PCR-DGGE法分析温度对A2/O系统硝化菌群结构的影响

研究了温度对A²/O装置中硝化细菌群落结构的影响,旨在为工艺改进及优化调控提供依据.从A²/O装置的泥水混合液中采集微生物样品并提取微生物总DNA,使用特定引物对从总DNA中扩增出目标DNA片段,然后对扩增的DNA片段进行DGGE,并对凝胶进行染色和条带统计分析,通过聚类分析构建不同温度下硝化菌群间的相似性关系.结果表明,AOB菌在温度>25 ℃时,群落结构比较稳定,此时NH₄⁺-N去除率高达95%以上;Nitrobacter菌在温度>20 ℃时,群落结构则比较稳定,NH₄⁺-N去除率亦可达95%以上;Nitrospira群落结构发生变化较大,相比较而言,15～20 ℃时最稳定,NH₄⁺-N去除率在75%～95%之间.     

高效异养硝化细菌富集与强化脱氮

以污水处理厂生化池活性污泥作为菌源,在SBR反应装置中进行异养硝化菌富集.富集后,微生物在pH值为7.5,DO为3~4 mg/L和温度为35℃时,NH_4~+-N去除效率达到99%,高通量测序显示异养硝化细菌Arthrobacter,Bacillus和Pseudomonas之和占65.35%;以其作为接种物,投加到SBR中进行生物强化实验.结果表明,投加异养硝化菌群不仅提高了系统的硝化效率,还可以缩短水力停留时间;在进水NH_4~+-N质量浓度提高到100 mg/L时,出水NH_4~+-N质量浓度仍稳定在5 mg/L以下,NH_4~+-N去除效率远高于对照组.     

污水排海口底泥厌氧氨氧化菌的富集培养与脱氮效果

以污水排海口区域底泥作为接种污泥,采用厌氧序批式反应器(anaerobic sequencing batch reactor,ASBR),利用本地海水调配的模拟含氮污水(盐度约26,NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度均为70 mg·L-1)对沉积物中的厌氧氨氧化菌进行富集驯化培养。在pH值7.5~7.9和温度30℃条件下,经过55 d的富集驯化培养,成功启动了厌氧氨氧化反应器。该反应器运行70 d后达到稳定,对模拟污水中的NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率均达到了98%以上。当模拟污水中的NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度提高到140 mg·L-1时,NH_4~+-N的平均去除率为74.7%,而NO_2~--N的平均去除率仍达到99.2%,此时二者的去除量之比为1∶1.33,非常接近厌氧氨氧化反应的理论化学计量关系。把ASBR运用于实际污水的脱氮处理时,其NH_4~+-N和NO_2~--N的平均去除率分别降为67.0%和85.1%。     

不同碳源作用下厌氧氨氧化耦合多菌系统脱氮效能

为探究不同碳源对厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌耦合好氧氨氧化菌(AOB)以及ANAMMOX菌耦合短程反硝化菌脱氮性能的影响,在进水NH_4~+-N与NO_2~--N质量浓度比为1.0∶0.6和KHCO3质量浓度为1.25～2.50 g/L的条件下运行系列ANAMMOX耦合AOB血清瓶。研究结果表明:当KHCO_3质量浓度分别为2.00 g/L和2.50 g/L时NH_4~+-N去除率为100%,可积累NO_2~--N质量浓度达12.0 mg/L以上。在进水质量浓度ρ(NH_4~+-N)/ρ(NO_3~--N)为1∶1的条件下运行ANAMMOX耦合短程反硝化序批式反应器(ASBR),第80 min时NH_4~+-N去除率为100%;当进水质量浓度ρ(NH_4~+-N)/ρ(NO_3~--N)为1∶2,COD质量浓度为405.1 mg/L时,最高可积累NO_2~--N质量浓度达82.2 mg/L,第120 min时NH_4~+-N去除率为100%;当ASBR中过量通入NO_3~--N时,可使NO_2~--N的积累时间延长,此时颗粒污泥形态较完整。ANAMMOX耦合短程反硝化菌可利用葡萄糖作为电子供体进行短程反硝化,经过葡萄糖驯化后,NH_4~+-N去除率提高到43.8%。     

填料对厌氧化装置启动的影响研究

目的研究不同的填料对厌氧氨氧化装置启动的影响,选出最有利于厌氧氨氧化反应启动的填料,解决厌氧氨氧化装置启动时间过长的问题.方法取三套生物反应器厌氧氨氧化装置,分别填入弹性填料、火山岩、陶粒3种不同填料,均接种沈阳某污水厂二沉池污泥,自配模拟废水,装置水体温度为(35±1)℃,调节pH值为7.8~8.2.结果经150 d的运行调试,三套厌氧氨氧化装置均启动成功.其中弹性填料装置经过149 d的运行,NH_4~+-N与NO_2~--N的去除率均达到91%和90%;火山岩填料装置经129 d的运行,NH_4~+-N与NO_2~--N的去除率达到96%和97%;陶粒填料装置经过135 d的运行,NH_4~+-N与NO_2~--N的去除率达到93%和94%.结论火山岩和陶粒两种填料与弹性填料相比,具有装置启动时间较短,去除率相对高等优势.     

流型、植物种类和基质厚度对人工湿地去除废水中氨氮的影响

实验模拟人工湿地,以沙、土混合物为基质,比较了水平潜流和垂直流、不同植物、不同基质厚度对氨氮(NH_4~+-N)处理效果的影响,并分别进行了分析。实验表明,水平潜流和垂直流NH_4~+-N去除率分别达到59%和68%,垂直流人工湿地处理效果较好的原因是垂直流为硝化创造了有利的条件。金边吊兰、金钱草、绿萝对NH_4~+-N的平均去除率依次为46%、60%和70%,分析认为根系是影响NH_4~+-N去除效果的主要因素。以金钱草做湿地植物,基质厚度为6 cm时去除效果最好,最大去除率达到74%,表明基质厚度与植物根系长度相适应时,NH_4~+-N的去除效果最佳。研究结果为深化湿地去除NH_4~+-N的理论研究和应用推广提供了支撑。     

聚丙烯球强化表面流人工湿地处理模拟湖泊水脱氮作用

目的:考察聚丙烯球强化表面流湿地处理模拟湖泊水脱氮能力.方法:采用室外对照实验的方法,构建了表面流湿地-聚丙烯球组合装置(系统A)、表面流湿地(系统B)、聚丙烯球装置(系统C)及空白对照4套平行小试装置.结果:表面流湿地-聚丙烯球组合装置对NH_4~+.N、TN的去除效果较好,6、12 d水力停留时间,对NH_4~+.N和TN的去除率分别达到80%和60%以上.比较系统A和B,水力停留时间为6 d时,聚丙烯球的引入额外提高40.23%的NH_4~+.N去除率、11.50%的TKN去除率、7.87%的TN去除率.聚丙烯球微生物群落中比例最高的前5种菌门在湿地污水处理降解COD、脱氮除磷中起到重要作用;它们分别是Proteobacteria,Chlorofexi Firmicutes,Acidobacteria,Bacteroidetes.结论:聚丙烯球可强化表面流湿地脱氮能力.     

复合异养脱氮菌群脱氮性能研究

采用传统微生物分离纯化方法,从焦化废水活性污泥中筛选得到4株高效去除氨氮(NH4+-N)和总氮(TN)的异养硝化细菌C16、C17、YX1、YX2。经96h培养,4株菌的氨氧化率均在90%左右,TN去除率也达到了68%以上。组合试验研究表明,4株菌组成的复合菌在降解NH4+-N和去除TN时均比单一菌株和其他组合菌的效果好。经24h培养,四株菌组成的复合菌群的氨氧化率可达95%,TN去除率也达到了91%。     

新型悬浮填料强化硝化作用试验研究

提出了一种包裹沸石粉与硝化细菌的新型悬浮填料,用于城镇污水厂的强化硝化模拟试验研究,并根据有无沸石粉和硝化细菌设计出3组试验装置.通过监测3组试验装置进出水NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N的浓度变化情况评价新型悬浮填料的强化硝化性能,并结合新型悬浮填料生物膜中的微生物群落多样性来解析其硝化机理.结果表明:相比仅包裹沸石粉或硝化细菌的单一悬浮填料,同时包裹沸石粉和硝化细菌的复合悬浮填料在试验装置中对水体中NH_4~+-N的平均去除率最高(68.3%),且NO_2~--N平均浓度最低(12.62 mg/L)、NO_3~--N平均浓度最高(7.81 mg/L),表明沸石粉和硝化细菌的组合能够明显提升填料的硝化性能,且沸石粉对微生物的硝化过程可能具有促进作用;新型悬浮填料中沸石粉的加入更有利于硝化相关菌属的富集和生长,从而造成微生物物种多样性的降低;用于强化硝化的新型悬浮填料的生物膜中的Nitrosomonas菌属占绝对优势,从而为体系中NH_4~+-N的转化提供有力保障,而填料中沸石粉的引入能够进一步促进Nitrospira菌属比例的提高,从而减少体系中NO_2~--N积累的可能性.本研究旨在为该填料的工程化应用提供依据和参数.     

微生物菌剂对城市污泥堆肥过程中氮素转化的影响研究

以稻草、木屑为填充料,分别添加EM原露、腐秆灵、金宝贝生物发酵剂、阿姆斯生物发酵剂和纤维素分解菌5种微生物菌剂,采用人工翻堆好氧堆肥工艺,进行城市污泥堆肥试验,通过测定堆肥过程中温度、pH值及NH_4~+-N、NO_3~--N和总氮含量,研究了5种微生物菌剂对城市污泥堆肥进程及氮素转化的影响,结果表明:添加微生物菌剂后堆体达到高温期和最高温度的时间较对照提前了1～2 d,降温阶段的降温速率提高了0.54～0.74℃/d,达到室温时间提前了5～6 d;各堆体50℃以上均保持了7 d以上,满足堆肥卫生学指标.添加微生物菌剂能促进有机氮的分解,促进硝化细菌的生长,有利于NH_4~+-N向NO_3~--N的转化和堆肥的腐熟进程.由于添加微生物菌剂提高了堆体升温速率、延长了高温期的维持时间和增加了堆体的pH值,导致更多的氮素损失.堆肥结束时,堆体氮含量降低39.8%～44.8%,较未添加微生物菌剂的堆体降低量多9.8%～14.8%.综合各项指标,金宝贝生物发酵剂和阿姆斯生物发酵剂具有较好的应用前景.     

膜生物反应器净化污水的硝化反硝化性能

比较了膜生物反应器(MBR)和传统活性污泥工艺(CAS)在相同运行条件下处理生活污水的硝化和反硝化性能.结果表明,MBR对NH4 -N和TN的去除率分别比CAS高54.8%和37.3%.2种工艺的亚硝化、反硝化作用均呈零级反应,对应降解速率常数MBR分别约为CAS的2.2倍和2.5倍;CAS中硝化作用为零级反应,而MBR中硝化作用随时间推移趋于平缓.MBR中的细菌总数、硝酸菌、亚硝酸菌和反硝化菌数量分别比CAS工艺中相应菌种高1~2个数量级.通过控制曝气强度或减小回流通道断面限制缺氧区溶解氧质量浓度,可提高MBR中的反硝化效果.     

水产养殖水体好氧同时硝化-反硝化脱氮的研究

利用筛选和分离的7株脱氮微生物，在好氧条件下将氨氮转化为亚硝酸氮，随即在好氧反硝化茵的作用下还原为氮气排放．将上述菌株固定在PVA凝胶膜中，研究了水产养殖水体中氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮在PVA凝胶膜中的扩散性能和转化脱氮过程，结果表明，氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮在PVA浓度为15％，细胞浓度为40g／L凝胶膜中，扩散系数分别为0．55m^2／s，0．46m^2／s，0．45m^2／s．整个生物脱氮过程历时较短，36h内对200mg／L的氨氮去除率达99％，而且无中间产物亚硝酸氮的积累，固定化微生物生长的适宜pH范围为7～9，最适温度为30℃；与游离的硝化细菌和反硝化细菌相比，固定化硝化茵是游离硝化茵对氨氧化速率的70％，固定化反硝化茵是游离反硝化茵对亚硝酸氮还原速率的74％．经过20d的连续处理，固定化微生物的稳定性远大于游离微生物，28d后，游离微生物在反应器内的浓度几乎为零，而固定化微生物的浓度和活性几乎不变．     

净化槽水质改善与植物生理日变化关系的研究

试验设定曝气和非曝气的两组工况植物净化槽,在一天中不同时间点测定净化槽的出水水质及植物根组织过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性与叶片可溶性蛋白(SP)、叶绿素(Chla)含量.分析了污染物去除与植物(睡莲)生理特性日变化的相关性及曝气对水质净化及植物生理的影响机制.结果表明:两组工况净化槽内植物生理特性与水质理化指标均在一定程度上受到光强变化的影响,植物根组织POD,CAT活性及叶片Chla,SP含量与净化槽DO浓度,CODCr,NH4+-N和TP去除率间呈正相关;曝气对植物根组织POD,CAT活性及叶片SP,Chla含量影响显著;曝气净化槽的出水DO浓度,CODCr,NH4+-N和TP去除率分别高出非曝气净化槽2.54mg/L,21.0%,16.6%和14.1%.     

包埋活性污泥和反硝化污泥短程硝化反硝化脱氮

以模拟废水为对象,在传统的流化床反应器内,将活性污泥和经驯化的反硝化污泥按适当比例混合后,用聚乙烯醇(PVA)加适当添加剂将其包埋,并对短程硝化反硝化脱氮进行了研究.结果表明,在进水NH4+-N平均为53.60mg/L,COD为281.19mg/L,HRT12h,调控温度、溶解氧、pH等,出水亚硝化率和TN去除率分别可达95%和85%以上,短程硝化反硝化脱氮较理想.当进水COD含量从150mg/L增加到750mg/L,TN去除率从73.66%提高到96.79%.适合包埋颗粒短程硝化反硝化脱氮的最佳溶解氧浓度约为4.0mg/L.当pH一直维持在8.0左右,温度从30℃降到25℃过程中,短程硝化反硝化并未遭破坏.当温度维持在25℃,pH从8.0降到7.5,连续运行约5个周期后,短程硝化反硝转变为全程的硝化反硝化.     

温度和溶解氧对短程同步硝化反硝化脱氮效果的影响

利用序批式活性污泥反应器(SBR)研究了不同温度、溶解氧(DO)条件下的短程同步硝化反硝化(SND)过程特征及处理效果.本试验最佳温度控制范围在15～25℃,当DO在0.5～1.0 mg·L-1时,氨氮(NH4+-N)去除率均在95%～98%,总氮(TN)去除率为85%～87%,化学需氧量(COD)的去除率达到90%～...     

具有降解对硝基酚功能的硝化菌

硝化细菌是城市污水处理厂水处理系统中的重要功能菌.该硝化菌能否抵御有毒污染物的冲击,是衡量污水处理系统能否稳定运行的指标之一.用对硝基酚(PNP)对普通的硝化菌进行驯化,得到一种具有降解PNP功能的硝化菌.结果表明:经过驯化后的硝化细菌同时具有降解硝基酚和硝化功能.在含有质量浓度为100 mg·L~(-1) PNP的溶液中,与普通硝化菌相比,经过驯化后的硝化菌对NH_4~+-N去除速率高出33%.此外,驯化后的硝化菌对PNP的去除速率是普通硝化菌的33倍.     

铁碳微电解耦合反硝化菌削减河道黑臭底泥污染物及净化水质的研究

采取向河道中投加铁碳填料和反硝化菌复合包的方式,构建了铁碳微电解耦合反硝化菌曝气辅助原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术,模拟实验结果表明,当铁碳填料投加30g/kg、反硝化菌接种量15mg/kg、曝气量为60ml/min和曝气时间为9h/d的最佳组合下运行仅28d后,上覆水COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达85.7%、98.6%、65.7%和96.4%,稳定达到地表水Ⅳ类水标准;底泥TOC去除率达48.8%;底泥中BD-P和NaOH-P组分显著增加;底泥可转化态N含量显著减少;表层5~10cm底泥由深黑色变为浅褐色,耦合技术能快速削减河道黑臭底泥污染物及改善水质. 耦合体系中,铁碳微电解改善了水及底泥复杂有机物的可生化性,碳去除效能显著增强,N素的去除途径增多,P被吸附及生成沉淀固定到底泥中;投加的反硝化菌虽未成为优势菌种,但对脱氮有诱导作用;曝气提高了水体溶解氧,改善了底泥生境,激活了底泥土著微生物活性,三者协同作用削减黑臭底泥污染物并净化水质. 本研究为铁碳微电解耦合反硝化菌原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术提供理论依据.     

不同尺度人工湿地对污染物及病原菌的去除效果研究

在上海市某区人工湿地中,选取了4个不同尺度的人工湿地工程进行水质监测,研究人工湿地全年对污染物及病原菌的去除效果.在稳定运行状态下,季节变化对于TP、细菌总数和粪大肠杆菌群的去除效果影响不大,但是对于CODCr和NH_3-N的影响作用比较大.4个人工湿地系统对于CODCr、NH_3-N、TP、细菌总数和粪大肠杆菌群均有较为稳定的去除效果,出水均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B排放标准.