垃圾渗滤液中有机物对其厌氧氨氧化的影响

为了考察垃圾渗滤液中有机物对其厌氧氨氧化反应的影响,保证晚期垃圾渗滤液的深度脱氮,采用短程硝化SBR联合厌氧氨氧化SBR(ASBR)两级系统处理氨氮为(2 000±100)mg/L、COD为(2 200±200)mg/L的实际晚期垃圾渗滤液进行试验研究.短程硝化SBR运行了100d,亚硝酸盐积累率达到了95%以上.ASBR采用进水逐步加大渗滤液掺入比例的方式进行驯化.实验结果表明,随着掺入比例的增大,进水可降解COD增加到150 mg/L左右时,ASBR的氮负荷速率从1.20 kg/(m3·d)降到了0.28 kg/(m3·d),氮去除速率从1.10 kg/(m3·d)下降到了0.19 kg/(m3·d),表明系统趋于崩溃.当ASBR进水可降解COD再次降低到50 mg/L左右时,系统的厌氧氨氧化菌活性得到了恢复,最大的氮负荷速率和氮去除速率分别达到了1.55和1.20 kg/(m3·d).定量PCR试验表明,当系统的厌氧氨氧化菌活性得到恢复后,厌氧氨氧化菌占全细菌的比例达到了试验期间的最大值1.94%.     

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.     

反硝化-厌氧氨氧化掺杂培养的厌氧氨氧化菌影响因素研究

为了得到厌氧氨氧化菌最适宜的生长环境,利用培养成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥进行厌氧氨氧化菌的影响因素研究。探讨了温度、pH值、COD、进水基质(NH_4~+-N和NO_2~--N)对厌氧氨氧化菌活性的影响。研究结果表明:厌氧氨氧化菌最适温度为40℃;最适pH值范围为7.0~8.0;COD质量浓度低于100mg/L时,对厌氧氨氧化菌无明显抑制作用,COD质量浓度高于100mg/L时,反硝化菌生长占据优势,一定程度上抑制了厌氧氨氧化菌的活性;进水基质NH_4~+-N和NO_2~--N在质量浓度分别低于1 540mg/L和140mg/L时,厌氧氨氧化菌活性没有受到严重抑制。控制厌氧氨氧化工艺的最适生长条件,有利于厌氧氨氧化菌的快速生长,进而为厌氧氨氧化反应器的快速启动奠定基础。     

厌氧氨氧化菌混培物的培养及上流式厌氧污泥床反应器运行

采用污泥混合接种的方法,利用UASB(厌氧污泥床)反应器完成了厌氧氨氧化混培菌的培养与驯化并启动了实验室规模的厌氧氨氧化反应器。当含氮模拟废水进水氨氮浓度和亚硝氮浓度分别为3～5mmol/L和4～6mmol/L,进水氨氮、亚硝氮的容积负荷分别为2mmol/(L·d)和2.5mmol/(L·d),氨氮、亚硝氮的最大去除率分别可达63%和78%。对UASB反应器工艺运行条件的研究表明:厌氧氨氧化反应的最适pH为7.5,最适反应温度为35°C。厌氧氨氧化反应速率与亚硝氮浓度有关,当亚硝氮浓度大于10mmol/L时对厌氧氨氧化反应具有明显的抑制作用。     

微氧条件下FA、FNA和pH对半短程硝化的影响

采用微孔曝气与机械搅拌相结合的序批式反应器(SBR),研究了微氧条件(0.3～0.5 mg/L溶解氧)下游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)的质量浓度和pH对半短程硝化过程的影响。试验结果表明:在温度为(28±2)℃,进水pH值为7.8～8.3,FA的质量浓度为16～120 mg/L时均可实现稳定的半短程硝化,其中,FA的质量浓度为40 mg/L时亚硝酸盐积累率(NAR)最大,为95%.反应过程中发现,随着反应进行,FA浓度下降,FNA浓度上升,有利于抑制亚硝酸盐氧化细菌(NOB)生长,使实验过程中无需额外持续投加NaHCO_3维持恒定pH,可节约NaHCO_3约40%.反应运行94 d,氨氧化速率由40 mg/(L·h)上升到115 mg/(L·h).高通量测序发现,亚硝化单胞菌占比由32%增至39%;当FA的质量浓度高于40 mg/L时会明显降低氨氧化细菌(AOB)的增长速率,导致Nitrospira数量增多。     

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。     

低基质条件下厌氧氨氧化生物膜和颗粒污泥脱氮性能对比研究

在低基质质量浓度条件下,对海绵填料生物膜反应器和颗粒污泥反应器进行厌氧氨氧化的脱氮性能进行对比研究。研究结果表明:当进水NH4+-N和NO2--N质量浓度分别为(17.03±2.16)mg/L和(19.17±2.33)mg/L时,颗粒污泥厌氧氨氧化反应器的脱氮性能明显优于海绵填料生物膜反应器的脱氮性能;保持对NH4+-N和NO2--N的平均去除率为90%以上时,通过缩短水力停留时间,颗粒污泥反应器容积氮去除速率可达3.55 kg.N/(m3·d),而海绵填料生物膜反应器仅为0.94 kg·N/(m3·d);进水中NO2--N与NH4+-N的质量浓度比能影响反应器的化学计量关系。     

短程硝化联合厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液的启动

针对晚期垃圾渗滤液脱氮难的问题,采用短程硝化SBR联合厌氧氨氧化SBR工艺处理晚期垃圾渗滤液.短程硝化SBR经过50 d驯化和培养,其最终出水亚硝态氮质量浓度维持在500 mg/L左右,短程硝化率稳定在98％以上.为了消除过高亚硝态氮对厌氧氨氧化菌的抑制,压氧氨氧化SBR由传统的操作模式改为反应期间连续进水间歇沉淀和出水,其水力停留时间控制在20 h.在配水驯化期,进水亚硝质量浓度由60 mg/L提升至395 mg/L,总氮容积去除速率由0.10 kg/(m3·d)提升至0.75 kg/(m3·d);驯化结束后,逐步掺入渗滤液,在实验的第156天,进水中的亚硝态氮全部由好氧SBR的出水提供.研究结果表明:渗滤液中难降解的COD未对厌氧氨氧化菌产生抑制作用,少量的反硝化作用反而提高了系统总氮的去除率,此时,系统的总氮容积去除速率为0.76 kg/(m3·d),进水COD、亚硝态氮和氨氮质量浓度分别为295,390,295 mg/L,出水CDO、亚硝态氮和氨氮质量浓度分别为246,1.3和0.6 mg/L;在不添加任何碳源的条件下,总氮去除率达90％以上.     

低温厌氧氨氧化生物滤池细菌群落沿层分布规律

通过扫描电镜(SEM)、变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)和克隆测序等方法,对低温(14.9～16.2℃)稳定运行的上流式厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物滤池内上(140～190 cm)、中(60～140 m)、下(10～60 cm)3部分细菌群落分布进行研究.研究结果表明:大部分氨氮、亚氮在反应器中部呈比例地去除,总氮去除负荷达2.4 kg/(m3.d);类似ANAMMOX菌的球形细菌主要分布在反应器中部;生物滤柱上部细菌多样性最高,中部其次,下层细菌多样性最低,细菌群落结构沿层变化是适应生物滤柱沿层氮素变化的结果;生物滤柱不同滤层分布着同一种厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)与好氧氨氧化菌(AOB),克隆测序鉴定ANAMMOX菌为Candidatus Kuenenia stuttgartiensis,AOB为Nitrosomonas sp.ENI-11:AOB的存在能够消耗进水中的微量溶解氧,为反应器创造厌氧环境,有利于生物滤柱中部富集较多的ANAMMOX菌.     

游离氨对晚期垃圾渗滤液短程硝化影响

利用SBR反应器,探讨了不同溶解氧(DO)浓度和污泥浓度条件下,游离氨(FA)对晚期垃圾渗滤短程硝化过程的影响.试验结果发现,当DO浓度从0.5 mg/L增加到0.75 mg/L时,最大氨氧化速率有较大的增加,且较高的亚硝酸菌活性可以减弱FA对其的抑制作用,FA对硝酸菌的抑制浓度约为4.2～8.1 mg/L;限制DO实现短程硝化比控制FA更为稳定;污泥浓度也是短程硝化的重要影响因素之一,当DO浓度控制在0.75 mg/L时,较佳的污泥浓度约为6 800～8 100 mg/L.此时亚硝酸菌活性较强,且由于FA在污泥絮体内的扩散限制,亚硝酸菌可"适应"更高的FA浓度.图5,表2,参10.     

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.     

厌氧氨氧化影响因素分析研究

厌氧氨氧化是目前最简捷、最经济的生物脱氮途径之一,受到极大的关注,但是厌氧氨氧化菌生长缓慢,环境条件要求高,综述了基质浓度、温度、pH值对厌氧氨氧化活性的影响,探讨适合厌氧氨氧化菌生长的有利条件,并对厌氧氨氧化的发展提出了建议。     

短程硝化–厌氧氨氧化在实际垃圾渗滤液处理工程中的启动运行研究

针对新型脱氮工艺短程硝化?厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程中亚硝氮难以稳定生成的难题, 设计水解酸化+UASB+好氧氧化的处理工艺, 应用于实际垃圾渗滤液处理工程。结果表明, 当进水氨氮浓度为610~1900 mg/L, C/N 比为1.8~3.5时, 在进水量为100 m³/d, 回流比为2:1, pH 值为7.5~8.0, DO为2.0 mg/L的调试条件下, O池发生短程硝化, 积累200 mg/L的亚硝氮, 积累率最高达78%。微生物DNA 检测发现, O池中AOB物种丰度是NOB的10倍以上。水解酸化池中存在COD、氨氮和总氮同时去除的现象, COD去除量不能满足全部总氮反硝化, 剩余的总氮通过厌氧氨氧化过程去除, 通过ANAMMOX反应去除的总氮占水解酸化池总氮去除量的35%~67%。在实际垃圾渗滤液处理工程中, 通过控制进水量、回流比、pH和溶解氧等条件, 成功地启动短程硝化?厌氧氨氧化工艺。     

单级自养脱氮污泥的厌氧氨氧化代谢特征

以单级自养脱氮污泥为研究对象,采用批式试验的方式,分析在不同进水水质条件下系统内生成的中间产物的种类及其含量,研究了单级自养脱氮污泥的厌氧氨氧化反应的代谢特征.实验结果表明,单级自养脱氮污泥具有厌氧氨氧化反应功能.部分NH+4和NO-2是按照Graaf提出的厌氧氨氧化代谢途径去除的:NO-2首先被还原为NH2OH,生成的NH2OH则与系统内的NH+4反应生成N2H4,N2H4继续被转化为N2实现氮的去除.还有部分NH+4和NO2是按照另外一条厌氧氨氧化反应代谢途径去除的:NH2OH与NO-2在缺氧条件下被转化为N2O,N2O则进一步被转化为N2而实现氮的去除,同时NH+4被氧化为NH2OH.该途径中NH+4转化为NH2OH的反应和N2O转化为N2的反应可能是相互耦合的过程,但关于这点还需进一步证实.     

厌氧氨氧化及其工艺的研究现状

厌氧氨氧化工艺是生物脱氮领域里不断发展起来的新工艺,具有自身的优势,有很好的发展前景。通过介绍厌氧氨氧化的发展,进而谈到对厌氧氨氧化菌的研究。重点介绍了目前已开发出的三种厌氧氨氧化工艺:两相SHARON-ANAMMOX工艺、OLAND工艺、CANON工艺。     

Review: Anaerobic ammonium oxidation for treatment of ammonium-rich wastewaters

The concept of anaerobic ammonium oxidation （ANAMMOX） is presently of great interest. The functional bacteria belonging to the Planctomycete phylum and their metabolism are investigated by microbiologists. Meanwhile, the ANAMMOX is equally valuable in treatment of ammonium-rich wastewaters. Related processes including partial nitritation-ANAMMOX and completely autotrophic nitrogen removal over nitrite （CANON） have been developed, and lab-scale experiments proved that both processes were quite feasible in engineering with appropriate control. Successful full-scale practice in the Netherlands will accelerate application of the process in future. This review introduces the microbiology and more focuses on application of the ANAMMOX process.     

厌氧氨氧化脱氮新技术及特点

对厌氧氨氧化生物脱氮新技术的原理及其应用现状进行了评述,同时探讨了厌氧氨氧化生物脱氮新技术的研究和开发的新工艺,分析了这些新技术、新工艺的特点和研究开发应用的前景。     

上流式生物滤池中CANON工艺的恢复启动方法

为研究恢复启动全程自养脱氮（CANON）工艺的方法,在原CANON工艺反应器上流式生物滤池中进行小试试验未对反应器内污泥进行任何处理的条件下,以自配的含NH4＋．N和N02--N的培养基质为入水,采取经由厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应的方式,对停止运行约1年的原CANON工艺进行恢复启动．调整水力停留时间（HRT）和培养基质中NH4＋N、N02--N质量浓度,启动ANAMMOX反应;然后,调整培养基质中N02--N质量浓度和溶解氧（DO）,成功启动了CANON反应器,整个过程共耗时67d．CANON工艺恢复启动完成后,当HRT为4．25h时去除效果较好,此时NH4＋－N的容积负荷为160mg／（L·d）,NH4＋－N的去除率为90％左右,总氮（TN）去除率约为70％,TN去除量与N03－－N生成量的比值介于1：0．13与1：0．32之间．     

温度对ANAMMOX滤池的影响

为了深入研究温度对厌氧氨氧化生物膜滤池性能的影响,采用缺氧下向流生物膜滤池进行试验.实验结果显示,ANAMMOX滤池的氨氮去除速率及氨氮容积负荷率均随温度的升高而增大,并利用Arrhenius公式推算出了该ANAMMOX滤池的反应速率与温度之间的定量关系.