进水碳氮比对CANON型人工湿地脱氮性能的影响

通过逐步提高进水中的有机碳源浓度,探讨进水碳氮比(C/N)对基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)型潮汐流人工湿地(TFCW)脱氮效能及其微生物特性的影响.结果表明: 进水C/N可显著影响CANON型TFCW中脱氮功能微生物的数量与活性,进而影响其氮素转化速率.当进水C/N由0.0增至6.0时,TFCW中反硝化功能基因的丰度随之增加,系统反硝化性能提高,TFCW中逐渐形成同步亚硝化、厌氧氨氧化与反硝化(SNAD)耦合反应体系,其脱氮效果得以强化.当进水C/N＞6.0时,好氧氨氧化菌活性受到抑制,数量逐渐减少,TFCW中的厌氧氨氧化作用与反硝化作用受阻,系统脱氮性能恶化.当进水C/N为6.0时,TFCW中的SNAD作用可得到最大限度的强化,其总氮(TN)去除率和去除负荷分别达(93.3±2.3)%和(149.30±8.00) mg·L^-1·d^-1,高于CANON系统中TN去除率的理论值.     

基于水位调控的垂直流人工湿地强化脱氮研究

文章以垂直流人工湿地为研究对象, 探究了水位调控对湿地系统脱氮性能的影响效果及影响机制。结果表明, 水位调控可以优化湿地内部的不饱和层、饱和层分布, 提高系统对化学需氧量和氨氮的去除效果, 进而提高脱氮能力。当饱和水位高度为70 cm时(基质床高度为90 cm), 系统的总氮去除率最高, 为53.6%。氮循环功能基因的结果表明, 饱和水位降低后所创造的不饱和层并未对反硝化菌群造成负面影响, 不饱和层中富集的亚硝酸盐氧化菌, 可以实现同步硝化反硝化。但过低的饱和水位(20 cm)会引起不必要的碳源损失, 导致反硝化过程受限, 脱氮效率降低。由此, 在垂直流人工湿地实际应用时, 可以通过水位调控强化湿地系统的脱氮性能。     

季节性温度变化对CANON型潮汐流人工湿地脱氮的影响

探究了温度的季节性变化对基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)型潮汐流人工湿地(TFCW)脱氮性能及其微生物特性的影响。CANON型TFCW中的脱氮微生物群落在温度的季节性变化下会发生不同程度的改变,其脱氮途径及性能随之会出现周期性的波动。填料层温度在20.0 ℃以上时对TFCW脱氮性能及其中的优势脱氮菌群无显著影响,CANON作用是系统脱氮的主要途径。当填料层温度低于20.0 ℃时,厌氧氨氧化菌丰度与活性显著降低,在9.3~20.0 ℃时,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的增殖及其活性的提高使TFCW中脱氮的主要途径由CANON作用演替为硝化/反硝化作用,系统对总氮(TN)的去除率仅为(34.8±13.0)%;在2.2~9.0 ℃时,TFCW中的厌氧氨氧化菌在受到抑制的同时仍保持着对NOB和反硝化菌群的相对竞争优势,系统脱氮重新依赖于CANON作用,其对TN的去除率为(54.8±4.8)%。该研究可为CANON型TFCW工艺的优化及工程化应用提供参考。     

潜流人工湿地在城市污水三级处理中的应用

采用页岩/钢渣强化潜流人工湿地作为城市污水处理厂三级处理工艺.结果表明:在平均水力负荷为0.32 m·d-1的条件下,当进水有机物(CODcr)、总氮(TN)、总磷(TP)平均浓度为33.9、15.1和1.57 mg·L-1时,出水CODcr平均浓度为13.6 mg·L-1去除率为60%,面积速率常数KA值为0.3 m·d-1温度对CODcr的去除影响不明显;出水TN浓度在5.4～14.3 mg·L-1之间波动,KA值为0.09～0.31 m·d-1,去除率受温度的影响较大,随着进水硝态氮比例的提高和运行时间的延长,湿地对TN的去除效率有上升趋势;稳定阶段出水TP浓度为0.6 mg·L-1去除率为50%,KA为0.26 m·d-1温度对,TP去除影响不大.     

多点进水潜流湿地的水力效率及氮浓度空间变化

通过脉冲示踪实验比较了3种多点进水方式和一般推流式的水力效率,通过脱氮实验获得不同水力效率下总氮和铵态氮浓度的空间分布,并对水力效率和脱氮效率进行了相关性分析。结果表明:4种布水方式中,阶梯进水方式的有效体积比和水力效率均最高,此时潜流湿地系统内部水流停留时间分散程度较低,水流混合流动程度较弱,更接近于推流;不同布水方式下总氮在潜流湿地中的空间分布差异比铵态氮明显,阶梯进水方式有利于湿地后段的反硝化脱氮作用;水力效率与总氮去除率存在极显著的相关性,而与铵态氮的去除相关性不显著。     

人工湿地黑臭水体处理系统微生物脱氮机理研究

以上海市老段浦I、II和北夏3座水平潜流人工湿地黑臭河道处理系统为研究对象,进行了水平潜流湿地处理黑臭河道氨氮的转化及脱氮机理的研究。研究表明,3座人工湿地的pH值均呈弱碱性,且沿湿地水流方向变化较小。溶解氧值在0.09—0.35mg/L范围内波动,氨氮沿湿地的流向呈递减的趋势,亚硝态氮及硝态氮浓度较低。在老段浦人工湿地的同一土样中,亚硝化细菌的数量远大于硝化细菌的数量,北夏人工湿地中,湿地前端的亚硝化细菌与硝化细菌的数量近似相等,但在湿地末端亚硝化细菌数量要远小于硝化细菌的数量。原位曝气抑制反硝化反应试验研究表明,3座人工湿地都发生了"新"的脱氮途径-短程硝化-反硝化反应,其中两座老段浦人工湿地50%的氮以短程硝化-反硝化反应去除。北夏人工湿地中约20%的氮以短程硝化反硝化的途径去除。       

人工湿地反应性填料开发及其脱氮除磷性能研究

【目的】人工湿地填料作为反硝化电子供体可以高效且稳定地脱氮除磷,但是填料的选用方式和作用机理尚不明确。【方法】本文以磁黄铁矿、菱铁矿和农业废弃物(木屑等)为人工湿地填料,研究了其对人工湿地反硝化脱氮除磷的效果。【结果】结果显示,质量比1:1的矿石组合和木屑以3:1的质量比作为混合填料,驯化8个周期后NO₃^--N和PO₄^3--P的平均去除率达到88.6%和88.9%。扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和群落分析结果表明,微生物能有效利用矿石及其次生产物和木屑进行高效和持久的脱氮除磷,脱氮除磷功能菌硫杆菌(Thiobacillus)、罗姆布茨菌(Romboutsia)和溶杆菌(Lysobacter)得到了富集。【结论】本研究为人工湿地实际应用中新型填料的选择提供理论依据与指导意义。     

全程自养脱氮反应系统的微生物区系分析*

在建立全程自养脱氮反应器的基础上,以活性污泥为对照,分析了脱氮反应器内真菌、细菌和放线菌的数量、种类(类群)、种(株系)数和优势种(株系或类群),及硝化菌和亚硝化菌的数量变化。研究结果表明,与活性污泥相比,全程自养脱氮反应器内微生物数量、种类和区系组成发生很大变化。自养脱氮反应器内亚硝化菌数量显著增加,说明亚硝化菌的积累是全程自养脱氮系统的一个显著特点。     

脱氮功能菌去除市政废水中氮素的研究

为了探讨实验室筛选获得的氨氧化细菌CM-NRO14和反硝化细菌CM-NRD3联合去除市政废水中氮素的应用价值,采用了两级A/O工艺进行菌株去除废水中氮素的小试实验,最后将菌株用于废水脱氮工程中。结果表明,脱氮功能菌实现了短程硝化-反硝化,氨氮去除率在98%以上,总氮去除率在75%以上, COD (化学需氧量)去除率大于90%,出水各项指标均低于城镇污水处理厂污染物排放一级(A)标准。脱氮功能菌在去除市政废水中氮素方面有很高的应用价值,可用于城镇污水处理厂提标改造等。     

单级自养脱氮系统亚硝化菌株的分离、鉴定及定性

[目的]研究单级自养脱氮系统中亚硝化菌株的培养及代谢特征,为系统运行操控提出理论指导.[方法]从单级白养脱氮系统活性污泥中采集微生物样品,经过4次富集和分离过程,最终获得一株亚硝化能力较强的菌株Nl,通过显微镜观察及16S rDNA序列分析鉴定该菌株,研究摇瓶装量、pH、温度及底物浓度对其代谢过程的影响.[结果]该菌株与Nitrosomonas sp.NL7(AY958677)、Nitrosomonas AS1(EF016119)、Nitrosomonas sp.Is32(AJ621027)相似性分别为97%、96%和96%,对氧气需求量存在较严格要求,pH及温度对其氨氧化活性具有明显的影响,最适条件分别为pH8.0和30℃,在氨氮浓度80-800 mg/L较宽的底物浓度范围内具有活性,当氨氮浓度高达800 mg/L时,其氨氧化活性没有受到明显的抑制.[结论]该N1菌株为亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp.),与已有报道的其它亚硝化菌相比,N1对氨氮有较强降解能力及较广的浓度适应范围.     

人工湿地对氮、磷的去除效率与动态特征

1999年1月~2003年12月对荣成人工湿地污水处理系统处理效果以及氮、磷去除效果的动态变化特征进行分析。结果表明,人工湿地对SS、COD、BOD均有很好的去除效果,出水浓度分别为27·8±6·7、91·0±13·7和23·8±4·6mg·L-1,去除率分别为71·8±8·4%、62·2±10·1%和70·4±9·6%。大肠菌群去除率为99·7%。对NH4+-N和TP去除效果较差,出水浓度分别为11·3±2·6和2·00±0·28mg·L-1,去除率分别为40·6±15·3%和29·6±12·8%。NH4+-N去除效果和季节变化有关,每年7~9月去除效果最佳,1~3月效果最差,去除率分别为50·7±12·4%和23·0±11·6%。TP的去除效果季节性变化不如NH4+-N明显。NH4+-N年平均去除率2001~2003年逐年增加。TP年平均去除率在2001和2002年基本相同,2003年有所降低。     

Evaluation of the treatment performance of lab-scaled vertical flow constructed wetlands in removal of organic compounds,color and nutrients in azo dye-containing wastewater

The objective of this study is to examine the treatment performance of vertical flow intermittent feeding constructed wetland (VFCW) in removal of organic pollution, nutrients and color in azo-dye containing wastewater. The systems consisted of PVC reactors, some filling materials such as gravel, sand and zeolite and wetland plants including Typha angustifolia and Canna indica. The average treatment efficiency of the systems for COD, color, sulphate, NH₄-N, and PO₄-P were in the range of 57–63%, 94–99%, 44–48%, 39–44%, and 84–88%, respectively among the VFCW reactors. It is concluded that VFCW reactor system can effectively be used in the treatment of dye-rich wastewater, especially for the removal of color and in the reduction of COD. Biofilm formation and cleavage of azo bonds could be observed by SEM and FTIR results, respectively. Almost similar NH₄-N and PO₄-P removal were obtained in all reactors by using same amount of zeolite media.     

State of the art of aerobic granulation in continuous flow bioreactors

In the wake of the success of aerobic granulation in sequential batch reactors (SBRs) for treating wastewater, attention is beginning to turn to continuous flow applications. This is a necessary step given the advantages of continuous flow treatment processes and the fact that the majority of full-scale wastewater treatment plants across the world are operated with aeration tanks and clarifiers in a continuous flow mode. As in SBRs, applying a selection pressure, based on differences in either settling velocity or the size of the biomass, is essential for successful granulation in continuous flow reactors (CFRs). CFRs employed for aerobic granulation come in multiple configurations, each with their own means of achieving such a selection pressure. Other factors, such as bioaugmentation and hydraulic shear force, also contribute to aerobic granulation to some extent. Besides the formation of aerobic granules, long-term stability of aerobic granules is also a critical issue to be addressed. Inorganic precipitation, special inocula, and various operational optimization strategies have been used to improve granule long-term structural integrity. Accumulated studies reviewed in this work demonstrate that aerobic granulation in CFRs is capable of removing a wide spectrum of contaminants and achieving properties generally comparable to those in SBRs. Despite the notable research progress made toward successful aerobic granulation in lab-scale CFRs, to the best of our knowledge, there are only three full-scale tests of the technique, two being seeded with anammox-supported aerobic granules and the other with conventional aerobic granules; two other process alternatives are currently in development. Application of settling- or size-based selection pressures and feast/famine conditions are especially difficult to implement to these and similar mainstream systems. Future research efforts needs to be focused on the optimization of the granule-to-floc ratio, enhancement of granule activity, improvement of long-term granule stability, and a better understanding of aerobic granulation mechanisms in CFRs, especially in full-scale applications.