硫自养反硝化过程中含硫副产物产生规律及微生物群落结构的空间分布

为探究硫自养反硝化过程中含硫副产物的产生规律,建立了上流式硫自养固定床生物反应器,考察HRT(水力停留时间)对水中NO_3^--N去除的影响,运用零级和1/2级反应动力学模型对NO_3^--N还原过程进行拟合,通过测定与理论计算分析含硫副产物的产生趋势及规律,利用高通量测序技术(high-throughput sequencing)测定微生物群落结构空间分布特征.结果表明:(1)当进水NO_3^--N浓度为(30.45±0.38)mg/L,HRT为4和1 h时,NO_3^--N去除率达到98%以上.硫自养反硝化过程符合1/2级反应动力学模型,1/2K_(1/2V)(1/2级反应动力学速率常数)为5.69 mg^(1/2)/(L^(1/2)·h).(2)出水SO_4^(2-)的产生量接近理论值,S2-在反应器中部出现微量的积累,在出水口处浓度进一步降低(<0.5 mg/L).(3)HRT的缩短改变了反应器内部微生物群落α多样性的变化规律;Proteobacteria成为了最主要的优势菌群,各阶段所占比例均大于59%,Sulfurimonas为最常见的反硝化菌,在HRT为1 h时,反应器中部其丰度达到36%,成为反应器中的优势菌属;Desulfurella为SRB(硫酸盐还原菌),其丰度的增加与反应器内部S^(2-)的积累一致.研究显示,硫自养反硝化过程中产生的SO_4^(2-)与理论值接近,S^(2-)产生量沿反应器高度方向呈现先增加后降低的趋势,微生物群落结构分布情况与反应器高度有关.

基于硫自养反硝化填料对城市污水厂二沉水的脱氮性能研究

为了探究硫自养反硝化工艺对二沉水中硝酸盐的去除性能,以北京某再生水厂二沉水为进水,对比不同空床停留时间(EBCT)、温度对硝酸盐去除效果的影响,探讨反洗恢复时间、产生气体情况、硫化物转化过程和微生物群落结构。结果表明,硝酸盐负荷随进水流量增大而增加,EBCT为20 min对应的平均氮去除量为9.47 mg/L;低温下系统也表现出明显的脱氮效果,当进水水温为14℃时,EBCT为60 min反应器的氮去除量仍然可以维持在9 mg/L以上;在属水平上优势菌属为独岛杆菌属(Dokdonella)、硫杆菌属(Thiobacillus)和丛毛单胞菌属(Comamonadaceae),独岛杆菌的主要作用是为硫杆菌创造缺氧环境,其相对丰度随停留时间降低而增加,硫杆菌属的相对丰度随停留时间降低而降低;反洗11 h后可恢复正常处理性能;收集气体进行分析,装置中发生反硝化过程使N_(2)含量升高,EBCT>60 min时,系统内会发生硫歧化反应出现部分含硫副产物。