沼液二级生化出水铁硫协同同步硝化-自养反硝化深度脱氮

针对沼液二级生化出水仍含高浓度硝态氮(NO-3-N)、氨氮等问题,文中研究了铁硫协同同步硝化-自养反硝化的影响因素。结果表明,在无外加碳源的条件下,铁硫协同同步硝化反硝化可有效提高TN、NO^(-)_(3)-N和氨氮的去除率。同时,在S/N为2的条件下,对TN、NO^(-)_(3)-N、氨氮去除率分别达到51.25%、83.63%、67.33%。氮去除动力学结果表明,TN去除规律在0~15 h内符合一级反应动力学特征,且其反应速率常数(0.0510 h^(-1))大于不投铁硫的空白组(0.0355 h^(-1))。微生物群落演变规律表明,铁刨花及硫代硫酸钠的投加会使微生物群落丰富度提高、多样性降低,且投加铁硫可显著提高自养反硝化菌[硫杆菌属(Thiobacillus)、铁杆菌属(Ferribacterium)]及异养反硝化菌[聚糖菌属(Defluviicoccus)、Candidatus_Competibacter、陶厄氏菌属(Thauera)]的丰度。

硫基、铁基及硫-铁基自养反硝化技术研究进展

自养反硝化技术具有无需外加碳源、污泥产量低以及成本低等优势,是双碳背景下具有前景的低C/N废水的深度脱氮处理技术之一,而无机电子供体的选择是该技术能否广泛实际应用的关键。根据反硝化原理,硫基自养反硝化易产酸并会产生硫酸盐,铁基反硝化耗酸且会有亚硝酸盐积累,而硫-铁基耦合自养反硝化可以结合两者的特点,维持反应pH稳定,减少二次污染。基于以上分析了硫基、铁基以及硫-铁基作为电子供体的自养反硝化基本作用原理及特性,并阐述了基于各电子供体进行反硝化时的优势菌属,以期为硫基、铁基及硫-铁基耦合自养反硝化技术在提高脱氮效率并减少二次污染方面的研究提供参考。

硫自养-异养协同反硝化技术的研究进展

介绍了硫自养-异养协同反硝化技术的基本特性,传统的异养反硝化运行成本高、污泥产量大,而硫自养反硝化存在脱氮效率低、消耗碱度等缺点,将两种工艺耦合可以实现取长补短。硫自养-异养协同反硝化技术是处理低C/N比废水最具潜力和经济效益的工艺之一,具有成本低、SO_(4)^(2-)产量少、pH稳定、高效脱氮等优点,对其协同机理、微生物群落特征和影响因素进行阐述,例举了该工艺在城市尾水、地下水等低碳氮比废水等方面的实际应用,总结现阶段存在的问题并对未来研究方向进行展望,为该技术的推广和实际应用提供理论参考。

黄铁矿-硫自养反硝化生物滤池同步脱氮除磷

基于黄铁矿的自养反硝化(PAD)工艺具有成本低,产泥量少等优点,是一种具有前景的低C、N比废水脱氮除磷技术。然而,与其他硫基自养反硝化(SAD)工艺相比,PAD的动力学较慢,限制了其工程应用。为此,构建了黄铁矿、硫单质为填料的自养反硝化生物滤池(PSAD-BF)和黄铁矿为填料的硫化钠驱动的自养反硝化生物滤池(SAD-BF),PSAD-BF的硝酸盐去除负荷和去除率均高于SAD-BF,FeS_(2)和S^(0)之间的相互作用加速了反硝化过程并维持了酸碱平衡,减少了硫酸盐的产生,同时通过生成FePO_(4)和Fe_(3)(PO_(4))_(2)(OH)_(2)去除磷酸盐。长期运行结果表明:在HRT为3~12 h时,PSAD-BF对总氮和磷酸盐的去除率达到90%~100%,最高反硝化速率可达600 mg/(L·d)。PSAD-BF是一种很有前途的实现铁硫耦合自养反硝化除磷的工艺。

硫自养-异养协同反硝化脱氮技术研究

研究水力停留时间、进水硝酸盐浓度、pH值对硫自养反硝化脱氮的影响以及外加有机碳源构建的自养-异养反硝化系统的脱氮效能。结果显示:硫自养的优化工艺条件为进水硝酸盐浓度30 mg/L,水力停留时间2 h,pH值7,此时的硝酸盐去除率可达97.23%,容积负荷可达0.35 kg/(m^(3)·d)。适量增加碳源形成硫自养-异养反硝化体系时,硝酸盐去除率可达99.59%,容积负荷可达0.52 kg/(m^(3)·d),表明硫自养和异养反硝化具有协同作用。变形菌门是参与硫自养-异养协同反硝化过程的主要菌门,约占85.33%。铁氧化菌属是参与反硝化过程的主要菌属。

硫自养反硝化深度处理城镇污水研究进展

系统介绍了硫自养反硝化的反应原理,包括微生物群落特性以及以nosZ、nirS、nirK为主的反硝化功能基因,详细阐述了强化硫自养反硝化技术的微生物常规填料的利用情况及新型填料的制备,并归纳了硫自养反硝化技术处理城镇污水的应用现状。未来研究可利用微生物生长特性进一步优化反应条件,强化硫自养反硝化脱氮效率,并开展新型生物填料的研发工作,为硫自养反硝化实际应用提供借鉴和参考。

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S^(0))与天然铁硫矿石(FeS、Fe_(1-x)S、FeS_(2))两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO_(3)^(-)-N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h(B1)、12h(B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO_(3)^(-)-N完全去除。PO_(4)^(3-)-P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO_(4)^(3-)P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO_(4)^(2-)/NO_(3)^(-)低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应降低,且pH保持在6.3以上,无需添加pH缓冲剂。微生物群落结构分析表明,Thiobacillus(硫杆菌属)和Ferritrophicum(铁氧化菌属)是3组反应器中硫自养反硝化菌的优势菌属,在B1、B2和B3反应器的相对丰度分别为16.07%和31.24%、30.07%和50.19%以及30.20%和11.62%。复合硫基质提高了微生物群落丰度和物种多样性,从而表现出良好的脱氮除磷效果。

硫自养反硝化系统处理化工园区尾水特征分析

采用硫自养反硝化装置对某农药化工园区水处理系统末端排水进行脱氮处理,系统成功启动且运行平稳后,在室温约16℃,HRT为22 h情况下,分别运行硝酸盐模拟废水和实际废水。试验结果表明,以NO3--N模拟废水运行25 d,NO_(3)^(-)-N平均去除率为87%,出水平均浓度为21 mg/L;以实际尾水运行20 d,TN平均去除率为88%,出水平均浓度为17mg/L,反硝化系统脱氮效果良好且运行稳定。对反应器内不同阶段的微生物进行高通量测序分析,在门水平上的结果表明Proteobacteria为占比最大的菌门,Campilobacterota由模拟废水过渡到实际废水运行阶段,丰富度显著增加。在属水平上Sulfurimonas和Thiobacillus为系统内存在的典型菌属,二者具有硫自养反硝化功能,反应后丰度均有较大提升。其中Thiobacillus表现在硫自养反硝化功能上表现出优势,在无机硫的氧化和硝酸盐的还原中发挥了重要作用。

硫化物对厌氧氨氧化耦合自养脱硫反硝化工艺脱氮除硫效能的影响

以成熟Anammox颗粒污泥与产甲烷颗粒污泥作为接种物实现了硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化(SADA)工艺快速启动,探究了不同硫化物负荷对SADA工艺脱氮效能的影响及其脱硫机理.结果表明:较高硫化物负荷(>1.50g S/(L·d))对耦合系统中An AOB无显著抑制作用,相应的系统脱氮效率连续运行1.5个月后趋于稳定.当将硫化物浓度降为零,耦合系统的总氮去除率(TNRE)仍能达到88.1%,相应的化学计量比R_(s)(1.23±0.13)与R_(p)(0.33±0.08)亦与Anammox理论值近似,表明解除高硫化物负荷胁迫条件后SADA系统中Anammox颗粒污泥仍能实现生物脱氮过程.当解除高硫化物负荷胁迫1.5个月后,在较低硫化物负荷条件下(0.30g S/(L·d))恢复硫化物胁迫,耦合系统出水NO_(3)^(-)降低,相应的R_(p)降至0.21,表明SADA系统仍能较好地实现同步脱氮除硫,兼具硫自养反硝化和厌氧氨氧化的双重功效.系统存在的产甲烷颗粒污泥降低硫化物对An AOB抑制,缩短了SADA工艺启动时间,且能在重新引入硫化物后快速激活脱硫反硝化过程.通过颗粒污泥形态分析和高通量测序菌群解析可知:不同硫化物胁迫条件下,SADA系统中仍能实现An AOB(如Candidatus Kuenenia,16.9%)和硫氧化菌(如Thiobacillus,31.6%)的共存富集,且能实现高硫化物负荷条件下较高的TNRE(>60%)和硫单质产率(95.2%).

废水硫自养反硝化的电子供体与功能基因研究进展

由于含氮废水的排放和含氮肥料的大量使用,氮污染成为一个日益严重的问题。生物处理的效率高、成本低、对环境友好,是废水脱氮的主要处理技术之一。硫自养反硝化由于不需要额外的碳源、产泥量少等特点而得到广泛关注。文章对单质硫、硫化物、硫代硫化物作为电子供体进行反硝化脱氮的研究进展进行了综述,探讨了硫自养反硝化的代谢途径和影响机制,对几种硫自养反硝化的影响因子进行了概述。在此基础上分析了硫自养反硝化微生物以及nar、nir、nor、nos等几种反硝化功能基因,并对反硝化工艺的发展和联用技术提出展望。

异养/硫自养集成短程反硝化工艺影响因素研究

为保证厌氧氨氧化(Anammox)过程的亚硝态氮(NO2--N)稳定来源,提升自养脱氮系统的运行效能。本研究采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,构建异养/硫自养集成短程反硝化系统,探究碳源浓度、pH、水力停留时间(HRT)、温度对系统的影响。结果表明,碳源浓度与系统短程反硝化效能成反比。碳源浓度为200 mg/L时NO2--N积累率(NAR)最高,此时NO_(2)^(-)-N平均积累率及其速率分别为76.99%和1.63 mg/(L·h),异养反硝化功能菌属Thauera丰度由3.26%升至19.73%。系统短程反硝化效能随pH的升高先升后降,pH为8.0±0.5时NAR最高,此时NO2--N平均积累率及其速率分别为79.46%和1.90 mg/(L·h);HRT与系统短程反硝化效能成反比。当HRT=9.7左右时NAR最高,此时NO2--N平均积累率及其速率分别为77.35%和1.68 mg/(L·h)。温度与系统短程反硝化效能成正比,与Thauera、Terrimonas等反硝化功能菌属丰度成反比。当温度在35℃左右时NAR最高,此时NO_(2)^(-)-N平均积累率及其速率分别为71.21%和1.68 mg/(L·h)。集成短程反硝化为自养脱氮工艺提供NO2--N的过程具有NAR高且运行稳定性强等优点,更适用于自养脱氮工艺稳定高效运行,为该领域提供更多思考。

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。

羟氨强化硫自养反硝化与厌氧氨氧化协同脱氮效果

针对硫化物基质对硫自养反硝化与厌氧氨氧化协同脱氮体系的抑制问题,采用UASB反应器,通过逐渐增加进水羟胺质量浓度实现耦合体系高效脱氮。结果表明:在水力停留时间(t HRT)为4 h,进水NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N质量浓度分别为60和125 mg/L条件下,实现总氮去除负荷达1.05 kg/(m^(3)·d),其中厌氧氨氧化贡献率达76%~95%,是未投加羟胺时的1.55倍;羟胺的投加能够促进耦合系统污泥heme c合成和EPS(胞外聚合物)的分泌,NH_(2)OH与S^(2-)质量比超过0.024时有助于提高SAA(最大比厌氧氨氧化活性)值;厌氧氨氧化菌Candidatus_Kuenenia丰度和活性在羟胺存在时明显提高,从而与硫自养反硝化菌Thiobacillus、Thiothrix、Sulfurimonas、Sulfurovum和Sulfuritalea协同作用实现高效脱氮。

硫/石灰石滤柱的自养反硝化动力学模型

本文对用硫作为电子供体,硝酸盐作为电子受体,由脱氮硫杆菌进行的自养反硝化过程的动力学模型进行了研究.结果表明,硝酸盐在滤料表面生物膜中的扩散过程对硫石灰石滤柱的反硝化动力学影响很大.若扩散速率慢,硝酸盐只能穿过生物膜的一部分,则滤柱的反硝化速率遵循1/2级反应动力学;若扩散速率快,硝酸盐能穿过整个生物膜,则滤柱的反硝化速率遵循零级反应动力学.

硫自养反硝化滤池滤料的研究进展

由于对TN、NH_(3)-N、SS、TP均有稳定良好的去除作用,反硝化滤池被广泛应用于污水厂深度处理中。硫自养反硝化滤池因在药剂成本、污泥处置成本和低碳生产中的优势而成为当下研究热点,其复合滤料兼具过滤截留、挂膜材料和电子供体三种功能。本文系统地论述了以S^(0)、S^(2-)、S_(2)O_(3)^(2-)为无机电子供体的硫自养反硝化滤池复合滤料的材料基本特性、污染物去除反应机理、优缺点、改性研究及工程实例等,最后对未来的研究方向进行展望,以期为后续的硫自养反硝化滤池工程设计和复合滤料研究提供参考。

短程硫黄/硫铁矿自养反硝化脱氮性能研究

为了解决异养反硝化处理低n(C)/n(N)废水需外加有机碳源和硫黄自养反硝化硫酸盐产量较高的问题,启动了短程硫黄/硫铁矿自养反硝化反应器并探究其脱氮性能,通过批式试验考察了n(S)/n(N)、初始pH、硫铁矿和石灰石等因素对脱氮性能的影响.结果表明,短程硫黄自养反硝化总氮(TN)去除率稳定在96%以上,比完全硫黄自养反硝化的实际硫酸盐产量减少大约40%.在氮容积负荷(以NO_(2)^(-)-N计)为0.40 kg/(m^(3)·d)时,短程硫铁矿自养反硝化的TN去除率高达98%,进一步解决了以S^(0)为电子供体时硫酸盐产量较高的问题.短程硫黄自养反硝化在n(S)/n(N)=2.5、初始pH=8时脱氮效果较好;FeS_(2)+NaHCO_(3)组合脱氮效果最好;CaCO_(3)在减少出水中硫酸盐产量和碱度缓释方面具有优势.Thiobacillus是硫自养反硝化反应器的主要功能菌属,相对丰度在13.2%以上.

硫自养反硝化工艺亚硝酸盐积累研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)由于具有不需外加碳源、污泥产量少、运行费用低等优势,被认为是一种最为高效、经济的污水生物脱氮新技术。然而,亚硝酸盐(NO_(2)^(-)-N)积累是Anammox发生的必要前提。研究表明:短程硝化存在亚硝酸盐氧化菌活性难以稳定抑制的问题,而异养短程反硝化又存在需要外加碳源、碳排放量大等问题。近年来,硫驱动的短程自养反硝化(SPAD)作为一种NO3--N还原为NO_(2)^(-)-N的新方法,因其具有不需要投加有机碳源、经济成本低、环境友好等优势而受到广泛关注。基于此,结合大量国内外文献,全面介绍了SPAD的工艺原理、NO_(2)^(-)-N积累影响因素、脱氮过程副产物、关键菌群和功能基因,并系统总结了SPAD处理效能,最后对各种类型SPAD工艺的经济性能进行了比较分析并提出了未来的研究展望。

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S_(2)O_(3)^(2-)驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好:上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。

硫／石灰石自养反硝化工艺的研究

本文对上流式硫／石灰石生物自养反硝化法的各种工艺参数及影响因素进行了试验研究。研究结果表明：滤柱原本中需投加少量的磷酸盐．当温度为２２℃时，滤柱的临界硝酸盐体积负荷为５５５９ＮＯ３－－Ｎ／ｍ３·ｄ。１２℃时，临界负荷为３８０ｇＮＧ３－－Ｎ／ｍ３·ｄ．滤柱若在高于临界负荷下运行，则不可能达到完全反硝化出水中存在亚硝酸盐．若在低于临界负荷下运行，反硝化效率为１００％，亚硝酸盐在滤柱底部产生，而在滤柱上部还原为氮气，出水中不存在亚硝酸盐．

硫自养反硝化技术在污水深度处理中的研究和应用

硫自养反硝化技术因其污泥产量低、效率高、无需额外投加碳源等优点而受到广泛关注。其中以铁硫化物作为电子供体的硫自养反硝化技术还能达到同步脱氮除磷的目的,进一步降低了出水氮、磷浓度,对于水体富营养化问题的解决有很大意义。介绍了硫自养反硝化技术的生化原理,主要的电子供体,叙述了近些年应用于污水处理领域的技术和工艺,讨论今后的发展动态,旨在为未来硫自养反硝化工艺发展提供参考。