厌氧氨氧化与反硝化协同作用化学计量学分析

简述了厌氧氨氧化的研究进展，讨论了有机环境下同一反应器中厌氧氨氧化与反硝化的协同作用，推导了厌氧氨氧化的电子计量学方程式。以及有机环境下以葡萄糖为有机碳源时反硝化脱氮的电子计量方程式．电子计量学分析表明：由于反硝化将有机碳转变为CO2，可为厌氧氨氧化提供碳源，从而有利于厌氧氨氧化的进行；厌氧氨氧化产生的NO3^-可被反硝化茵利用．由于厌氧氨氧化和反硝化反应过程均产生H^＋，会引起pH值升高，这一结果与所报道的试验结果相吻合．     

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.     

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....     

厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中氨氮的实验

以市政污水处理厂浓缩池污泥作为种泥,采用升流式厌氧污泥床(UASB)作为厌氧氨氧化反应器,对垃圾渗滤液的脱氮进行3个月的连续实验.实验结果表明,厌氧氨氧化反应器对氨氮具有去除效果,且去除率呈上升趋势,月均去除率第1个月为13.1%,第2个月为27.9%,第3个月上升至39.8%.显微镜检验表明,种泥结构松散,启动运行3个月后,污泥密实且具有良好的颗粒性状;从色泽上比较,种泥为灰色,启动后的污泥略显红色,可见实验过程培养出了厌氧氨氧化细菌.     

反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥脱氮效能

采用改进的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,在温度为30℃条件下,逐渐缩短HRT(水力停留时间)由9.6 d到0.9 d,经过160 d运行,成功培养出反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥,采用荧光原位杂交(FISH)分析、16S rRNA分析等方法研究颗粒结构和微生物组成特征.结果表明:耦合颗粒污泥的氨氮和亚...     

同步反硝化产甲烷工艺处理垃圾渗滤液的实验研究

利用同步反硝化产甲烷工艺处理垃圾渗滤液,研究了进水CODCr和NO3--N负荷对反应器污染物去除能力的影响,及产甲烷反应的CODCr消耗量与甲烷产量之间的关系。结果表明:随着进水CODCr和NO3--N负荷的提高,反应器运行性能逐渐恶化,但是将CODCr负荷重新降低后,反应器性能又得以恢复,而将NO3--N负荷重新降低后,反应器性能并未得到恢复,说明高水平NO3--N负荷会对微生物的生态平衡造成不可逆破坏;进水NH4+-N浓度达到一定量时,CODCr/NO3--N会影响厌氧氨氧化反应的强度,其临界值为12.5,低于此比值该反应强度增强,反之则减弱;产甲烷反应的CODCr消耗量与甲烷产量之间满足线性关系,其甲烷产率系数为0.25mL/mg。     

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%.     

反硝化型厌氧甲烷氧化耦合厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展

反硝化型厌氧甲烷氧化(Denitrifying Anaerobic Methane Oxidation, DAMO)耦合厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation, Anammox)脱氮工艺在实现能源废水处理方面具有很大的潜力。DAMO-Anammox脱氮工艺能同时将甲烷、氨氮和硝酸盐转化为无害的N₂和CO₂,在无需额外能量消耗下实现废水中的碳氮循环,有望成为未来环境友好型废水处理的主要技术。本文讨论了DAMO-Anammox微生物的协同和竞争机制,不同电子受体的类型对脱氮过程中微生物胞外电子传递机制及脱氮除甲烷效率的影响,指出了目前DAMO-Anammox脱氮工艺存在的功能微生物富集困难、气液传质效率差和脱氮性能不足等应用瓶颈,总结了如新型反应器构型的设计、人工电子中介体投入和电化学强化等相对应的改进策略,为该工艺的进一步研究和规模化应用提供参考。     

垃圾渗滤液短程硝化反硝化中试研究

采用两级A/O-MBR中试装置构建短程硝化反硝化系统,并用于处理实际垃圾渗滤液。考察了系统在不同进水C/N比值下对污染物的去除效果,并分析了各生化单元中氨氮、硝氮、亚硝氮和总氮的变化情况。结果表明,短程硝化反硝化系统在进水C/N比值为3时,具有最佳的脱氮除碳效果,对化学需氧量(COD)、氨氮、总氮的去除率分别达到79%、99.2%和92%,具有良好的应用前景。     

厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合研究

根据厌氧氨氧化菌、反硝化菌与甲烷菌的特征,采用气提式反应器,利用反硝化颗粒污泥进行厌氧氨氧化污泥培养,研究厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合作用,并考察其对高氨氮有机废水的处理效果.反应器经过106 d的试验运行表明,NH3-N、TN、NO3-N及COD的去除率分别可达45%、69%、94%及81%;试验过程中同时观察到了厌氧脱磷现象;反应器中接种的灰黑色絮状污泥在连续运行期间逐渐转变为深棕黄色颗粒污泥.经PCR检测表明厌氧氨氧化活性较高.     

垃圾填埋层通风对循环渗滤液的硝化与反硝化作用

渗滤液循环回灌填埋层同时去除其中的碳、氮污染物的前提是层内必须存在好氧、兼性、厌氧混合代谢条件.通过对比间歇强制通风和强化自然通风这两种使填埋层内形成混合代谢条件的实验发现:两者均可使填埋层具有去除回灌渗滤液中化学耗氧量CODCr和氨氮的能力,间歇强制通风的去除负荷为CODCr165 g/(m2*d),氨氮7.5 g/(m2*d);强化自然通风则为CODCr480 g/(m2*d),氨氮16 g/(m2*d).填埋层对氨氮硝化形成的硝态氮的反硝化能力与回灌渗滤液中生物可利用碳BC与氨氮之比BC/N有关,当此比值大于4.5时,间歇强制通风填埋层可达到几乎完全的反硝化水平.但强化自然通风填埋层中,即使当BC/N大于7.5时,流出液中硝态氮仍大于50 mg/L,主要原因是层内存在持续有氧的区域,阻碍了对其的完全反硝化.     

UASB反应器内同步厌氧氨氧化与甲烷化反硝化的研究

为进一步降低猪场示范工程排放废水中COD和氨氮的浓度,本试验尝试以葡萄糖配水模拟猪场废水,在同一个UASB反应器内实现同步的厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化反应,以达到同时除碳脱氮的目的。结果表明,接种不同活性污泥于同一个UASB反应器内,经过约48 d反应器启动成功。在完成启动的反应器中添加亚硝酸盐氮和氨氮,使pH维持在7.3～8.3,温度、进水流量、回流量和水力停留时间等均与启动阶段保持一致,可逐步实现同步厌氧氨氧化和甲烷化反硝化。此阶段进水CODCr为500 mg/L,CODCr去除率在80%～90%之间,NO2-N去除率接近100%,氨氮去除率较低且处在波动状态。但是适当降低进水中有机物浓度,可在同时存在亚硝酸盐氮和氨氮的情况下提高厌氧氨氧化菌的竞争能力。当仅降低进水CODCr浓度(由500mg/L降至100 mg/L)时,氨氮去除率能缓慢升至30%以上。     

催化电解氧化与SBR法联合处理垃圾渗滤液的实验研究

采用催化电解氧化与SBR联合工艺对垃圾渗滤液的处理进行了实验研究．催化电解氧化的最佳操作奈件为：电流密度5A／dm^2；ρcl-5000ms／L；ρSnCl2 50mg／L；极板间距0．5cm；单位体积的垃圾渗滤液所使用的极板面积500cm^2／L；电极材料采用PbO2-IrO2-TiO2／Tj（三元电极SPR）．SBR法处理催化电解氧化出水较理想的操作条件为：溶解氧2-4mg／L；曝气时间5h；沉淀30min；温度20-30℃；pH值6．5-8．0．出水各项指标的去除率分别为COD达到90％以上，NH3-N达到99％，TN达到95％以上，色度达到99％，重金属离子含量低于0．001mg／L．     

氨氮厌氧氧化的微生物反应机理

推导了以ＮＨ＾＋４作为电子供体,以ＮＯ＾－２、ＮＯ＾－３为电子受体,在厌氧条件下,氨氮生物氧化反应的计量方程式,并对细胞ＣαＨβＯεＮδ＝ＣＨＯＮ时的情形进行了讨论,从理论上明确了氨氮厌氧生物氧化反应的一些重要特征。     

复合式厌氧折流板反应器处理垃圾渗滤液

采用复合式厌氧折流板反应器对垃圾渗滤液的处理工艺进行研究,主要考察了温度、水力停留时间(HRT)、进水氨氮质量浓度对反应器处理效率的单因素影响.结果表明,当温度由30℃降到10℃时,化学需氧量(COD)去除率下降了49.11%;随着HRT的缩短,系统容积负荷逐渐提高,COD去除率呈下降趋势;当进水氨氮质量浓度逐渐升高,反应器对COD的去除能力大幅度下降.利用响应曲面法得出最优参数:当温度为34.97℃,HRT为46.54h时,COD去除率最高,达到88.57%.     

电解氧化预处理晚期垃圾渗滤液时的电流效率

针对晚期垃圾渗滤液难处理的特点,利用电解氧化对其预处理是一种提高其可生化性的有效方法,对电流效率进行计算十分必要．通过试验研究了电化学作用下晚期垃圾渗滤液中有机污染物的变化。进而计算了不同电解条件下的电流效率．计算结果表明,当电流密度为15mA／cm^2,电解时间为6．511的电流效率最高,可达到34．11％．     

垃圾渗滤水同时好氧厌氧生物处理的生化反应机理

用自行设计研制的同时好氧厌氧生物反应器对广州大田山填埋场渗滤水进行了6年多的现场试验研究.通过硝化反硝化反应的计量学控制,实现了垃圾渗滤水的稳定处理,其出水完全达到该类废水的国家二级排放标准.采用本人提出的生化反应"电子计量学"方法,分析该反应器中主要存在的3类生化反应:有机物氧化反应、硝化反应、反硝化反应,研究分析了该三类生化反应的电子计量学方程式和有关计量学关系式.     

垃圾渗滤液厌氧降解中溶解性有机物的光谱特性

为探讨渗滤液厌氧降解出水中有机物的构成特点和变化规律,采用XAD-8和XAD-4树脂将溶解性有机物(DOM)依亲疏水性和酸碱性特征分为5种组分,对不同水力停留时间(HRT)下厌氧序批式反应器(ASBR)出水中各组分的含量和特性进行了比较研究.结果表明:ASBR处理渗滤液中溶解性有机碳(DOC)去除率可达53.0%～94.7%;芳香类物质多存在于疏水性组分中,厌氧处理后各组分UV254明显下降,芳香类、羧酸和氨基化合物去除明显;随着HRT的延长,富里酸类荧光物质易在出水中累积而造成累计荧光强度Фi,n增大,而芳香性蛋白及溶解性微生物副产物较之更易降解.可见ASBR能有效降解渗滤液DOM各组分物质.