C/N对HN-AD菌藻颗粒污泥体系处理农村污水的影响

通过在传统菌-藻共生好氧颗粒污泥体系(ABGS)中引入异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌构建H-ABGS体系,以合成农村污水为研究对象,考察碳氮比(C/N=1,2,4,6,8,10)对H-ABGS系统中污染物去除性能和微生物特性影响.结果表明,C/N为4时,H-ABGS系统的总氮去除率高于ABGS系统(12.05%)和好氧颗粒污泥(AGS)系统(44.86%).微生物群落分析显示,适应低碳环境的Thauera菌属和脱氨关键菌属norank_f__A4b可能是确保H-ABGS系统在低碳环境下具备高脱氮性能的关键.微生物群落的共生模式和相关性分析表明,引入HN-AD菌有助于最小化生态位,与藻共同形成稳定的共生体系,从而确保系统的稳定性.此外, C/N为4时,高表达的硝酸还原酶可能有助于确保H-ABGS系统在低碳环境下具备卓越的脱氮性能.

HN-AD菌强化3D-RBC处理养猪废水及微生物特性研究

针对现有养猪废水处理工艺中普遍存在的高氨氮(NH4+-N)生物毒性大、工艺流程长、运行成本高和脱氮效果差等问题,采用耐受性强的异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌挂膜启动三维结构生物转盘(3D-RBC)预处理养猪废水,仅需15d就完成了3D-RBC反应器的快速挂膜.采用调节盘片线速度和C/N的方式,仅65d实现了HN-AD菌在反应器中的富集及养猪废水预处理工艺的启动.采用该工艺对实际养猪废水进行处理,结果表明,HN-AD菌剂挂膜的3D-RBC工艺耐受高氨氮性能强,原水中COD、NH4+-N、TN的去除率高达69.8%、87.9%和79.5%,污染物削减效果明显优于传统工艺.采用高通量测序技术研究了功能菌优势化构建过程中微生物群落结构的变化规律,结果表明,生物膜内具有HN-AD功能的优势菌由盐单胞菌属(Halomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)逐渐变为丛毛单胞菌属(Comamonas)、嗜氢菌属(Hydrogenophaga)等,且后者的相对丰度逐渐上升.扫描电子显微镜结果显示,生物膜以丝状菌为骨架,紧密附着在盘片上的生物膜层表面聚集了以杆状和球状为主的微生物,这与生物多样性分析得出的结论较一致.

阴极HN-AD菌OTU数量对单室MFC启动的影响

设计了新的方法驯化取自榨菜废水处理厂的活性污泥,获得了异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌OTU数量分别为1500和7500的HW1、HW2两种活性污泥。以高盐榨菜废水为处理对象,设置了HN-AD菌OTU数量分别为0、1500、7500的三组实验(S1、S2、S3),对比研究了阴极接种污泥HN-AD菌OTU数量对单室MFC启动的产电及污染物去除性能影响。结果显示,S3实验组启动单室MFC具有较好的脱氮性能,产电结束后NH_(4)^(+)-N及TN的去除率分别达到了(90.13±2.55)%与(90.83±1.46)%。S1实验组的最高输出电压[(0.4972±0.0335)V]、最大功率密度(11.59 W/m^(3))、最大电流密度(56.35 A/m^(3))、产电周期(116 h)及库仑效率[(16.27±0.47)%]均大于S2和S3,但是前者的NH_(4)^(+)-N及TN去除率分别仅为(6.84±1.09)%与(6.20±0.60)%,均低于后者。HN-AD菌OTU数量对单室MFC启动时的COD去除性能无显著影响。

HN-AD菌生物强化接触氧化工艺处理猪场沼液

针对养猪废水采用传统工艺经厌氧发酵处理后,形成高氨氮低碳氮比沼液,导致脱氮效果差、工艺流程复杂、启动周期较长等问题.本研究以异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌为生物强化剂,以PAN活性炭纤维作为填料的生物接触氧化池(BCO)为生物膜反应器,形成生物强化BCO工艺处理猪场沼液.前期污泥驯化阶段发现,NH_4^+-N浓度高于500 mg·L^(-1)时,污染物去除率明显降低,经HN-AD菌剂生物强化后,耐受NH_4^+-N浓度可高于600 mg·L^(-1)且能保持污染物的高效去除.采用HN-AD生物强化的BCO工艺处理真实猪场沼液,对NH4+-N、TN和COD的平均去除率分别为86. 9%、70. 5%和74. 4%,分别高于传统处理工艺的57. 6%、50. 3%和50. 0%,出水浓度均低于相关污染物排放标准.采用高通量测序技术研究了功能菌富集过程中微生物群落结构的变化规律,结果表明,生物膜内属于HN-AD菌的优势菌由Alcaligenes这一种菌属增加为生物强化后的Diaphorobacter、Acinetobacter和Thauera等多种菌属,且Acinetobacter菌属的相对丰度明显高于接种菌剂.扫描电子显微镜结果也进一步证实了生物强化的存在,紧密附着在填料上的生物膜层表面富集了以杆状和球状为主的HN-AD功能菌.

MABR快速富集HN-AD菌强化处理高氨氮废水

对比研究贯通式、闭端式2种膜组件形式的膜曝气生物膜反应器(MABR)对高氨氮模拟废水的处理性能。结果表明:MABR在8 d内实现菌液快速挂膜,且贯通式MABR的生物附着量、脱氮效率均高于闭端式。贯通式MABR对高氨氮废水中NH+4-N、TN、COD的去除率均比闭端式高出20%左右,具有更好的脱氮除碳效果。高通量测序分析显示,贯通式MABR于挂膜阶段实现了HN-AD菌快速富集,并在处理高氨氮废水过程中仍保持其较高丰度(不动杆菌属Acinetobacter占22.1%、假单胞菌属Pseudomonas占43.2%),但闭端式MABR未优势富集HN-AD菌。贯通式MABR相比闭端式MABR具有更高DO条件促进HN-AD菌富集,从而强化了对高氨氮废水的处理效果。

异养硝化-好氧反硝化菌群YQS脱氮及聚集特性研究

从自然环境中分离得到一个兼具异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)性能和聚集性能的菌群YQS,鉴定其优势属为Rhizobium、Azoarcu和Hydrogenophaga。综合分析了菌群YQS的脱氮性能、影响异养硝化性能的因素、聚集性能和胞外聚合物(EPS)的分泌情况。结果表明,菌群YQS对氨氮、硝态氮和亚硝态氮的去除率分别为97.33%、89.55%和85.94%;碳源为柠檬酸钠、C/N为12、温度为30℃、转速为130 r/min是菌群YQS进行异养硝化的最佳条件;菌群YQS的良好聚集性能与其分泌的EPS有关,聚集指数可达53.72%。菌群YQS的分离为实现污水生物高效脱氮和功能微生物富集提供了新的生物资源。

耐高温异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮特性研究

经过16S rDNA以及各项菌株生理生化特性研究试验,寻找一种耐热性较好的异养硝化-好氧反硝化菌(HN-AD)菌株,并将菌株接种至模拟污水环境的硝酸盐氮培养基中,研究其在不充足碳源及充足碳源的情况下菌株的脱氮效率及硝酸盐氮去除率。结果表明,在温泉中筛选出一种可使污水的pH更适合自身反硝化作用的HN-AD菌株,经鉴定所筛选出的HN-AD菌为斯氏假单胞菌。该菌株在模拟污水环境下反硝化最适pH为8.0,在充足碳源的情况下,其硝酸盐氮去除率能到达93%以上。菌株不仅拥有着较为高效的脱氮效率以及较高的硝酸盐氮去除率,而且拥有着自我调节环境pH的能力,能在充足碳源的情况下调节至最佳氮降解的pH。

异养硝化-好氧反硝化在生物脱氮方面的研究进展

异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification,HN-AD)菌的发现,是对传统硝化反硝化理论的丰富与突破。HN-AD菌不但可以将氨氮转化为氮气等气态产物,而且几乎不会产生NO-2-N/NO-3-N的积累,还可以去除COD,这一优势使其成为生物脱氮领域的研究热点。在介绍HN-AD基本理论及典型HNAD菌代谢机理的基础上,重点综述了近年来分离出的典型HN-AD菌的脱氮特性,分析了HN-AD菌的最佳脱氮参数,同时介绍了HNAD菌在废水处理方面的应用现状,最后对其前景进行了展望。

生物膜层DO浓度对MABR中异养硝化-好氧反硝化的影响

高浓度氨氮(NH_(4)^(+)-N)废水的好氧生物处理是一个高氧需求过程.膜曝气生物膜反应器(membrane aerobic biofilm reactor,MABR)因其高氧利用率、低能耗优势在高氨氮废水处理中具有重要应用潜力.通过启动贯通式MABR接种异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,HN-AD)脱氮混合菌液处理高氨氮模拟废水,调节进气量实现生物膜层不同溶解氧(DO)浓度,考察生物膜层DO浓度对MABR脱氮性能、HN-AD菌多样性及其脱氮功能基因的影响.结果表明:①MABR中仅生物膜内层DO浓度随进气量的增加而提升,生物膜外层DO浓度始终保持为0 mg/L;高DO浓度下反应器NH_(4)^(+)-N、总氮(TN)去除率相比低DO浓度分别增加了28.15%和24.18%,提高生物膜内层DO浓度强化MABR脱氮性能.②高通量测序分析表明,HN-AD菌是MABR中的脱氮功能微生物,研究获得假黄褐藻属(Pseudofulvimonas)、脱氮副球菌属(Paracoccus)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)和不动杆菌属(Acinetobacter)等共13种HN-AD菌属,其总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为12.97%、19.05%和22.01%,说明提高生物膜内层DO浓度促进了HN-AD菌属的富集.③PICRUSt1功能基因预测发现,MABR中HN-AD菌的好氧反硝化功能基因(napA、napB)总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为0.00013‰、0.019‰和0.060‰,说明提高MABR生物膜内层DO浓度加快了HN-AD菌的好氧反硝化进程,促进了MABR中HN-AD过程的实现.研究显示,通过调节进气量实现生物膜内层不同DO浓度,可以强化MABR脱氮性能,提高HN-AD菌属富集程度,促进MABR中HN-AD过程的实现.

氮污染去除领域在污染水体中的应用

异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification,HN-AD)菌能够在好氧条件下快速降解水体氨氮和COD,并产生含氮气体,几乎不存在NO2--N/NO3--N的积累,这些优势使它成为氮污染去除领域的研究热点。本文在介绍了HN-AD菌来源及代谢途径的基础上,阐述了目前已分离的HN-AD菌最佳生长参数,综述了C/N、温度等环境因素对HN-AD菌脱氮能力的影响,同时探讨了HN-AD菌实际应用现状,并对其发展和应用进行了展望。

Pseudomonas oryzihabitans EN-F4菌株的脱氮特征及羟胺对其脱氮过程的促进作用

【目的】异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)微生物在生物脱氮中具有重要作用,而能同时去除废水中多种无机氮尤其是羟胺的HN-AD微生物报道较少。本研究从菜地中分离筛选出一株能同时去除羟胺和亚硝酸盐的HN-AD菌株EN-F4,探究其脱氮特征以及羟胺对其脱氮过程的影响,为提高废水处理效率奠定基础。【方法】通过形态学和16S rRNA基因测序对该菌株进行鉴定,并利用批量试验研究该菌株的脱氮特征,结合氮平衡、酶活性和特异性酶抑制剂探索菌株的HN-AD机理,最后通过添加羟胺研究其对不同氮源转化的影响。【结果】菌株EN-F4经鉴定为栖稻假单胞菌(Pseudomonas oryzihabitans),该菌株在25℃条件下对铵盐、羟胺、亚硝酸盐和硝酸盐的去除效率分别为99.27%、99.13%、87.01%和85.20%,对应的最大去除速率分别为8.27、1.85、5.10和5.31 mg/(L·h)。更突出的是,外加羟胺后不会抑制该菌的反硝化能力,反而促进了亚硝酸盐和总氮的去除,其最大去除速率分别提升至7.80 mg/(L·h)和7.51 mg/(L·h)。结合酶活性的成功检测、氮平衡和HN-AD特异性酶抑制剂分析证实了菌株具有优异的HN-AD能力。【结论】菌株Pseudomonas oryzihabitans EN-F4可以在25℃条件下高效地进行HN-AD去除废水中的多种无机氮,且羟胺能显著促进亚硝酸盐和总氮的去除。