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%).

盐度胁迫下亚硝酸盐型同步脱氮除硫性能急性响应及功能菌群分析

针对生物处理高盐含氮废水过程中亚硝酸盐积累问题,因亚硝酸盐同步脱氮除硫工艺具有高基质耐受性和高基质去除性能,为探究该工艺对盐度(氯化钠的质量分数)胁迫的急性耐受性能,分别考察了盐度梯度和基质质量浓度对亚硝酸盐型同步脱氮除硫工艺性能的单一急性影响。升高基质质量浓度显著提高了基质去除速率(显著性值p<0.05),硫化物和亚硝酸盐中S和N的去除速率最高可达(88.7±0.57) mg·L^(-1)·h^(-1)和(5.51±0.21) mg·L^(-1)·h^(-1);而升高盐度则明显抑制了基质去除速率(p<0.01),硫化物和亚硝酸盐中S和N的去除速率降至(23.33±1.10) mg·L^(-1)·h^(-1)和(1.98±0.09) mg·L^(-1)·h^(-1)。并探究了不同盐度梯度和基质质量浓度联合作用下该工艺性能应激响应。当NaCl质量分数<2.4%时,适当升高基质质量浓度有助于提高硫化物去除速率,NaCl对硫化物去除速率的促进率分别为0.28(180 mg·L^(-1))和0.27(240 mg·L^(-1));而不论基质质量浓度如何,升高盐度皆使亚硝酸盐去除速率显著下降(p<0.01),且抑制率随基质质量浓度升高而增大。经高通量测序技术分析,该工艺优势功能菌属为sulfurovum、rhodobacteraceae、sulfurimonas和microbacterium,其相对丰度分别在28.55%~11.25%。

硫自养反硝化ASBR工艺脱氮除硫效果及功能菌研究

研究了硫自养反硝化-厌氧序批式反应器(SDAD-ASBR)同步脱氮除硫效果的影响因素和SDADASBR中微生物群落结构特征。结果表明,当n(S)/n(N)(记作S/N)为1,进水S^(2-)和NO_(3)^(-)-N质量浓度分别为300 mg/L和131.25 mg/L时系统内无亚硝酸盐积累现象,脱氮除硫效率高,硫化物和硝酸盐的去除率分别为99.97%和84.34%;但S/N降低,出水产物中亚硝酸盐升高。水力停留时间(HRT)对硝酸盐的去除效果影响显著,但对硫化物的去除效果影响不大,当HRT由12 h缩短至2.4 h时,硫化物的去除率均在99%以上,而硝酸盐的去除率则由93.14%下降至77.04%。系统中脱氮除硫的主要功能菌属为微小杆菌属、梭菌属、芽孢杆菌属、硫杆菌属和鞘单胞菌属。

硫酸盐型厌氧氨氧化研究与应用进展

硫酸盐型厌氧氨氧化(S-Anammox)是一种在厌氧条件下同步去除NH_(4)^(+)和SO_(4)^(2-)的新型生物处理工艺,为废水同步脱氮除硫提供了新思路,但是其氮硫转化机制、功能微生物与影响因素等研究仍有不足。综述了S-Anammox相关反应方程式、潜在功能微生物与功能基因、影响因素,分析了S-Anammox工艺的应用场景,提出了不同的组合工艺。建议进一步深化氮硫转化机制的研究,揭示功能微生物、反应条件与调控原理,为S-Anammox工程化应用提供理论与技术支持。

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%。

硫氮比对厌氧生物同步脱氮除硫工艺性能的影响

研究了硫氮摩尔比对厌氧生物同步脱氮除硫工艺高效性、稳定性和选择性的影响.单质硫型厌氧生物同步脱氮除硫反应(硫氮摩尔比为5∶2)的硫化物和硝酸盐容积去除速率高达4.86kg·m-·3d-1和0.99kg·m-·3d-1,工艺效能明显高于混合型和硫酸盐型(硫氮摩尔比分别为5∶5和5∶8).单质硫型厌氧生物同步脱氮除硫反应各项出水指标的波动相对较小,但当进水硫化物浓度超过临界值时,工效失稳,其主要原因是pH无法维持在所需范围.在所试的3种进水硫氮摩尔比下,实际反应的硫氮摩尔比有靠拢5∶2的趋势.将硫氮摩尔比调控在较高水平(硫氮摩尔比为5∶2),可提高同步厌氧生物同步脱氮除硫反应对单质硫和氮气的选择性.对不同硫氮比时反应物之间的电子得失情况进行了分析.

pH和碱度对同步厌氧生物脱氮除硫工艺性能的影响

采用UASB反应器研究了pH和碱度对同步厌氧生物脱氮除硫工艺性能的影响。控制进水pH在7.5～8.0之间,反应器的最大容积硫化物和硝酸盐去除速率分别为2.96kg.(m3.d)-1和0.47kg.(m3.d)-1(分别以硫元素、氮元素计),反应过程产碱及残留硫化物,均会导致反应液pH值过高(9.11±0.38),引发高负荷时工艺失稳。控制反应液pH在7.0±0.1范围,容积硫化物和硝酸盐去除速率分别可达4.78kg.(m3.d)-1和0.99kg.(m3.d)-1,容积效能高于控制进水pH时的相应值。要维持反应所需的中性条件,碱度宜控制在(454.1±40.5)mg.L-1(以CaCO3计)。反应过程中的碱度变化(增量)可以指示反应器内主导反应的类型及其反应进度。单质硫型生物脱氮除硫反应(硫氮比为5:2)和硫酸盐型生物脱氮除硫反应(硫氮比为5:8)的硫化物去除量与碱度减少量之比分别为2.27和2.00,混合型生物脱氮除硫反应(硫氮比为5:5)的硫化物去除量与碱度减少量之比为5.00。

同步厌氧生物脱氮除硫工艺性能的研究

研究了同步厌氧生物脱氮除硫工艺的性能。该工艺具有很高的硫化物和硝酸盐转化潜能,稳态运行时的容积硫化物去除率和容积硝酸盐去除率分别为3.73kg/(m3.d)和0.80kg/(m3.d);能够耐受580mg/L的硫化物浓度和110mg/L的硝酸盐浓度,适宜浓度分别为280mg/L和67.5mg/L;能够耐受较高的水力负荷,适宜的水力停留时间为0.13d,反应器运行性能会因缩短水力停留时间而突发性恶化。

脱氮除硫菌株的分离鉴定和功能确认

从长期稳定运行的脱氮除硫反应器污泥中,分离获得两株具有脱氮除硫功能的芽孢杆菌。经形态观察、生理试验和16SrDNA序列比对,将两菌株归入芽孢杆菌属,菌株CB归类于Bacillus pseudofirmus,菌株CS则与Bacillus hemicellulosilytus和Bacillus halodurans最为接近。以Biolog板检测,菌株CB的基质多样性不明显,菌株CS则可利用Biolog板中多种碳源。菌株CB和菌株CS都能以硝酸盐氧化硫化物,其中菌株CB对硝酸盐、硫化物的转化能力大于CS,菌株CB对硝酸盐的亲和力也大于菌株CS。

硫自养反硝化同步脱氮除硫启动试验

目的研究单一反应器内硫自养反硝化同步脱氮除硫的启动方法及过程,同时考察脱氮除硫效果.方法选择厌氧生物滤池为生物反应器,采用普通厌氧消化污泥为接种污泥,以自配的含S2--S和NO3--N的废水为进水,进水容积负荷分别为0.24kg/(m3.d)、0.105kg/(m3.d),经过15d的间歇运行和15d的连续运行,对硫自养反硝化的启动过程进行研究.结果经过30d的运行启动,S2--S和NO3--N的去除率基本稳定在90%及80%以上,去除负荷分别为0.238kg/(m3.d),0.0933kg/(m3.d),S0及NO2--N的生成率分别为75%与64%左右.结论反应器在短时间内成功筛选并富集了硫自养反硝化菌,S2--S和NO3--N达到很高的去除负荷,硫自养反硝化反应器成功启动.

SBR系统中好氧颗粒污泥的培养及脱氮除硫研究

采用SBR反应器进行了好氧颗粒污泥的培养和脱氮除硫研究.结果表明,以厌氧颗粒污泥为种泥,通过控制运行条件,在30d内可培养出好氧颗粒污泥.好氧颗粒污泥粒径以1～2mm为主,SVI为30～40mL/g,微生物组成以短杆菌为主,外部包裹大量丝状菌.当COD和NH4+-N负荷分别保持在1.65kg/(m3.d)和0.17kg/(m3.d),硫化物负荷从0.15kg/(m3.d)逐步提高到0.90kg/(m3.d)时,好氧颗粒污泥对硫化物、COD和NH4+-N的去除率分别>99%、>80%和>98%.在高硫化物浓度下,反应器仍然表现出良好的脱氮效果,可能是由好氧颗粒污泥的层状结构和硫化物能先于NH4+-N快速氧化的特点决定的.

生物同步脱氮除硫技术的研究现状与展望

从菌种的筛选及性能、活性污泥法及厌氧氨氧化法三方面叙述了利用生物技术同步脱氮除硫的研究现状,提出了今后应着重于生物法同步去除硫酸盐和氨氮的研究与应用。

一株脱氮硫杆菌的筛选及其脱氮除硫性能分析

利用人工模拟酸性环境,从定期浇注HCl的土壤中筛选出一株脱氮硫杆菌T1菌株,并对其生长特性以及pH、盐度等理化因素对其脱氮除硫性能的影响进行了研究。结果表明,该菌株最适生长pH为7.02,最适脱氮pH为7.0;培养基中NaCl含量低于1.5%时,其脱氮能力没明显变化;与硫酸盐还原菌混菌培养能将H2S氧化为SO42-,从而明显抑制H2S的产生。在液体静置混菌培养过程中,在培养开始后的24h内,SO42-生成速率最大(11.21mg/(L·h)),随后不断降低。该菌不仅适用于不同pH、盐度废水的生物处理,还可以与硫酸盐还原菌混合添加到厌氧消化池中以减少硫化物的形成,从而减轻后者对污水处理系统中的金属设备和管道的腐蚀作用以及硫化氢对大气的污染。

生物同步脱氮除硫工艺研究进展

传统生物脱氮除硫过程中存在着许多问题。近年来,通过对脱氮微生物的深入研究,生物脱氮技术取得了突破性进展,而在生物同步脱氮除硫方面发展相对缓慢。总结了包括反硝化除硫、硫酸盐还原—自养反硝化—硝化、反硝化氨氧化以及硫酸盐型厌氧氨氧化等生物同步脱氮除硫工艺的特点,分析了各自的工艺原理及面临的挑战,并提出了今后的研究方向。

废水同步脱氮除硫技术研究现状与展望

概述了硫酸盐型厌氧氨氧化、反硝化脱氮除硫和微生物燃料电池脱氮除硫3种生物同步脱氮除硫工艺的发展概况及工艺条件。该技术能将废水中的氮硫元素同时去除,避免了氨氮、硫酸盐分别处理时过程不稳定、去除效率不高等不足,并且在脱硫的同时能够回收硫单质,实现资源回收,不产生二次污染,具有广阔的应用前景。展望了3种工艺的在实际研究中的应用前景,认为微生物燃料电池同步脱氮除硫技术将去除污染物及产生电能有机结合,具有很大研究潜力及价值;应加强脱硫反硝化技术碳氮硫同时去除的优化条件和一体化设备的设计及运行调控的研究;加强硫酸盐型厌氧氨氧化反应功能菌种的筛选、探讨反应的机理,探索适合硫酸盐型厌氧氨氧化反应的合理启动运行方式。

一体式厌氧-好氧流化床反应器同步脱氮除硫实验

采用一体式厌氧-好氧流化床反应器处理含氮和含硫化物的废水,分别考察了硫氮比(硝氮和亚硝氮)、碳氮比(氨氮)等因素对同步脱氮除硫效果的影响,并对厌氧区固体产物进行了分析.实验结果表明:混养条件下获得了较好的脱氮、脱硫、去除COD的效果;S2-浓度增加对厌氧COD去除、反硝化过程无显著影响;当S2-浓度小于4.6mmo.lL-1时,对厌氧氨氮去除有一定的促进作用.S/N(NO3--N和NO2--N)在0.2～1.7范围内,可以获得20%～75%单质硫转化率.C/NH4+-N的降低对厌氧脱氮效果无明显影响,但可促进硫化物的去除.X射线衍射分析表明,厌氧区固体产物为单质硫.好氧进水中硫化物浓度增加对好氧区COD去除影响不明显,但S2-浓度大于15mg·L-1时会对硝化过程产生明显抑制.

生物脱氮除硫(S^(2-))菌株的分离和特征

采用选择性无机培养基从土壤中富集和分离筛选出一株既能脱氮又能除硫(S2-)的菌种(暂定名T 39)。研究结果表明,该菌种可以在以硫化物(S2-)作能源,以碳酸氢盐作碳源,以硝酸盐作氮源的无机培养基中生长;在培养基中添加少量酵母浸出膏可促进生长;其菌落圆形、湿润、浅黄;其细胞杆状,革兰氏染色阴性,无芽孢,单极生鞭毛,兼厌气,中温性,生长最适起始pH 6.5~7.5,最适温度25~30℃。该菌株16S rDNA序列与多株施氏假单胞菌(P seud om onas stutzeri)16S rDNA序列的同源性达到99%以上。

同步脱氮除硫污泥及其微生物生态学特性

研究了同步脱氮除硫反应器稳态运行时的污泥特性与微生物生态学特性。测得污泥粒径为0.54～3.99mm,沉降速度为56.13～171.43 m·h^(-1),污泥湿密度为1.08 kg·m^(-3)。采用光学显微镜观察发现,污泥形状不规则,由污泥亚单位(菌胶团和絮体污泥)复合而成。采用扫描电镜观察揭示,污泥表面微生物以杆菌为主,内部微生物形态多样。运用PCR-DGGE分析表明,同步脱氮除硫污泥的微生物种类多样性较高,其中以变形菌门的微生物为主。

同步脱氮除硫燃料电池的电化学特性研究

同步脱氮除硫工艺以硝态氮作为电子受体,硫化物作为电子供体,通过以废治废,去除氮硫污染物。本文构建了双室型微生物燃料电池(microbialfuelcell,MFC),将同步脱氮除硫工艺与MFC相结合,在处理废水的同时生产电能。与化学对照组相比,该同步脱氮除硫MFC具有高基质去除性能和产电性能。当进水硝态氮和硫化物的浓度分别为95.54和540 mg·L^(-1),反应时间为20 h时,硝态氮和硫化物的去除率分别高达96.50%和99.64%;最大电流密度达457.20 mA·m^(-2),稳定电流密度为30.33 mA·m^(-2)。通过循环伏安法、极化曲线法和电化学阻抗分析,探究了同步脱氮除硫MFC的电化学特性。结果表明,在同步脱氮除硫MFC电极上,同步发生了脱氮除硫反应,该MFC最大功率密度为75.70 mW·m^(-3),内阻约为2474Ω,其对同步脱氮除硫MFC电化学性能具有制约作用。

pH冲击对同步厌氧生物脱氮除硫反应器性能的影响

研究了pH冲击对同步厌氧生物脱氮除硫反应器性能的影响。同步厌氧生物脱氮除硫体系的酸碱缓冲容量不大,反应液pH值对进水pH冲击的响应较为灵敏。实际响应曲线不同于单纯水力停留时间分布所致的理论响应曲线,反应液pH值变化是水力传递等物理作用、基质解离等化学作用以及细菌代谢等生物作用的综合效应。pH值冲击对硫化物氧化过程有一定的影响,但可恢复。反应液pH值较高时,出水硫酸盐质量浓度较低,高pH值可抑制硫化物向硫酸盐的完全氧化。硝酸盐还原对pH冲击较为敏感,但出水硝酸盐质量浓度对pH冲击的响应曲线具有滞后性,可能与硝酸盐运输至细胞体内的运输方式有关。