厌氧氨氧化工艺的基质抑制及其恢复策略

氨和亚硝酸盐是厌氧氨氧化菌的基质,但同时也是毒性物质.通过提升UASB反应器的进水基质浓度研究了两种基质的抑制特性,针对其抑制特性,研究了不同的恢复策略及其恢复性能.结果表明,亚硝酸盐的毒性显著强于氨,当亚硝酸盐抑制相对较轻时(出水亚硝酸盐浓度低于抑制常数K_(IH,NO_2~--N):632mg/L),通过降低进水基质浓度,反应器的脱氮性能可快速恢复(恢复时间为15d,恢复程度为100%);当亚硝酸盐抑制相对较重时(出水亚硝酸盐浓度高于632mg/L),采用慢速恢复策略,有效恢复时间为39d,恢复程度仅为89%.当游离氨浓度达83—130mgN/L时也可抑制反应器的脱氮功能,及时调低反应液pH值6.8—7.0可有效解除游离氨抑制,反应器的脱氮性能可较快并完全恢复(恢复时间1d,恢复程度100%).     

厌氧氨氧化工艺影响因素及其耦合工艺研究进展

厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation,Anammox）工艺作为一种经济、环保的废水脱氮工艺,受到广泛关注。然而,Anammox工艺在现有废水处理中的应用仍然面临困难,主要问题包括厌氧氨氧化细菌（Anammox bacteria,AnAOB）对环境因素的敏感性及反应体系中亚硝酸盐的供应不足。结合国内外Anammox工艺的研究,从宏观角度（实验室研究、工程应用等）和微观角度（AnAOB群落特征、AnAOB群体感应等）,针对Anammox工艺特征、影响因素、耦合工艺及其应用等方面,分析了Anammox工艺运行条件、处理效果和稳定性,概述了Anammox工艺在实际应用中的进展,并指出其阻碍因素,展望了Anammox工艺在废水处理中值得研究的方向及调控策略。     

海绵铁对硫酸盐型厌氧氨氧化脱氮除硫性能影响

采用厌氧序批式反应器(ASBR),并投加海绵铁作为硫酸盐型厌氧氨氧化系统的填料,探究海绵铁对该系统脱氮除硫的影响。试验前期通过静态试验对海绵铁进行填料效能分析,结果表明投加海绵铁后体系中各污染物的质量浓度都有下降的趋势,并确定了海绵铁最佳粒径为1～2 mm、投加量为30 g。后将海绵铁投加至厌氧序批式反应器中,经90 d驯化后各污染物出水质量浓度稳定,投加海绵铁的反应器出水中NH⁺₄—N、SO₄^2-及TN去除率分别稳定在90.6%、43.1%和83.6%,各污染物质量浓度均低于未投加海绵铁的反应器。结合高通量测序结果分析发现,硫酸盐型厌氧氨氧化反应的特征菌Bacillu Benzoevorans在投加海绵铁的反应器中所占比例为27.85%,高于未投加海绵铁的反应器。说明加入海绵铁作为硫酸盐型厌氧氨氧化系统填料后,系统内的功能菌群被富集,改变了体系脱氮除硫性能。     

厌氧氨氧化菌的培养与驯化研究

以厌氧污泥为种泥，采用UASB反应器初步完成了厌氧氨氧化（ANAMMOX）菌的培养与驯化，在实验进行了100多天里，氨氮和亚硝酸盐氮的去除率最高分别可达70．9％和78．6％，到实验后期的40天，两者的平均去除率分别为40．6％和56．6％，进水碱度（以CaCO3计）以300mg/L较为合适，当时pH值在7.4-8.2之间，适合ANAMMOX菌的生长，另外，计算表明，正常的ANAMMOX反应应该处于较强的氧化状态，实验测定的结果与此相符合。     

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.     

冷藏孵育对厌氧氨氧化低温脱氮性能和菌群结构的影响

为提高厌氧氨氧化菌在低温(10～15℃)下的脱氮能力,将厌氧氨氧化菌群在5℃低温孵育,探究复苏的厌氧氨氧化菌的低温氮代谢能力。结果表明,经过92天的低温孵育,厌氧氨氧化菌在12±1℃的环境温度下脱氮容积负荷达到225±25mgN/(L·d),约为22±1℃工况下脱氮负荷的68%,显著高于以往研究结果。利用16SrRNA基因高通量测序和主成分分析的方法对反应器内功能微生物菌群进行分析,发现低温孵育对厌氧氨氧化生物膜上的微生物群落结构的演替有显著的影响。典型厌氧氨氧化菌Candidatus＿Kuenenia对低温环境的适应性高于Candidatus＿Brocadia和Candidatus＿Jettenia。低温孵育后Candidatus＿Kuenenia占比的提高和低温代谢能力的增强,对于提升厌氧氨氧化反应器在10～15℃时低温的脱氮性能具有重要作用。     

分段进水对生物转盘厌氧氨氧化性能影响研究

在厌氧生物转盘反应器中研究了分段进水对厌氧氨氧化系统脱氮性能的影响。当采用单点进水时,进水亚硝酸盐氮浓度升高至300mg/L时,出水氨氮和亚硝酸盐氮的去除率同时降低到70%左右,表明了较高的亚硝酸盐氮对厌氧氨氧化菌的抑制作用。当采用分段进水时,生物转盘的面积去除负荷由11.5提高到17g N/(m2d),系统脱氮能力提高了47.8%;对沿程盘片上生物膜厚度测定结果表明,生物量增加是系统脱氮能力提高的主要原因。     

厌氧氨氧化脱氮及影响因素研究

厌氧氨氧化生物脱氮技术是近年来国内外水处理研究的一个热点。本文介绍厌氧氨氧化反应机理,分析影响厌氧氨氧化的主要因素．重点探讨通过控制PH和温度达到去除氨氮的目的。     

厌氧氨氧化菌种的低温保藏条件

剖析了厌氧氨氧化菌种低温保藏的影响因素,系统总结了保藏温度、保护剂（海藻糖、二甲亚砜、甘油等）、保藏时间、基质及活性恢复措施的设置要点。最后指出,保藏厌氧氨氧化菌种时需根据优势菌的生理特性选择恰当的保藏条件。     

厌氧氨氧化工艺研究新进展

厌氧氨氧化是一种全新的生物脱氮工艺。对于处理低碳氮比废水,与传统方法相比,它具有节省氧耗、无需外加有机碳源、污泥产量低等优点,成为近年国内外研究的热点,是未来污水生物脱氮技术发展的主流。     

烃降解型微生物强化水驱提高原油采收率微观机制研究

借助微观透明模型建立微观模拟驱油试验系统。以烃降解菌株Rhodococcus ruber Z25和Bacillus cereus Z31为出发菌株,通过物理模拟驱油实验考察了多孔介质中水驱原油的特点及残余油的分布形式：残余油主要以油条和油珠的形式滞留于孔隙介质中;以油膜形式附着在骨架表面;在喉道转角处水流速度为零的＂驻点＂部位。通过静置培养观察了多孔介质中水驱后油藏微生物降解原油及微生物富集的状态,微生物由单菌体形成油水界面处的菌胶团结构。通过研究后续水驱作用下残余油的驱替特征表明,微生物菌胶团、松散的油相与驱替液水相彼此裹挟,沿驱替压力方向运移。本研究揭示了烃降解微生物驱油的微观机制,为微生物采油从实验室走向矿场实践奠定了理论基础。     

铁对厌氧氨氧化过程及其微生物群落的影响

从电子传递机制、微生物活动和影响因子等角度出发,综述铁对厌氧氨氧化过程的影响。结果表明,不同价态的铁作为电子受体或电子供体生成厌氧氨氧化底物促进反应,且产生铁氨氧化(Feammox)、硝酸盐依赖型亚铁氧化反应(nitrate-dependent ferrous iron oxidation,NAFO)等不同反应。同时铁元素对厌氧氨氧化过程中功能微生物富集、血红素含量提升及颗粒化过程均有促进作用,从而明显提升对厌氧氨氧化工艺的处理效果。并总结了最佳的铁投加状态,铁元素加强厌氧氨氧化过程中的最适温度、pH值,为后续的铁元素加强厌氧氨氧化过程的研究提供参考。     

亚铁离子对厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响

研究通过投加厌氧氨氧化污泥,待反应器稳定运行后考察不同浓度Fe2+对厌氧氨氧化污泥活性的影响.实验结果表明:经过210 d的连续培养,发现Fe2+可以促进厌氧氨氧化菌的细胞合成并且增加其基质代谢,当溶液中Fe2+浓度为0.085 mmol/L(4.76 mg/L)时,氨氮转化率维持在90%以上;添加Fe2+可以增加厌氧氨氧化菌亚铁血红素含量.此时样品中亚铁血红素C含量达到0.143μmol/mg,是同期对照反应器的2.04倍.通过SEM电镜发现当Fe2+浓度为0.085 mmol/L时,厌氧氨氧化菌群结构与形态趋于稳定.     

天然沸石及其改性沸石对甲醛的吸附

对沸石吸附甲醛进行了试验研究,探讨了用氢氧化钠、盐酸及有机改性的沸石对吸附甲醛的影响。结果表明,有机改性的沸石对甲醛的吸附要比天然沸石和无机改性沸石对甲醛的吸附效果明显。     

长江下游厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度及影响因素

为探索河流系统中厌氧氨氧化细菌的分布情况, 于2014年春秋两季采集长江下游6个断面的水体和沉积物样品, 通过宏基因组测序方法, 根据优化序列与自建厌氧氨氧化细菌标记基因hzsA, hzsB, hzsC, hdh数据集的比对结果, 计算各基因相对丰度。结果表明, 水体溶解氧浓度较高导致厌氧氨氧化细菌标记基因丰度极低, 而沉积物中各基因相对丰度较高, 平均值分别为4.540×10^-10, 4.939×10^-10, 4.333×10^-10和2.859×10^-10。随着温度升高, 秋季沉积物中各基因相对丰度显著高于春季。大通、南京和徐六泾沉积物中各基因相对丰度较高, 这与人类活动扰动的增强以及入海口盐度升高有关。物种分类鉴定结果表明, 长江下游沉积物中厌氧氨氧化细菌在属水平上以Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia为主。厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度与NO₂^--N,NO₃^--N和NH₄⁺-N等理化因子相关, 并且, 由于NO₂^--N浓度远远低于NH₄⁺-N, 因此NO₂^--N浓度是长江下游沉积物中厌氧氨氧化细菌生长的限制性因子。     

无机碳对厌氧氨氧化反应的影响

利用上向流生物膜滤池厌氧氨氧化反应器,考察了无机碳对厌氧氨氧化反应的影响.实验分两阶段进行,在初始阶段加入少量的无机碳,亚硝酸盐氮浓度高于100mg/L时会对厌氧氨氧化产生可逆性抑制,将NO2--N的浓度提高至250mg/L时,总氮的去除率降至58%;在第二阶段逐步提高无机碳浓度,经过长期培养发现NO2--N的浓度高于100mg/L时厌氧氨氧化并没有受到抑制,提高NO2--N浓度至250mg/L时去除率仍能达到高达86%.结果表明,高浓度的无机碳有助于厌氧氨氧化菌克服亚硝酸盐氮对其的抑制作用.     

嗜热菌对高砷金精矿氧化-氰化提金试验研究

HQ-0211嗜热菌是一种良好的浸矿菌种,具有良好的耐砷性能,适合处理高砷金精矿.采用HQ-0211嗜热菌对含砷质量分数为11.78%金精矿进行氧化6 d后,金精矿含砷质量分数下降到0.20%,液体砷质量浓度达到11.41 g/L,脱砷率达到99.24%,失重率63.38%.含砷质量分数为11.78%的金精矿经过嗜热菌的氧化预处理,金的回收率大大提高,从直接氰化的18.25%提高到92.12%.试验表明含砷11.78%金精矿的细菌氧化-氰化试验取得了很好的工艺技术指标,不需要配矿降砷,该菌氧化时间短,脱砷、脱硫效果良好.     

沸石强化生物脱氮工艺的研究

在传统的A/O工艺或SBR工艺基础上投加沸石进行强化生物脱氮的试验,探索应用沸石强化生物脱氮处理污水的新工艺。研究表明,采用粒径为180~200目的沸石,搅拌速度为200 r/m in时,吸附时间仅为30 m in,其氨氮的吸附量便可达到平衡容量的90%,水中的pH在6.4左右时,对吸附去除氨氮最有利。在常温下沸石对氨氮可进行选择吸附,而温度高对氨氮去除较有利。应用该工艺流程可有效的去除城市污水中的氨氮。     

某铀矿细菌菌群柱浸过程中的硫强化作用及其机理分析

评估了由Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans和Leptospirillum ferriphilum组成的混合菌群在柱式反应器中浸出某复杂铀矿的硫强化作用及其可行性。在77 d细菌柱浸过程中,硫强化(8 g/kg)后,铀的浸出率达到了约83.61%,与对照组相比,增加了10%。利用扫描电镜和X射线荧光光谱仪对矿渣进行了表征,结果表明硫强化后的矿渣表面有细菌侵蚀的痕迹且孔隙度增大。细菌群落分析表明,硫强化后浸出液中的优势种群从Leptospirillum ferriphilum转变为Acidithiobacillus ferrooxidans,且Leptospirillum ferriphilum在下层矿石表面占比从强化前的4.3%增加到了40.74%,和Acidithiobacillus thiooxidans保持了较好的平衡。此外,动力学分析表明,铀矿细菌柱浸动力学模型更遵循了通过中间产物层控制的内部扩散模式,且硫强化能够增强铀的浸出动力学。最后,建立了一个与细菌群落和化学反应相关联的硫强化生物浸铀的机制模型。     

沸石强化过滤的效果及其对水质的影响

采用沸石作为新型滤料进行了强化过滤试验，试验结果表明沸石不仅具有去除水中浊度作用，而且还可去除水中氨氮和部分有机物。在试验条件下，沸石对浊度的去除率在65％左右，对CODMn、氨氮的去除率分别在10％、95％以上，对水中常见的3种微污染有机物LAS、三氯甲烷、苯酚的去除率分别达到17．7％、44．45％、34％，且沸石作为滤料不会增加水中有害金属离子浓度。因此沸石强化过滤是一种有效、安全的提高水质的方法。