反硝化脱硫菌的代谢特征及其环境应用研究进展

反硝化脱硫菌(NR-SOB)是一种具有同步硝酸盐还原和硫氧化能力的功能微生物。探讨了NR-SOB的代谢特征及其影响因素,并对它在废水处理,防腐,天然气、工业废气脱硫方面的应用进行了综述。最后,还指出了今后NR-SOB在环境应用方面的研究方向。

碳源对反硝化脱硫工艺碳氮硫同步脱除效果的影响

针对碳源对反硝化脱硫工艺运行效能影响不明问题,实验采用UASB反应器,考查两种不同碳源(乙酸钠和苯酚)条件下反硝化脱硫工艺碳氮硫去除效果及单质硫累积率,在此基础上,通过批次试验进一步探究碳氮硫降解及转化规律.结果表明:乙酸钠为碳源,HRT为2.5~10 h,NO_3^--N、S^(2-)和Ac^--C去除率分别保持在93%、90%和99%以上,单质硫积累率稳定在41%以上;而苯酚为碳源,HRT为10 h,NO_3^--N、S^(2-)和C_6H_5O^--C去除率分别达67%、85%和50%,但硫化物均转化为硫酸盐,无单质硫累积.批次试验表明,乙酸钠为碳源时,S^(2-)氧化速率(qS^(2-))>乙酸盐氧化速率(qAcetate)>S^0的氧化速率(q_S^0);而苯酚为碳源时,S^(2-)氧化速率(qS^(2-))>S0的氧化速率(q_S^0)>苯酚氧化速率(qPhenol),从而使得硫化物的氧化产物有所差异.

氯霉素对混养反硝化脱硫工艺运行效能研究

采用UASB反应器考察氯霉素对反硝化脱硫工艺运行效能及微生物群落结构的影响。结果表明,氯霉素的投加对反硝化脱硫工艺影响不大。通过高通量测序技术分析微生物群落结构,发现氯霉素的存在会降低反应器中反硝化脱硫污泥微生物群落多样性。高氯霉素条件下,Thauera、Pseudomonas和Azoarcus是主要的异养反硝化微生物,Sulfurovum和Thiobacillus是主要的自养反硝化微生物,这些微生物使系统保持较好的硫氮同步脱除效果,此外,胞外聚合物尤其是胞外蛋白随氯霉素浓度增加而增加。

NaCl对反硝化脱硫工艺运行效果的影响

采用UASB反应器研究当NaCl质量浓度为2~35 g/L时对反硝化脱硫工艺以及微生物群落结构的影响。结果表明:NaCl从2 g/L增加至35 g/L的过程中,提高S∶C∶N至1∶3∶1可以保持高的单质硫产率;反应器内异养反硝化菌属所占比例随NaCl质量浓度的增加而减小,而自养反硝化菌属所占比例却随之增加;NaCl存在时,有机物的增加能够影响亚硝酸盐还原速率,从而使硫化物氧化停留在单质硫阶段,且高质量浓度NaCl条件下兼性自养反硝化微生物能同时参与硫化物的氧化、硝酸盐的反硝化和有机物的降解,使反硝化脱硫工艺维持较好的处理效果。

脱氮硫杆菌在脱硫反硝化进程中的研究进展

脱氮硫杆菌是重要的菌种之一,在保护生态环境、治理硝酸盐废水中发挥着很大的作用。硝酸盐废水处理是环境保护重要的一环,脱氮硫杆菌是用来处理硝酸盐废水的主要微生物,在脱硫反硝化工程中发挥着积极作用。脱氮硫杆菌在缺氧条件下可使用外加电子供体作为还原剂,将硝酸盐还原为氮气。介绍了脱氮硫杆菌治理废水的机理,综述其在治理硝酸盐废水中的研究进展,分析了脱氮硫杆菌的特性、影响因素及在环保中的应用。未来,脱氮硫杆菌等硫杆菌属将在硫自养反硝化进程中发挥更大的作用,广泛应用于金属防腐和天然气脱硫等过程中。

反硝化脱硫工艺中微生物群落结构及动态分析

为了研究反硝化脱硫工艺(denitrifying sulfide removal,DSR)中微生物群落与工艺运行的相关性,实验提取了反应器运行不同阶段污泥样品中微生物的全基因组DNA,利用高通量宏基因组学技术———基因芯片来解析各阶段功能微生物群落的结构特征及其演替过程.通过对功能基因的Simpson、Shannon多样性指数和聚类分析表明,微生物群落结构会随着反应器运行的阶段进行相应调整,且变化较大.在运行的前两个阶段,由于不适应环境,微生物群落的多样性指数比起始时明显减少,随着反应器的运行污泥逐渐成熟,多样性指数迅速增加,也标志着反应器进入稳定运行阶段.通过对反硝化脱硫过程中关键基因相对丰度的分析发现,功能基因的丰度不仅能反映功能菌群的活性,而且与工艺处理效果密切相关.

不同曝气位点对微氧强化硫酸盐还原-反硝化脱硫效果及群落结构的影响

微氧强化硫酸盐还原-反硝化脱硫(SR-DSR)工艺因具有同步处理废水中COD、NO-3、SO4^2-生成S0且运行成本低、流程短的优势而受到关注.但因不同曝气方式而在反应器中形成的不同微氧区的位置对反应器运行效能、S0转化率和群落结构的影响尚不明确.因此,本文以5 mL·min^-1·L^-1曝气速率、10.4 mmol·L^-1硫酸钠、31 mmol·L^-1乳酸钠和8 mmol·L^-1硝酸钾连续运行膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器,对比研究了回流槽中(底部)曝气(微氧区位于反应器下部)和反应区上部曝气(微氧区分别位于反应器上部和下部但DO更低)运行稳定后,反应器的运行效能、S0转化率和功能微生物的演替规律.结果表明,上部曝气时乳酸盐去除率为100%,出水中乙酸盐浓度为9.1 mmol·L^-1,丙酸盐浓度为3.7 mmol·L^-1,NO-3去除率为100%,出水中NO2^-浓度为0.35 mmol·L^-1,SO4^2-去除率为84%,出水中S2-浓度为2.6 mmol·L^-1,S0转化率为59%.与底部曝气相比,上部曝气时出水中乙酸盐和丙酸盐浓度分别升高2.2和1.9 mmol·L^-1,NO2^-浓度下降0.15 mmol·L^-1,S^2-浓度降低0.5 mmol·L^-1,SO4^2-去除率和S0转化率分别下降6%和1%.上部曝气时,反应器下部和上部均存在相对减弱的微氧环境,使得反应器中硫酸盐还原菌(SRB)Desulfomicrobium和Desulfobulbus的总丰度分别增加9%和5%,硫氧化反硝化菌(soNRB)Halothiobacillaceae和Sulfurovum的丰度均减小3.1%,异养反硝化菌(hNRB)Comamonas的丰度升高0.2%,互营菌Synergistaceae的丰度减少37%.其中,反应器下部的SRB和soNRB总丰度分别升高28%和3%,为SO4^2-还原和S0转化提供了充分条件,而反应器上部的微氧环境又减弱了SO4^2-还原过程,从而降低了反应器出水中的S2-.因此,在碳源充足的条件下,可以采取反应器上部曝气的方式创造微氧环境,既可以保证较高的S0转化率,又可以减少出水中S^2-和NO2^-的浓度.

兼养同步脱硫反硝化工艺及影响因素

应用厌氧附着生长反应器,采用兼养同步脱硫反硝化工艺,以硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,处理含有硫化物和有机物的模拟废水.结果表明,进水硫化物与有机物浓度分别为200,20mg/L时,其去除率分别可达99.9%和80.5%.同时,引入的电子受体硝酸盐和亚硝酸盐的去除率分别为83.0%和94.5%.利于兼养脱硫反硝化的葡萄糖负荷与醋酸钠负荷分别为50,25mg/(L?d),葡萄糖对兼养状态下自养脱硫反硝化的抑制作用小于醋酸钠.

填料优化反硝化脱硫工艺系统的生物强化效果研究

在反硝化脱硫工艺体系内投加填料,进一步促进了菌剂的生物强化效果,实现了核心功能菌群的优化调控,提升了反硝化脱硫工艺体系的效能。研究发现:填料系统将单质硫的生成效能提升到对照组的1.5倍左右。无生物强化时填料表面生物膜中优势菌属为Pseudomonas和Azoarcus;填料和菌剂共同作用,可以将单质硫生成效能提升到对照组的2倍,此时生物膜优势菌属为Pseudomonas和Arcobacter,生物强化促进了硫氧化功能基因的表达。投加Pseudomonas sp.gs1进行生物强化,提升了填料表面生物膜的抗冲击负荷能力,系统经过冲击后单质硫生成率可以迅速恢复。

进水N/S值对同步脱硫反硝化特性的影响

研究了不同进水N/S值条件下,不同接种物的厌氧体系的同步脱硫反硝化特性。结果表明:在N/S为0.6或0.4的条件下,3个体系对硫化物的去除率均达到90%以上,其中以进水N/S为0.4时产生的悬浮态硫最多;硝态氮的去除特性与硫化物不同,3个体系对硝态氮的去除率均在进水N/S为1.0时达到100%,且此时N2的产量也最大。可见,尽管同步脱硫反硝化工艺具备同时脱氮及除硫的能力,但其进水N/S的控制值却不相同。对于脱硫而言,最佳的进水N/S为0.4;对于脱氮而言,最佳的进水N/S为1.0。此外,研究发现3个不同接种物的厌氧体系对硫化物及硝态氮的去除途径不同,进水N/S值的影响也有差异。对于接种了厌氧污泥的体系,存在自养反硝化和异养反硝化的竞争,改变进水N/S值可调节二者的竞争,高N/S值会抑制硫化物自养反硝化过程,降低对硫化物的去除率;对于接种脱氮硫杆菌的纯菌体系,多硫自催化反应会与硫化物自养反硝化反应竞争硫化物,降低对硝态氮的去除率,高N/S值会导致出水硝态氮浓度较高;对于添加脱氮硫杆菌的强化厌氧污泥体系,以硫化物自养反硝化过程为主,最佳的N/S为0.4。

短程反硝化除硫装置中脱硫菌的富集过程

在均置连续生物反应器中调整富集条件,逐步提高S2-的负荷和S/N,使自养型的反硝化脱硫菌成为优势种群,从而达到微生物的富集过程,为实现同步反硝化短程脱硫奠定了基础。

硫自养反硝化技术研究现状与发展趋势

简要阐述了硫自养反硝化技术的生物化学原理,综述了国内外近年来硫自养反硝化工艺在生物脱氮、生物脱硫及同步脱硫脱氮领域的研究现状,并指出了该工艺存在的问题及其解决途径。结合该工艺的高效性、经济性及可资源化等特点,对其在污水处理行业中的发展趋势和应用前景进行了展望。

硫自养反硝化技术在污废水处理中应用研究进展

介绍了硫自养反硝化的生化原理,叙述了近些年来应运用污废水处理领域的硫自养反硝化技术和工艺,从微生物角度介绍了硫自养反硝化技术的特性,探讨了今后相关研究的发展动态。认为以硫化物为基质的厌氧氨氧化-硫自养反硝化技术和异养-硫自养反硝化技术,将成为主流利用硫自养反硝化的脱氮技术,两者不但能同步脱氮除硫,而且能回收资源;他们若要得要更广泛的应用,需要对其影响因素进行精准调控,开发出一种新的单质硫回收方法和高效、稳定的运行处理设备。

玉米秸秆生物炭电极用于微生物燃料电池脱硫反硝化性能

研究了玉米秸秆生物炭作为微生物燃料电池电极的性能。阳极以S2-为单一电子供体,阴极以NO3-为电子受体,以碳毡为对照电极,考察玉米秸秆生物炭电极用于生物燃料电池同步脱硫反硝化的电化学性能、产电性能以及污染物去除能力,分析了不同硫氮质量浓度比对生物炭电极微生物燃料电池脱氮除硫效率以及输出电能的影响。结果表明,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池实现了更高的交换电流密度(22.42×10^(-3)A·cm^(-2))和更低的电荷转移电阻(4.24Ω)。与碳毡电极相比,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池最大输出电压和最大功率密度分别提升了18.91%和16.67%。当硫氮比为5:4时,反应器脱硫反硝化和产电能力最佳。阳极室S2-出水质量浓度由120 mg·L^(-1)降至1.08 mg·L^(-1),去除率为99.1%,其中76.52%转化为SO_(4)^(2-)-S,阴极室NO_(3)^(-)-N去除率为94.5%。此时反应器输出电压和功率密度也达到最大值,分别为450.68 mV和1.03 W·m^(-2)。

废水短程碳氮硫同步脱除工艺可行性研究

分别考察了部分短程和完全短程模式对反硝化脱硫单元运行效果的影响。结果表明,当短程硝化率由25%增加到40%、再到55%时,亚硝酸盐未对混养反硝化脱硫单元效能产生任何抑制作用;在亚硝酸盐浓度为190mg.L-1的完全短程模式下,混养反硝化脱硫单元仍然保持较好的碳、氮和硫的脱除效能,硫化物和有机物去除率高达100%左右,单质硫产率100%,亚硝酸盐去除率80%以上。表明短程碳氮硫同步脱除工艺系统具有可行性。

废水同步脱氮除硫技术研究现状与展望

概述了硫酸盐型厌氧氨氧化、反硝化脱氮除硫和微生物燃料电池脱氮除硫3种生物同步脱氮除硫工艺的发展概况及工艺条件。该技术能将废水中的氮硫元素同时去除,避免了氨氮、硫酸盐分别处理时过程不稳定、去除效率不高等不足,并且在脱硫的同时能够回收硫单质,实现资源回收,不产生二次污染,具有广阔的应用前景。展望了3种工艺的在实际研究中的应用前景,认为微生物燃料电池同步脱氮除硫技术将去除污染物及产生电能有机结合,具有很大研究潜力及价值;应加强脱硫反硝化技术碳氮硫同时去除的优化条件和一体化设备的设计及运行调控的研究;加强硫酸盐型厌氧氨氧化反应功能菌种的筛选、探讨反应的机理,探索适合硫酸盐型厌氧氨氧化反应的合理启动运行方式。

生物同步脱硫脱氮工艺研究进展

在传统的脱氮技术的基础上,同步生物脱硫脱氮工艺成为近年来人们的研究热点。本文比较分析了目前研究较多的三种同步生物脱硫脱氮工艺(同步脱硫反硝化、硫酸盐还原—自养反硝化—硝化、反硝化氨氧化)的原理、应用研究现状和未来研究重点,最后为今后的研究提出了一些建议。

废水中苯酚、硫化物和硝酸盐的同步去除

利用UASB反应器考察反硝化脱硫工艺(Denitrifying sulfide removal,DSR)对废水中苯酚、硫化物和硝酸盐的去除效果,并通过高通量测序技术分析工艺运行过程中微生物群落结构特征。结果表明:DSR工艺可以同步去除废水中苯酚、硝酸盐和硫化物,硫化物全部转化为硫酸盐,无单质硫积累;控制适当的S/N质量比有利于保持较好的碳氮硫去除率,S/N质量比为2∶3时,NO-3-N、S2-和C6H5O--C去除率分别达到73%、95%和80%;DSR工艺运行过程中主要存在的异养反硝化菌属为Bacillus、Thauera、Pseudomonas和SB-1_norank,自养反硝化菌属为Thiobacillus、Azoarcus和Sulfurovum。

一株异养脱硫反硝化菌株的筛选及其生物脱硫脱氮特性研究

【目的】从生物脱硫脱氮EGSB-DSR反应器的污泥中分离筛选出具有生物脱硫脱氮特性的细菌,并对其生物脱硫脱氮的性能进行研究。【方法】采用Hungate厌氧滚管技术筛选功能微生物,从稳定运行的生物脱硫脱氮EGSB-DSR反应器的污泥中分离筛选出一株高效的生物脱硫脱氮细菌A2。【结果】经过16S r RNA基因序列鉴定,菌株A2为固氮弧菌属(Azoarcus sp.)。其典型特征为能够以有机碳作为电子供体,将亚硝酸盐或者硝酸盐转化为氮气的同时还能将硫化物氧化为硫单质。因此具备了高效同步代谢有机碳、NO3–和S2–的特征。这是首次关于固氮弧菌属能够进行反硝化脱硫的相关报道。对菌株A2的生物脱硫脱氮能力的分析表明,在硫化物S2–浓度200 mg/L,NO3-浓度87.5 mg/L,乙酸根离子浓度200 mg/L的条件下,菌株A2在20 h内完成对碳、氮、硫的脱除。菌株对于碳、氮去除率均达到99%,对于硫的去除率达到95%。【结论】结果表明固氮弧菌属A2具有高效的生物脱硫脱氮功能,将有望成为强化生物脱硫脱氮工艺的潜在微生物资源。

处理高硫酸盐、氨氮含量有机废水所产气体利用研究

利用将厌氧处理、好氧硝化和同步脱硫反硝化(SDD)相结合的工艺,来实现废水中高浓度的SO42-、NH3-N以及有机污染物的同步去除。研究了不同因素对厌氧处理过程的总产气量和H2S产气量的影响,研究了将含H2S气体注入SDD反应器对SDD过程的影响,研究了利用自产气体对厌氧反应器吹脱对厌氧过程的影响。结果表明,将厌氧反应器产生的含H2S的气体通入SDD反应器,可以提高反硝化的效率,同时也减少了对H2S气体回收的成本。利用自产气体对厌氧反应器进行吹脱,可以有效地降低厌氧反应器中H2S的含量,提高系统的处理效率。