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Effect of initial ammonium concentration on a one-stage partial nitrification/anammox biofilm system:Nitrogen removal performance and the microbial community

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Journal of Environmental Sciences 2024年第9期143卷 176-188页

作者： Mengyu Zhou Yun Han Yang Zhuo Fen Yu Gaoyuan Hu dangcong peng School of Municipal and Environmental Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an 710055China Shaanxi Key Laboratory of Environmental Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an 710055China Key Laboratory of Northwest Water Resource Environment and EcologyMOEXi’an University of Architecture and TechnologyXi’an 710055China

One-stage partial nitrification coupled with anammox(PN/A)technology effectively reduces the energy consumption of a biological nitrogen removal *** nitrite-oxidizing bacteria(NOB)is essential for this technology to maintain efficient nitrogen removal *** ammonium concentration(IAC)affects the degree of inhibited *** this study,the effect of the IAC on a PN/A biofilm was investigated in a moving bed biofilm *** results showed that nitrogen removal efficiency decreased from 82.49%±1.90%to 64.57%±3.96%after the IAC was reduced from 60 to 20 mg N/L,while the nitrate production ratio increased from 13.87%±0.90%to 26.50%±3.76%.NOB activity increased to1,133.86 mg N/m^(2)/day after the IAC decreased,approximately 4-fold,indicating that the IAC plays an important inhibitory role in *** rate-limiting step in the mature biofilm of the PN/A system is the nitritation process and is not shifted by the *** analysis of the microbial community structure in the biofilm indicates that the IAC was the dominant factor in changes in community *** and *** were the main anammox bacteria,and Nitrosomonas and Nitrospira were the main AOB and NOB,*** did not affect the difference in growth between *** and ***,modulating the IAC promoted the PN/A process with efficient nitrogen removal performance at medium to low ammonium concentrations.

关键词： Biological nitrogen removal Partial nitrification Anammox Ammonium concentration Biofilm

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Effects of shear force on formation and properties of anoxic granular sludge in SBR

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2013年第6期7卷 896-905页

作者： Xinyan ZHANG Binbin WANG Qingqing HAN Hongmei ZHAO dangcong peng School of Environmental and Municipal Engineering Xi'an University of Architecture and Technology Xi'an 710055 China Sinosteel Wuhan Safety & Environmental Protection Research Institute Wuhan 430081 China School of Environmental Science and Engineering Chang'an University Xi'an 710056 China

This paper reports the effects of shear force on anoxic granular sludge in sequencing batch reactors （SBR）. The study was carried out in two SBRs （SBR1 and SBR2） in which sodium acetate （200mg COD·L^-1） was used as the sole substrate and sodium nitrate （40 mgNO3-N·L^-1） was employed as the electron acceptor. The preliminary objective of this study was to cultivate anoxic granules in the SBR in order to investigate the effects of shear force on the formation of anoxic granular sludge and to compare the properties of anoxic sludge in the SBR. This study reports new results for the values of average velocity gradient, a measure of the applied shear force, which was varied in the two SBRs （3.79 s^-1 and 9.76 s^-1 for SBR1 and SBR2 respectively）. The important findings of this research highlight the dual effects of shear force on anoxic granules. A low shear force can produce large anoxic granules with high activity and poor settling ability, whereas higher shear forces produce smaller granules with better settling ability and lower activity. The results of this study show that the anoxic granulation is closely related to the strength of the shear force. For high shear force, this research demonstrated that： 1） granules with smaller diameters, high density and good settling ability were formed in the reactor, and 2） granular sludge formed faster than it did in the low shear force reactor （41days versus 76 days）. Once a steady-state has been achieved, the nitrate and COD removal rates were found to be 98% and 80%, respectively. For low shear force, such as was applied in SBR1, this research demonstrated that： 1） the activity of anoxic granular sludge in low shear force was higher than that in high shear force, 2） higher amount of soluble microbial products （SMPs） were produced, and 3） large pores were observed inside the larger granules,which are beneficial for nitrogen gas diffusion. Electron microscopic examination of the anoxic granules in both reactors showed that the

关键词： denitrification anoxic granular sludge,sequencing batch reactors (SBR) shear force

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Natural continuous influent nitrifier immigration effects on nitrification and the microbial community of activated sludge systems

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Journal of Environmental Sciences 2018年第12期30卷 159-167页

作者： Lifang Yu Ren Li Robert Delatolla Ru Zhang Xiuling Yang dangcong peng School of Environmental and Municipal Engineering Xi'an University of Architecture and Technology Department of Civil Engineering University of Ottawa

Two sequencing batch reactors（SBRs） were operated for 100 days under aerobic conditions,with one being fed with unsterilized municipal wastewater（USBR）, and the other fed with sterilized municipal wastewater（SSBR）. Respirometric assays and fluorescence in situ hybridization（FISH） results show that active nitrifiers were present in the unsterilized influent municipal wastewater. The maximum ammonia utilization rate（AUR） and nitrite utilization rate（NUR） of the unsterilized influent were 0.32 ± 0.12 mg NH4＋-N/（L·hr） and0.71 ± 0.18 mg NO2--N/（L·hr）. Based on the maximum utilization rates, the estimated seeding intensity for the ammonia oxidizing bacteria（AOB） and nitrite oxidizing bacteria（NOB） of the USBR was 0.08 g AOB/（g AOB·day） and 0.20 g NOB/（g NOB·day） respectively. The fraction of nitrifiers/total bacteria in the influent was 5.35% ± 2.1%, the dominant AOB was Nitrosomonas spp., Nitrosococcus mobilis hybridizated with Nsm156, and the dominant NOB was Nitrospira hybridizated with Ntspa662. The influent nitrifiers potentially seeded the activated sludge of the bioreactor and hence demonstrated a mitigation of the acclimatization times and instability during start-up and early operation. The AUR and NUR in the USBR was 15% and 13% higher than the SSBR respectively during the stable stage, FISH results showed that nitrifiers population especially the Nitrospira in the USBR was higher than that in the SSBR. These results indicate that the natural continuous immigration of nitrifiers from municipal influent streams may have some repercussions on the modeling and design of bioreactors.

关键词： Nitrifier immigration Influent wastewater Seeding effect Nitrification Nitrospira

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预缺氧池配水比对Johannesburg工艺脱氮除磷效果的影响

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环境工程学报 2015年第4期9卷 1645-1650页

作者：王攀彭党聪西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055

以处理城市污水的中试规模Johannesburg工艺为对象,探讨不同配水比对预缺氧池的反硝化及Johannesburg工艺脱氮除磷效果的影响。在总HRT为12.86 h,预缺氧池HRT为0.6 h的条件下,当配水比分别为0%、10%、20%和30%时,预缺氧池硝酸盐去除率... 详细信息

以处理城市污水的中试规模Johannesburg工艺为对象,探讨不同配水比对预缺氧池的反硝化及Johannesburg工艺脱氮除磷效果的影响。在总HRT为12.86 h,预缺氧池HRT为0.6 h的条件下,当配水比分别为0%、10%、20%和30%时,预缺氧池硝酸盐去除率分别为37.67%、78.95%、87.62%和94.95%,对应的厌氧池磷酸盐浓度分别为8.72、19.37、16.1和12.99 mg/L。预缺氧池最佳配水比为10%,此时厌氧段释磷速率、好氧吸磷速率和缺氧吸磷速率分别为6.94、3.17和2.12 mg/(g MLSS·h),厌氧池中磷的最大浓度和污泥中的磷最大含量可达到19.37 mg/L和25.7 mg TP/g MLSS。出水COD、NH3-N、TN和TP等各项水质指标有80%以上的概率达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》一级A标准。

关键词： Johannesburg工艺预缺氧池配水比回流污泥反硝化强化生物除磷

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不同碳氮比下污水反硝化过程中亚硝氮积累的特性研究

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环境科学学报 2017年第9期37卷 3349-3355页

作者：董晓莹彭党聪西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055

以乙酸钠为碳源,在不同的碳氮比(COD/NO_3^--N)条件下,通过控制反应器中反硝化时间,将NO_3^--N仅还原至NO_2^--N,实现NO_2^--N的稳定积累.结果表明,反硝化时间从60 min缩短至20 min,NO_3^--N还原速率和NO_2^--N积累速率分别增大至0.417 ... 详细信息

以乙酸钠为碳源,在不同的碳氮比(COD/NO_3^--N)条件下,通过控制反应器中反硝化时间,将NO_3^--N仅还原至NO_2^--N,实现NO_2^--N的稳定积累.结果表明,反硝化时间从60 min缩短至20 min,NO_3^--N还原速率和NO_2^--N积累速率分别增大至0.417 g·g^(-1)·h^(-1)(以VSS计,下同)和0.402g·g^(-1)·h^(-1).经过108 d的培养,NO_2^--N的积累率为95%.反硝化活性随碳氮比的增大而增大,而较低碳氮比更有利于NO_2^--N的稳定积累.在反硝化亚硝氮积累过程中,当碳源充足时,由于电子受体NO_3^--N和NO_2^--N相互竞争碳源,NO_3^--N的存在会抑制NO_2^--N的还原,从而导致NO_2^--N积累;而当碳源不足时,基质限制使NO_3^--N优先还原,导致NO_2^--N的积累.微生物宏基因组测序结果表明,培养污泥中的优势菌群为Thauera(71.85%),该菌仅能将NO_3^--N还原为NO_2^--N,从而导致NO_2^--N的积累.

关键词：反硝化亚硝氮积累 C/N

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基于性能改善的厌氧颗粒污泥调控机理研究

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水处理技术 2018年第1期44卷 21-25页

作者：王娜彭党聪西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055

针对UASB反应器污泥上浮导致污泥大量流失的问题,本研究以实际生产废水为基质,通过对连续实验过程中颗粒污泥形态、活性及微生物种群结构解析,旨在确定厌氧颗粒污泥性能的改善策略及调控机理。结果表明,通过缩短水力停留时间(HRT)提高... 详细信息

针对UASB反应器污泥上浮导致污泥大量流失的问题,本研究以实际生产废水为基质,通过对连续实验过程中颗粒污泥形态、活性及微生物种群结构解析,旨在确定厌氧颗粒污泥性能的改善策略及调控机理。结果表明,通过缩短水力停留时间(HRT)提高进水负荷(OLR),发酵系统能够实现高负荷条件下的稳定高效运行,同时污泥沉降速度从41.3 m/h提高到74.8 m/h,污泥结构经历了由松散变密实的变化过程;通过对微生物群落结构的解析,颗粒污泥内部的乙酸型产甲烷菌及氢营养型产甲烷菌的数量提高了1.8倍,促进了乙酸的SMA从0.493 g COD/(g VSS·d)增至0.664 g COD/(g VSS·d),丙酸SMA由0.398 g COD/(g VSS·d)升高为0.588 g COD/(g VSS·d),同时有效降低了系统的氢分压。在改善了颗粒污泥形态结构的同时使其活性得到了明显提升,成功地解决污泥上浮问题。

关键词： UASB 饮料废水污泥上浮污泥形态微生物种群

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温度变化对不同污泥形态厌氧氨氧化菌活性的影响

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环境工程学报 2022年第4期16卷 1331-1339页

作者：陈子玲吕恺彭党聪西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055

以Ca. Brocadia为主要种属的厌氧氨氧化颗粒污泥和生物膜为研究对象,通过测定不同温度下厌氧氨氧反应活化能以探讨温度对以不同污泥形态存在的厌氧氨氧化菌的短期影响。结果表明,在15~25℃和25~35℃,以颗粒污泥及生物膜形态存在的厌氧... 详细信息

以Ca. Brocadia为主要种属的厌氧氨氧化颗粒污泥和生物膜为研究对象,通过测定不同温度下厌氧氨氧反应活化能以探讨温度对以不同污泥形态存在的厌氧氨氧化菌的短期影响。结果表明,在15~25℃和25~35℃,以颗粒污泥及生物膜形态存在的厌氧氨氧化菌的反应活化能不同。在15~25℃,颗粒污泥和生物膜中的厌氧氨氧化反应活化能分别为105.60 kJ·mol;和88.25 kJ·mol^(-1),而在25~35℃,对应的活化能分别为62.15 kJ·mol^(-1)和56.78 kJ·mol^(-1),均低于同温度条件下以游离态存在的厌氧氨氧化菌的反应活化能。这说明不同污泥形态对Anammox菌的温度效应不同,以生物膜和颗粒污泥形态存在的厌氧氨氧化菌具有较强抵抗温度变化的能力。在15~25℃,颗粒污泥和生物膜中厌氧氨氧化菌的温度系数θ分别为1.14和1.12,在25~35℃,对应的温度系数θ分别为1.09和1.08。与硝化菌或反硝化菌相比,厌氧氨氧化菌的温度系数θ偏大。这表明厌氧氨氧化菌对温度的变化更为敏感,使得厌氧氨氧化在低温条件下首先将成为限制步。

关键词：厌氧氨氧化温度污泥形态活化能温度系数

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以城市污水处理厂好氧池生物膜作为接种污泥快速启动两段式亚硝化-厌氧氨氧化反应器的可行性

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环境工程学报 2021年第10期15卷 3368-3377页

作者：吕恺姚雪薇彭党聪西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055

为探讨以城市污水处理厂好氧池生物膜作为接种污泥启动厌氧氨氧化工艺的可行性,启动了两段式亚MBBR亚硝化-厌氧氨氧化工艺并成功运行。结果表明,经过90 d的启动,在进水NH_(4)^(+)-N质量浓度为750 mg·L^(−1)的条件下,亚硝化反应器负荷(... 详细信息

为探讨以城市污水处理厂好氧池生物膜作为接种污泥启动厌氧氨氧化工艺的可行性,启动了两段式亚MBBR亚硝化-厌氧氨氧化工艺并成功运行。结果表明,经过90 d的启动,在进水NH_(4)^(+)-N质量浓度为750 mg·L^(−1)的条件下,亚硝化反应器负荷(以NH_(4)^(+)-N计)可达到9000 mg·(m^(2)·d)^(-1),平均出水NO_(2)^(−)-N和NH_(4)^(+)-N质量浓度比值为1.28,满足厌氧氨氧化的反应要求。经过180 d的启动,在进水NH_(4)^(+)-N和NO2−-N质量浓度分别为360 mg·L^(−1)和380 mg·L^(−1)的条件下,厌氧氨氧化反应器负荷(以TN计)可达到13875 mg·(m^(2)·d)^(-1),TN去除率可达(84.14±0.66)%。活性测定结果显示,AOB和ANAMMOX活性(以NH_(4)^(+)-N计)分别可达6423.84 mg·(m^(2)·d)^(-1)和6448.32 mg·(m^(2)·d)^(-1)且均可维持恒定。高通量测序结果表明,亚硝化反应器中的Nitrosomonas占比由0.02%增至20.09%,为AOB的主导菌属;厌氧氨氧化反应器中,***和***为主要的ANAMMOX菌,占比分别达到11.00%和2.07%。采用好氧池生物膜作为接种污泥可快速启动两段式亚硝化厌氧氨氧化工艺。

关键词：接种污泥厌氧氨氧化部分亚硝化移动床生物膜反应器(MBBR)

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缺氧及厌氧环境下厌氧氨氧化菌的衰减系数

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环境工程学报 2019年第12期13卷 3012-3018页

作者：姬倩彭党聪赵文钊西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055

衰减系数是表征微生物增长的重要动力学参数,与所处环境密切相关。采用基质利用速率测定方法,以厌氧氨氧化工艺中最常见的厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia)为对象,探讨了其在缺氧(NO2--N、NO3--N)及厌氧环境下的衰减系数。结果表明:... 详细信息

衰减系数是表征微生物增长的重要动力学参数,与所处环境密切相关。采用基质利用速率测定方法,以厌氧氨氧化工艺中最常见的厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia)为对象,探讨了其在缺氧(NO2--N、NO3--N)及厌氧环境下的衰减系数。结果表明:基质利用速率测定方法可有效避免由于其他细菌的衰减而引起的实验误差;缺氧(NO2--N、NO3--N)及厌氧环境下厌氧氨氧化菌的衰减系数依次为0.035 2 d^-1、0.025 7 d^-1和0.051 2 d^-1,相比于其他自养菌,厌氧氨氧化菌的衰减系数较小。在进行污泥保存时,维持NO3--N的缺氧环境有利于厌氧氨氧化菌活性和数量的保存。

关键词：厌氧氨氧化衰减系数缺氧环境厌氧环境

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溶解氧对氧化沟同步硝化反硝化脱氮比率的影响

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环境工程学报 2015年第7期9卷 3305-3310页

作者：薛武丹彭党聪王攀董涛西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055

微孔曝气变速氧化沟是一种新型的氧化沟。本研究通过批式实验,测定同步硝化反硝化(SND)溶解氧抑制系数KO,依此计算不同DO浓度下的SND比率,并与实际运行状况进行对比。结果表明:活性污泥的KO为0.7801 mg/L;当DO浓度分别为1.2、1.0和0.8 m... 详细信息

微孔曝气变速氧化沟是一种新型的氧化沟。本研究通过批式实验,测定同步硝化反硝化(SND)溶解氧抑制系数KO,依此计算不同DO浓度下的SND比率,并与实际运行状况进行对比。结果表明:活性污泥的KO为0.7801 mg/L;当DO浓度分别为1.2、1.0和0.8 mg/L时,理论的SND比率分别为45.11%、47.57%和50.88%,而相同条件下氧化沟中实际SND比率分别为47.38%、52.75%和60.31%;同步硝化反硝化在微孔变速氧化沟中是一种重要的脱氮路径。

关键词：溶解氧同步硝化反硝化脱氮氧化沟溶解氧抑制系数

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