段的污泥浓度约为3 000 mg/L的情况下,选择缺氧搅拌段的污泥浓度为5 000 mg/L左右能使TN基本全部被去除。SBR经改造后,能有效实现取、返储碳污泥,提高了脱氮效果。

新型反硝化脱氮除磷工艺及其影响因素研究

传统的脱氮除磷联合工艺,往往因为除磷、脱氮两方面固有的矛盾性使处理出水的氮、磷含量不能同时达标.反硝化除磷新理论的提出,及以此为理论指导的连续流H ITNP双污泥工艺的设计开发为有效解决这一矛盾问题提供了新对策.利用人工合成污水,对新开发的H ITNP反硝化脱氮除磷工艺进行了研究.发现C/TN、C/TP、MLSS、SRT、DO和pH值等运行参数对工艺处理效果有较大的影响.试验结果表明,选择合理的运行参数,该工艺对NH3—N、TN、TP和COD的平均去除率分别达到96%,84%,90%和93%.

电极—生物膜法反硝化脱氮的研究进展

电极—生物膜法是近年来才发展起来的一项新型水处理技术。在处理低浓度硝酸盐氮污染的地下水和饮用水等方面具有良好的效果。文中对水中硝酸盐氮污染概况及其危害和电极生物膜法研究进展概况作一说明,并对其基本原理和影响因素进行了一些理论探讨。

反硝化脱氮除磷-侧流磷回收工艺效能

为了调查反硝化同步脱氮除磷-侧流磷回收新工艺的工艺效能,该试验在该工艺稳定运行条件下评价其污染物（化学需氧量、总氮、NH＋4-N和PO3-4-P）去除能力和磷回收能力。结果表明：当进水中化学需氧量、总氮、NH＋4-N和PO3-4-P的质量浓度为239.2-259.5、39.6-43.8、38.2-41.8和8.72-11.40 mg/L,出水中相应的质量浓度分别为15.2-21.6、8.5-9.6、3.6-4.7和0.31-0.49 mg/L,满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准;COD主要在厌氧池被去除,NH＋4-N主要在好氧硝化池中去除;污水中磷的去除主要由诱导结晶磷回收和生物除磷两部分组成;整个工艺中,磷去除效率为95.9%,其中诱导结晶磷去除率占总去除效率的71.5%,表明该工艺具有较大磷回收潜力。此外,后置曝气池可对出水中COD、NH＋4-N和PO3-4-P浓度起着把关作用,有助于提高出水水质。

强化反硝化脱氮湿地外加碳源研究进展

人工湿地作为一种新型污水处理技术已被广泛应用,碳源是影响其反硝化脱氮的主要因素之一,针对污水中C/N比较低的问题,需向系统中额外投加碳源。在大量相关文献研究基础上,对强化反硝化脱氮人工湿地的外加碳源进行了总结,并比较了外加碳源的种类和及其优缺点。并对人工湿地外加碳源的研究进行了讨论和展望,为今后强化脱氮人工湿地外加碳源的深入研究提供了建议。

反硝化脱氮除磷系统的碳源利用特性

为了探明反硝化脱氮除磷工艺的碳源利用特性,通过SBR工艺对反硝化聚磷菌进行驯化在不同碳源浓度下,研究了反硝化脱氮除磷过程中的碳源利用特性。结果表明,反硝化脱氮除磷系统在厌氧段碳源转化过程中有一个饱和碳源,该研究中系统MLSS为3 000 mg/L时厌氧阶段饱和碳源浓度为250 mg/L COD。厌氧段进水碳源浓度低于该系统饱和碳源时,缺氧段总氮、磷去除随着厌氧段进水碳源浓度提高而增加,当进水碳源浓度超过饱和碳源时,总氮去除随着碳源浓度提高而进一步提高,但总磷去除率下降。说明缺氧段胞外碳源对系统脱氮有促进作用,但对除磷有抑制作用。厌氧进水碳源浓度达到饱和碳源时系统除磷效果最好,且脱氮所需的碳源利用效率最高此时系统COD(m)/NO_3^-N(m)值为3.3左右。

污水反硝化脱氮工艺中外加碳源研究进展

随着更加严格的氨氮污水排放标准的实施,中国大多数城镇污水处理厂出水中氨氮难以达标的问题日益突出,其中,碳源不足成为反硝化脱氮的主要制约因素。针对低碳氮比污水,需要额外投加碳源以强化反硝化脱氮。结合对反硝化外加碳源的研究成果,综述了以小分子有机物及糖类物质为主的传统碳源,以天然纤维素物质、人工合成高聚物、骨架型复合缓释碳源为主的新型固体碳源,和以工业废水、污泥及餐厨废弃物水解液等为主的新型液体碳源,分析了目前外加碳源研究和实际运用中存在的问题和挑战。结果表明,现阶段以传统碳源为基础研发的复合碳源更适合商业推广,而大多数新型碳源实际应用还存在各种问题,但其成本低、环保性高、应用广泛,值得深入研究。

老龄垃圾渗滤液反硝化脱氮的补充碳源应用进展

老龄垃圾渗滤液中含有大量氨氮且碳氮比较低,通常需要在反硝化脱氮过程中补充碳源。总结单一易降解有机物和复杂混合有机物等液态碳源和纤维素类、生物可降解聚合物等固态碳源的应用进展,分析了易腐有机垃圾作老龄垃圾渗滤液反硝化脱氮的补充碳源的可行性,并比较了各类碳源的优缺点。

3种单一及其混合碳源的生物反硝化脱氮效能

分别以乙酸钠、乙醇、葡萄糖及其两两混合物作为外碳源,对生活废水进行生物反硝化研究。结果表明,不同碳源系统均出现了NO2^--N的短时间积累,与单一碳源系统相比,对应混合碳源系统NO2^--N最大积累量较低。从培养初始至120 min时,随培养时间增加,单一和混合碳源系统中NO3^--N含量均大幅降低,乙酸钠、乙醇、葡萄糖、乙酸钠+乙醇、乙醇+葡萄糖、乙酸钠+葡萄糖系统的平均反硝化速率分别为6.9、5.1、4.3、7.2、5.7、6.0 mg/(g·h),至120 min时,各系统NO3^--N去除率分别为100%、77.8%、64.8%、100%、78.4%、85.1%。乙酸钠、乙酸钠+乙醇、乙酸钠+葡萄糖系统NO3^--N去除率分别在120、120、210 min时达到100%。从脱氮效果、碳源成本、环境风险角度,乙酸钠+.葡萄糖更适合作为工程应用上的外碳源。

污水反硝化脱氮外加碳源应用前景

当前多数污水厂出水总氮含量过高,脱氮问题刻不容缓。反硝化是污水脱氮重要方法,其中水体碳源不足,C/N比过小,是污水反硝化脱氮的主要瓶颈,需要添加外加碳源促进脱氮。结合当前国内外反硝化外加碳源最新研究成果,综述传统碳源和新型固体、液体碳源的优缺点。分析目前外加碳源研究和实际运用中存在的问题和挑战。结果表明,现阶段以传统碳源为基础研发的复合碳源适合商业推广,大多数新型碳源实际应用还存在问题,但其相对成本低,环保性高,来源广泛,是未来研究的热点。

基于污水厂监测数据的反硝化脱氮影响因素分析

以污水厂长序列运行数据为基础,反推脱氮实际影响因素,开展反硝化脱氮试验。结果表明,在2019年4月前后TN出水平均浓度降低58%;受季节和污水厂升级改造影响,温度由15℃升高至25℃,混合液悬浮固体质量浓度(MLSS)由4300 mg/L增至8000 mg/L,活性污泥成分增加,脱氮效果提升;BOD 5/TN和pH值等变化相对稳定,温度、MLSS是影响该污水处理厂反硝化脱氮的主要因素;当反应温度为(25±5)℃,pH值为7.5±0.2,MLSS为4800 mg/L时,反硝化脱氮效果最佳,硝酸盐氮去除率达91%。

反硝化脱氮过程中外加碳源的选择与投加

氮元素是所有生命体的重要组成部分,如何使污水处理过程中的反硝化脱氮更充分有效,其碳源的选择与投加量尤为重要。借鉴目前国内外污水处理厂常用碳源的性质、特点及工艺现状,为反硝化脱氮过程的碳源选择提供设计依据;并且对碳源的投加方法进行分析,得出在前置反硝化系统中的碳源投加点设在兼氧段上,而在四段法(Bardenpho)处理工艺中碳源的投加点要设在第二个兼氧段上。碳氮比对工程运行的指导意义不大,而以溶解氧和污泥龄作为依据确定污泥负荷,进而推算出碳源的投加量更具有实际意义。当污泥龄为20 d,溶解氧为0.1mg/L时污泥负荷可取值为0.2,根据原水的生化需氧量值即可推算出外加碳源的投加量。

基于农业废弃物的反硝化脱氮固体碳源比选

碳源是低碳氮比污水反硝化脱氮的制约因素,外加碳源是处理该类废水的常用技术。对6种农业废弃物分别进行清水浸泡实验,从释碳氮性能、浸出液可生化性、吸水性及沉降性、浸出液元素、表面和结构性征等方面,对比了农业废弃物作为反硝化脱氮固体碳源的性能。实验结果表明,玉米芯、稻秆及大豆壳的饱和释碳浓度C_m较小,为106.38~217.39 mg/(g·L),传质系数较大且浸出液碳氮比较高。浸出液UV_(254)测试结果表明玉米芯、稻秆及大豆壳浸出液有机物可生化性优于其他农业废弃物。同时,玉米芯、稻秆及大豆壳表现出良好的吸水性和沉降性。6种农业废弃物的浸出液金属离子浓度均较低。表面和结构性征测试证明了6种农业废弃物均能作为良好的生物膜载体,玉米芯、稻秆及大豆壳最适宜作为反硝化脱氮固体碳源。