异养硝化-好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究

为寻求高效水体脱氮手段,从龙泓涧梯级塘底泥中筛选出以Pseudomonas菌属为主、具有异养硝化-好氧反硝化功能菌群,将其命名为LHJ-1.异养硝化和好氧反硝化性能研究结果表明,菌群LHJ-1具有明显的异养硝化功能,对NH_4~+-N和TOC利用率分别达99.90%和56.69%,且表现出较高的反硝化能力,对NO_3~--N和NO_2~--N的转化率分别为92.46%和89.67%.由不同环境因素(碳氮比、碳源、pH值和溶解氧)影响实验可知,多种环境因子均对菌群LHJ-1脱氮效果具有较大影响,因此在实际应用中需考察不同环境因子,以找出最佳生长条件,获得最大脱氮效率.异养硝化-好氧反硝化菌群LHJ-1的筛选在水体脱氮除碳中具有广阔的应用前景.     

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.     

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%。     

垂直流人工湿地强化农村生活污水脱氮试验研究

以"陶粒"单一填料和"陶粒+沸石"组合填料的两种垂直流人工湿地试验装置为研究对象,评价两种试验装置用于农村生活污水的脱氮性能,并结合湿地植物对TN去除的贡献率及微生物群落多样性解析其脱氮机理,以期为该湿地系统服务于农村生活污水强化脱氮的工程化应用提供理论依据.结果表明:采用"陶粒+沸石"组合填料的垂直流人工湿地对污水中NH_4~+-N及TN的平均去除率高于采用"陶粒"单一填料的垂直流人工湿地的23%和25%,且其出水的NH_4~+-N及TN浓度均满足一级B标准(GB 18918-2002)的要求;两种垂直流人工湿地中植物吸收对污水中TN去除的贡献率均低于0.5%,因此填料吸附和微生物净化是该湿地系统脱氮的主要途径;采用"陶粒+沸石"组合填料的垂直流人工湿地中的微生物群落结构具有更高的多样性;组合填料式人工湿地的植物根系及填料中具备丰富的硝化和反硝化功能菌群,从而为该湿地系统应用于农村生活污水的强化脱氮提供了有力保障.     

近海养殖水体硝化作用动力学研究

采集近海养殖水体在实验室进行无机氮(NH_4~+-N,NO_3~--N,NO_2~--N)的连续测定,并设定不同温度进行培养,研究水体的硝化作用动力学.结果表明,硝化作用属于连串反应;近海养殖水体中的硝化作用、以及其亚硝化、硝化的分步反应均符合一级反应动力学.总反应速率受亚硝化的影响较大.硝化作用反应速率常数、以及亚硝化、硝化的分步反应速率常数均随温度升高而增大.温度越高,NH_4~+的残留率越低,水体中的硝化作用以动力学控制为主.实验还测得该水体的活化能为7.363×10~4J·mol~(-1),硝化作用速率方程为,温度系数Q_(1)为3.02.     

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.     

组合人工湿地系统对养殖废水净化效果的研究

采用垂直流和水平潜流人工湿地构成复合型人工湿地系统,对水产养殖废水进行处理,研究该复合型人工湿地系统对污水中TP、TN、NH_4~+-N和NO_2~--N的去除效果。结果表明:TP的去除率为82.45%至99.79%,平均去除率为92.75%;TN的去除率为74.09%至84.63%,平均去除率为79.33%;NH_4~+-N的去除率为35.27%至99.13%,平均去除率为67.84%;NO_2~--N的去除率为53.62%至75.98%,平均去除率为63.38%。该复合型人工湿地系统对TP去除率优于TN,并对重富营养化水体的净化效果优于异常营养化水体。     

影响UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的因素研究

目的研究溶解氧(DO)、温度、pH值和水力停留时间(HRT)对UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响,寻找快速有效的脱氮处理途径.方法试验进水以人工配水的方式模拟城市生活污水,分别考察UASB反应器在不同的DO、温度、pH值和HRT反应条件下,通过检测进、出水中NH_4~+-N、NO_2~--N与NO_3~--N的质量浓度,分析UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能,并确定最优环境因素.结果在进水中NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度分别为50 mg/L和66 mg/L、ρ(DO)1 mg/L、温度为30~35℃、pH=7~8、HRT=12 h的反应条件下,该反应器中的菌种具有最大的生物活性,污水的脱氮效果最优,总氮(TN)去除率维持在80%以上.结论厌氧氨氧化反应最佳条件的确定,为厌氧氨氧化工艺脱氮性能稳定性的控制起到关键作用.     

蔬菜浮床对城市富营养化景观水体的净化效果研究

针对城市居住小区和公共园林景观水体水质逐渐恶化的现象,探索通过构建空心菜和韭菜等蔬菜浮床的方法对景观水体进行净化。室内、室外实验结果均表明,蔬菜浮床对富营养化水体中的氮、磷具有良好的去除效果。其中,室内系统各营养物质的去除率分别为19.18%(TN)、19.55%(NH_4~+-N)、11.97%(NO_3~--N)、12.38%(TP);室外系统平均去除率分别为12.34%(TN)、12.49%(NH_4~+-N)、9.40%(NO_3~--N)、7.52%(TP)。为了评估浮床蔬菜的食用安全性,本研究对蔬菜体内部分重金属含量进行了测定,结果表明,两种蔬菜体内的铅和汞含量均超出《食品安全国家标准-食品中污染物限量》。蔬菜浮床具有显著的水体净化效果,为城市环境有限空间内的富营养化水体净化方式提供借鉴,是一种健康的绿色发展方式,但浮床蔬菜的食用安全性往往取决于水体环境特征,需进行相关评估。     

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%。     

双污泥反硝化除磷技术去除生活污水中N2O影响因素研究

为探讨双污泥反硝化除磷技术在处理生活污水时N_2O产生量的影响因素,通过控制进水中化学需氧量(COD)浓度以及不同曝气量,分析了装置内总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_(3~-)N)、亚硝酸盐氮(NO_(2~-)-N)、硝酸盐氮(NO_(3~-)-N)含量,研究了不同控制条件下N_2O的释放量,并对不同DO浓度下NH_3和NO_(2~-)-N完全降解所需时间进行了探讨。结果表明:1)硝化阶段DO浓度为3 mg/L时释放的N_2O浓度最低;2)随进水COD浓度的增加,反应完全后装置内TN浓度依次降低、TP浓度依次增大;3)反硝化阶段,进水COD浓度为300 mg/L时,释放的N_2O浓度达到最大值(5.34 mg/L)。     

滞留时间和进水有机物对生物滞留系统除氮的影响

传统雨水生物滞留系统对氮的去除很不稳定。为了提高硝氮和总氮的去除效果,尝试在生物滞留系统底部增加内部淹没区,提供所需的缺氧环境,并延长系统内雨水的停留时间,改善系统的除氮能力。对有淹没区运行条件下进水有机物浓度和滞留时间除氮的影响进行了试验。结果表明系统在有淹没区和无淹没区运行条件下,对NH_4~+-N的平均去除率均在90%以上。无淹没区时系统对NO_3~--N的去除率为21%。有淹没区时(滞留时间2 h)系统对NO_3~--N和TN的去除作用显著提高到74%和78%。淹没运行时进水中COD浓度可以显著影响NO_3~--N的去除效果。当COD浓度为0~100 mg/L,NO_3~--N(7~9 mg/L),去除率随COD浓度的增加而显著升高。滞留时间对NO_3~--N去除效果的影响较为明显,滞留时间从1 h增加到8 h,系统的NO_3~--N平均去除率从21%增加到93%。     

水产养殖废水中1株高营养价值栅藻的生长及氮磷去除特性的研究

利用废水培养营养价值微藻,既可以去除废水中的氮、磷污染物,又可以获得用作生物饵料或饲料蛋白源的藻体资源。文章研究了用水产养殖废水培养1株高营养价值栅藻(Scenedesmus sp.)时的生长和脱氮除磷特性。结果表明,废水中该栅藻的内禀生长速率为0.342 d-1、最大藻密度为2.07×107个·m L-1、最大生物量增长速率为1.77×106个·(m L·d)-1。与其在培养基中的生长相比,该栅藻在水产养殖废水中也能快速生长。培养至稳定期后,栅藻对水产养殖废水中的TN、TP的去除率分别为87.4%和94.5%,对NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N的去除率分别为95.6%、89.4%和85.5%。由此可见,该栅藻在净化水产养殖废水方面具有很好的脱氮除磷效果。     

不同固态碳源去除地下水硝酸盐的试验研究

文章研究不同条件下锯末、玉米芯及黄秋葵秸秆作为微生物反硝化碳源时的脱氮性能,筛选出优质固体碳源和反应条件,为氮污染去除现场应用提供参考。试验结果表明:在不同碳源用量(0.25、0.50、1.00、2.00g)条件下,3种碳源的硝酸盐去除率均表现出随着用量增加呈先上升后下降的趋势,其中玉米芯比其他2种碳源的脱氮效果更好,当玉米芯的用量为1.00g时硝酸盐的去除率最高,达98.3%;不同温度条件下的优化试验结果表明,35℃时玉米芯组的微生物对硝酸盐的反硝化效果最好,其去除率达98.5%。在地下水动态模拟试验中选用玉米芯为填充介质,其去除率与进水NO_3-N的初始质量浓度之间有很好的相关性,初始质量浓度升高,去除率降低但去除量升高,且随着进水流速减小,NO_3-N的去除率升高。     

复合脱氮菌群的构建及其脱氮特性研究

利用筛选得到的5株性能良好的异养硝化-好氧反硝化菌,采用两两组合方式,构建出了优于单一菌株脱氮活性的复合菌群F1.研究了该复合菌群的生长曲线,探讨了盐度对复合菌群F1的脱氮性能的影响.研究表明:复合菌群F1在盐度2.0%,3.5%的条件下均能生长.在盐度0,2.0%,3.5%的条件下,NH4+-N和TN去除率在48,84,96 h时均达到80%以上,值得一提的是,复合菌群F1在盐度2.0%时,NH4+-N和TN去除率仍很高,均在94%以上.复合菌群F1在处理实际味精废水方面具较高应用价值.     

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.     

粪便污水与城市污水混合脱氮试验

采用广州市D污水厂倒置A2/O工艺的模拟装置合并处理粪便污水与城市污水脱氮.结果表明,HRT是脱氮和有机物去除最主要的影响因素,污泥回流比对脱氮影响最小.水温28～35 ℃时,最优工况确定为氨氮污泥负荷0.018 0 kg NH3-N/kg MLSS.d 、SRT 20 d、HRT 8.0 h、DO 2.0 mg·L-1、R 80%、r 150%,COD、NH3-N和TN平均去除率分别达到85.5%、98.5%和63.7%,且出水浓度均可满足<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级A标准.     

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.     

官厅水库水体及底泥中硝化功能细菌的群落多样性研究

为了探讨水生生态系统中生物脱氮的硝化功能菌群(氨氮氧化细菌和亚硝酸氮氧化细菌)在水体和底泥样品中群落多样性的差异,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对官厅水库的水体和底泥微生物群落进行了检测.结果表明:不同采样点的水体中进行硝化微生物优势菌群相似,底泥中进行硝化微生物优势菌群也类似,但水层和底泥中的优势硝化菌群相比有明显差异,环境变化导致群落结构发生了演替.多样性分析显示:氨氮氧化细菌在水层和表层底泥样品的多样性水平差异不大,而亚硝酸氮氧化细菌在底泥中的多样性与水层相比明显降低,表明对外界供氧量响应显著.     

复合微生物菌剂处理高浓度氨氮废水的强化作用

依托传统A/O工艺,采用短程硝化-反硝化处理人工高浓度氨氮废水,并投加新型复合微生物菌剂BMc-1强化废水处理效果,研究菌剂对污水脱氮的强化效果并分析对功能菌带来的变化。结果表明,投加菌剂后可以强化脱氮性能,实验组氨氮、总氮(TN)去除率达98.8%、82.0%,比较对照组氨氮、TN去除率97.3%、75.5%,分别提高1.7%、6.5%。16sRNA测序结果表明,投加菌剂使得活性污泥中微生物量、丰度以及多样性提高,菌剂对系统原微生物环境稳定性无影响,系统中Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi为优势门未改变。投加菌剂后主要反硝化菌Thauera和氨氧化菌Nitrosomonas数量稳定,Pseudomonas、Thiopseudomonas、Terrimonas、Nitrosomonas脱氮功能菌占比提升。检测出Acinetobacter、Pedobacter等原系统不存在的脱氮相关功能菌。实验结果表明复合菌剂BMc-1具有强化生物工艺脱氮能力的作用。