PHBV-硫铁矿基人工湿地处理实际污水处理厂尾水混合营养反硝化研究

以河南省新乡市某大型污水处理厂尾水为研究对象,开展模拟人工湿地尾水深度脱氮除磷研究。选用聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)和硫铁矿作为湿地系统的主要功能填料,构建异养反硝化与自养反硝化相结合的混合营养反硝化系统。通过水质指标监测和高通量测序等手段,探究工艺运行效果与微生物群落结构机制。构建PHBV+硫铁矿组(实验组)和PHBV+陶粒组(对照组),反应器连续运行77天,结果表明,当水力停留时间(HRT)为2小时,进水水质为NO_(3)^(−)-N=8.39±1.72 mg/L,TN=10.41±1.58 mg/L,TP=0.37 mg/L,COD=15.7 mg/L时,平均出水TN浓度达到2.22 mg/L,TP浓度达到0.28 mg/L,COD浓度为32.7 mg/L,PHBV+硫铁矿组人工湿地脱氮效率(78.55%)明显优于PHBV+陶粒组(51.25%),基本上达到地表水环境质量标准(GB 3838—2002)V类。微生物群落结构分析表明,PHBV+硫铁矿组人工湿地中的优势菌属为自养菌Desulfobacter和异养菌unclassified_k__norank_d__Bacteria,丰度分别为23.98%和12.30%,通过自养与异养菌的协同,实现混合营养反硝化,其中与硫代谢相关Desulfobacter主导的自养反硝化在系统脱氮中可能起主要作用。研究结果可为PHBV+硫铁矿基人工湿地尾水生物脱氮除磷的工程实践提供参考。

以陶粒硫磺为填料的混合营养反硝化脱氮效能探究

为进一步降低城市污水处理厂出水的氮含量,实验设计了硫自养与异养混合营养反硝化体系,实验将陶粒和硫磺混合,共设置了7个不同的组合F0~F6,硫磺在F0~F6中的占比分别为0、1/6、2/6、3/6、4/6、5/6、6/6,其中F0为异养反硝化对照组,F1~F6为实验组。实验结果表明,实验组中F1、F2的脱氮效果较好,总氮去除率依次为89.96%和93.03%,分别接近和超过F0,且F1、F2相对于F0,体系的pH更加稳定;实验结束时,F1、F2两组的生物量分别为30.32、27.67 nmolP/g,低于F0,若各组的生物代谢速率相同,则F1、F2分别要比F0减少11.4%和19.2%的污泥量,认为F1和F2两种陶粒硫磺比例适合用于硫自养与异养反硝化的耦合,F1、F2中的硫磺占比分别为1/6和2/6,即陶粒∶硫磺(体积比)分别等于5:1和2:1。

生物质-硫磺混合营养反硝化体系对尾水中NO3^--N的去除效果

生活污水经二级处理工艺处理后排放,尾水NO-3-N浓度仍较高。构建了生物质-硫磺混合营养反硝化体系,对其去除NO-3-N的效果进行了研究。静态试验结果表明:木屑-硫磺混合营养反硝化体系能在较短的时间内去除NO-3-N,反应速率常数为0.0416 d-1,且NO2^--N、NH4^+-N转化量低;初始pH为6~9、木屑与硫磺配比为0.5~2.0时,对反硝化过程影响不大,铁屑的添加对体系的pH具有一定的调控作用。动态试验结果表明:含有50 g硫磺和25 g木屑的混合营养反硝化体系,对初始浓度为15 mg/L的NO-3-N有较好的去除效果,去除率接近90%;通过改变木屑与硫磺配比或加入铁屑能适当提高高浓度NO-3-N的去除率,其中,50 g硫磺+50 g木屑的反硝化体系在NO3^--N浓度为30 mg/L时,也能维持约90%的去除率。初始NO-3-N浓度会对反应柱内微生物群落的丰度产生一定影响,但对微生物群落的结构基本没有影响。

外源电子供体驱动生物反硝化技术研究进展

生物脱氮技术是废水处理中关键的氮去除方法。然而,传统的生物脱氮过程通常受限于废水中电子供体的不足,这导致了对外源电子供体的大量需求。选择合适的外源电子供体并优化其在生物脱氮中的应用,是提高脱氮效率、降低运营成本,并减少环境影响的关键。综述了不同类型的外源电子供体对于生物反硝化过程的微生物作用机制及其应用进展,重点讨论了不同营养型反硝化系统的功能微生物群落特征与增效机制。在厘清不同电子供体应用策略的基础上,重点探讨了混合营养型反硝化系统的潜力,该系统结合了异养与自养反硝化的优点,有助于提升自身的稳定性和处理效率。最后,展望了未来反硝化电子供体的研究方向,探讨通过综合调控电子供体类型和供给方式来优化脱氮过程的新策略,可为突破生物脱氮技术中电子供体不足问题的提供重要参考。

硫自养与异养混合亚硝酸盐反硝化过程铵生成机制

为研究亚硝酸盐型碳、氮、硫同步脱除系统的特性,采用SBBR,以亚硝酸盐、硫化物及乙酸钠为基质,探索6种进水COD/N及5种进水S/N下碳、硫混合亚硝酸盐反硝化过程铵的生成机制。结果表明:在进水COD/N高于2、S/N高于1时,NO2--N去除率高达99%;同时,当氧化还原电位(ORP)低于-400 mV时,会出现铵浓度明显升高现象,在此条件下,进水COD/N不变时,较高的S/N会促进铵的生成;控制进水S/N不变,COD/N为3时铵浓度升高最为明显。微生物分析结果表明,该碳、氮、硫混合体系中同时存在硫自养反硝化、异养反硝化及亚硝酸盐异化还原为铵等过程,碳、硫混合亚硝酸盐反硝化过程铵的生成机制可能是低氧化还原电位和过量电子供体存在的情况下亚硝酸盐异化还原为铵的过程。