有氧条件下ANAMMOX反应及其在HABR反应器中实现

为了深入研究厌氧氨氧化(ANAMMOX)新型生物脱氮工艺,减轻水体氮素污染,防止水体富营养化,用无纺布填料进行了ANAMMOX细菌的培养和富集,并通过批式实验研究了DO存在时ANAMMOX反应的可行性及其在HABR反应器中的运行性能. 实验结果表明,在有氧条件下能够发生ANAMMOX反应,反应器中同时存在好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的协同作用. DO浓度为1.0～6.47 mg/L时,ANAMMOX细菌活性较低,NH 4-N和NO-2- N降解速率分别为1.52 mg/(L·h)和1.83 mg/(L·h);当DO浓度小于1.0 mg/L时,ANAMMOX细菌活性升高,降解速率分别达到3.40 mg/(L·h)和3.98 mg/(L·h). ANAMMOX工艺可以在HABR反应器中实现,受DO、温度等因素的影响,TN去除负荷较低,只有0.01 kg/(m3·d).     

厌氧氨氧化反应器运行过程微生物群落演替分析

为探究厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程中微生物群落结构的演化,采用高通量测序技术对ANAMMOX反应器中微生物群落结构进行分析.结果表明:反应器运行61d后氮去除负荷达到1.04kg·N·m^-3·d^-1,总氮去除率达75%以上.反应器中微生物多样性较为丰富,存在变形菌门、绿曲挠菌门、绿菌门、浮霉菌门等微生物.从启动到稳定过程中微生物群落结构趋于稳定.其中和脱氮相关的变形菌门和浮霉菌门合计占比达40%以上.ANAMMOX菌所在的浮霉菌门比例随运行时间延长而逐渐增加,是反应器脱氮效能提高的主要原因.反应器内占据优势地位的ANAMMOX菌主要为Candidatus Kuenenia属,占比14%左右,同时还有少量Candidatus Brocadia属.     

基于SASMBR的城镇污水PN/ANAMMOX研究

基于目前短程硝化–厌氧氨氧化(partial nitritation and anammox, PN/A)工艺处理城镇污水中反应器运行不稳定和氮去除负荷低的问题, 本文设计一种新型复合生物反应器: 序批式–折流板–分置膜生物反应器(sequencing batch-baffled-separate membrane bioreactor, SASMBR)。将该反应器应用于PN/A工艺处理城镇污水, 探究反应器的性能, 并对SASMBR运行PN/A工艺的运行成本进行分析。结果表明, 采用SASMBR 反应器运行PN/A工艺处理城镇污水, 能够实现高效稳定的脱氮效果, TN去除率达到80%~85%, 氮素去除负荷(nitrogen removal rate, NRR)达到0.20~0.22 kgN/(m^-3·d^-1), 出水TN浓度维持在8 mg/L以下。16S rRNA基因测序分析发现, 短程硝化SASMBR反应器内设置的折流板能够富集氨氧化细菌(ammonia oxidation bacteria, AOB), 确保短程硝化SASMBR反应器的良好性能; 厌氧氨氧化SASMBR内固定在折流板两侧的无纺布可以有效地持留厌氧氨氧化菌(ammonium oxidizing bacteria, AnAOB), 同时, 厌氧氨氧化SASMBR内丰度升高的AOB可以为AnAOB 提供生长的厌氧环境和 NO₂^--N 基质, 使厌氧氨氧化SASMBR反应器能够快速启动和高效稳定运行。SASMBR的运行成本为0.037 元/m³, 比传统城镇污水处理厂的运行成本大幅度降低。     

厌氧氨氧化滤柱处理生活污水及稳定性

为探究厌氧氨氧化(ANAMMOX)处理城市生活污水的效果及稳定性,采用不含有机碳源的模拟废水梯度改变进水总氮质量浓度(240 mg/L降至50 mg/L),后改用含有机碳源的实际生活污水,实现了厌氧氨氧化生物滤柱超过140 d的稳定高效运行。研究结果表明:厌氧氨氧化生物滤柱在16~24℃时依然保持良好活性,但总氮去除负荷(NRR)随着温度的下降而显著降低,其变化规律符合Arrhenius方程,实际活化能为62.824 kJ/mol;进水总氮质量浓度降至50 mg/L未降低滤柱的处理性能及稳定性,同时由于游离亚硝酸(FNA)的抑制解除,NRR提高了10%;滤柱能够承受低基质所带来的高水力负荷,综合考虑NRR、总氮去除率(TNR)及水力负荷,滤速应控制在9.00~11.21m/h;当进水ρC/ρN(有机物质量浓度与氮素质量浓度之比)小于0.3时,可实现厌氧氨氧化与反硝化耦合,提高TNR;厌氧氨氧化生物滤柱能够实现对于中低温(16~24℃)、低基质(50 mg/L)并含有有机碳源(ρ(BOD)为15 mg/L)的生活污水的稳定高效处理,平均出水总氮质量浓度为9.38 mg/L,平均TNR达到了81.00%,平均NRR为0.93 kg/(m3·d),总氮处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。试验全程超过300 d,厌氧氨氧化生物滤柱能够保持稳定性,厌氧氨氧化计量系数稳定,滤柱结构未因滤速、有机碳源的变化而改变。     

ANAMMOX生物滤池不同质量浓度脱氮试验

目的研究ANAMMOX工艺在生物滤池中的脱氮性能,以提高该工艺在实际运行中的脱氮效率.方法采用ANAMMOX生物滤池作为反应器,控制反应水温在25~31℃,逐步增加进水NH+4-N和NO-2-N的基质质量浓度,研究ANAM M OX生物滤池工艺在不同质量浓度负荷下各滤层脱氮规律.结果 ANAMMOX生物滤池生物量分布呈现先增后减再逐渐趋于平缓的趋势.厌氧氨氧化生物量集中分布在0~50 cm滤层,进水口处生物量较低.进水NH+4-N和NO-2-N的基质质量浓度分别在90 mg/L、120 mg/L时去除效率最佳.当进水NH+4-N和NO-2-N的基质质量浓度分别高于120 mg/L、160 mg/L时,ANAMMOX脱氮性能受到较大的抑制作用.结论进水NH+4-N和NO-2-N的基质质量浓度对ANAMMOX脱氮性能有较大影响.     

常温低基质下厌氧氨氧化反应器的影响因素研究

以上向流生物滤柱为反应器,实验室内氧化沟回流污泥为接种污泥,在常温低基质下成功启动了厌氧氨氧化反应器.在此基础上,研究了pH,亚硝酸盐氮与氨氮之比和HRT对厌氧氨氧化反应的影响.结果表明:厌氧氨氧化反应的最适pH值为6.7～8.7;亚硝酸盐氮与氨氮的最适比值为(1.35～1.37)∶1;厌氧氨氧化反应的临界HRT是2h,随着HRT的缩短,总氮的去除率迅速降低.     

厌氧氨氧化过程中无机碳对脱氮效能的影响

采用上流式厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, ANAMMOX)反应器,通过氮去除效能的变化,研究无机碳(inorganic carbon, IC)在厌氧氨氧化过程中的作用及IC质量浓度对厌氧氨氧化过程的影响.结果表明:当进水不投加IC时,反应器脱氮效能明显下降,当进水IC和总无机氮(total inorganic nitrogen,TIN)的质量浓度之比ρ_IC/ρ_TIN为0.2~0.4时,脱氮效能得到恢复并逐步提高.ρ_○IC/ρ_○TIN从0.4继续提高至1.0时,脱氮效能不再发生明显变化.在ρ_○IC/ρ_○TIN为0.4的条件下启动新反应器,运行61天后氮去除负荷达到1.04kg·m^-3·d^-1,ANAMMOX菌活性明显高于原反应器.表明厌氧氨氧化过程中,IC主要提供碳源并充当反应催化剂,充足的IC供应是提高ANAMMOX活性和维持稳定脱氮的必要条件,厌氧氨氧化启动过程中进水IC和TIN最佳质量浓度之比为0.4.     

厌氧氨氧化反应器启动运行研究进展

厌氧氨氧化技术作为一种新型脱氮技术,在废水生物脱氮领域具有良好的应用前景,介绍了厌氧氨氧化技术机理,并阐述了厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应的影响因素;分析了近年来采用不同反应器、不同泥源进行ANAMMOX反应启动和运行研究进展,对不同研究的启动时间、完成启动的评判标准、运行控制条件等进行了比较.     

沸石载体恢复受饥饿影响厌氧氨氧化菌的性能研究

利用沸石良好的吸氨能力和微生物载体功能, 将受饥饿影响的厌氧氨氧化菌在含沸石的反应器内进行活性恢复, 研究沸石对长期饥饿影响下厌氧氨氧化菌恢复过程中菌群活性及结构的影响。结果表明, 经过82天的运行, 沸石反应器和对照反应器(无沸石添加)内厌氧氨氧化菌均获得恢复。沸石反应器的脱氮效率从第59天开始与对照反应器拉开差距, 运行第82天时, 沸石反应器中氮去除负荷(NRR)为177.8 mgN/(L·d), 显著大于对照反应器 (154.3 mgN/(L·d))。利用16S rRNA高通量测序方法, 对反应器内菌群的微生物组成与功能进行分析, 发现投加沸石载体使得恢复后的厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia的丰度更高, 可以更好地促进受饥饿抑制的厌氧氨氧化菌的恢复。     

不同规模污水处理系统中微生物群落结构

为了研究处理规模对污水处理系统中微生物群落结构的影响,该文采用针对氨氧化菌(AOB)功能基因氨单加氧酶(amoA),及针对细菌16S rRNA基因的末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),分析了北京市一个实际污水处理系统和一个中试反应器中AOB及细菌的群落结构,并探讨了处理规模对微生物群落结构的影响。T-RFLP指纹图谱表明:2个污水处理系统中AOB的优势末端限制性片段(T-RF)均为291和354 bp,细菌的优势T-RF为106、115、117、166、423、455、468、471、482、739、777和782bp等。T-RFLP指纹图谱分析表明:处理规模对系统中AOB群落结构没有显著影响,而对系统中细菌的多样性有一些影响。2个污水处理系统中优势AOB均属于Nitrosomonas europaeacluster和Nitrosomonas oligotrophaculster。