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反硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的研究

环境科学学报 2004年第2期24卷 220-224页

作者：张少辉郑平华玉妹浙江大学环境工程系杭州310029

反硝化菌的生长快于厌氧氨氧化菌 ,通过培育反硝化生物膜 ,利用反硝化菌的基质多样性和代谢多样性 ,可使生物膜由催化反硝化反应过渡到催化厌氧氨氧化反应 ,加速Anammox反应器的启动 .经过 3个月的运行 ,Anammox反应器的容积总氮负荷达 ... 详细信息

反硝化菌的生长快于厌氧氨氧化菌 ,通过培育反硝化生物膜 ,利用反硝化菌的基质多样性和代谢多样性 ,可使生物膜由催化反硝化反应过渡到催化厌氧氨氧化反应 ,加速Anammox反应器的启动 .经过 3个月的运行 ,Anammox反应器的容积总氮负荷达 0 14 3kg·m-3 ·d-1,总氮去除率约 86 5 2 % ,出水NH+ 4 N和NO-2 N均低于 1mg·***+ 4 N去除量、NO-2 N去除量和NO-3 N生成量之间比例的变化以及污泥颜色的变化 ,可以指示Anammox反应器的启动进程 .

关键词：反硝化生物膜厌氧氨氧化反应器反硝化菌厌氧氨氧化菌亚硝酸盐生物反应废水生物处理技术

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反硝化生物膜还原及固定铬的效果和机理研究

反硝化生物膜还原及固定铬的效果和机理研究

作者：高均芝天津大学

学位级别：硕士

铬(Cr)作为一种过渡金属元素,在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。传统的含铬废水处理方法是通过还原沉淀法、离子交换法、吸附法等将铬从废水中去除。然而铬作为一种战略性资源,从废水中回收铬并实现再利用具有更重要的意义。本研... 详细信息

铬(Cr)作为一种过渡金属元素,在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。传统的含铬废水处理方法是通过还原沉淀法、离子交换法、吸附法等将铬从废水中去除。然而铬作为一种战略性资源,从废水中回收铬并实现再利用具有更重要的意义。本研究以废水中铬的回收为目标,利用序批式反硝化生物膜反应器探索还原固定及回收Cr(VI)的可行性;结合多种表征手段,深入揭示Cr(VI)生物还原和固定机理。进而通过研究不同Cr(VI)初始浓度和不同有机碳源下的Cr(VI)还原和固定性能,优化生物还原Cr(VI)条件,探究回收潜力。反硝化生物膜还原固定铬可行性实验表明,在NO-N浓度为20 mg/L,Cr(VI)浓度为30 mg/L时,99%以上Cr(VI)被还原且97%Cr(III)被固定在生物膜中。铬在生物膜的分布表明细胞间层是主要的固定区域,固定量为891.70±126.32 mg/g VSS。还原产物分析证实了Cr(III)与羧基、氨基等官能团螯合,并以有机Cr(III)的形式固定在生物膜上。采用消解法对生物膜上的铬进行回收,回收率为74.60%。不同Cr(VI)初始浓度对反硝化生物膜去除Cr(VI)影响实验表明,Cr(VI)的浓度≤75 mg/L时,反硝化生物膜可以有效去除Cr(VI),适应期出现了亚硝氮积累和异化硝酸盐还原成铵的现象,但当体系达到稳定时该现象消失。Cr(VI)的浓度为100 mg/L时,微生物活性受到了严重抑制,Cr(VI)去除率约为5%,体系中亚硝氮积累和异化硝酸盐还原成铵的现象持续存在。电子传递系统活性和相关酶含量变化表明,在较低浓度下,微生物会分泌更多的过氧化氢酶和过氧化物酶以减轻活性氧对微生物的毒害作用;而高浓度条件下,活性氧、过氧化氢酶和过氧化物无显著增加,这说明高浓度的Cr(VI)会抑制微生物的代谢和自救机制。不同碳源对反硝化生物膜去除Cr(VI)影响实验表明,当葡萄糖、乙酸钠、甲醇和复合碳源(葡萄糖:乙酸钠=1:1)作为碳源时,复合碳源效果最佳,其次是葡萄糖和乙酸钠,甲醇效果最差。电子传递系统活性和相关酶含量变化说明在不同碳源下微生物群落抵御毒性的机制并不相同。当葡萄糖作为碳源时,微生物会分泌更多的过氧化物酶来抵御活性氧的毒性;当乙酸钠作为碳源时,微生物则会分泌更多的过氧化氢酶;当投入复合碳源时,过氧化氢和过氧化物的含量均显著增多。胞外聚合物中多糖、蛋白和官能团的变化表明碳源可以促进胞外聚合物中蛋白和多糖的产生。

关键词：反硝化生物膜生物去除铬回收初始浓度碳源种类

反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统深度脱氮对比研究

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水处理技术 2024年第3期50卷 86-90页

作者：王明山季洋李志华西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安市环境工程装备智能化技术重点实验室西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055

对比分析了反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统在不同进水条件和不同水力停留时间(HRT)下的脱氮效果。结果表明,当进水COD较高即外部碳源较为充足时,反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统脱氮效果接近;而当进水总氮浓度较高即外部... 详细信息

对比分析了反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统在不同进水条件和不同水力停留时间(HRT)下的脱氮效果。结果表明,当进水COD较高即外部碳源较为充足时,反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统脱氮效果接近;而当进水总氮浓度较高即外部碳源受限时,生物膜系统的脱氮效果优于颗粒污泥系统。在不同的HRT条件下(3~6 h),反硝化生物膜系统的深度脱氮效果均优于反硝化颗粒污泥系统,且当HRT=5 h时,两系统的脱氮性能均达到最高。实验结果表明反硝化生物膜系统在脱氮性能方面略胜一筹。但是,结合经济性和去除性能进一步分析可知,与生物膜系统相比,颗粒污泥系统具有占地面积小、无载体成本等低成本的显著优势,在既有工艺出水深度脱氮的工程实践中,可优先选择反硝化颗粒污泥工艺,并可通过控制颗粒粒径和系统运行参数等措施强化脱氮性能。

关键词：深度脱氮反硝化颗粒污泥反硝化生物膜进水条件水力停留时间经济性

反硝化生物膜系统对废水中Cr（Ⅵ）还原及回收潜力研究

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反硝化生物膜系统对废水中Cr（Ⅵ）还原及回收潜力研究

作者：杨知凡天津大学

学位级别：硕士

工业过程如皮革鞣制、电镀、印染等工艺排放的废水中含有大量六价铬Cr(VI),不达标排放将对周围生态环境及人体健康造成潜在威胁。而铬具有重要的工业价值,我国铬铁矿储备有限,绝大部分的铬来源依靠进口。因此,开发一种高效去除废水中Cr(... 详细信息

工业过程如皮革鞣制、电镀、印染等工艺排放的废水中含有大量六价铬Cr(VI),不达标排放将对周围生态环境及人体健康造成潜在威胁。而铬具有重要的工业价值,我国铬铁矿储备有限,绝大部分的铬来源依靠进口。因此,开发一种高效去除废水中Cr(VI)的方法并探讨铬资源的回收潜力具有重要意义。本研究以反硝化生物膜系统为对象,采用批式试验考察了不同初始浓度Cr(Ⅵ)、NO-N、NO-N对反硝化生物膜系统去除废水中Cr(Ⅵ)的影响;利用长期运行的反硝化生物膜反应器研究了不同进水策略下废水中Cr(Ⅵ)的还原性能及回收潜力;通过16S r RNA基因与宏基因组高通量测序分析了Cr(Ⅵ)去除过程中微生物群落结构演变及相关功能基因的表达。在反硝化生物膜的Cr(VI)还原性能研究试验中,培养完成的反硝化生物膜具备去除废水中Cr(VI)(5～70 mg Cr/L)的能力。降解初期,NO与NO会对Cr(VI)的生物吸附产生明显影响。降解中后期,适量的初始NO-N浓度会促进Cr(VI)的生物还原,其中,20 mg N/L的NO-N促进效果最明显。而初始NO-N的添加抑制了Cr(VI)的生物还原,初始NO-N浓度越高,抑制效果越明显。长期运行反硝化生物膜反应器的Cr(VI)还原研究中,利用三组反应器(R1,R2,R3)研究不同进水策略对Cr(VI)还原及回收潜力的影响。在进水为30 mg/L Cr(Ⅵ)浓度条件下,同时将R1,R2,R3的进水NO-N分别从培养驯化段的50 mg N/L调整为10,20,40 mg N/L,结果显示,仅R2反应器具备良好的Cr(VI)还原能力。继而延长HRT为6 h和8 h后,R3反应器也具备了一定的Cr(VI)还原能力,而R1反应器Cr(VI)还原率始终低于10%。在试验运行过程中,生物膜中的多糖和蛋白分泌均明显下降,多糖/蛋白比值升高,说明生物还原Cr(VI)的过程中多糖起着更重要的作用。在长期反应末期,生物膜中铬元素99%以上以Cr(Ⅲ)的形式留存于胞间,R2和R3反应器均具备回收废水中铬资源的潜力。长期运行反硝化生物膜反应器中微生物样品经16S r RNA基因与宏基因组的高通量测序,结果显示,微生物群落在Cr(VI)还原前后产生了明显的变化。其中,Proteobacteria菌门始终为主导菌门;Saccharimonadia与Actinobacteria菌纲表现出较强的Cr(Ⅵ)适应能力;Ottowia、Thermomonas、TM7a、Microbacteria菌属在Cr(Ⅵ)引入后相对丰度大幅增加。不同功能基因的物种贡献度结果表明,Microbacteria菌属在该系统中为同步脱氮——铬还原的重要菌属。

关键词：反硝化生物膜六价铬废水处理生物处理铬回收

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炭纤维生物膜载体在反硝化脱氮中的应用

中国环境科学 2003年第3期23卷 247-250页

作者：马兆昆刘杰北京化工大学炭纤维及复合材料研究所北京100029

通过对反硝化微生物在炭纤维与聚丙烯、泡沫聚氨酯塑料类载体上的固着化实验,发现反硝化微生物在炭纤维载体上附着强度较大,而且每克炭纤维上的生物膜干重及对硝态氮处理能力是每克塑料类载体的200倍以上.PAN基高强度炭纤维比活性炭纤... 详细信息

通过对反硝化微生物在炭纤维与聚丙烯、泡沫聚氨酯塑料类载体上的固着化实验,发现反硝化微生物在炭纤维载体上附着强度较大,而且每克炭纤维上的生物膜干重及对硝态氮处理能力是每克塑料类载体的200倍以上.PAN基高强度炭纤维比活性炭纤维能固着更多的反硝化微生物,这与高强度炭纤维载体与微生物的有效接触面积大、传质好及表面官能团有关.适量的表面含氧官能团能使较多的反硝化菌较牢固地吸附在炭纤维载体上.PAN基高强度炭纤维是一种生物相容性好、固着强度高、耐微生物分解及化学腐蚀的优异的反硝化菌新型固着化载体.

关键词：炭纤维载体反硝化生物膜表面含氧官能团固着

改性碳纤维及表面含氧官能团对反硝化菌固着化的影响

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功能材料 2003年第5期34卷 592-594页

作者：马兆昆刘杰北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

　通过对比各种碳纤维表面含氧官能团对反硝化菌的固着化实验,研究了碳纤维表面含氧官能团对反硝化菌固着化的影响。实验结果表明反硝化菌在PAN基碳纤维上的平均挂膜厚度明显高于沥青基和粘胶基碳纤维,碳纤维上适量的表面官能团有助于... 详细信息

　通过对比各种碳纤维表面含氧官能团对反硝化菌的固着化实验,研究了碳纤维表面含氧官能团对反硝化菌固着化的影响。实验结果表明反硝化菌在PAN基碳纤维上的平均挂膜厚度明显高于沥青基和粘胶基碳纤维,碳纤维上适量的表面官能团有助于较多、较牢固地固着反硝化菌。对3种改性PAN基碳纤维C1s的XPS谱图分析得出表面含氧官能团OCO对反硝化菌的挂膜影响最大。当表面含氧官能团OCO中碳原子占碳纤维表面碳原子总量的3%左右时反硝化菌挂膜较佳。经过比较表明PAN基高强度碳纤维是一种生物相容性较好,可长期循环使用及性能优异的反硝化菌固着化载体。

关键词：碳纤维反硝化生物膜固着表面含氧官能团反硝化菌改性