3DBER-S反硝化脱氮性能及其菌群特征

针对污水处理厂尾水TN去除问题,采用16S r DNA克隆文库法,探究了3DBER-S(三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺)的强化脱氮机制及其菌群特征.结果表明,I(电流)和HRT(水力停留时间)对3DEBR-S中氢自养和硫自养反硝化作用所占比例的影响较大,但对脱氮效率影响不显著.当进水C/N〔ρ(CODCr)/ρ(TN)〕为1、ρ(NO3--N)为35 mg/L、I为300 m A、HRT为4 h时,NO3--N和TN去除率可分别稳定在80%和74%以上.16S r DNA克隆文库结果显示,反应器中β变形菌纲为优势菌群,占47.89%〔以OUT(操作单元)计〕.在β变形菌纲中,与具有反硝化功能的陶厄氏菌属(Thauera)相似的细菌所占比例最大,为52.94%;与可分别利用硫和氢为电子供体进行反硝化脱氮的硫杆菌属(Thiobacillus)和食酸菌属(Acidovorax)相似的细菌分别占17.65%和14.71%.3DBER-S中存在异养联合氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,可为反硝化脱氮提供充足的电子供体,节约了有机碳源消耗,并保证了稳定高效的脱氮效果.

电流对MEC-3DBER-S脱氮除磷效果的影响及机理分析

针对低C/N污水处理厂二级处理出水中氮、磷去除问题,基于三维电极生物膜工艺(3DBER)反硝化脱氮碳源消耗量少的特点,构建了微电凝聚-三维电极生物膜耦合硫自养强化脱氮除磷工艺(MEC-3DBER-S).对比研究了3DBER与MEC-3DBER-S在不同电流强度条件下的运行特性,并结合基于nir S基因的克隆文库技术分析了MEC-3DBER-S中反硝化微生物的构成.运行结果表明,MEC-3DBER-S有效强化了氮、磷的去除效果,特别是提高了低电流条件下的脱氮效率;同时电流作用能够促进海绵铁腐蚀,提高除磷效果.当C/N=1.5、HRT=8h、I=300m A条件下,其TN和TP去除率分别达到75%和78%,分别比3DBER高10%和28%左右.基于nir S基因的克隆文库结果表明,MEC-3DBER-S中同时存在与具有异养、氢自养、硫自养和铁自养反硝化功能的菌属相似的细菌.该体系中有机碳源、H_2、单质硫和Fe^(2+)等电子供体可相互补充,强化了脱氮;同时,体系中还存在物化联合生物除磷的作用,强化了除磷.因而,MEC-3DBER-S复合反硝化体系保证了较高的脱氮除磷效果.

电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺的影响

针对污水处理厂尾水TN去除问题,研究了电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺(3DBER-S)脱氮性能及菌群结构的影响.运行结果表明:在进水pH为7.0~7.5,ρ(NO_3^--N)为35 mg/L,ρ(C)/ρ(N)为1,HRT为12h条件下,电流由60 mA增大到800 mA,NO_3^--N和TN去除率变化不明显,分别稳定在87%和76%左右;随电流增大,体系氢自养反硝化作用所占比例由22.8%逐渐上升到74.4%.基于nirS基因的克隆文库结果表明:3DBER-S中与异养、硫自养和氢自养反硝化功能菌属相似的细菌均占有一定比例;随电流增大,与氢自养反硝化功能菌属相似的细菌所占比例增大.该体系中存在异养、氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,维持了稳定高效的脱氮效果,且增大电流利于氢自养反硝化作用的增强.

复三维电极-生物膜反应器脱除饮用水中硝酸盐的试验研究

研究了连续流复三维电极-生物膜反应器在不同电流、温度和pH条件下的反硝化性能.结果表明,在电流从0mA增加至100mA的过程中,NO3--N去除率随电流增大而升高;电流为100mA时NO3--N去除率最高,达到了73.8%,出水NO3--N浓度为8.27mg.L-1;电流高于100mA时,NO3--N去除率略有下降.电流从0mA增加至150mA的过程中,NO2--N积累量先增加后减少;电流为60mA时NO2--N的积累最为严重.温度为31～35℃时,反硝化效果较好,出水NO3--N浓度低于10mg.L-1;温度为35℃时,NO3--N去除率最高,达到了85.5%.pH值为7.2～8.2时,反硝化效果较为理想,出水NO3--N浓度在10mg.L-1以下,NO2--N浓度低于1mg.L-1.该反应器具有较好的pH缓冲性能,进水pH从5.5上升至9.0的过程中,其出水pH可维持在7.6～8.2,NO3--N去除率在59.6%～80.2%.此外,电流、温度和进水pH还对氨氮的生成量和总磷的去除产生明显影响.通过复三维电极-生物膜反应器与纯电化学反应器的对比试验,对氨氮产生和总磷去除的可能原因进行了分析和探讨.