盐分对生物脱氮工艺中硝化反应的影响与机理

高盐废水来源广泛,在利用生物脱氮法处理高盐含氮废水时,盐分会对生物脱氮产生抑制作用.硝化反应是生物脱氮工艺中的关键过程,研究盐分对硝化反应的影响机理具有重要意义.本文概述了盐分对废水生物脱氮过程中硝化反应影响的研究进展,总结了盐胁迫对好氧氨氧化过程、亚硝酸盐氧化过程中硝化效率和反应特性的影响规律,并分析了盐分对硝化微生物细胞形态、生物絮体结构和胞外聚合物特性变化以及菌群结构的影响,系统阐述了盐胁迫下的硝化反应机理,为高盐分高铵氮废水生物脱氮工艺设计提供理论指导.
     

异养硝化细菌的生物脱氮

正氮类污染物是造成水体污染和富营养化的主要原因,水体中氮的去除对于清洁水体有着重要的意义~([1-2])。因此,高效与便捷地去除污水中的氮是污水处理中的关键问题,而生物脱氮又被认为是目前废水脱氮中最经济有效的方法之一~([3])。最初研究者们认为只有自养硝化细菌才能进行高效的硝化作用,近年来研究表明,异养硝化微生物同样在生物硝化过程中起着不可忽视的作用~([4])。异养硝化微生物相比传统的自养微生物在废水生物脱氮中占有明显优势,具有良好的应用前景。     

厌氧氨氧化颗粒污泥研究进展

厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)工艺是一种新的生物脱氮技术。一经问世即得到人们青睐,现已成为废水脱氮的升级技术。厌氧氨氧化菌(Anaerobicammoniumoxidation bacteria,AnAOB)是Anammox工艺的功能之源。以颗粒污泥形态存在的AnAOB是Anammox颗粒污泥床脱氮系统的重要支柱。由于AnAOB生长缓慢且对环境条件变化敏感,Anammox脱氮系统不仅启动缓慢,而且运行极易失稳甚至崩溃。值得庆幸的是,AnAOB可自主选择、组合和固定功能菌群落而形成Anammox颗粒污泥,并通过其优良的重力沉降性能和高效的基质转化性能保障Anammox脱氮系统的持续工作。本文综述了AnAOB的种类和特性及Anammox颗粒污泥的组成、结构和功能,以期为Anammox工艺的优化和拓展提供参考。     

脱氮微生物及脱氮工艺研究进展

脱氮是大部分污水处理系统中不可缺少的一环。由于具有经济高效、工艺简单和无二次污染等显著优势,生物脱氮工艺在最近数十年中备受关注。根据脱氮微生物的生理特性和脱氮机制不同,文中分类综述了近年来生物脱氮工艺的研究进展,重点对比分析了硝化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌以及以这些菌为基础的不同生物脱氮工艺的优缺点,为复杂污水环境的脱氮工艺选择提供参考。基于微生物脱氮机制,通过合成生物学技术开发高效脱氮菌株,结合不同工艺优点并应用自动化模拟最佳条件,从而建立经济高效的脱氮工艺将是未来发展的重要方向。     

异养硝化复合菌强化处理含氮废水脱氮性能研究

针对传统污水处理脱氮工艺过程中工艺流程复杂、处理高氨氮废水效率低等问题,利用三株不同种属的高效异养硝化-好氧反硝化细菌构建异养硝化复合菌YM,探讨其异养硝化-好氧反硝化特性及其生物强化脱氮效能研究,从而为异养硝化菌强化处理高氨氮废水工程应用提供理论依据。结果表明:异养硝化复合菌YM的增殖速率、异养氨氧化、好氧反硝化能力均优于单一菌种,YM强化后的污泥系统氨氧化速率较未强化系统从7.04 mg/L/h提高到12.2 mg/L/h,并且生物强化作用可有效提高污泥系统的抗冲击负荷能力,一定程度上提高了系统的处理能力。研究表明异养硝化菌强化污水脱氮处理具有显著的应用潜能,尤其对于目前尚缺少经济高效处理技术的高污染物浓度废水处理而言,无疑是一条具有高潜在应用价值的新途径。     

厌氧氨氧化工艺的应用现状和问题

厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)工艺因其高效低耗的优势,在废水生物脱氮领域具有广阔的应用前景。在过去的20年中,许多基于ANAMMOX反应的工艺得以不断研究和应用。预计到2014年末,全球范围内的ANAMMOX工程将会超过100座。综述了各种形式的ANAMMOX工艺,包括短程硝化-厌氧氨氧化、全程自养脱氮、限氧自养硝化反硝化、反硝化氨氧化、好氧反氨化、同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化耦合、单级厌氧氨氧化短程硝化脱氮工艺。对一体式和分体式工艺运行条件进行了比较,结合ANAMMOX工艺工程(主要包括移动床生物膜,颗粒污泥和序批式反应器系统)应用现状,总结了工程化应用过程中遇到的问题及其解决对策,在此基础上对今后的研究和应用方向进行了展望。今后的研究重点应集中于运行条件的优化和水质障碍因子的解决,尤其是工艺自动化控制系统的开发和特殊废水对工艺性能影响的研究。     

限氧自养硝化-反硝化生物脱氮新技术

限氧自养硝化—反硝化是部分硝化与厌氧氨氧化相耦联的生物脱氮反应过程,通过严格控制溶解氧在0．1～0．3mg·L^-1,实现硝化反应控制在亚硝酸阶段,然后以硝化阶段剩余的NH4^+作为电子供体,在厌氧条件下实现反硝化,该反应过程是完全的自养硝化—反硝化过程,具有能耗低、脱氮效率高、反应系统占地面积小等优点,适用于处理COD／NH4^+—N低的废水,是一种非常有应用前景的生物脱氮技术,文中详细介绍了限氧自养硝化—反硝化生物脱氮反应过程的研究进展,讨论了其微生物学机理及应用前景。     

废水自养生物脱氮技术研究进展

基于短程硝化和厌氧氨氧化的自养脱氮工艺是生物脱氮领域研究的热点,它的发现为低碳氮比废水的处理提供了新的思路。近些年来,人们陆续开发了SHARON、ANAMMOX、CANON、OLAND等自养生物脱氮工艺,进一步推动了高效、低耗脱氮技术的开发和研究。本文从工艺原理、特点等方面,对自养生物脱氮工艺的国内外研究状况进行了总结和对比,并提出了存在的问题及发展方向。     

生物脱氮新工艺研究进展*

废水生物脱氮已经成为水污染控制的一个重要研究方向。传统的生物脱氮采用的是硝化 反硝化工艺 ,但存在很多问题。最近的一些研究表明 :生物脱氮过程中出现了一些超出人们传统认识的新现象 ,为水处理工作者设计处理工艺提供了新的理论和思路。现就这一领域的研究进展作一综述。     

生物脱氮新工艺研究进展

废水生物脱氮已经成为水污染控制的一个重要研究方向,传统的生物脱氮采用的是硝化－反硝化工艺,但存在很多问题,最近的一些研究表明,生物脱氮过程中出现了一些超出人们转传统认识的新现象,为水处理工作设计处理工艺提供了新的理论思路,现就这一领域的研究进展作一综述。     

生产性短程硝化-厌氧氨氧化装置处理制药废水的启动性能

为拓展新型生物脱氮技术的应用领域,研究了生产性短程硝化-厌氧氨氧化装置处理制药废水的启动性能。制药废水氨氮浓度为(430.40±55.43)mg/L时,氨氮去除率达(81.75±9.10)%,实现了短程硝化-厌氧氨氧化工艺对制药废水的生物脱氮。制药废水短程硝化系统的启动时间约为74 d,亚硝氮积累率达(52.11±9.13)%,证明了结合模拟废水和实际废水的"两步法"模式对短程硝化系统启动的适用性。制药废水厌氧氨氧化系统的启动时间约为145 d,最大容积氮去除速率达6.35 kg N/(m3·d),容积效能为传统硝化-反硝化工艺的数十倍,证明了结合菌种自繁和菌种流加的模式对厌氧氨氧化系统启动的适用性。     

生物强化技术在废水脱氮中的应用

废水脱氮,主要是将污水中过量的营养物质转化为N2和N2O等排放到大气中。从市政和工业污水中脱氮最普遍,有效的方法是生物法,包括传统自养硝化-缺氧反硝化,异养硝化-好氧反硝化,短程硝化和厌氧氨氧化相结合等。目前,氮污染是个很严重的问题。从脱氮方式来说,有传统自养硝化-缺氧反硝化脱氮,异养硝化-好氧反硝化脱氮、厌氧氨氧化脱氮等。本文综述了这几种脱氮方式的生物强化技术的研究进展与实际应用,并对其发展方向进行了展望。     

污水处理系统中厌氧氨氧化菌分布及影响因素

基于厌氧氨氧化的污水生物脱氮工艺近年来发展迅速,污水处理系统中厌氧氨氧化菌的分布和多样性成为了重要的研究方向。目前,在污水处理系统中曾检测出多种厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)菌,最常被检测出的是待定布罗卡地菌Candidate Brocadia和待定斯图加特库氏菌Candidate Kuenenia的Anammox菌,并且研究发现单一生境下往往只存在一种类型的Anammox菌,但是影响Anammox菌分布和多样性的因素与机制目前仍不明确。系统总结了污水处理系统中,不同工艺形式和运行条件下的Anammox菌分布情况,归纳分析了关键因素对Anammox菌分布的影响,包括底物浓度和微生物比生长速率、污泥性质与微生物生境、多重因素的联合作用和影响等。在此基础上,阐述了Anammox菌分布机制研究的工程意义,并对该领域的研究方向和思路进行了展望。     

极端条件下异养硝化-好氧反硝化菌脱氮的研究进展

异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)是对传统自养硝化异养反硝化理论的丰富与突破。HN-AD菌在好氧条件下可快速实现氨氮、硝态氮(NO_3~–-N)、亚硝态氮(NO_2~–-N)三氮同步脱除。它们不仅具有分布范围广、适应能力强、代谢通路特殊等特点,而且还具有世代时间短、脱氮速率快、高活性持久等独特优势,在高盐、低温、高氨氮等极端条件表现出了巨大的脱氮潜力,因此在废水生物脱氮领域受到广泛关注。文中在介绍HN-AD菌属类别及代谢机理的基础上,重点总结了在高盐、低温、高氨氮等极端条件下进行氨氮脱除的HN-AD种属,系统分析了它们在极端条件下的脱氮特性及潜力,并简述了HN-AD菌在极端条件下的工艺应用研究进展,最后展望了HN-AD脱氮技术的应用前景和研究方向。     

污水短程硝化体系氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌的生态学研究进展

短程硝化(partial nitrification, PN)是一种绿色低碳的生物脱氮创新技术,伴随厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation, Anammox)污水脱氮技术的进一步推广,短程硝化作为提供其电子受体的重要环节,已成为了污水脱氮领域的研究热点。氨氧化菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria, NOB)是该技术的核心竞争微生物,掌握这两类微生物的生态学特征,借助生态学理论和手段调控AOB淘汰NOB,提高种群的可预测性,对于实现稳定高效的短程硝化具有重要意义。本文基于生态学角度介绍了AOB和NOB基础分类、生理性能及生态位分离,重点综述了短程硝化系统中AOB和NOB的生长动力学、群落构建、环境因素和相互作用,最后对这两类微生物的未来研究重点和研究方法进行了展望,为短程硝化工艺的快速启动和稳定运行提供理论指导。     

好氧反硝化菌脱氮特性研究进展

好氧反硝化菌的发现,是对传统反硝化理论的丰富与突破. 由于其在脱氮方面的独特优势,已成为目前废水生物脱氮领域研究的热点. 好氧反硝化菌能够在有氧条件下,利用有机碳源生长的同时将含氮化合物反硝化生成N2等气态氮化物,多数还能同时进行异养硝化作用,将铵态氮直接转化为含氮气体. 本文从电子理论、反硝化酶系等方面对目前已分离出的一些好氧反硝化菌的脱氮特性及其脱氮机理进行探讨,分析了溶解氧、碳源类型及C/N等环境条件对其脱氮作用的影响,介绍了好氧反硝化菌的筛选方法及应用现状,对其应用前景和发展方向进行了展望.     

电极生物膜研究概述

电极-生物膜反硝化脱氮技术由于在脱除硝酸盐方面具有较好的反硝化效果,而被广泛应用于废水的反硝化过程中。结合国内外发展现状,本文系统地介绍了电极生物膜反应器原理、脱除硝酸盐等方面的研究现状。     

反硝化聚磷菌及其脱氮除磷机理研究进展

水体富营养化是当前水环境保护工作的重点关注问题,微生物修复富营养化水体具有高效、低耗且不产生二次污染等特点,已经成为富营养化水体生态修复的一种重要方式。近年来,对反硝化聚磷菌的研究及其在污水处理工艺中的应用越来越广泛。不同于传统的反硝化细菌联合聚磷菌去除氮磷工艺,反硝化聚磷菌在交替厌氧、缺氧/好氧条件下能同时进行脱氮除磷而被广泛关注与研究。值得注意的是,近几年报道的部分微生物仅在好氧条件下就可进行同时脱氮除磷,但是其脱氮除磷机理仍未理清。基于此,文中总结了目前发现的反硝化聚磷菌和同时硝化反硝化聚磷微生物的种类及特点,并对其脱氮与除磷的关系及其机理进行了系统性分析,对目前反硝化除磷存在的问题进行了梳理,最后对今后的研究方向进行了展望,以期为完善反硝化聚磷菌的脱氮除磷机理及工艺改进提供参考。     

新型脱氮微生物与水体脱氮新工艺研究进展

氨氮是河流等淡水资源有机污染的主要污染指标之一。生物脱氮具有低成本、高效、无二次污染和易操作等优点,极具发展前景。重点概述了水体净化系统中新型脱氮微生物的种类及研究进展,介绍了厌氧氨氧化、短程硝化-反硝化和分段进水生物脱氮等高效节能新工艺的工艺原理。     

好氧反硝化生物脱氮技术的研究进展

好氧反硝化生物脱氮技术自提出以来,凭借能实现同步硝化反硝化、节省基建投资及运行费用等诸多优点,受到国内外环境领域学者的广泛关注。本文首先总结了近年来好氧反硝化菌种的筛选分离情况,以及环境因子对好氧反硝化菌脱氮效能的影响,包括溶解氧(dissolved oxygen,DO)、碳氮比(C/N)、温度等。然后深入探讨了好氧反硝化生物脱氮技术的原理,好氧反硝化过程中的关键功能基因及酶,同时介绍了分子生物技术在好氧反硝化研究过程中的应用,以及好氧反硝化生物脱氮技术在实际应用方面的研究现状。最后,基于目前的研究瓶颈问题,对未来好氧反硝化生物脱氮技术的研究方向提出了科学展望。