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给水排水 2020年第S02期46卷 242-248页

作者：房安然冯堃邢德峰哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

低碳氮比污水脱氮是城市污水处理的主要难题之一。自养脱氮技术由于不需要有机碳源和能耗低等优势,成为近年来污水处理研究的热点。本研究以EGSB反应器构建了自养脱氮工艺系统,解析了L-半胱氨酸对自养脱氮反应器的启动速度、脱氮效率和... 详细信息

低碳氮比污水脱氮是城市污水处理的主要难题之一。自养脱氮技术由于不需要有机碳源和能耗低等优势,成为近年来污水处理研究的热点。本研究以EGSB反应器构建了自养脱氮工艺系统,解析了L-半胱氨酸对自养脱氮反应器的启动速度、脱氮效率和微生物群落结构等的影响。试验结果显示,以活性污泥作为接种物经过120d的启动过程,EGSB反应器的氨氮去除率达95.4%,亚硝酸盐去除率可达79.7%,总氮去除率可达72.7%。L-半胱氨酸的添加加快了反应器对高浓度N进水的适应速度,同时L-半胱氨酸有利于维持反应器处于较低溶解氧水平。Illumina Hiseq测序结果显示两个EGSB反应器中的主要优势菌属是不同类型的氮转化细菌,未添加L-半胱氨酸的反应器AnS1中以反硝化菌Rhodanobacter为主,而添加了L-半胱氨酸的反应器AnS2中以自养型菌属Nitrospira为主。本研究表明L-半胱氨酸有利于自养脱氮反应器的启动和氮转化微生物的富集。

关键词：自养型脱氮厌氧氨氧化高通量测序 L-半胱氨酸污水脱氮

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Feammox系统内氮素转化途径的研究

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化工学报 2020年第5期71卷 2265-2272,F0002页

作者：吴悦溪曾薇刘宏李健敏彭永臻北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

铁氨氧化(anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe(Ⅲ)reduction,Feammox)是指在厌氧条件下,氨氮氧化耦合三价铁还原的一种新型污水生物脱氮工艺。为确定Feammox反应系统中存在的氮转化的途径,在厌氧条件下接种普通活性污泥驯化培... 详细信息

铁氨氧化(anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe(Ⅲ)reduction,Feammox)是指在厌氧条件下,氨氮氧化耦合三价铁还原的一种新型污水生物脱氮工艺。为确定Feammox反应系统中存在的氮转化的途径,在厌氧条件下接种普通活性污泥驯化培养Feammox,探究了不同途径对氨氮转化的贡献率并进行了相关性分析。研究结果表明:在厌氧间歇反应器ASBR中,经过120 d的富集培养,NH4+-N最大去除率达53.8%,最大去除量约26.9 mg/L,其中Feammox反应途径对NH4+-N去除的贡献率为57.7%,厌氧氨氧化(Anammox)约占42.3%。在典型周期分析发现,在0~7 h内对NH4+-N去除量为14.74 mg/L,Anammox反应速率较快,起主导作用;7~24 h对NH4+-N去除量为12.16 mg/L,以Feammox反应为主;在整个运行周期内铁盐反硝化(nitrate-dependent Fe(Ⅱ)oxidizing,NDFO)去除NO3--N约5 mg/L。由相关性分析可得,NH4+-N浓度与Fe(Ⅲ)、NO2--N浓度呈显著性正相关(PFe自养型脱氮。

关键词：活性污泥厌氧 Feammox Anammox NDFO 相关性分析自养型脱氮分子生物学

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碳基生物载体对厌氧氨氧化脱氮工艺的过程研究

碳基生物载体对厌氧氨氧化脱氮工艺的过程研究

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作者：胡颖斌广东工业大学

学位级别：硕士

传统的硝化/反硝化脱氮工艺存在高成本、高能耗、容易产生二次污染物等缺点,很难达到处理效果和经济效益的平衡。厌氧氨氧化工艺(anaerobic ammonium oxidation,anammox)是近二十年研发的高效经济自养型生物脱氮技术,具有污泥产量低、... 详细信息

传统的硝化/反硝化脱氮工艺存在高成本、高能耗、容易产生二次污染物等缺点,很难达到处理效果和经济效益的平衡。厌氧氨氧化工艺(anaerobic ammonium oxidation,anammox)是近二十年研发的高效经济自养型生物脱氮技术,具有污泥产量低、节省能耗和脱氮负荷高等优点。但是也存在厌氧氨氧化菌的倍增时间过长,电子受体NO-N不容易获得,脱氮过程中会有副产物NO-N产生等限制。有鉴于此,结合碳材料具有促进传统生物脱氮工艺的性能,碳材料具有加强微生物胞外电子传递的特点,本课题开展了以下研究:(1)采用批次实验探索添加不同生物载体对厌氧氨氧化菌脱氮活性的影响,结果发现,以木质、椰壳和煤质为原料制作的生物炭能够促进厌氧氨氧化菌的脱氮活性,但是生物炭的浸出液对厌氧氨氧化工艺没有明显的促进作用。不同生物炭表面都分布有氧化还原活性化学官能团,且具有电子供献能力和电子接受能力,功能性官能团介导的电子转移导致厌氧氨氧化反应过程中积累更少的硝酸盐副产物。此外,生物炭还能充当pH缓冲剂和生物载体,在水中提供更适合厌氧氨氧化菌生存的环境,使厌氧氨氧化菌在水环境中更具竞争优势,更快成为优势菌株,涉及厌氧氨氧化生物反应表达的基因复制数也更高,从而提高厌氧氨氧化工艺的总氮去除率。在厌氧氨氧化工艺中添加生物炭作为生物载体,为减少NO-N副产物的积累提供了一种高效且经济的解决方案。(2)基于批次实验的研究成果,为了减少单一工艺功能微生物所受到的运行条件的限制,研究碳材料在连续流反应器对厌氧氨氧化工艺的影响。本研究利用铁碳材料作为生物填料启动连续流的厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(Expanded Granular Sludge Blanket Reactor,EGSB),该一体化自养型生物氮去除反应器存在耦合anammox和厌氧铁氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation coupled to iron(Ⅲ)reduction,Feammox)工艺的脱氮途径。在稳定运行期,反应器的总氮去除效率达到82.9±6.8%,且氮去除速率为0.46±0.04 kg-TN/m/d。经物料平衡法计算得出,Feammox,anammox和异养反硝化途径对总氮的去除贡献占比分别为7.5%,89.5%和3.0%。在耦合anammox和Feammox工艺的系统中,碳材料能加速anammox和Feammox的反应速率。用铁碳材料作为填料能成功启动自养型生物氮去除反应器进行高效脱氮,有很好的实际应用前景。(3)综上所述,本研究证明了利用生物炭作为生物载体,可以加速微生物的胞外电子转移过程,促进水中氮素的氧化还原反应;利用铁碳材料启动厌氧氨氧化脱氮反应器,可以形成耦合多种脱氮途径的脱氮工艺,提高反应体系的总氮去除效率;两类生物载体都具有促进厌氧氨氧化脱氮工艺工程化应用的潜力。

关键词：厌氧氨氧化自养型脱氮生物炭铁碳材料胞外电子转移

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