好氧反硝化复合菌剂的研制及其在海水养殖废水处理中的应用

从天津某海水养殖场底泥中分离筛选好氧反硝化菌,获得3株具有高效反硝化特性的微生物,分别为MCW148、MCW151和MCW154。采用正交试验对功能菌进行优化组合,研制好氧反硝化复合菌剂。结果表明,MCW148、MCW151、MCW154的最优配比为3∶2∶1,其在12 h内对海水养殖废水中无机氮的去除率为60.39%。     

猪粪秸秆沼液短程硝化反硝化快速启动及稳定运行研究

短程硝化反硝化工艺具有节省碳源、节省曝气量、污泥产量低等优点,但由于启动时间长、短程硝化效果不稳定等问题限制了其工程应用。针对此问题,本研究采用泥膜一体化工艺(IFAS)处理猪粪秸秆沼液,并考察了短程硝化反硝化工艺生物强化快速启动及稳定运行效果。结果表明,通过添加实验室自制氨氧化菌剂与反硝化菌剂,可在17 d内完成反应器的快速启动;稳定运行阶段,系统猪粪秸秆沼液有机负荷(COD)平均为1 040.0 mg·L~(-1)·d~(-1),好氧池平均NH_3-N负荷为110 mg·L~(-1)·d~(-1);好氧池平均NO_2~--N积累率为91.4%;COD、NH_3-N、TN平均去除率分别达到92.1%、97.0%、90.1%,且COD和TN的去除主要发生在缺氧池。分子生物学分析表明,整个运行过程中,好氧池生物膜氨氧化细菌(AOB)的丰度由0.003 6%上升至0.014 3%,增长至原来的4倍;亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的丰度由0.004 8%下降至0,说明利用氨氧化菌剂、反硝化菌剂可快速稳定实现短程硝化反硝化脱氮工艺的启动。     

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。     

CMC-硅藻土复合固定硝化细菌降解养殖水体中的氨氮

以羧甲基纤维素钠(carboxy methyl cellulose sodium,CMC)和硅藻土为载体材料,采用包埋法固定硝化菌制备固定化微生物小球降解养殖水体中的氨氮,探索固定化微生物小球的最佳制备条件和小球降解氨氮的最佳使用量,并考察温度、p H值对固定化微生物小球和游离菌降解氨氮的影响。结果表明,固定化微生物小球的最佳制备条件为CMC含量2.5%、硅藻土含量3.0%、硝化菌含量2.5%、交联剂硫酸铝[Al2(SO4)3]溶液的浓度为1.5%、交联时间4 h,最佳使用量为每150 m L模拟养殖水投入3 g,小球在30℃、p H值为8时对氨氮的降解率最高。通过不同温度、p H值下固定化微生物小球和游离菌降解氨氮情况的比较,发现在弱酸弱碱环境下固定化微生物小球比游离菌有更好的效果,在较高或较低的温度下对氨氮的降解效率也高于游离菌。     

固定化小球与悬浮态菌去除氨氮的比较研究

[目的]比较固定化亚硝化型细菌与传统悬浮生物处理法在氨氮废水硝化过程中的性能.[方法]研究沉降性能、温度变化、pH值变化和溶解氧变化分别对固定化小球氨氮去除效率和硝化污泥氨氮去除效率的影响. [结果]结果表明:固定化微生物技术较普通生物处理稳定性好.[结论]固定化小球处理氨氮废水技术有极大的应用潜力和发展前景.     

固体碳源及生物强化CAST工艺处理低C/N生活污水的效果

[目的]研究固体碳源及生物强化CAST工艺处理低C/N生活污水的效果。[方法]设2组CASS反应器,试验组投加玉米芯填料与生物强化菌剂,对照组不投加玉米芯和生物强化菌剂。试验运行阶段对进出水进行氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)等指标进行持续监测。试验后期,取挂膜填料与2反应器中的污泥进行电镜分析。[结果]从池塘底泥中筛选出3株具有高效反硝化作用的好氧反硝化菌,分别为假单胞菌(Pseudomonas sp.)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),对硝酸盐和亚硝酸盐去除率均在85%以上。电镜分析表明,固体碳源表面结构粗糙,孔隙内及表面附着大量的杆菌、球菌及丝状菌等微生物,生物量有明显的提高。试验组出水COD浓度维持在40.00 mg/L左右,NH_4~+-N的平均出水浓度由11.35 mg/L降至4.58 mg/L;平均出水TN浓度由24.74 mg/L降至12.11 mg/L。反应器运行20 d后,试验组污泥结构相对于对照组更加紧密。[结论]固体碳源及生物强化CAST工艺处理低C/N生活污水可行性强,发展前景广阔。     

固定化藻类对海水养殖废水中氨氮·无机磷的净化效果

[目的]明确固定化藻类技术应用于净化海水养殖废水的可行性。[方法]采用海藻酸钙凝胶包埋固定的方法,将培养至对数末期的普通小球藻进行固定,制备3、4、5 mm不同粒径的固定化藻球,比较悬浮藻与不同粒径固定化藻球对海水养殖废水中氨氮和无机磷的去除率及微藻的生长特性。并选择直径为4 mm的藻球、空白胶球、悬浮藻液分别按10%和15%的填充率投放入海水养殖废水中,研究不同填充率条件下藻球对海水养殖废水中氨氮和无机磷的净化效果。[结果]4 mm固定化藻球对海水养殖废水中氨氮、无机磷的去除率较高,填充率为15%条件下去除效果更佳,但藻细胞生长被延缓。[结论]该研究可为固定化小球藻处理海水养殖废水的工厂化应用提供科学依据。     

共固定化亚硝化-反硝化细菌工艺及特性研究

以亚硝化细菌、反硝化细菌为研究对象,采用共固定化细胞技术,以海藻酸钠共固定化亚硝化-反硝化细菌,研究了共固定化工艺条件及其在模拟污水中的脱氮效果。结果表明,共固定化亚硝化-反硝化细菌最佳工艺条件为4.5%海藻酸钠和2.1%氯化钙共固定化细胞,接种量为3个/m L培养基,接种于装有140 m L模拟污水液体培养液的250 m L三角瓶中,最佳p H为8,最佳培养温度30℃,110~140 r/min培养。54 h时氨氮去除率为95.95%,78 h时亚硝态氮去除率为95.82%。共固定化小球可重复使用3次、低温对共固定化后菌种脱氮性能的影响较小。     

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。     

一种内源性复合微生物菌剂的特性及其固定化对猪场粪污水的处理效果

以规模化猪场粪污水为研究对象,以污水原液为主要营养来源,通过富集内源性土著微生物得到复合微生物菌剂(WKM),并分析监测其在污水处理过程中对猪场粪污水化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)和氨氮的削减效果。结果表明:投加WKM处理3 d后,猪场粪污水(ZW)中COD和氨氮去除率分别达94.8%和61.8%。通过高通量测序发现:复合微生物菌剂中主要微生物种类属于变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);在属水平上,其主要的微生物种类属于白色杆菌属(Leucobacter)、卡斯特兰尼菌属(Castellaniella)、Camelimonas属、Moheibacter属、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、Cloacibacillus属和尼古丁降解菌属(Pusillimonas),丰度比例约为2∶2∶2∶2∶1.5∶1.5∶1。基于直系同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins, COG)功能分布预测表明:复合微生物菌剂WKM的微生物功能结构中,氨基酸转运和代谢([E])、能量产生与转化([C])、碳水化合物转运和代谢([G])、无机离子转运和代谢([P])、辅酶转运和代谢([H])的功能丰度相对较高,对含高浓度的氨氮和有机污染物的猪场粪污水中蛋白质及脂类等有机物质的转换起到了重要作用。在猪场粪污水(ZR)中,经麸皮固定化后的复合微生物菌剂对COD的去除率进一步提高,极显著高于无添加组(P0.01)和显著高于WKM组(P0.05)。通过固定化配比优化实验得出:按照质量体积比1∶50的比例混合的麸皮和复合微生物菌剂对COD的去除效果最佳,高达89.4%(P0.05)。综上所述,本研究制备获得的麸皮固定化复合微生物菌剂在猪场粪污水的除污处理中具有潜在的应用和实践价值。