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.

无机硫自养反硝化处理污废水工程应用进展

系统阐述了以无机硫为电子供体的硫自养反硝化系统中微生物特性,分析了不同反应器中硫自养反硝化微生物的优势菌属、无机硫源氧化还原过程中涉及的功能酶,介绍了加快硫自养反硝化启动的方法,如减少S~0颗粒的粒径、外加磁场、添加硫代谢中间产物或牛血清蛋白等,重点归纳了近年来硫自养反硝化国内外的实际工程应用的情况,并展望了硫自养反硝化技术未来的发展方向,旨在为硫自养反硝化体系发展提供借鉴和参考。

废水处理硝酸盐异化还原与厌氧氨氧化/反硝化耦合工艺构建

采用厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)处理含COD、氨氮和硝氮的模拟废水,旨在高浓度有机废水处理系统中快速构建厌氧氨氧化(Anammox)运行工艺。通过接种少量Anammox污泥和逐步提高氨氮浓度的操作方式,在连续运行58d后,系统成功启动Anammox反应,此时的总氮和COD去除率稳定在97%和98%以上。物料衡算显示,Anammox反应途径对氮的去除贡献逐渐增加,硝酸盐异化还原(DNRA)耦合Anammox和反硝化共同促进了系统的同步脱氮除碳。对微生物群落分析发现,Candidatus Kuenenia相对丰度由0.27%快速升高至35.87%,DNRA菌(Ignavibacterium、Thermogutta)及反硝化菌(Azospira、Gp3)在体系内共存。通过基因注释法,检测出了Anammox、DNRA、硝酸盐还原及亚硝酸盐还原关键基因。运行过程中,颗粒污泥颜色变红且粒径增大;胞外聚合物(EPS)分析表明多糖(PS)和蛋白质(PN)含量增加而PN/PS下降;三维荧光光谱发现腐殖酸类物质增多。研究结果为高浓度有机含氮废水高效处理提供了一种新的工艺途径。

硫自养反硝化ASBR工艺脱氮除硫效果及功能菌研究

研究了硫自养反硝化-厌氧序批式反应器(SDAD-ASBR)同步脱氮除硫效果的影响因素和SDADASBR中微生物群落结构特征。结果表明,当n(S)/n(N)(记作S/N)为1,进水S^(2-)和NO_(3)^(-)-N质量浓度分别为300 mg/L和131.25 mg/L时系统内无亚硝酸盐积累现象,脱氮除硫效率高,硫化物和硝酸盐的去除率分别为99.97%和84.34%;但S/N降低,出水产物中亚硝酸盐升高。水力停留时间(HRT)对硝酸盐的去除效果影响显著,但对硫化物的去除效果影响不大,当HRT由12 h缩短至2.4 h时,硫化物的去除率均在99%以上,而硝酸盐的去除率则由93.14%下降至77.04%。系统中脱氮除硫的主要功能菌属为微小杆菌属、梭菌属、芽孢杆菌属、硫杆菌属和鞘单胞菌属。

污泥负荷对反硝化过程动力学和亚硝酸盐积累能力的探究

为提高短程反硝化耦合厌氧氨氧化(PD/Anammox)工艺处理负荷,探究负荷对反硝化中氮转化途径的影响。在批次试验中探究不同污泥负荷对反硝化过程中动力学和亚硝酸盐积累能力的影响,并通过改变连续试验中的污泥负荷,共同探究其对短程反硝化过程的影响。在批次试验中,随着污泥负荷增高,NO_(2)^(-)-N及NO_(3)^(-)-N的反应速率都降低,但NO_(2)^(-)-N积累能力增强,亚硝酸盐积累率(NAR)最高达72.47%;在低污泥负荷下反应加快,同时也促进了NO_(2)^(-)-N还原速率,NAR降低至56.46%。在连续试验中,通过缩短HRT增大污泥负荷,反应器短程反硝化能力提升,NAR从26.86%提升至45.62%,污泥活性增加,反硝化活性试验中NAR达90.24%。污泥颗粒化结构明显,粒径和胞外聚合物含量增加。短期批次和长期连续试验结果表明,提升污泥负荷是提高反硝化过程中短程反硝化能力的有效策略。

泥水混合水解酸化预处理下同步硝化反硝化除磷颗粒污泥运行

为实现生活污水下同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统的稳定运行,选用SBR接种人工配水培养的SNEDPR颗粒污泥,以实际生活污水和污泥经混合水解酸化预处理为进水基质,通过优化预处理单元水力停留时间(HRT)联合SBR排泥方式实现该系统稳定运行。结果表明,预处理单元HRT从12 h降至4 h时,水解酸化液提供的乙酸、丙酸质量浓度和挥发性脂肪酸(VFA)占比提高,好氧颗粒污泥(AGS)内厌氧聚羟基烷酸(PHA)储存量增加,同步硝化反硝化(SND)效率提升至58.1%,出水TN降至7.8 mg/L左右。同时,底部排泥的SBR内小颗粒占比上升、LB-EPS增加,系统沉降性能变差;顶部排泥下成熟老化的大颗粒占比上升,颗粒含水率和强度下降;而选择性排泥的SBR内颗粒粒径集中在0.5~0.9 mm,颗粒结构密实、强度高,颗粒内细菌分层分布增强SND效果,批次实验表明,NOB和GAOs活性降低,系统内以NO_(2)^(-)为电子受体的DPAOs占比提升至40.5%,同步硝化内源反硝化除磷效率得到提升。预处理单元较短的HRT联合选择性排泥处理生活污水颗粒性能稳定,系统出水TN和TP均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中所规定的一级A标准,可实现氮磷的高效稳定去除。

有机碳源对同时硝化/反硝化(SND)过程的影响

究了同时硝化 反硝化 (SimultaneousNitrificationandDenitrification ,SND)体系中有机碳源对氨氮去除的影响。实验结果表明 ,在氨氮初始浓度为 35mg L时 ,存在使氨氮降解率达到 99 5 %以上的有机碳源浓度区间 ,其CODCr浓度为40 0mg L～ 10 0 0mg L ;为保证反应后期体系中C N维持在微生物所需的水平 ,提出了补料的方式 ,使得氨氮降解不会出现停滞阶段 ,可以达到较好的去除效果 ;在周期为 8h的连续序批式 (SBR)操作中 ,采用较高的有机碳源初始进料值 ,并在反应过程中进行补料 ,可以很好的将出水氨氮的浓度维持在较低值 (<5mg L)

有氧情况下同时硝化/反硝化的反应动力学模式

一般的污水处理厂都是利用生物方法脱氮。通常认为，生物法脱氮是一个两阶段过程：硝化和反硝化。在硝化阶段化学自养型硝化细菌在好氧条件下将ＮＨ４＋－Ｎ转化为ＮＯ２－－Ｎ和ＮＯ３－－Ｎ；而在反硝化阶段，兼性异养细菌在缺氧条件下进行ＮＯ２－－Ｎ和ＮＯ３－－Ｎ的...

不同反应时间内碳源转化对反硝化除磷的影响

以A^2/O-生物接触氧化(BCO)系统反硝化除磷活性污泥为研究对象,通过投加适宜的碳源(乙酸钠,折合COD为200mg/L)和NO_3--N(30mg/L),考察了反硝化聚磷菌(DPAOs)在不同厌/缺氧反应时间下的内碳源转化利用情况对脱氮除磷特性的影响.结果表明:厌氧反应时间为90min时,聚羟基脂肪酸酯(PHA)的合成量最大,释磷基本结束;厌氧时间过长(120,150min)导致PHA的无效损失,会直接影响缺氧反硝化除磷作用,且对于吸磷作用的抑制明显强于硝酸盐反硝化作用.厌氧释磷良好的条件下,缺氧反应120min时PHA消耗量较大,内碳源利用充分,氮磷去除完全;缺氧时间过短(60min)则反应不完全,时间过长(180,240,300min)会导致糖原(Gly)部分降解,间接影响反硝化除磷作用,不利于反应的长期进行.此外,在短期试验中,因厌氧时间过长造成的PHA无效损失,对反硝化除磷作用的影响明显大于缺氧时间设定过长时Gly的降解.

颗粒污泥膜生物反应器同步硝化反硝化

在本实验条件下，厌氧-好氧序批式颗粒污泥膜生物反应器（GMBR）处理人工配水，结果表明，GMBR具有良好的有机物去除及脱氮效果，当进水TOC及氨氮分别为160．9～308．4mg／L、29．8～83．6mg／L时，GMBR的TOC、氨氮及总氮去除率分别为65．7％～98．6％、85．4％～98．9％及66．1％～95．1％．对于GMBR典型周期TOC、胞内聚口羟基丁酸（PHB）、氨氮、硝酸盐氮及亚硝酸盐氮变化进行分析，结果表明，有机物主要在厌氧阶段去除并以胞内多聚物PHB形式储存，氨氮在好氧阶段经由同步硝化反硝化（SND）去除，并且反硝化碳源主要来自胞内储存物质PHB．以外源溶解性基质及胞内储存物质为碳源的批式实验表明，以外源基质为碳源的缺氧反硝化速率为胞内储存物质的4．2倍；以外源基质及胞内PHB为碳源的好氧SND效率分别为49．9％、82．5％．胞内储存物质PHB的慢速降解特性使得硝化与反硝化过程能够同步进行．

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.

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 .

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.

循环流生物膜反应器同时硝化反硝化实验研究

研究了循环流软性填料生物膜反应器的同时硝化反硝化。实验结果表明,反应器中确实存在着同时硝化反硝化现象。考察了碳氮比(C/N)和溶解氧(DO)对同时硝化反硝化的影响。在进水COD和NH4+—N浓度为500mg/L、15mg/L时,出水COD、NH4+—N和TN浓度<50mg/L、3.0mg/L、4.5mg/L,COD去除率、硝化率和反硝化率分别达到90%、80%和70%。

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.

膜生物反应器异养硝化菌的分离及硝化特性

对具有80%的同步硝化反硝化(SND)效果的MBR系统中存在的异养硝化菌进行了分离培养,并对其硝化特性进行了研究.结果表明,采用将传统微生物学方法与现代分子生物学手段相结合的新型异养硝化细菌的分离筛选方法,分离出的3株细菌可以充分利用有机碳进行有氧呼吸,具有异养生物的性质,且具有产生NOx-的硝化性能.经21d好氧培养后,系统中B1、B2、B33株细菌对COD的去除率分别为52.58%,71.72%,和77.74%;总氮去除率分别为35.6%,61.2%及68.7%.

固体碳源填充床反应器反硝化性能的研究

为了优化固体碳源填充床反应器的运行条件,以PLA/PHBV颗粒为碳源和生物膜载体,研究了水力负荷与硝态氮负荷对反应器反硝化性能的影响,并用扫描电镜观察碳源表面生物膜的形态。结果表明,在进水硝态氮浓度为100mg·L-1,水力负荷为1.71～8.39m3·m-2·d-1时,反硝化速率呈现先增加后降低的趋势,最大值为40.53mg·L-1·h-1;随着水力负荷的提高,出水硝态氮浓度逐渐增加,而COD浓度逐渐降低;维持水力负荷在3.54m3·m-2·d-1以下,可保证反应器的出水满足我国饮用水标准对硝态氮与亚硝态氮浓度的要求;维持水力负荷为5.30m3·m-2·d-1,反应器的反硝化速率与进水硝态氮负荷线性相关(R2=0.937),而硝态氮负荷对出水的COD浓度未发生明显影响;维持进水硝态氮负荷不高于0.16kg·m-2·d-1,可保证反应器出水的硝态氮与亚硝态氮浓度满足国家标准。通过扫描电镜照片可以看出,PLA/PHBV颗粒表面的生物膜以球菌和杆菌为主,成簇定植在碳源颗粒表面。

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。

好氧反硝化菌筛选及强化OGO反应器脱氮的研究

从具有同步硝化反硝化(SND)现象的OGO反应器中分离出三株好氧反硝化菌(分别命名为T3、T6、T7),经测定其革兰氏染色皆为阳性且均为杆状。通过分析形态学特征和16S rD-NA同源性比较,确定T3、T7为赤红红球菌属,T6为戈登氏菌属。菌株在以柠檬酸钠为碳源、硝酸钾为氮源的培养基中生长良好,将其按比例混合扩大培养后以5%的接种量投放于OGO反应器中,检测了菌株强化后反应器的脱氮效果。结果表明:聚乙烯醇(PVA)包埋菌泥投放较菌泥直接投放的处理效果好,经其强化后OGO反应器对COD、NH4+-N、TN的平均去除率分别为98.48%、90.18%、78.92%,比强化前分别提高了4.21%、6.43%、4.61%,且反应器出水中的NOx--N含量较低。