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淬灭酶对亚硝化-混合自养脱氮系统的影响

化工进展 2023年第7期42卷 3816-3823页

作者：陈娜张肖静张楠马冰冰张涵杨浩洁张宏忠郑州轻工业大学材料与化学工程学院环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心河南郑州450001

群体感应是微生物间的通信机制,群体淬灭则可通过降解群体感应信号分子来调控微生物行为。本研究通过设置空白对照组R1和实验组R2,探究了群体感应淬灭酶(AHLs酰基转移酶,2μmol/L)对亚硝化-混合自养脱氮工艺性能及微生物群落的影响。结... 详细信息

群体感应是微生物间的通信机制,群体淬灭则可通过降解群体感应信号分子来调控微生物行为。本研究通过设置空白对照组R1和实验组R2,探究了群体感应淬灭酶(AHLs酰基转移酶,2μmol/L)对亚硝化-混合自养脱氮工艺性能及微生物群落的影响。结果表明,淬灭酶的加入促进了短程内源反硝化过程并抑制了厌氧氨氧化过程。与R1相比,R2各阶段的总氮去除率平均降低11.1%。R2出水中氨氮和硝氮浓度略低于R1,但出水亚硝氮整体较R1升高19.0mg/L。添加群体淬灭酶使胞外聚合物的含量降低了18.2mg/g,使溶解性微生物产物升高了17.1mg/L。2μmol/L淬灭酶使羟胺氧化还原酶活性由0.80EU/g增长为0.99EU/g,细胞色素c(Heme-c)含量由0.002mmol/g增至0.004mmol/g,Nitrosomonas亚硝化菌和Hyphomicrobium、Thermomonas、Truepera等反硝化菌相对丰度均增加,其中Thermomonas的相对丰度增长幅度最大,由0.28%增长至9.04%。实验结果为群体淬灭技术应用于亚硝化-混合自养脱氮过程的调控提供了理论参考。

关键词：亚硝化自养脱氮群体感应淬灭酶含氮废水

多级好氧生物膜/厌氧颗粒反应器的PN/A工艺启动与调控

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环境工程学报 2023年第5期17卷 1683-1694页

作者：赵杰俊中交(天津)生态环保设计研究院有限公司天津300000

厌氧氨氧化细菌(AnAOB)和氨氧化细菌(AOB)的同时快速富集是短程硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺高效运行的关键。本研究构建了一种多级好氧生物膜/厌氧颗粒污泥反应器(MOBAPR)。MOBAPR的好氧生物膜/厌氧颗粒结构不仅可有效保留生物质,还为An... 详细信息

厌氧氨氧化细菌(AnAOB)和氨氧化细菌(AOB)的同时快速富集是短程硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺高效运行的关键。本研究构建了一种多级好氧生物膜/厌氧颗粒污泥反应器(MOBAPR)。MOBAPR的好氧生物膜/厌氧颗粒结构不仅可有效保留生物质,还为AnAOB和AOB同时富集创造空间条件。在MOBAPR中,首先通过控制pH和间歇曝气在15 d内实现PN工艺的快速启动,然后在稳定运行的PN工艺基础上,61 d后实现了PN/A工艺的快速启动,脱氮率达到(83.41±2.45)%。16S rRNA基因测序结果表明,MOBAPR中AOB(27.09%)和AnAOB(9.99%)成功实现同时富集。此外,在PN/A工艺运行过程中,气液比(曝气速率与进水速率的比值)是一个与NRE高度相关的操作参数。气液比的优化控制不仅可以提高MOBAPR的脱氮性能,还可以在溶解氧(DO)低至无法控制时代替DO控制。

关键词：短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮微生物特性

溶解氧分区控制的一段式自养脱氮工艺的性能及其中微生物的特征

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环境工程学报 2022年第3期16卷 798-805页

作者：王泓许荣华范庆元刘珂杨恩喆瞿畏陈宏水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室长沙理工大学水利与环境工程学院长沙410114 深圳市水务规划设计院股份有限公司深圳518000 长沙环境保护职业技术学院长沙410004

针对一段式自养脱氮工艺普遍存在脱氮性能较差或不稳定的问题,提出了溶解氧分区控制的策略,研发了一种内外分层、溶解氧分区的新型自养脱氮反应器。通过改变反应器的进水氮负荷和调控曝气量,考察其溶解氧分区效果和脱氮性能变化,并探究... 详细信息

针对一段式自养脱氮工艺普遍存在脱氮性能较差或不稳定的问题,提出了溶解氧分区控制的策略,研发了一种内外分层、溶解氧分区的新型自养脱氮反应器。通过改变反应器的进水氮负荷和调控曝气量,考察其溶解氧分区效果和脱氮性能变化,并探究长期运行过程中微生物群落结构特征。结果表明:在为期250 d的连续实验中,新型反应器能实现良好的溶解氧分区效果,可有效强化氨氧化速率和厌氧氨氧化速率,总氮去除率到达84.3%,氮去除速率为0.84 kg·(m^(3)·d)^(−1),自养脱氮性能得到了提升;反应器中微生物群落结构趋向单一,浮霉菌门始终维持较高丰度(7.6%~10.5%),厌氧氨氧化菌的优势菌属则发生了由Candidatus Kuenenia向Candidatus Brocadia的演替,而亚硝酸盐氧化菌生长受到抑制。本研究结果可为自养脱氮工艺的应用提供参考。

关键词：厌氧氨氧化自养脱氮溶解氧性能强化微生物特征

泥膜混合MBBR系统自养脱氮工艺的启动研究

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环境科学研究 2022年第4期35卷 999-1006页

作者：姚丽婷陈启智赖勇州梁瑜海华南农业大学资源环境学院广东广州510642 华南农业大学广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室广东广州510642

为了加速厌氧氨氧化菌(AnAOB)富集,解决自养脱氮工艺启动缓慢的问题,在短程硝化絮状污泥反应器中投加含有少量AnAOB的悬浮填料,构建泥膜混合移动床生物膜反应器(MBBR)系统,探讨该系统在自养脱氮启动中的作用.结果表明:①在温度为20~30℃... 详细信息

为了加速厌氧氨氧化菌(AnAOB)富集,解决自养脱氮工艺启动缓慢的问题,在短程硝化絮状污泥反应器中投加含有少量AnAOB的悬浮填料,构建泥膜混合移动床生物膜反应器(MBBR)系统,探讨该系统在自养脱氮启动中的作用.结果表明:①在温度为20~30℃、pH为7.8~8.2、DO浓度为0.2~0.9 mg/L的条件下,经45 d的运行,成功富集AnAOB.通过调整运行模式和曝气量,TN去除率提高至70%左右,成功启动自养脱氮工艺.②在运行过程中,曝气阶段主要发生短程硝化反应,缺氧阶段主要发生厌氧氨氧化反应.③泥膜混合MBBR系统中优势的好氧氨氧化菌(AOB)和AnAOB分别为Nitrosomonas和Candidatus_Kuenenia.Nitrosomonas主要分布于絮状污泥中,其相对丰度从42.95%减至30.98%;而Candidatus_Kuenenia主要分布于填料生物膜中,其相对丰度从5.88%增至25.90%.④泥膜混合MBBR系统中还检测出Ignavibacteriales_bacterium_UTCHB1、Pseudomonas、Denitratisoma等多种反硝化细菌,说明部分TN损失是通过内源反硝化途径实现.研究显示,基于短程硝化絮状污泥的泥膜混合MBBR系统,可以维持稳定的短程硝化,快速富集AnAOB,也可以有效缩短自养脱氮工艺的启动时间.

关键词：自养脱氮移动床生物膜反应器(MBBR) 好氧氨氧化菌(AOB) 厌氧氨氧化菌(AnAOB) 微生物群落

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CANON中试反应器启动及性能优化

环境科学 2019年第7期40卷 3169-3178页

作者：孙庆花吴迪周家中郑志佳青岛思普润水处理股份有限公司

以青岛某污水处理厂污泥消化液为连续进水,控制温度在(30±3)℃,接种污水厂普通活性污泥,驯化启动CANON反应器.为解决菌种流失、优化反应器性能,向CANON反应器内投加悬浮生物载体,转换为生物膜CANON反应器.结果表明,经过130 d运行培养,... 详细信息

以青岛某污水处理厂污泥消化液为连续进水,控制温度在(30±3)℃,接种污水厂普通活性污泥,驯化启动CANON反应器.为解决菌种流失、优化反应器性能,向CANON反应器内投加悬浮生物载体,转换为生物膜CANON反应器.结果表明,经过130 d运行培养,总氮去除负荷达到0.03 kg·(m^3·d)^-1,硝酸盐生成量与氨氮减少量的比值(RNaA)平均为0.09,接近理论值0.11,由此判断CANON反应器启动成功.CANON活性污泥反应器共运行300 d,稳定运行时总氮去除负荷为0.20kg·(m3·d)^-1.投加悬浮载体后,经过30d运行培养,系统成功转换为纯膜系统,载体表面生物膜转为淡红色,TN平均去除负荷达到0.17 kg·(m^3·d)^-1,RNaA平均为0.14,略大于理论值0.11.由此判断CANON污泥在MBBR工艺中逐渐适应并得以稳定运行.CANON-MBBR反应器共运行200 d,稳定运行期间,总氮去除负荷为1.15 kg·(m^3·d)^-1.高通量测序结果表明,CANON-MBBR成功启动后,AOB和An AOB是系统中的优势菌种,相对丰度分别达到26.24%和30.08%,NOB被成功抑制.以上结果表明,以高密度聚乙烯填料为悬浮载体的CANON-MBBR具有良好的脱氮效能,有利于自养脱氮工艺的稳定运行.

关键词：全程自养脱氮(CANON) 自养脱氮移动床生物膜工艺(MBBR) 厌氧氨氧化(ANAMMOX) 污泥消化液中试

自养脱氮工艺有机物去除段与硝化段精确分离的实现与实时控制

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化工学报 2012年第11期63卷 3666-3672页

作者：唐晓雪马斌徐竹兵彭永臻北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为了实现城市污水处理过程中的节能降耗,提出了三段式城市污水自养脱氮工艺,阐述了除有机物SBR在整套工艺中的重要地位,探讨了不同曝气量与污泥浓度条件下,除有机物SBR中有机物的去除特征与规律。结果表明,在不同的曝气量及污泥浓度条件... 详细信息

为了实现城市污水处理过程中的节能降耗,提出了三段式城市污水自养脱氮工艺,阐述了除有机物SBR在整套工艺中的重要地位,探讨了不同曝气量与污泥浓度条件下,除有机物SBR中有机物的去除特征与规律。结果表明,在不同的曝气量及污泥浓度条件下,COD降解结束前NO2--N与NO3--N的浓度均低于0.1mg.L-1,反应器进入COD难降解阶段后,NO2--N与NO3--N的浓度快速提高,可以认为在除有机物SBR内有机物的去除和硝化过程是分步进行的,即先进行有机物的去除,而后进行硝化过程。DO曲线与pH曲线的突越点与除有机物过程的终点始终保持一致,可将其作为实时控制参数监测有机物的去除终点,对好氧曝气过程进行实时控制。

关键词：城市污水自养脱氮有机物去除厌氧氨氧化实时控制

温度对自养型同步脱氮工艺处理猪场废水厌氧消化液性能及微生物群落的影响

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环境科学 2019年第5期40卷 2357-2367页

作者：黄方玉邓良伟杨红男杨含肖友乾王兰农业部沼气科学研究所成都610041 农业部农村可再生能源开发利用重点实验室成都610041

通过运行4个不同温度条件下(30、25、20和15℃)的自养型同步脱氮反应器,研究了不同温度下自养型同步脱氮工艺处理猪场废水厌氧消化液的性能差异及其微生物机制.结果表明,30℃条件下反应器脱氮性能最佳.当温度由30℃降为25℃时,反应器总... 详细信息

通过运行4个不同温度条件下(30、25、20和15℃)的自养型同步脱氮反应器,研究了不同温度下自养型同步脱氮工艺处理猪场废水厌氧消化液的性能差异及其微生物机制.结果表明,30℃条件下反应器脱氮性能最佳.当温度由30℃降为25℃时,反应器总氮去除率从73%降低到66%,总氮去除速率从2. 29 kg·(m^3·d)^(-1)降低到1. 72 kg·(m^3·d)^(-1),污泥的形态和粒径变化不明显(SMD由80. 85μm降为79. 95μm).当温度低于20℃时,总氮去除率降低到42%,总氮去除速率降低到1. 18 kg·(m^3·d)^(-1),同时发现污泥出现解体现象,粒径减小(SMD为63. 21μm).而当温度为15℃时,总氮去除率降低至37%,总氮去除速率低至1. 00 kg·(m^3·d)^(-1),反应器运行困难.微生物群落结构分析表明,温度对厌氧氨氧化细菌的影响明显大于氨氧化细菌,因此低温条件下反应器脱氮性能下降的主要原因是厌氧氨氧化细菌对温度更敏感.

关键词：温度猪场废水厌氧消化液自养脱氮厌氧氨氧化(ANAMMOX) 微生物群落结构

污泥接种策略与联氨促进垃圾渗滤液厌氧氨氧化工艺快速启动及其运行效果

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环境工程学报 2023年第8期17卷 2745-2757页

作者：关威梁慧宇陈奔陈之均郭五珍郭敬宜赵欣孙连鹏吕慧中山大学环境科学与工程学院广州510006 桂林理工大学环境科学与工程学院桂林541006 佛山市水业集团有限公司佛山528000 中山公用事业集团股份有限公司中山528400

针对厌氧氨氧化工艺启动速度慢及在垃圾渗滤液中脱氮效率低的问题,探究了厌氧氨氧化工艺在处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液中的快速启动及稳定运行策略。结果表明,厌氧氨氧化工艺接种反硝化污泥:anammox颗粒污泥=9:1的启动效果最佳,100 d... 详细信息

针对厌氧氨氧化工艺启动速度慢及在垃圾渗滤液中脱氮效率低的问题,探究了厌氧氨氧化工艺在处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液中的快速启动及稳定运行策略。结果表明,厌氧氨氧化工艺接种反硝化污泥:anammox颗粒污泥=9:1的启动效果最佳,100 d时TN去除率可达75.1%。但由于垃圾渗滤液中COD较高,异养反硝化菌生长迅速且严重影响厌氧氨氧化菌活性。通过投加6 mg·L^(-1)的N_(2)H_(4)之后,异养反硝化菌活性受到抑制,反应器内厌氧氨氧菌占据主导地位,Candidatus Kuenenia菌相对丰度由0.2%提升到10.6%,TN去除率及氮去除速率分别达90.6%和0.143 kg·(kg·d)^(-1)以上。在厌氧氨氧化工艺中投加适量N_(2)H_(4)可实现垃圾渗滤液的稳定高效自养脱氮。

关键词：自养脱氮厌氧氨氧化垃圾渗滤液联氨

自养脱氮ANITA^(TM) Mox MBBR与IFAS运行启动经验

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中国给水排水 2017年第22期33卷 38-42页

作者：刘洋陈晓华 R. Lemaire 威立雅水务工程〈北京〉有限公司北京100004 威立雅技术部法国

自养脱氮工艺ANITA^(TM) Mox MBBR利用移动填料的生物膜发生短程硝化和厌氧氨氧化反应进行脱氮。通过工程实例运行数据发现,ANITA^(TM) Mox MBBR工艺脱氮负荷为1.2 kg N/(m3·d),其脱氮负荷与生物膜内基质的传输有关,如生物膜密度、厚... 详细信息

自养脱氮工艺ANITA^(TM) Mox MBBR利用移动填料的生物膜发生短程硝化和厌氧氨氧化反应进行脱氮。通过工程实例运行数据发现,ANITA^(TM) Mox MBBR工艺脱氮负荷为1.2 kg N/(m3·d),其脱氮负荷与生物膜内基质的传输有关,如生物膜密度、厚度、温度、基质浓度。为改善基质传输速率,提高脱氮的效率,威立雅研发了由悬浮活性污泥和固定生物膜相结合的ANITATM Mox IFAS工艺,其将短程硝化和厌氧氨氧化反应从同一生物膜中分离,大部分氨氧化菌(AOB)集中在活性污泥中,提高了溶解氧的利用率;而厌氧氨氧化菌An AOB集中在填料生物膜上,改善了基质的传递速率。ANITA^(TM) Mox IFAS工艺运行时所需溶解氧浓度低,仅为0.2~0.5 mg/L。但实际运行数据(50 m^3ANITA^(TM) Mox IFAS反应器)显示,其脱氮负荷是ANITA^(TM) Mox MBBR工艺的2~3倍。

关键词：自养脱氮厌氧氨氧化 ANITATM Mox MBBR IFAS