采用FISH、DGGE和Cloning对短程脱氮系统中硝化菌群的比较分析

针对4种不同的实际污水短程生物脱氮系统（SBR大型中试反应器、UASB-A/O小型反应器、A/O中试反应器和SBR小型反应器）,采用Fish、PCR-DGGE和PCR-Cloning-Sequencing分子生物学方法对系统中硝化菌群AOB和NOB进行定性与定量化分析.Fish结果表明,在4种短程脱氮系统中,AOB相比于NOB已成为明显的优势菌群,占总菌群的3%～12%;在SBR中试和小试反应器中没有检测出NOB;A/O中试反应器中存在极少量的Nitrospira（＜0.2%）,而UASB-A/O小型反应器中存在极少量的Nitrobacteria（＜0.2%）.PCR-DGGE结果表明SBR中试、A/O和UASB-A/O 3种短程脱氮系统中的AOB均以Nitrosomonas-like为主.SBR大型中试反应器中污泥样品的PCR-Cloning-Sequencing结果表明,所有的克隆相似于Nitrosomonas,其中60%以上的克隆相似于Nitrosomonas europaea.

缺氧/好氧移动床生物膜反应器短程脱氮工艺深度处理煤化工废水性能

煤化工废水生化处理出水仍含有大量有毒和难降解污染物,对环境具有严重的危害,采用缺/好氧移动床生物膜反应器(ANMBBR-MBBR)复合生物短程脱氮技术对煤化工废水进行深度处理。试验结果表明,生物组合工艺有效缓解了废水有毒抑制物和低碳氮比对生物脱氮工艺的负面作用,最佳运行条件为水力停留时间12 h,硝态氮/亚硝态氮混合液回流比200%,该工艺对COD、氨氮和总氮的去除率分别为68.1%、84.0%和74.7%,相应的出水浓度分别为48.0、4.8和13.9 mg·L^(-1),均达到了国家城镇污水处理厂污染物排放一级A标准;高有毒负荷下,与传统的A^2O生物脱氮工艺相比,该组合工艺具有更加稳定和高效的脱氮效能;而且ANMBBR有效地提高了废水生物降解性(BOD_5/COD值增加至0.3),有利于短程硝化的高效运行,MBBR处理后出水有毒抑制物的数量和种类分别减少了84.4%和54.5%。因此,该组合工艺具有性能高效稳定和经济节约的技术优势,适于煤化工废水深度处理的工程化应用。

盐度对垃圾渗滤液短程脱氮性能及其N_2O产量的影响

采用两级UASB-A/O工艺处理垃圾渗滤液,以A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥进行批次试验,围绕活性污泥短程脱氮,考察了NaCl盐度冲击对不同菌群比好氧呼吸速率(SOUR)、氨氧化速率、亚硝积累率以及pH变化规律的影响,并重点研究了盐度冲击对亚硝酸型反硝化过程中N2O产量的影响。结果表明:当盐度升高时,盐度对各菌群的抑制强度依次为亚硝酸盐氧化菌(NOB)>氨氧化菌(AOB)>碳氧化菌,而在应对盐度突降方面,碳氧化菌和NOB对盐度的适应性稍强于AOB;各盐度下的氨氧化速率整体表现为随着盐度的增高而逐渐降低,但氨氧化速率的降低幅度有较大的差异;在初始游离氨相同的前提下,亚硝积累率随着盐度的不断增加呈现小幅上升,从5g.L-1盐度下的93.1%上升到35g.L-1盐度下的98.6%;pH曲线可以作为实时控制的关键参数用以指示盐度冲击下短程硝化反硝化的结束;盐度的突变会使得亚硝酸型反硝化过程中N2O峰值出现时间延后并且浓度增加。

脉冲SBR工艺短程脱氮的实现及对除磷的强化

采用脉冲进水缺好氧交替工艺(SAOSBR)处理低C/N实际生活污水,考察了短程脱氮对于低碳源生活污水同步脱氮除磷效果的强化作用,并分析了短程脱氮强化生物除磷的机理.结果表明,通过短时的饥饿处理配合缺好氧交替的运行方式实现了系统的短程硝化,亚硝酸盐积累率稳定在95%以上.短程的实现还强化了系统的同步脱氮除磷效果,总氮和磷的平均去除率相比于全程脱氮过程分别提高了约6%和36%.分析表明短程强化生物除磷的原因主要是由于残留的NO2-对聚磷菌厌氧释磷的影响较小.静态试验也证实,在碳源不足的条件下,以NO2-为电子受体的反硝化作用相比于NO3-可以减弱反硝化菌与聚磷菌之间的碳源竞争,从而提高聚磷菌的厌氧释磷量和聚羟基烷酸(PHA)的合成量.因此,在处理低C/N生活污水时,短程脱氮的实现更有利于系统的生物除磷.

连续流活性污泥法实现城镇污水短程脱氮的影响因素分析

城镇污水短程脱氮工艺关键技术之一是如何将氨氧化控制在亚硝化阶段。综合分析温度、pH、DO浓度、进水C/N比、进水方式、缺氧/好氧区体积比、污泥丝状菌膨胀、SRT、HRT、氨氮负荷、污泥浓度、内回流比、化学抑制剂等因素对污水短程硝化过程的影响作用,为常温连续流条件下实现城镇污水的短程脱氮提供技术参考。

MUCT工艺处理生活污水短程脱氮的实现及硝化菌群动态变化

采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的动态变化。通过降低溶解氧浓度为0.5 mg·L^(-1)和缩短水力停留时间为6 h,实现短程硝化,亚硝酸盐积累率达到90%。在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90%以上,远远大于全程阶段的74%。QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势,NOB细胞总数稳定维持在108 cells·(g dried sludge)^(-1)。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×106 cells·(g dried sludge)^(-1)增长到1.32×107 cells·(g dried sludge)^(-1),同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×107~1.78×108 cells·(g dried sludge)^(-1)之间波动。NOB占全菌的比例由1.44%下降到0.47%。因此,MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间,AOB丰度及相对含量没有显著增加,甚至下降,但不会影响氨氮和总氮的去除。

有机负荷对单级UASB-A/O处理晚期垃圾渗滤液短程脱氮的影响

采用“单级UASB-A/O组合工艺”处理实际晚期城市生活垃圾渗滤液，考察不同有机负荷（OLR, organic loading rate）条件下氮与有机物的转化和去除及其产生的综合影响。研究结果表明：厌氧与好氧系统的动态缓冲能力使得COD总去除率均在90%以上；OLR过低与过高时，氨氮去除率分别因碱度回收不足与异养菌竞争作用而下降；总氮去除率随OLR的提升而升高，而当OLR过低时，受反硝化碳源与氨氮降解效率的双重限制，其去除率明显偏低；同时甲烷化反硝化UASB中挥发性脂肪酸（VFA, volatile fatty acid）与碱度的比值始终低于 0.3，OLR在6.15~15.58 kg/（m3·d）范围内时反硝化菌与产甲烷菌活性能维持动态平衡；在应对OLR变化方面，DO与pH曲线作为实时控制的电化学参数时各有特点，应当针对不同水质研究其变化规律并使两者结合运用；A/O亚硝积累率随着OLR的增加而呈现小幅度上升。

SBR交替好氧缺氧短程脱氮工艺及其过程控制

将交替好氧缺氧运行方式应用于间歇式污水处理系统(SBR工艺),分别在原水碱度充足和不足情况下考察该运行方式的可行性.结果表明:原水碱度充足时,交替好氧缺氧运行方式在处理效率上并没有体现出优势;原水碱度不足时,交替好氧缺氧与单一好氧缺氧相比,处理效率与出水水质明显提高,出水氨氮可以达到检测水平.好氧硝化阶段所消耗碱度的一半可以在随之进行的缺氧反硝化阶段得到恢复,可最大限度节省额外投加HCO-3碱度的量,降低处理成本,是一种理想的运行方式.采用基于DO、ORP和pH在线监测为基础的实时控制策略优化控制各个好氧、缺氧阶段的反应时间,实现SBR工艺交替好氧缺氧脱氮过程的实时控制,保证短程硝化的稳定运行.

盐度负荷冲击对厌氧-好氧组合工艺处理晚期垃圾渗滤液短程脱氮的影响

采用基于短程硝化的UASB-A/O 组合工艺处理含盐晚期垃圾渗滤液，在不同盐度水平（10～35 g/L）研究了盐度负荷冲击对系统处理性能的综合影响．结果表明，组合系统在盐度为10～20 g/L范围内具有一定的抗盐度冲击能力，当盐度升高到35 g/L时，氨氮和总氮去除率分别下降至83．9％和68．4％，而有机物的去除率依然能够维持在90．1％．好氧污泥MLSS从4129 mg/L下降至3836 mg/L，SVI变化范围为91～119 mL/g，而同步反硝化产甲烷UASB 中的厌氧污泥具有较强的抗盐度冲击能力．与DO相比，A/O采用p H值作为模糊控制参数具有更高的抗盐度负荷冲击能力．在盐度与游离氨的双重选择性抑制作用下，A/O 出水亚硝酸积累率从94．3％提升到97．2％．

生活污水实时控制策略实现短程脱氮研究

短程脱氮工艺可减少25%的曝气量和40%的有机碳源。然而,对于低C/N比的城市生活污水常温下较难实现短程脱氮以及维持稳定。本研究利用实时控制策略常温下处理生活污水经过30 d的驯化实现了短程脱氮。SBR曝气结束后亚硝氮积累率超过95%,成功的将大部分亚硝化细菌(NOB)从系统中淘洗掉,氨氧化菌(AOB)成为了优势菌属。SEM分析结果表明,活性污泥系统中大部分以杆状亚硝化单胞菌(约为1μm)为主。

应用在线控制实现高氨氮垃圾渗滤液短程生物脱氮

采用UASB／SBR组合工艺，应用在线控制来快速实现高氨氮垃圾渗滤液的短程生物脱氮。SBR反应器的反应温度控制在（25±1）℃，pH值为7．5～8．8，DO为0．4～1．5mg／L。利用亚硝酸盐氧化菌（NOB）对游离氨（FA）更敏感的特点，使FA〉0．2mg／L，在氨氧化菌（AOB）的活性未受到影响的前提下有效地抑制NOB，从而得到较高的亚硝酸盐积累率（89％）；同时，反应过程中利用pH与ORP曲线分别出现的“氨谷”和“亚硝酸盐膝”两个特征点作为在线控制点。渗滤液的NH4^＋-N为2114mg／L，出水NH4^＋-N〈10mg／L，对NH4^＋-N的去除率达到99％；渗滤液的TN为2140mg／L，出水TN〈20mg／L，对TN的去除率达到80％以上；进水COD为5373mg／L，出水COD为564mg／L，系统对COD的去除率达到90％。

城市污水的低氧短程脱氮中试研究

采用中试A2/O系统处理实际城市污水,考察了在低氧条件下实现短程脱氮的可行性。结果表明,当缺氧池DO从1.0 mg/L降到0.2 mg/L,好氧池DO从2.5 mg/L降到1.0 mg/L时,系统的脱氮效果显著提高,对TN的去除率从(34.96±4.91)%上升到(71.44±13.45)%,污泥浓度(MLSS)从1 800 mg/L上升到2 100 mg/L。当控制好氧池的DO在1.0 mg/L左右时,出水中发生了亚硝酸盐积累现象,从而证实了在低氧条件下利用连续流活性污泥法实现短程脱氮的可行性,在降低系统曝气能耗的情况下还提高了系统的脱氮效率。但当DO浓度降低时,污泥沉降性能将有所变差,污泥体积指数(SVI)从150 mL/g上升到300 mL/g左右。

城市污水常低温短程深度脱氮及过程控制

污水的脱氮问题成为当今污水处理厂亟待解决的主要难题,为进一步节省能源和碳源,对于低C/N的城市污水处理,在常温下实现短程生物脱氮具有重要意义。为此,本文探讨在常温下处理C/N平均为2.16的生活污水为主的实际城市污水时短程硝化的实现和稳定问题。

实时控制下短程生物脱氮的实现及其稳定性研究

采用小试SBR反应器处理实际生活污水,研究了实时控制条件下短程生物脱氮的实现和稳定性。结果表明,系统在实时控制条件下运行67 d,实现了较为稳定的短程硝化反硝化,亚硝酸盐积累率(NO2--N/NOx--N)>80%;在此基础上将系统改为定时运行,短程硝化则逐步受到破坏,证明了实时控制对短程硝化的维持具有重要作用。此外,考察了在实时控制条件下温度和短时高氨氮负荷对短程生物脱氮稳定性的影响。结果表明,在平均温度为20℃时,亚硝酸盐积累率有所降低但仍可稳定地维持在60%以上;高NH4+-N冲击负荷对短程生物脱氮系统的影响较小,系统恢复能力较强,恢复后的亚硝酸盐积累率>70%,表明实时控制条件下的短程硝化反硝化具有一定的稳定性。

城市污水SBR法短程生物脱氮的中试研究

采用处理量为60m3/d的SBR大型中试系统对实际城市污水的短程脱氮效果和稳定性进行研究.通过对传统时间控制模式和在线实时控制模式的对比分析可知,应用实时在线控制的分段进水交替缺氧/好氧运行模式,在达到相同深度脱氮效果的前提下,相对于传统运行方式的反应时间显著缩短,投加的外碳源量也缩减了25%.系统在保证平均总氮去除率98.2%的基础上,获得了较好的短程硝化效果,各好氧反应段的亚硝化率均在95%以上.精准的在线实时过程控制与交替缺氧/好氧的运行方式是短程生物脱氮实现及稳定的主要因素.

采用序批式反应器短程生物脱氮工艺处理高氨氮制药废水

根据制药废水高氨氮、高pH值、高碱度的特点,采用序批式反应器(SBR)对该废水短程生物脱氮的可行性和影响因素进行了研究。在常温(23±1)℃的条件下,实现了低碳氮比制药废水的短程硝化与反硝化,脱氮效率达99％以上。结果表明,在高游离氨条件下,硝酸菌比亚硝化菌对游离氨更为敏感,反应体系中亚硝酸盐的平均积累速率远大于硝酸盐的平均积累速率。在处理该制药废水的短程硝化与反硝化过程中,pH值的变化表现出一定的规律性,其变化反映了硝化和反硝化进行的程度。可以利用pH值变化的特征点来准确判断硝化和反硝化过程的结束,进而实现对该过程的在线模糊控制。

城市污水SBR法短程生物脱氮系统硝化菌群的定量分析

为了研究实时控制对短程生物脱氮中试系统内硝化菌群结构组成的影响,在考察系统常温条件下处理城市污水时短程硝化效果的同时,采用FISH、PCR-DGGE和PCR-克隆序列(Cloning Sequencing)分子生物学方法对SBR中试系统(有效容积为54 m^3)硝化菌群中的氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)进行定性与定量化分析.FISH结果表明,在短程脱氮系统中,AOB相比于NOB已成为明显的优势菌群,占总菌群的3%～12%;且没有检测出NOB.PCR-DGGE结果表明,SBR短程脱氮中试系统中的AOB均以Nitrosomonas-like为主.污泥样品的PCR-Cloning-Sequencing结果表明,所有的克隆相似于Nitrosomonas,其中60%以上的克隆相似于Nitro- somonas europaea.

主成分分析结合BP神经网络对短程生物脱氮中氮的近红外光谱研究（英文）

为实现高效短程生物脱氮及氨氮和亚硝酸盐氮的快速检测,采用主成分分析结合BP神经网络的方法建立短程生物脱氮工艺中氨氮和亚硝酸盐氮的近红外光谱定量分析模型(BP神经网络模型)。工艺运行结果表明:原水经过好氧阶段氨氮从45.3mg·L-1下降到2.7mg·L-1,亚硝酸盐氮从0.01mg·L-1上升到19.6mg·L-1,硝酸盐氮受到抑制;在缺氧段亚硝酸盐氮从19.6mg·L-1下降至1.2mg·L-1,系统实现了良好的短程生物脱氮效果。水样原始光谱主成分分析表明:前13个主成分代表了原始光谱数据的信息,其累计贡献率达到95.04%,排除了冗余信息且大大降低了模型的维数,光谱数据矩阵从192×2 203减少到192×13,大大降低了运算量并提高了模型的精度。BP神经网络模型校正结果显示:BP神经网络模型对氨氮、亚硝酸盐氮校正时的决定系数(R2)分别达到0.950 4和0.976 2,校正均方根误差(RMSECV)分别为0.016 6和0.010 9。BP神经网络模型预测结果显示:BP神经网络模型对氨氮、亚硝酸盐氮预测输出与期望输出之间的决定系数(R2)分别为0.974 0和0.981 4,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.033 7和0.028 7,模型预测效果良好。研究表明,BP神经网络模型可以通过快速测定水样的近红外光谱数据预测短程生物脱氮工艺中氨氮和亚硝酸盐氮浓度,并根据氨氮和亚硝酸盐氮浓度变化及时、灵活地控制工艺的运行,为生物脱氮提供快速有效的检测技术和科学依据。

脉冲式SBR处理垃圾渗滤液短程深度脱氮工艺特性

以城市垃圾渗滤液为研究对象,采用脉冲式SBR工艺进行短程深度脱氮试验研究.基于理论分析,建立了进水次数对脉冲式SBR法脱氮效率的影响公式,同时应用过程控制优化工艺运行.结果表明,脉冲式SBR工艺通过短程生物脱氮途径,NH4+-N和TN的去除率分别达到95.8%和90.0%以上,最终出水NH4+-N和TN分别低于5.0,15.0mg/L.精准的过程控制是脉冲式SBR工艺短程生物脱氮实现及稳定的主要因素.随着进水次数的增加,外碳源投加量明显减少.因此,采用脉冲式SBR处理垃圾渗滤液,可实现深度脱氮和节省运行费用双重目的.

短程生物脱氮技术研究进展

短程生物脱氮技术(Shortcut biological nitrogen removal,SBNR)可以节省有机碳源,降低能耗。叙述了SBNR的反应机理、NO2-积累的影响因素、短程细菌的基本特征、各类SBNR反应器的运行状况,以及有毒物质对短程硝化反硝化的抑制效应。发现SBNR可在不同类型的反应器中实现;其中亚硝酸盐的积累是关键,也是难题,影响NO2-积累的因素众多,内在关系复杂。虽然大部分短程生物脱氮技术还处于研究阶段,但应用前景无可估量。