短程硝化反硝化生物脱氮技术综述

简要介绍了脱氮原理以及短程硝化反硝化理论,在此基础上详细阐述了影响亚硝酸积累的因素以及短程硝化反硝化理论的研究进展,并引例了应用短程硝化反硝化原理的一些新工艺,对含氨较高和碳源不足的废水处理提供一些参考。     

短程硝化反硝化生物脱氮

对短程硝化反硝化的脱氮机理、影响因素、控制途径及实验研究和工业应用情况进行了分析和综述，探讨了实现HNO2积累的途径。     

短程硝化-反硝化生物脱氮技术研究

对传统生物脱氮工艺原理和短程硝化-反硝化工艺原理进行了比较,分析了短程硝化-反硝化技术的实用价值,并就实现该技术工艺的控制因素进行了探讨.     

亚硝酸盐反硝化脱氮

利用单纯形优化法获得了从亚硝酸盐反硝化脱氮的工艺条件为 :pH8.3,温度 2 8℃ ,C/N比1.6 ,泥 /水比为 0 .32 ,在此条件下能够稳定、高效地处理高浓度的含氮废水 (NO2 - -N〈35 0mg·L- 1) ,其脱氮速率高达 16 2mg·L- 1·h- 1,脱氮率 >99%。     

高氨氮猪场废水的亚硝酸型脱氮研究

猪场废水脱氮处理前一般要经过厌氧消化处理，完全厌氧消化能去除废水中大部分有机物，但这同时降低了废水中的COD/NH4^ -N(1-3)，根据厌氧消化四阶段理论，控制厌氧消化到水解或产乙酸阶段，使废水中的COD/NH4^ -N维持在较高的水平(7-10)，为后续脱氮处理创造条件，本实验对比分析了运用缺氧/好氧SBR工艺处理这两种COD/NH4^ -N不同的废水的脱氮效果，实验结果表明：两的脱氮过程都是通过短程硝化反硝化实现的，反应器中的NH4^ -N浓度和pH值是控制亚硝酸型硝化的重要因素，经过部分厌氧消化的废水由于保持了较高的COD/NH4^ -N脱氮效果明显好于完全厌氧消化废水，NH4 -N去除率达到98％以上，但出水反硝化不完全，投加乙酸钠后出水NOx^--N减少到10-20mg/L，投加量以275mg/L为宜。     

高效反硝化菌强化固相碳源生物脱氮特性研究

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为固相可生物降解模式碳源的生物填充床,针对分离获得的高效反硝化菌开展强化生物脱氮的特性研究,并利用荧光定量PCR解析反应器的微生物群落结构。结果表明,投加反硝化菌(W14)可以明显地提高反硝化脱氮效率,当水力停留时间(HRT)为0.5 h时,反硝化菌强化脱氮生物反应器的脱氮效率达到90%以上,且能有效地降低出水残余的DOC浓度。荧光定量PCR结果表明,高效反硝化菌投加强化能够增加nir S基因丰度和比例,较好地解释了不同接种生物反应器的脱氮效果差异,即反硝化菌的强化作用能有效增加反硝化菌数量并强化脱氮效果。     

同步硝化反硝化脱氮机理分析及影响因素研究

同步硝化反硝化脱氮工艺已成为当前研究热点之一。结合国内外研究成果。从宏观环境、微环境理论等方面对同步硝化反硝化的产生机理进行分析。并剖析影响同步硝化反硝化工艺的系列因素。同时。结合同步硝化反硝化技术在实际中的应用情况，提出目前同步硝化反硝化尚待研究解决的问题。     

亚硝酸积累条件下反硝化脱氮过程动力学模型

采用序批式反应器,对以乙酸钠和新鲜生活垃圾沥滤液为外加碳源的反硝化系统进行了反硝化过程动力学研究,为优选碳源提供理论依据.在系统亚硝酸盐暂时积累条件下,分别采用分段零级动力学模型和基于Monod方程的动态模型,拟合试验数据,并求算相应的动力学参数.结果表明,乙酸钠碳源系统反应初始阶段,脱氮速率要比以垃圾沥滤液为碳源高出38%.分段动力学得到的表观碳氮比(速率比)表明,亚硝酸盐降解阶段是反硝化的限制步骤.基于Monod方程的微分方程组模型,能够很好地拟合两种不同碳源条件下反硝化过程硝酸盐、亚硝酸盐质量浓度的变化,参数值与实际运行效果一致,所得动力学参数能够反映碳源利用效率.     

深床过滤中的生物反硝化脱氮实验研究

研究了深床过滤过程的反硝化动力学,分析了填料床层脱氮时的影响因素;实验结果表明,深床过滤过程中的反硝化动力学级数在1/2~1级之间变动;在C/N＝2.0~2.3,HRT＝1 及磷含量不低于0.05 mg/L时,脱氮效率超过90%以上.     

一株好氧反硝化菌的鉴定及脱氮特性研究

以筛选分离得到的好氧反硝化菌HG-7为研究对象, 经过16S rRNA同源性分析, 初步鉴定该菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。对菌株HG-7反硝化功能基因的扩增结果表明, 菌体HG-7内存在好氧反硝化功能基因napA和nirK, 证实该细菌为好氧反硝化细菌。对菌株的脱氮特性和影响因素的研究表明, 以硝酸盐氮为氮源时, 菌株的最适碳源为乙酸钠和丁二酸钠, 最佳C/N比为6~10, 最适宜的温度范围为26~30℃。在上述条件下, 菌株HG-7的好氧反硝化活性较高, 48小时内对100 mg/L硝酸盐氮的去除率可达98%, 且在反应过程中亚硝酸盐氮积累量较低。以亚硝酸氮为唯一氮源时, 低浓度条件下可实现100%的氮素去除率; 高浓度条件下, 脱氮速率则受到明显的抑制, 对91.4 mg/L的亚硝酸盐氮氮去除率约为40%。因此, 将该菌株应用于废水的脱氮处理, 可实现氮素的有效去除, 具有潜在的应用价值。     

反硝化细菌Klebsiella sp.DB-1的分离鉴定与活性研究

从巢湖芦苇湿地分离筛选出一株异养反硝化细菌,对其进行鉴定,并进行了反硝化活性研究,目的是为了研究地下水硝酸盐污染的生物修复机理.用酒石酸钾钠培养基从湿地土壤中富集并分离出反硝化细菌,对该菌株进行了16SrDNA鉴定及系统发育分析,并研究了单一碳源、碳氮比对其反硝化活性的影响,以及其对水中硝酸盐氮含量的适应性.分离出了一株异养反硝化细菌,具有较高的反硝化活性,命名为Klebsiellasp.DB-1,革兰氏阴性球形,兼性厌氧,16SrDNA序列分析表明,该菌株与Klebsiella sp.的相似性为99.6%以上;该菌株利用乙酸钠为碳源,采用碳氮比(C/N)为3,水中初始硝酸盐氮含量在100mg/L以内,120h几乎完全去除水中硝酸盐氮.菌株Klebsiellasp.DB-1为异养反硝化细菌,具有较广的碳源谱,能够有效地去除水中硝酸盐氮.     

反硝化过程中硝酸盐与亚硝酸盐之间对电子的竞争

分别测试硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化过程中的降解速率,由于亚硝酸盐的降解速率低于硝酸盐,在此过程中会有亚硝酸盐的积累.后续的实验表明,这一降解速率的差别是因为两者反硝化菌对电子亲和力不同导致电子流的分布不同造成的.在反硝化初期,硝酸盐获得电子较多,因而其降解速率较快.当硝酸盐的质量浓度低于亚硝酸盐后,亚硝酸盐的降解速率较快,这表明电子流主要流向亚硝酸盐.     

硫酸盐还原菌的脱硫性能和铁还原性能

研究了硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)Desulfovibrio sp.CMX在不同pH值、碳源、初始硫酸根(SO42-)浓度条件下的脱硫能力,并研究了D.sp.CMX在不存在SO42-的情况下的Fe(Ⅲ)EDTA(EDTA:乙二胺四乙酸)还原能力.结果表明,在pH=7,碳源为乳酸钠时,D.sp.CMX的脱硫效果最好.SO42-的初始浓度越大,60 h时的SO42-去除率越低.在不存在SO42-的情况下,D.sp.CMX可以直接将Fe(Ⅲ)EDTA生物还原成Fe(Ⅱ)EDTA,在Fe(Ⅲ)EDTA的浓度达到25 mmol/L时,菌株的铁还原率仍可达到62.51％.但是,随着Fe(Ⅲ)EDTA浓度的升高,D.sp.CMX的生长量下降.通过此阶段的研究,为进一步进行化学吸收结合生物还原同步脱硫脱硝实验研究提供了理论依据.     

COD/N对亚硝酸盐型同步硝化反硝化脱氮的影响

采用序批式活性污泥法,对人工配制的城市污水,通过控制泥龄成功实现亚硝酸盐型同步硝化反硝化,并考察了不同COD/N对亚硝酸盐型同步硝化反硝化效果的影响.试验结果显示:适宜的泥龄下,在控制适宜的pH、DO及COD:N为6.5左右的条件下,COD、氨氮和总氮的去除率分别可达90%~95%、99%左右、90%以上.因此,适宜的泥龄时,控制反应器内适宜的COD/N,可以使亚硝酸盐型同步硝化反硝化取得很好的效果.     

不同碳源及电压对微生物电解池脱氮性能的影响

在不同电压条件下，考察微生物电解池(MEC)对模拟沼液中不同碳源(乙酸、富里酸)和总氮的脱除效果，并分析其微生物群落结构变化。以乙酸为碳源，NO₃^--N几乎完全被去除，化学需氧量(COD)去除率稳定在72%左右；以富里酸为碳源，NO₃^--N和COD去除率分别下降至40%～50%和50%～60%。比较而言，MEC在0.2～0.4 V电压条件下COD和总氮去除性能更稳定；在更高的电压(0.8 V)条件下，NO₃^--N的去除率最高上升至52%，但总氮去除率下降至(32.4±3.7)%。高通量测序结果显示，外加电压可以有效地提高微生物菌群抵抗底物负荷冲击的能力，并增加MEC反应器内的菌群特别是自养脱氮菌的多样性和丰度。其中，自养反硝化菌Thanuera的丰度由4.35%增长到7.65%；在以富里酸为碳源的MEC反应器中，多种厌氧脱氮细菌被激活富集，反硝化细菌Anaerolineae最大丰度为11.16%，厌氧氨氧化菌Planctomycetota的相对丰度由对照组...     

SBBR中DO对亚硝酸型同步硝化反硝化的影响

用序批式生物膜反应器（SBBR）处理南方地区城市污水,在气量从30L·h^-1提升到100L·h^-1（平均DO范围为2．75～5．20mg·L^-1）的过程中均能有效地实现亚硝酸型同步硝化反硝化．综合反应时间和脱氮效果,气量为60L·h^-1（平均D0为4．25mg·L^-1）时具有最佳脱氮效率,可以作为处理南方地区城市污水SBBR亚硝酸型同步硝化反硝化工艺的控制参数．     

不同电子供体对厌氧系统生物脱氮效率及微生物群落分布状态的影响

在厌氧条件下,分别以葡萄糖、甲醇和邻苯二甲酸氢钾作为电子供体对NO3--N进行厌氧反硝化实验,每种电子供体设定两个C/N比,分别为4∶1和10∶1.实验结果表明:在2种C/N比情况下,葡萄糖与甲醇作为电子供体时,总氮的去除速率一致,且都比邻苯二甲酸氢钾作为电子供体时要快.当C/N=4时,总氮的去除速率要快71%,而当C/N=10时,总氮的去除速率的差距只有7%.不同有机物作为反硝化的电子供体时,活性污泥样本中的微生物菌落检出情况表现出3个反应体系中具有各自优势的厌氧菌群、硝化及反硝化菌群明显特征.该微生物群落的分布特点反映出不同有机物作为电子供体时反应系统状态的差异性.     

分子生态技术在微生物硝化及反硝化研究中的应用

对微生物硝化、反硝化的机理及作用的相关酶及近年来的研究热点问题进行了探讨。综述了分子生态技术在微生物群落结构分析的操作步骤及应用情况, 分析了荧光原位杂交、变性梯度凝胶 电泳及末端限制性片段多态性技术的原理、操作流程、优缺点及其在硝化和反硝化中的应用。以往 的研究表明分子生态技术已成为环境中硝化和反硝化过程及机理研究的有力工具。     

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.     

Cd胁迫对湿地沉积物反硝化与氨化相对重要性的影响

【目的】探讨全球变暖及人为活动加速背景下,重金属对滨海湿地氮素转化的影响,揭示湿地沉积物中镉(Cd)含量及其形态变化对沉积物反硝化(Den)和硝态氮氨化(DNRA)强度及二者相对重要性(Q_DNRA/Den)的影响。【方法】采集崇明东滩湿地3种覆被(芦苇、互花米草和光滩)类型下的沉积物,外源添加不同剂量的Cd,借助¹⁵N同位素示踪技术观测沉积物Den和DNRA强度的变化,分析不同含量及形态Cd的影响。【结果】添加低剂量Cd(0.05～0.30 mg/kg)条件下,3种覆被类型沉积物的Q_DNRA/Den均明显升高(6.9%～53.4%),硝态氮的还原趋向DNRA途径。相比较而言,互花米草植被下沉积物的Q_DNRA/Den高出芦苇3.1～5.4倍。这表明,互花米草植被可能加速沉积物中硝态氮通过DNRA途径还原。此外,芦苇植被下沉积物Den、DNRA强度主要受可交换态和可还原态Cd的影响,但互花米草植被下主要为可氧化态Cd。【结论】滨海湿地沉积物中低剂量Cd刺激硝态氮的还原趋向DNRA途径,影响沉积物Den、DNRA强度的Cd形态因覆被类型不同而存在明显差异。