亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺研究

开发出了针对低C／N比高氨氮废水处理的亚硝化／电化学生物反硝化全自养脱氮新工艺，并对新工艺进行了系统的研究．试验结果表明，新工艺能取得较好的脱氮效果，在溶解氧为0．5—1．2mg·L^-1，pH值为7．5—8．2，温度为17—30℃，进水氨氮浓度不高于1000mg·L^-1，C／N比不高于0．5，HRT不高于32h条件下，亚硝化／电化学反硝化工艺装置运行稳定，亚硝化段膜生物反应器（MBR）出水的氨氮去除率和亚硝氮生成率均能稳定在50％左右，MBR出水中的剩余氨氮和生成的亚硝氮经电化学生物反硝化段（硫碳混合反应器）处理后，最终出水总氮去除率超过95％；出水中的SO4^2-浓度不高于1280mg·L^-1．新工艺最高氨氮负荷为1．11kg·m^3·d^-1。

PCR-DGGE研究亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌多样性

采用分子生物学手段PCR-DGGE技术对亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌的多样性进行了研究。结果表明,亚硝化段内主要的细菌种群为相似于Nitrosomonas sp.(AJ224410)和Nitrosomonas sp.NM41(AF272421)的种群,相似性分别为97%和94%;电化学生物反硝化段细菌类群主要有β-proteobacteria类群、γ-proteobacteria类群和Chlo-roflexi类群。填料上生物膜细菌种群较底部泥水混合物丰富,两者细菌种群相似性为75%;底部泥水混合物样中存在与厌氧氨氧化菌Brocadia anammoxidans(AF375994)相似性为93%的菌种,而填料上生物膜中存在与Thioalkalivibrio sp.K90mix(EU709865)和Thiobacillus thioparus(AJ243144)相似性分别为94%、97%的菌种,其中Thiobacillus thioparus(AJ243144)是典型的硫自养反硝化菌,表明填料上生物膜中有大量的硫自养反硝化菌。

微生物燃料电池同步硝化反硝化脱氮产电研究

构建了三室双阴极MFC系统,对系统同步硝化反硝化脱氮产电性能进行了研究,考察了进水COD、NO-3-N和NH+4-N浓度对系统脱氮产电性能的影响。结果表明,该MFC系统对COD和NH+4-N具有良好的去除效果,去除率分别高达98%和95%以上,反硝化和产电能力受进水COD、NO-3-N和NH+4-N初始浓度的影响较大,NO-3-N最大去除率73.6%,厌氧阳极、缺氧阴极和好氧阴极的最大功率密度分别达到1.88,0.74 W/m3和0.59 W/m3,阳极和缺氧阴极的最大库伦效率分别只有27.6%和63%,说明有其他非电化学反应过程的存在。实验结果也表明好氧阴极和缺氧阴极之间存在着对电子的竞争作用,NH+4和电极之间存在着对O2的竞争。

CANNED工艺细菌种群结构变化的FISH研究

采用电镜观察和荧光原位杂交技术(FISH),对亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮(CANNED)工艺在不同游离氨(FA)质量浓度下反应器内细菌形态和种群结构进行了研究.结果表明:在亚硝化段,ρ(FA)为0.5mg/L时,氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)分别占总菌数的0.9%和2.8%;ρ(FA)为12.4～48.6mg/L时,AOB和NOB分别占33.6%～47.4%和1.0%～2.9%,能够实现短程硝化.在电化学生物反硝化段,当ρ(FA)为0.5～12.4mg/L时,脱氮硫杆菌、厌氧氨氧化菌和真细菌分别占总菌数的7.2%～15.3%,7.2%～10.3%和9.1%～14.3%;当ρ(FA)增加到48.6mg/L时,上述3种细菌所占比例分别增加到总菌数的34.5%,44.2%和60.8%,表明随着ρ(FA)的增加,提高ρ(FA)有利于上述3种菌的生长,与SEM结果一致.

双阴极微生物燃料电池同步脱氮产电研究

构建了双阴极三室微生物燃料电池(MFCs),实现了同步脱氮和产电功能,并对其脱氮机理进行了分析。试验结果表明,在独立进水间歇运行阶段,厌氧阳极、好氧阴极和缺氧阴极的最大功率密度分别为1.0、0.34和0.31 W/m^3,厌氧阳极室和缺氧阴极室库伦效率分别为(21.4±8.8)%和(49.35±1.0)%,阳极室对COD和NH_4^+-N的去除率分别为(98.9±0.2)%和(46.5±4.0)%,好氧阴极硝化率接近100%,缺氧阴极的反硝化率为(45.2±3.8)%。在单一进水连续运行阶段,厌氧阳极、好氧阴极和缺氧阴极的功率密度分别为1.0、0.4和0.4 W/m^3,阳极室和缺氧阴极室库伦效率分别为(2.5±0.2)%和(18.3±0.4)%。当电路断开时,厌氧阳极室对COD和氨氮的去除率分别降低了9.1%和7.5%,好氧阴极室的硝化率和缺氧阴极的反硝化率分别降低了4%和8.8%,系统对COD、NH_4^+-N和TN的总去除率分别降低了2.3%、5.8%和15.6%,说明在MF-Cs产电过程中,能够促进阳极对有机物的氧化和阴极的硝化、反硝化过程。阳极和缺氧阴极库伦效率较低,说明存在非产电过程的有机物氧化途径和硝酸盐还原途径。