脱氮功能菌去除市政废水中氮素的研究

为了探讨实验室筛选获得的氨氧化细菌CM-NRO14和反硝化细菌CM-NRD3联合去除市政废水中氮素的应用价值,采用了两级A/O工艺进行菌株去除废水中氮素的小试实验,最后将菌株用于废水脱氮工程中。结果表明,脱氮功能菌实现了短程硝化-反硝化,氨氮去除率在98%以上,总氮去除率在75%以上,COD(化学需氧量)去除率大于90%,出水各项指标均低于城镇污水处理厂污染物排放一级(A)标准。脱氮功能菌在去除市政废水中氮素方面有很高的应用价值,可用于城镇污水处理厂提标改造等。

基于微污染水体特征的脱氮功能菌群的构建

针对微污染水体原位生物脱氮处理中存在的低温、有机碳源含量低及好氧环境问题,采用自适应及菌源生态重组策略构建了生物脱氮功能菌群,并考察了该功能菌群对水库原水的脱氮效果。结果表明,在低温环境条件下对中温脱氮菌种进行液体活化培养,同时通过增加活化培养时间可以提高菌种在低温条件下的脱氮效果,当活化温度为15℃时,各菌株在15,20和30℃环境温度下的TIN去除率基本达到88%以上;采用菌源生态重组策略构建的脱氮功能菌群可在多种极端环境条件下表现出较好的脱氮能力,培养72 h后NO3-和TIN的去除率均可达到90%以上。

游离氨对脱氮菌的抑制作用、机理及模型综述

游离氨(FA)制约着脱氮功能菌的产率,直接影响生物脱氮工艺的效率,但至今仍缺乏相关研究的系统总结。针对市政污水和工业废水的生物脱氮工艺,重点论述FA对污水处理脱氮功能菌的抑制效果,分析FA抑制脱氮功能菌的抑制机理,总结FA对脱氮功能菌的抑制动力学模型。研究表明,FA对氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和异养反硝化菌(HDB)的抑制效果存在明显差异,FA影响脱氮功能菌的机理存在抑制和灭活两种作用机制,相应的FA抑制动力学模型为现有污水处理厂的工艺设计和优化运行提供理论支持。尤其是利用脱氮功能菌不同种属之间对FA的耐受性差异特性,值得进一步研究其在污水生物脱氮新工艺中的应用。

潮汐运行方式对人工湿地处理含盐废水脱氮性能的影响

采用潮汐流人工湿地,研究不同淹没/空闲时长比(F/R)对含盐废水脱氮效果的影响,分析运行周期内无机氮的沿程变化,利用高通量测序技术阐析湿地内微生物群落结构和脱氮功能菌的分布特征。结果表明,改变F/R对湿地的硝化作用影响不大,NH^(+)_(4)-N去除率无显著差异(p>0.05),平均去除率达85.37%;F/R对总无机氮(TIN)去除有明显影响(p<0.05),较长的淹没时间促进了湿地的反硝化效果,进而提高了TIN去除率;F/R为15.5 h/6.5 h时,TIN去除率最高(62.94±3.70)%。运行周期内,淹没初期NH^(+)_(4)-N浓度迅速降低,NO^(-)_(3)-N开始积累,NH+4-N的氧化主要发生在深度0~27 cm区域,在湿地内存在同步硝化反硝化过程(SND,Simultaneous nitrification and denitrification)。湿地内检测到的脱氮功能菌主要是氨氧化古菌Thaumarchaeota、氨氧化细菌Nitrosomonas、亚硝酸盐氧化细菌Nitrospira、反硝化细菌Dokdonella和Nakamurella,硝化细菌的丰度远低于反硝化细菌。

温度和DO对MBBR系统硝化和反硝化的影响

在缺氧/好氧/好氧串联运行的移动床生物膜反应器(MBBR)系统中考察了温度和好氧反应器中溶解氧(DO)水平对生物膜硝化和反硝化过程氮素去除的影响,并通过高通量测序技术探究温度和DO的变化造成的MBBR系统中脱氮功能菌群结构的差异,从而在微观水平解释硝化和反硝化受温度和DO影响的生物学机理.结果表明,系统温度的升高可以同时强化生物膜硝化和反硝化过程,且好氧反应器中DO水平的提高对硝化过程有利,从而提高系统的脱氮效果.本研究中,在系统连续运行阶段,当系统温度和好氧O_1反应器的DO浓度为本研究范围内的最高水平时(即温度=20～22oC、DO=5～8mg O_2/L),比硝化负荷可达1.60g NH_4^+-N/(m^2·d)以上,而相同温度范围内比反硝化负荷可高达2.84g NO_3^--N/(m^2·d),从而使MBBR系统在该工况条件下获得了最佳的NH_4^+-N和TN去除率(分别达到了98.7%和85.7%).温度和DO影响硝化和反硝化的根本原因是温度和DO变化引起了脱氮功能菌群数量和群落结构的改变:当好氧反应器的DO水平下降时,硝化功能细菌的OTUs比例显著降低,尤其是异养硝化细菌的生长受到了严重的抑制;而温度的变化对反硝化细菌的影响主要体现在群落结构的变化.