医药化工废水同步硝化反硝化的研究及工程应用

[目的]为同步硝化反硝化技术在工程上应用提供依据。[方法]利用序批式反应器,研究医药化工废水的同步硝化反硝化(SND)生物脱氮工艺,并对SND工程应用进行尝试。[结果]实现SND最佳脱碳、脱氮效果的溶解氧(DO)浓度应控制在1.0~2.0mg/L,最佳进水pH值为7.0~7.5,在该条件下,COD去除率达80%以上,氨氮去除率达80%~82%,总氮去除率达74%~78%。在SND工程应用中,控制DO浓度为1.0~2.0 mg/L、进水pH值为7.0~7.5、水温为28~32℃时,COD、氨氮、总氮去除率分别为78.8%、78.4%和74.5%。水温过高将影响SND脱氮、脱碳的效果,且污泥微生物有一定适应调节能力,总体上COD、氨氮、总氮平均去除率分别为72.1%、66.2%和57.5%。[结论]同步硝化反硝化生物脱氮工艺有广阔的工程应用前景。     

异养硝化-好氧反硝化菌株的筛选及初步鉴定

为了获得高效的异养硝化-好氧反硝化菌株,采用稀释涂布和发酵检测的方法从土壤和污水中对其进行筛选,并通过分子生物学和形态观察方法对其进行初步鉴定。结果表明,从污水和土壤中成功分离筛选到SND104、SND305、SND205 3株同时具有异养硝化、好氧反硝化功能的菌株。对筛选菌株进行异养硝化和好氧反硝化功能的研究表明,异养硝化培养过程中菌株对培养基中铵态氮(NH+4-N)的去除率均达到80%以上,好氧反硝化培养过程中菌株对培养基中硝态氮(NO-3-N)的去除率均达到50%以上,并且在以上2个过程中总氮(TN)和化学需氧量(COD)的含量均降低50%以上。通过鉴定,SND104、SND305属于假单胞菌属(Pseudomonas),SND205属于戴尔福特菌属(Delftia)。     

海水养殖废水短程硝化反硝化基础研究

净化和处理海水养殖废水的研究已经系统而深入,实现同步短程硝化反硝化的污水生物脱氮处理已成为可能。本研究通过SND工艺实现了海水养殖废水的短程同步硝化反硝化去氮效果,为集约化养殖废水处理提供了方便快捷的方法。研究结果表明,在本试验装置和条件下,最佳短程硝化反硝化时间是0.5~4h;在温度为14~20℃的条件下,用醋酸钠作碳源,亚硝酸钠作氮源,利用反硝化作用可达到有效脱氮的目的,且最佳C/N比为0.8~1.2。     

SBR工艺同步硝化反硝化动力学模型研究

采用序批式生物反应器(SBR)处理实际生活污水,考察同步硝化反硝化(SND)过程中无碳源添加和有碳源添加氮的变化规律,采用硝化、反硝化动力学和物料平衡原理相结合的方法,导出同步硝化和反硝化两个阶段的动力学方程,建立SND的动力学模型,试验结果表明:SND动力学常数C1=7.0151,C2=0.3647,KM=0.0109.     

全程自养脱氮反应器条件下半亚硝化影响因素的探究

[目的]研究半亚硝化的快速实现及影响因素。[方法]采用全程自养脱氮(CANON)反应器对高氨氮模拟废水进行半亚硝化反应的研究,主要研究了进水NH4+-N和DO浓度以及pH的变化对半亚硝化反应的影响。[结果]控制试验条件在进水NH4+-N浓度为200 mg/L,pH为7.5~8.5,HRT=1.25 d,DO为1.5 mg/L,室温(25~27℃)的条件下,连续运行40 d,NH4+-N转化为NO2--N的比率接近57%,NO2--N积累率(即NO2--N/NOx--N)在95%以上,NO2--N与NH4+-N比值基本稳定在1.06~1.21。[结论]CANON反应器实现了半亚硝化反应,为后续Anammox菌的富集和CANON反应器的启动创造了条件。     

NaCl对粉壤土氨挥发及硝化、反硝化的影响

采用室内恒温密闭培养法,以北京地区耕作层典型粉壤土为对象,研究NaCl对土壤氨挥发、硝化与反硝化过程的影响。实验设置了4个不同盐分(NaCl浓度分别为2%、3%、5%、8%)处理和1个对照处理(不加NaCl),并在土壤中加入一定量的(NH4)2SO4,在28℃恒温培养箱中进行为期30d的培养实验。结果表明,盐分可促进土壤NH3的挥发,盐分浓度为2%～8%的处理,其土壤NH3挥发量比对照处理高9.96%～21.40%,且随盐分含量增加,土壤NH3挥发损失越大。在硝化作用初期,盐分对土壤硝化具有一定的促进作用,当硝化时间较长,盐分浓度低于3%时,盐分对土壤硝化无影响;当盐分浓度大于3%时,盐分对土壤硝化具有一定的抑制;当盐分浓度为8%时,累积硝化量比对照低15.17%。盐分浓度为2%～8%的处理,其反硝化量比对照处理低11.55%～27.34%,且盐分浓度在3%以内时,盐分对土壤反硝化的抑制作用随盐分浓度增大而增强;当盐分浓度高于3%时,盐分对土壤反硝化的抑制作用与盐分浓度无关。     

水稻土氮素硝化-反硝化损失的直接测定初报

在施用高丰度的~(15)N 标记 KNO_3和(NH_4)_2SO_4的水稻根箱试验中,采用直接测定 N_2+N_2O 释放通量(直接方法)和结合~(15)N 亏缺值(间接法或差值法)的方法,评价了北京和江苏水稻土硝化-反硝化脱氮损失状况。结果表明:施用硝态氮肥时,直接法测得的损失量为施入氮量的10.7%,间接法测得的损失量为87.5%;施用铵态氮肥时,两种方法测得损失量分别为加入量的0.26%～0.32%和38.9%～45.4%。两种方法测得结果表明了江苏和北京水稻土均具有一定的硝化-反硝化活性,差值法测得的硝化-反硝化损失量远高于直接法的测定结果,硝化-反硝化气体在土壤中滞留未能在本试验中得到证实。     

一体化工艺中同步硝化反硝化脱氮的研究

采用一体化SBR反应器处理废水,研究溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)对系统同步硝化反硝化脱氮的影响.结果表明:进水NH3-N浓度在45 mg/L左右,COD在450～500 mg/L,pH值为7.2～8.5,MLSS在4 500 mg/L左右的情况下,DO控制在0.5～1.5 mg/L时TN去除率最大值达到69.62%,DO值过高或过低都会影响同步硝化反硝化的顺利进行.其他操作条件相同,DO在1 mg/L左右,HRT控制在7 h时TN的去除率最高达到71.53%.     

同步硝化反硝化菌（Alcaligenes faecalis WT14）养殖污水脱氮效果研究

为探究溶氧(Dissolved orygen,DO)控制对异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌脱氮效力的影响,本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14,通过室内和反应器装置试验,较系统地研究了WT14的HN-AD性能和不同DO条件对其NH_4~+-N、NO_3~--N去除能力的影响,并建立两级DO控制固定床反应器,通过DO控制分析了菌株WT14对养殖废水的处理效果。氮平衡试验表明,菌株WT14具有高效的同步硝化-反硝化能力,92.10%的NH_4~+-N以气态形式被去除,4.16%的NH_4~+-N被菌株WT14同化为胞内氮,同时NH_4~+-N的存在会促进NO_3~--N的还原。DO控制试验表明,菌株WT14的NH_4~+-N和NO_3~--N去除能力与DO浓度显著相关,低DO条件会抑制其NH_4~+-N去除能力,但是会促进NO_3~--N去除能力,且符合Boltzmann模型,其脱氨脱硝活性的半数DO抑制浓度分别为2.53 mg·L~(-1)和5.40 mg·L~(-1),最大NH_4~-N去除率和NO_3~--N去除率分别为94.0%和98.4%。在两级好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、90.5%和97.5%,存在NO_3~--N和NO_2~--N的积累,而在连续好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))-微氧(DO 0.50±0.10mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、97.6%和98.2%,且无NO_3~--N和NO_2~--N的积累。研究表明,两级DO控制中连续好氧-微氧显著促进了同步异养硝化-好氧反硝化菌WT14对NO_3~--N和NO_2~--N的还原,且不影响NH_4~+-N和COD的去除,提高了TN去除率。     

基于BaPS系统黑土硝化、反硝化和呼吸作用研究

利用BaPS系统测定了不同施氮量(0,240,312 kg/hm2)、不同采样深度(0~20,20~40,40~60,60~80 cm)及作物不同生育时期等条件下黑土的硝化、反硝化和呼吸速率。结果表明:BaPS系统能够用于测定黑土硝化、反硝化和呼吸作用;随着采样深度的增加,黑土硝化速率和呼吸速率降低,而反硝化速率升高,各土层间差异极显著(F值分别为85.5**,791.3**,220.2**);评价黑土硝化、反硝化及呼吸速率以0~20 cm土层监测数据为宜;随着施氮量的增加,黑土硝化、反硝化及呼吸速率均呈现增加的趋势;黑土硝化、反硝化和呼吸速率随季节的变化呈先升高后降低的趋势,三者约在7月上旬出现最高峰;适宜施氮量下(240 kg/hm2)黑土硝化速率最高为161.85μg/(kg·h),反硝化速率最高为325.23μg/(kg·h),呼吸速率最高为63.45 mg/(kg·d),施氮量增加,反硝化速率和呼吸速率升高。     

DO浓度和pH对沼液废水短程硝化反应的影响

目的]研究溶解氧(DO)浓度和p H对沼液废水短程硝化反应的影响。[方法]采用自制的SBR反应器,针对DO浓度和p H 2个影响因子进行单因素试验,考察其对亚硝酸盐积累的影响。[结果]在温度(25±2)℃,进水氨氮(NH_4~+-N)浓度550~600 mg/L、化学需氧量(COD)1 600~1 700 mg/L、p H 7.5,水力停留时间(HRT)为1 d的条件下,DO浓度在1.1~1.5 mg/L时,出水亚硝氮(NO_2~--N)/总硝氮(NO_x~--N)可达到0.85,NO_2~--N/NH_4~+-N接近于1。在温度为(25±2)℃、DO为1.3 mg/L和进水NH_4~+-N浓度为600 mg/L时,将p H控制在7.3~7.8,亚硝酸菌整体活性最高。[结论]DO浓度会显著影响亚硝酸盐的积累和转化,p H直接影响亚硝酸菌的生长,过高的p H会导致高NH_4~+-N沼液废水中游离氨的浓度升高,从而抑制亚硝酸菌的活性。     

一株异养硝化菌的筛选鉴定及其在农村养殖废水处理中的应用

【目的】针对养殖废水中的高浓度 NH4+-N 难处理的问题，从湖泊底泥中分离筛选出 1 株异养硝化细菌，并鉴定。【方法】对筛选菌株进行革兰氏染色、扫描电镜观察、菌株鉴定。16SrDNA 测序结果在 Blast 数据库进行同源性分析并构建系统发育树；研究不同氮源下，该菌株的异养硝化和好氧反硝化性能以及通过不同菌液接种量、碳源、初始 pH、温度、C/N、初始 NH4+-N 浓度为环境因素研究其脱氮特性；将该菌株投加到实际农村养猪废水中，评价其应用能力。【结果】筛选得到的菌株异养硝化菌株，鉴定为不动杆菌（Acinetobacter sp），命名为 L-1；单因素试验结果表明：菌株 L-1 在接种比例 2%、碳源为柠檬酸钠、pH 值 6~9、温度 20~30℃、C/N10~20、NH4+-N 初始浓度 50 mg/L 条件下异养硝化效果最好；在实际养猪废水中投加 L-1 进行脱氮，在96 h 时，其中 1 000 mg/L 的 NH4+-N 废水降至 298.46 mg/L，去除率达 70.15%，对比空白对照 NH4+-N 去除率提高 45.78%，其中 NO3--N 和 NO2--N 浓度均在下降。【结论】菌株 L-1 具有异养硝化和好氧反硝化能力，在异养硝化菌处理养猪废水研究方面具有一定的参考价值。     

基于整合分析法的地下水反硝化强度研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程。为研究含水层中反硝化作用强度及其影响因素,采用整合分析法对不同含水介质类型中的反硝化强度范围进行了总结,揭示了反硝化强度在含水层中垂向分布规律,研究了不同取样深度和不同溶解氧(DO)浓度下的反硝化强度影响因素,分析了反硝化强度统计结果的不确定性。结果表明,大多含水介质中反硝化强度处于10~(-1)～10~2μg·kg~(-1)·d~(-1),砂和砂砾石含水介质中可以达到10~3μg·kg~(-1)·d~(-1)量级。含水介质粒间孔隙大小与反硝化强度未呈明显相关关系。反硝化强度沿含水层垂向上先逐渐增大后显著减小,在某深度处存在峰值,峰值对应的深度存在明显的区域差异。浅层含水层反硝化强度主要受有机碳浓度影响;深层含水层反硝化强度主要受Eh值影响。当DO浓度为0.2～2 mg·L~(-1)时,反硝化强度与取样深度、地下水位埋深、NO_3~--N浓度和Eh均呈不显著负相关关系;DO浓度介于2～6 mg·L~(-1)时,与取样深度呈显著负相关,与温度为显著正相关;DO浓度大于6 mg·L~(-1)时,与Eh呈显著负相关关系。反硝化强度测定、计算方法的不同和统计过程导致统计结果具有一定的不确定性。     

硝化抑制剂对典型茶园土壤尿素硝化过程的影响

通过室内好氧培养试验,研究了双氰胺(DCD)和2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin)2种常用硝化抑制剂对我国4种典型茶园土壤硝化过程的影响。试验设置5个处理:(1)尿素(CK);(2)尿素+2%DCD(DCD占施氮量的2%,下同);(3)尿素+10%DCD;(4)尿素+0.27%Nitrapyrin;(5)尿素+0.54%Nitrapyrin。结果表明:对于4种供试茶园土壤,DCD在培养过程中对硝化过程的抑制效果随培养时间的延长呈下降趋势,且高浓度DCD仅在培养第28 d时才表现出比低浓度DCD更强的抑制效果。培养第28 d后,在安溪和宜兴茶园土壤中DCD的抑制率仍可达12.15%~59.68%,而对于杭州和郎溪茶园土壤,无论DCD浓度高低,培养第28 d后抑制效果消失;对于所研究的4种茶园土壤,DCD处理在培养期间的抑制效果表现为宜兴土壤安溪土壤杭州土壤郎溪土壤。与DCD相比,无论Nitrapyrin浓度高低,其在培养期间对4种茶园土壤的硝化抑制率接近甚至超过100%,表明Nitrapyrin能完全抑制茶园土壤硝化作用,且抑制有效期达28 d。因此,Nitrapyrin是一种针对茶园土壤比较高效的硝化抑制剂。     

低碳氮比畜禽粪水厌氧消化液短程硝化脱氮试验研究

针对畜禽粪水厌氧消化液存在低C/N、后续可生化性差等问题,提出利用短程硝化反硝化技术处理高氨氮畜禽粪水厌氧消化液。结果表明:在(29±1)℃条件下,通过调节曝气量控制DO在0.6~0.9 mg·L~(-1)之间,接种厌氧氨氧化颗粒污泥可快速实现短程硝化反硝化;之后在恒定曝气量下使反应器内DO为0.1~2.88 mg·L~(-1)时,在处理高氨氮粪水过程中,通过对比四组不同pH和游离氨(FA)发现,当pH=8、FA=18 mg·L~(-1)左右时更利于亚硝化菌的优势竞争并可长期稳定实现短程硝化反硝化;应用MPN法测得氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)数量之比为600∶1。SBR反应器稳定运行期间COD负荷和氨氮负荷分别为2.0~3.5 kg·m~(-3)·d~(-1)和0.6~0.8 kg·m~(-3)·d~(-1),COD去除率为63%~71%,NH~+_4-N去除率在94.9%以上,NO-2-N积累率(NAR)达到94.25%以上。     

元阳梯田土壤氮素硝化特征研究

采用室内培养的方法,分析了元阳梯田3个海拔梯度(高海拔:1 626~1 672 m、中海拔:1 532~1 537 m和低海拔:1 445~1 459 m)表层(0~30 cm)土壤和同一海拔3个土壤层次(0~30 cm,30~60 cm和60~90 cm)土壤氮素的硝化特征。结果表明:两种处理(对照和加氮)土壤氮素净硝化量在培养前期(20 d)均没有明显变化,后期(20~70 d)出现一个急速上升的趋势,70 d的硝化率不足44%,硝化强度较弱,表明元阳梯田淹水厌氧的田间条件抑制了硝化能力;培养期内,同一海拔处理中净硝化量表现为:0~30 cm30~60 cm60~90 cm,海拔之间没有差异;土壤净硝化量在对照和加氮处理之间并没有表现出显著差异性,表明元阳梯田土壤自养硝化较微弱,土壤以异养硝化为主;土壤氮素净硝化量与土壤TOC(有机碳)、TN(全氮)、DOC和DON(溶解性有机碳氮)、MBC(微生物量碳)、ROC(易氧化碳)及LFN(轻组氮)均呈显著正相关关系(P0.05)。     

产甲烷反硝化-短程硝化反硝化组合工艺处理屠宰废水的效能

采用CSTR作为产甲烷反硝化反应器和MSBR作为短程硝化反硝化反应器的串联工艺进行屠宰废水处理中试试验。通过控制溶解氧在0.7~1.2 mg·L-1,实现短程硝化反硝化;将MSBR出水按一定比例回流至CSTR,实现产甲烷反硝化。在稳定运行的前提下考察了组合工艺对屠宰废水的处理效果,并进一步分析了各反应器对COD、TN、NH+4-N的去除贡献。结果表明：工艺对屠宰废水COD、NH+4-N、TN的去除率分别达到97.12%、95.13%、77.14%; CSTR对系统COD去除贡献率为68.35%,MSBR对系统TN去除贡献率为72.34%;CSTR对系统TN、NH+4-N去除的贡献率分别为27.66%、-33.42%,MSBR对系统COD、NH+4-N去除的贡献率分别为31.65%、133.42%;组合工艺的适宜回流比较为75%;温度对COD、NH+4-N、TN的去除效果及去除稳定性有重要的影响;在最佳回流比75%的条件下,沼气中甲烷含量为66.70%;在气温较高的夏秋季,稳定期的亚硝酸盐积累率（NAR）可达65%以上。     

不同氮源对一株溶藻弧菌好氧反硝化效率的影响

为研究溶藻弧菌Vibrio alginolyticus HA2同步硝化反硝化过程中氮的代谢产物,分别用以铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、亚硝态氮(NO_2~--N)为氮源的培养基培养溶藻弧菌HA2 120 h,测定不同时间段菌液浓度,以及NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N、pH和发酵罐中气体(N_2、NO、N_2O)的含量,并且拟合菌株生长曲线。结果表明:溶藻弧菌对NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N降解率最高分别为99.97%、99.95%、36.87%;生长极限k值分别为4.769、5.477、5.567;培养基中的NH_4~+-N直接被氧化为NO_3~--N;试验中均未检测出NO、N_2O气体,各培养基中N_2量均有上升趋势;各培养基中pH均有增加趋势。研究表明,溶藻弧菌HA2具有开发为高效、环保、安全的硝化反硝化细菌的研究价值。     

低温异养硝化–好氧反硝化菌的分离及其除氮特性

针对目前大部分除氮微生物遇冬季低温难以对污水进行有效脱氮的问题,从冬季水浸稻田土壤中分离到1株在10~15 ℃下具有高效异养硝化好氧反硝化能力的菌株D15。经鉴定,确定该菌株为嗜碱假单胞菌(Pseudomonas alcaliphila)。考察了氮源质量浓度(100、150、200、250、300、400、600、800 mg/L),碳源种类(柠檬酸三钠、丁二酸钠、乙酸钠、草酸钠、麦芽糖),摇床转速(130、150、170、190、210 r/min),培养温度(5、10、15、20、25、30、35 ℃)对菌株D15除氮效果的影响。结果表明,菌株D15在以柠檬酸三钠为碳源、初始氮源质量浓度150 mg/L、摇床转速190 r/min、15 ℃条件下培养,对氨氮、硝氮及亚硝氮的去除率均达到了100.0%。在猪粪废水中添加柠檬酸三钠、15 ℃下分别处理54 h和66 h后,对氨氮和总氮的去除率分别达到100.0%和88.8%。     

曝气扰动下底泥氮的释放动力学及硝化反硝化过程研究(英文)

[目的]研究曝气扰动下底泥氮的释放动力学及硝化反硝化过程,以期解决底泥氮释放及二次污染问题。[方法]研究了底泥原位曝气对氮污染物释放的影响,并对其释放动力学参数进行解析,同时模拟了间歇曝气下泥水界面硝化反硝化脱氮过程。[结果]底泥曝气加速了氮污染物的释放,30min后底泥NH4+-N与达到释放平衡;最大释放量与底泥扰动强度成正比,在曝气头距离泥面距离为0、1、2和3cm时(扰泥量为3.52、3.41、3.26和3.01g/L),NH4+-N与最大释放量分别为14.3、13.8、13.2、12.2mg/L和33.2、30.9、29.8、27.3mg/L;且两者的释放动力学均符合双常数方程。持续曝气可促进泥水界面硝化反应发生,8d后NH4+-N浓度由12.4mg/L下降至0.2mg/L,硝态氮浓度达到最大值;停止曝气12d后,硝态氮与总氮浓度分别由10.8和37.4mg/L下降至0.36和23.2mg/L,说明有反硝化脱氮现象发生。可见,底泥曝气可促进氮污染物的释放及硝化过程,而通过间歇曝气,可实现底泥原位硝化反硝化脱氮。[结论]该研究结果可为城市黑臭河道底泥原位修复提供技术借鉴。