氮形态转化途径研究的新进展—厌气铵氧化及其应用前景

20世纪90年代初在污泥处理系统中发现了氮素形态转化的新途径－厌气铵氧化过程,厌气铵氧化过程是铵以亚硝酸根为电子受体在自养细菌参数下氧化成氮气的过程,但目前尚无土壤,河,湖,海底泥等自然系统中是否存在厌氧铵氧化过程的报道,由于该过程无需外加有机碳,耗氧和处理产生污泥少,用于污泥脱氮成本较低,具有很大潜力。     

能源上的应用

、863409不需要“原料或食物”〔英〕/Phi卜1 ips,J.A.了Chemteeh一1985,15(6)一377一384〔译自CBA,1985,(9),3093〕 评论和讨论了用生物学方法从生物量生产燃料和化学制品。(王振江)863410上流厌气污泥覆盖层反应器中pH6时乙酸一丙酸混合物的产甲烷作用仁英〕/TenBruomeler,E.…声Appl.Environ Mier-obiol一1985,49(6)一1472~1477〔译自CBA,1985,(9),3094〕 可以应用上流厌气污泥覆盖层反应器高效率地进行厌气消化来处理各种废水。在上流厌气污泥覆盖层反应器中,污泥的滞留时间随自然固定化机制而增加了。当这种污泥在含酸废水中培…     

嗜热微生物及其降解剩余污泥的机理

活性污泥法已经被广泛应用于污水处理中.剩余污泥是此过程的副产物,其处理费用约占污水处理系统总成本的25%～60%,处理不当则会带来严重的二次污染,成为目前污泥处理研究的难点之一.利用嗜热微生物降解污泥操作方便、经济性较好且易于管理,具有良好的应用前景.本文对污泥降解中的嗜热微生物、嗜热微生物污泥降解机理以及污泥降解过程中起重要作用的嗜热蛋白酶和脂肪酶的最新研究进展进行综述,归纳总结了影响嗜热微生物降解污泥的主要影响因素,并对嗜热微生物在污泥消化方面的应用研究进行展望.     

城市污泥中邻苯二甲酸酯(PAEs)的厌氧微生物降解

邻苯二甲酸酯(PAEs)是城市污泥中普遍存在的一类具有内分泌干扰性作用的有机污染物.研究污泥厌氧生物处理过程中PAEs的微生物降解对保障污泥农用的安全性十分必要.本文以污泥中两种主要的PAEs——邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸(2-乙基己)酯(DEHP)为研究对象,通过比较PAEs在污泥厌氧消化系统与发酵产氢系统中降解过程的差异及系统污泥特性的变化,分析不同污泥厌氧生物处理系统中影响PAEs降解的可能因素.结果表明: 在污泥厌氧发酵系统中,DBP在6 d内降解率达99.6%, DEHP在整个14 d的培养期间也降解了46.1%;在发酵产氢系统中,在14 d培养过程DBP的降解率仅为19.5%,DEHP则没有明显的降解.与厌氧消化系统相比,PAEs在发酵产氢系统中的降解受到明显抑制,这与发酵产氢过程中微生物量下降、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G⁺/G^-)和真菌/细菌变小及挥发性脂肪酸(包括乙酸、丙酸及丁酸)浓度升高有关.     

铁矿物强化厌氧氨氧化效能及其微生物机制研究进展

自然界中的氮循环与铁循环相互交联,参与氮循环的厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation,anammox）菌的生长代谢及活性发挥也与铁元素紧密关联。自然界广泛存在的铁矿物因具有运行成本低廉、稳定性好、二次污染小等优势,在污水处理领域得到广泛应用。在厌氧氨氧化脱氮系统中引入适量铁矿物,不仅有助于促进anammox菌和铁还原菌的富集,提高功能基因丰度和相关酶活性,还可能通过影响污泥浓度、血红素c含量、胞外聚合物含量和颗粒化程度,改善污泥性能和提高厌氧氨氧化系统的稳定性。同时,铁矿物具有促进体系多种氮素转化途径（如anammox、铁自养反硝化、铁氨氧化、异化硝酸盐还原成铵和反硝化）相耦合的潜能,可以提高anammox污水处理系统的总氮去除率。本文基于铁矿物在促进污水生物脱氮方面的良好性能及其在anammox系统中的变化,从脱氮效能、污泥特性、微生物特征及酶活性等方面,系统综述了铁矿物对厌氧氨氧化系统的强化作用机制,并从anammox菌对铁矿物的利用及铁元素的摄取角度展望了后续的研究方向,以期为铁矿物强化厌氧氨氧化系统的实际应用提供理论和技术指导。     

序批式反应器不同活性污泥特性的比较研究

研究了以厌-好氧交替运行方式序批式反应器(SBR)中接种普通活性污泥(CAS)、膜生物反应器(MBR)污泥、好氧颗粒污泥(AGS)的特性,研究结果表明,三种类型的污泥表现出不同的特性.     

活性污泥系统的运行和管理

污水处理的好坏与废水生物处理系统运行管理的水平有关,极大的影响到处理效果。介绍了活性污泥的培养,调节气——维持曝气池合适的溶解氧,改善污泥的质量,维持系统中合适的污泥数量,及时的调整运行环境,预防异常情况的发生来达到系统长期稳定的达标运行。     

造纸废水处理过程中浮游动物的生态演替规律

采用序批式反应器驯化活性污泥处理造纸废水,观察颗粒污泥的形成过程及浮游动物的变化.结果显示:在污泥驯化初期污泥颗粒化程度低,COD去除能力不高,鞭毛虫纲(Mastigophora)最早出现,随后出现肉足纲(Sarcodina)生物;污泥驯化中期,污泥颗粒化程度增加,污水处理能力提高,以纤毛虫类(Ciliata)为主;污泥驯化稳定期,处理能力达到最大值,污泥颗粒化完成,固着型纤毛虫--钟虫(Vorticella)的出现和增长,标志着活性污泥的成熟.其次,在反应器运行过程中,如果运行条件发生改变或出现异常,如负荷增加、pH异常、营养缺乏等,系统内浮游动物及其活动情况也会发生有规律的变化.     

介绍一种厌气培养方法

在进行厌气菌菌种选育的实践中,我们采用了一种用二氧化碳气填充的厌气培养方法培养薛氏丙酸菌,获得了满意的结果。本方法的培养装置如图所示。 厌气原理是以二氧化碳的气体取代培养环境中的空气,以造成无氧条件,使之适合于厌气培养。 操作方法: 1.抽真空 用小型真空泵将培养箱及二氧化碳发     

Anammox反应器启动过程中颗粒污泥性状变化特性

以厌氧颗粒污泥作为接种物,通过185 d的运行,成功启动了上流式厌氧氨氧化污泥床(Upflow anaerobic sludge blanket,UASB)反应器。反应器的进水氨氮与亚硝氮浓度分别提升至224 mg/L和255 mg/L,容积氮去除速率提升至3.76 kg/(m3·d)。采用红外光谱、扫描电镜和透射电镜等对厌氧氨氧化颗粒污泥的性状进行观察,发现颗粒污泥在启动过程中经历了污泥颗粒裂解到污泥颗粒重组的过程,且厌氧氨氧化颗粒污泥表面含有丰富的官能团,说明厌氧氨氧化颗粒污泥可能具有良好的吸附性能。采用宏基因组测序的方法对启动前后颗粒污泥的生态结构进行分析,发现原接种污泥优势菌群(变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门)丰度大幅减少,厌氧氨氧化菌所属的浮霉状菌门丰度则由1.59%提升到23.24%。     

ANAMMOX菌的微生物学研究进展

厌氧氨氧化具有运行成本低、节约能源和资源的特点,是目前最有前途的脱氮途径。厌氧氨氧化是一个生物过程,已确定的细菌有3种:Brocadia、Kuenenia和Scaliadua。综述了其分离和鉴定的方法、生物化学途径、生态生理学特性和分布。     

Dynamics of specific ammonia-oxidizing bacterial populations and nitrification in response to controlled shifts of ammonium concentrations in wastewater

Ammonia-oxidizing bacteria (AOB) are essential for the nitrification process in wastewater treatment. To retain these slow-growing bacteria in wastewater treatment plants (WWTPs), they are often grown as biofilms, e.g., on nitrifying trickling filters (NTFs) or on carriers in moving bed biofilm reactors (MBBRs). On NTFs, a decreasing ammonium gradient is formed because of the AOB activity, resulting in low ammonium concentrations at the bottom and reduced biomass with depth. To optimize the NTF process, different ammonium feed strategies may be designed. This, however, requires knowledge about AOB population dynamics. Using fluorescence in situ hybridization (FISH) and confocal laser scanning microscopy, we followed biomass changes during 6 months, of three AOB populations on biofilm carriers. These were immersed in aerated MBBR tanks in a pilot plant receiving full-scale wastewater. Tanks were arranged in series, forming a wastewater ammonium gradient mimicking an NTF ammonium gradient. The biomass of one of the dominating Nitrosomonas oligotropha-like populations increased after an ammonium upshift, reaching levels comparable to the high ammonium control in 28 days, whereas a Nitrosomonas europaea-like population increased relatively slowly. The MBBR results, together with competition studies in NTF systems fed with wastewater under controlled ammonium regimes, suggest a differentiation between the two N. oligotropha populations, which may be important for WWTP nitrification.     

粘红酵母和酿酒酵母联合处理味精废水

为了解决味精废水中高NH4+浓度抑制油脂微生物的生长和油脂积累问题,采用粘红酵母和酿酒酵母联合处理味精废水的方法:首先利用酿酒酵母降解味精废水(MSG)中NH4+,然后将处理后的废水进一步发酵培养合成油脂。研究结果表明:用经酿酒酵母预处理过的味精废水作为粘红酵母的培养基发酵时,粘红酵母的生物量为33.3 g/L,油脂产率为18.16%,COD降解率为50.6%,NH4+的降解率为93.9%。比粘红酵母单独处理味精废水,NH4+的降解率提高了6.14倍,生物量、油脂产率和COD降解率分别提高了8.1%、30.06%和9.58%。     

海洋氮循环中细菌的厌氧氨氧化

细菌厌氧氨氧化过程是在一类特殊细菌的厌氧氨氧化体内完成的以氨作为电子供体硝酸盐作为电子受体的一种新型脱氮反应.厌氧氨氧化菌的发现,改变人们对传统氮的生物地球化学循环的认识:反硝化细菌并不是大气中氮气产生的唯一生物类群.而且越来越多的证据表明,细菌厌氧氨氧化与全球的氮物质循环密切相关,估计海洋细菌的厌氧氨氧化过程占到全球海洋氮气产生的一半左右.由于氮与碳的循环密切相关,因此可以推测,细菌的厌氧氨氧化会影响大气中的二氧化碳浓度,从而对全球气候变化产生重要影响.另外,由于细菌厌氧氨氧化菌实现了氨氮的短程转化,缩短了氮素的转化过程,因此为开发更节约能源、更符合可持续发展要求的废水脱氮新技术提供了生物学基础.     

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.
     

厌氧氨氧化与反硝化耦合反应研究进展

厌氧氨氧化是氮循环中一个重要的反应,对处理含高氨氮废水具有重大的潜在实际应用价值.高浓度有机碳源对厌氧氨氧化反应具有明显的抑制作用.如何在有机碳源存在的条件下实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合,是实现厌氧氨氧化工程应用面临的巨大挑战.本文综述了有关厌氧氨氧化与反硝化耦合反应机理、反应功能性微生物种群、耦合工艺启动、过程调控及环境影响因素等的最新研究进展,并对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应研究前景及其在废水处理中的应用进行了展望.     

Nitrogen removal with the anaerobic ammonium oxidation process

Anaerobic ammonium-oxidizing (anammox) bacteria convert ammonium to N₂ with nitrite as the terminal electron acceptor in the absence of O₂. Nitritation–anammox bioreactors provide a cost-effective and environment-friendly alternative to conventional nitrification/denitrification nitrogen removal systems. Currently, this process is only applied for ammonium removal from wastewater with high ammonium load and temperature. Nevertheless, recent results obtained with laboratory-scale bioreactors suggest new possible routes of application of the Nitritation–anammox technology including (1) municipal wastewater treatment, removal of (2) methane in combination with nitrite-reducing methane-oxidizing bacteria, (3) nitrate coupled to organic acid oxidation and (4) nitrogen oxides. The current review summarizes the state-of-the-art of the application of Nitritation–anammox systems and discusses the possibilities of utilizing these recent results for wastewater treatment.     

厌氧氨氧化菌的中心代谢研究进展

摘要: 厌氧氨氧化是以NH +4为电子供体,以NO－2为电子受体产生N2的生物反应。厌氧氨氧化菌是厌氧氨氧化过程的执行者,在废水生物脱氮和地球氮素循环中扮演着重要角色。研究厌氧氨氧化菌的代谢特性,将有助于理解厌氧氨氧化过程,开发厌氧氨氧化工艺。厌氧氨氧化菌是化能自养型细菌,以CO2或HCO－3为碳源,并通过偶联NH+4氧化和NO －2还原的生物反应获得能量。在NH+4/NO－2的生物氧化还原反应过程中,检出了中间产物N2H4,但未检出其他中间产物(如NH2OH、NO)。此外,由基因组信息推断,厌氧氨氧化菌     

Integrating entrapped mixed microbial cell (EMMC) process for biological removal of carbon and nitrogen from dilute swine wastewater

An entrapped mixed microbial cells (EMMC) process was used to investigate the simultaneous removal of carbon and nitrogen from dilute swine wastewater. Cellulose triacetate was used as the matrix for entrapping the mixed microbial cells. The EMMC process was tested with various oxygen supply conditions (ratios of aeration to non-aeration times) and two types of carrier sizes (large and medium). Also, various pre-treatments with chemical coagulation, screen separation and ammonium crystallization prior to the EMMC process, and post-treatment after the EMMC process were investigated. It was found that at a hydraulic retention time of 30 h and one hour of aeration and one hour of non-aeration, the EMMC process packed with medium carriers after the pretreatment of ammonium crystallization, exhibited the best total nitrogen removal efficiency of 95.1 +/- 1.0% when compared to the other two pre-treatment methods. The total chemical oxygen demand (TCOD) and soluble chemical oxygen demand removal efficiencies were 83.5 +/- 2.2% and 84.1 +/- 1.1%, respectively. Lime post-treatment provided TCOD and total phosphorus removal efficiencies of 59.6 +/- 2.7% and 98.0 +/- 0.5%, respectively. Thus, a cost analysis for ammonium crystallization pre-treatment, EMMC process, and post-treatment with lime was conducted. The unit cost for a 2000 pig operation is approximately dollars 4.91/pig/year. For the application of the EMMC process with the proposed pre- and post-treatments, a suitable farm size needs to be greater than a 2000 pig operation. Because of the high efficiency and the simple operation of simultaneous carbon and nitrogen removal, the EMMC process has the potential for treatment of dilute swine wastewater in a land-limited area and can be manufactured as pre-fabricated wastewater treatment units.