高盐废水强化多路径耦合脱氮技术及机理研究
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污水处理工艺脱氮污水处理工艺脱氮是一种用于去除污水中氮化物的技术。
在污水处理过程中,氮化物是一种常见的污染物,其过量排放会对水体环境造成严重影响。
因此,采用有效的脱氮工艺是保护水环境的重要措施之一。
一、脱氮工艺的原理及分类脱氮工艺主要通过生物、化学和物理方法来去除污水中的氮化物。
常用的脱氮工艺主要包括生物法、化学法和物理法。
1. 生物法:生物法是利用微生物对氮化物进行降解转化的方法。
其中,厌氧氨氧化法(Anammox)和硝化/反硝化法(Nitrification/Denitrification)是常用的生物脱氮工艺。
厌氧氨氧化法通过厌氧氨氧化细菌将氨氮和硝酸盐氮直接转化为氮气,从而实现脱氮效果。
而硝化/反硝化法则是通过硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐氮,然后通过反硝化细菌将硝酸盐氮还原为氮气。
2. 化学法:化学法是利用化学反应将氮化物转化为无害物质的方法。
常用的化学脱氮工艺包括硝化、硝化-氨化、硝化-硫化和硝化-还原等。
其中,硝化是将氨氮转化为硝酸盐氮的过程,而硝化-氨化则是将硝酸盐氮还原为氨氮。
硝化-硫化和硝化-还原则是通过添加硫化物或者还原剂来将硝酸盐氮转化为氮气。
3. 物理法:物理法是利用物理过程将氮化物从污水中分离出来的方法。
常用的物理脱氮工艺包括气体吸附、膜分离和离子交换等。
其中,气体吸附是利用吸附剂吸附氮化物,然后再进行脱附。
膜分离则是通过膜的选择性通透性将氮化物分离出来。
离子交换则是利用离子交换树脂将氮化物与其他离子进行交换,从而实现脱氮效果。
二、脱氮工艺的应用及优缺点脱氮工艺广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂以及农业面源污染管理等领域。
不同的工艺具有各自的优缺点。
1. 生物法的优点是能够高效去除氮化物,同时产生较少的废弃物。
厌氧氨氧化法在处理高浓度氨氮污水时具有较大的优势,能够实现高效脱氮,减少能耗和化学药剂的使用。
而硝化/反硝化法适合于处理低浓度氨氮污水,其优点是工艺成熟、操作简单。
一、简介现有的先进水处理技术的现有研究主要包括湿地建设、电凝、膜分离、反硝化滤池、吸附和生物滤池。
人工湿地建设作为一种生态处理技术,具有承载简单、处理效果好、建设成本高、操作管理简单、生态美化效果好等特点,在污水厂尾水深度处理方面具有广阔的前景。
二、水处理技术1.根据现有研究,人工湿地可以从城市污水处理厂的尾水中去除有机物,但是城市污水处理厂的尾水,由于其生化特性而具有较低的有机质浓度和低碳源。
因此,在高级水处理中,连续水在提高脱氮率方面面临某些挑战。
即使废水达到A类排放标准,微量的氮、磷和有机物含量仍高于指标。
直接排放会引起一系列问题,例如水质恶化和水体富营养化,因此找到一种经济上合适的方法来处理尾水以保护水环境非常重要。
2.本市的污水处理设施尾气输出量高,有机物浓度低组成复杂,氮和磷含量高,污水厂尾水深度处理对减少水污染很重要,可以缓解水短缺。
目前采取的方案如下:(1)可以使用电子水处理技术进一步处理尾水,可以满足不同城市水质标准中:冲洗、道路清洁、防火和绿化的重复使用要求。
(2)反硝化过滤器用于深度处理,在C/N条件下,总氮去除率为91.6%。
反硝化过滤器具有更高的处理效率和更小的占地面积,但是工艺设计必须保持厌氧环境,必须添加一定量的碳源以确保平稳的反硝化反应,难以应用。
三、系统选择和过程1.关键流程计划:根据中国类似的大型运河和湖泊净化工程的成功设计理念,设计了由复杂垂直流组成的湿地的高级处理工艺。
废水处理厂产生的废水(二次沉淀水)流入由下游流塘和上游流塘组成的复杂的垂直流建筑湿地处理系统。
水流方法首先垂直向下连接,然后通过连接层,然后垂直上升,并随着污染物穿过另一个活性层而逐渐降解。
2.过程特征:暴露于污染物逐渐形成了适合它们的排他性种群。
这不仅可以有效减少污染物的负荷,还可以使水处理系统进入建筑物(例如花园),并实现效率和美观。
3.环境效益分析:(1)该项目的实施可以显著减少接收原水的污染物负荷,并有效改善地表水环境。
高氯酸盐废水高效吸附处理技术原理高氯酸盐是一种常见的废水污染物,通常来自于含氯化合物的生产废水,如制药、染料、化肥等工业生产过程中产生的废水。
高氯酸盐废水含有高浓度的氯离子,对环境和生态造成了严重的影响。
因此,有效的处理和削减高氯酸盐废水对环境保护具有重要意义。
高效吸附是一种常用的废水处理技术,通过吸附剂将废水中的污染物吸附到表面,从而达到净化水质的目的。
本文将深入探讨高氯酸盐废水处理中高效吸附技术的原理,及其在实际应用中的优势和挑战。
一、高氯酸盐废水污染特点高氯酸盐废水的主要污染物是氯离子,其具有以下特点:1.高浓度:高氯酸盐废水中氯离子的浓度通常很高,达到数百至数千毫克/升。
2.毒性:氯离子对水生生物和环境具有毒性,可能对生态系统造成严重危害。
3.难降解:氯离子难以在自然环境中降解,需要采取有效的处理手段将其去除。
综上所述,高氯酸盐废水对环境具有较大的危害性,需要进行有效的处理才能达到排放标准。
二、高效吸附技术原理高效吸附技术是一种利用吸附剂将废水中的污染物吸附到其表面的技术。
其原理如下:1.吸附剂选择:选择对高氯酸盐有高效吸附能力的吸附剂,常见的吸附剂包括活性炭、离子交换树脂、氧化铁等。
2.表面化学作用:吸附剂的表面具有一定的化学活性,能够与氯离子进行化学吸附作用,将其固定在表面上。
3.吸附平衡:在一定的条件下,吸附剂与废水中的氯离子达到吸附平衡,此时吸附剂表面的氯离子浓度达到最大值。
4.再生与回收:吸附剂吸附饱和后,可通过再生手段将其上的氯离子去除,实现吸附剂的再次利用,同时回收废水中的氯离子。
三、高效吸附技术的优势高效吸附技术在处理高氯酸盐废水方面具有一系列的优势:1.高效性:选择合适的吸附剂后,能够高效去除废水中的氯离子,使废水达到排放标准。
2.灵活性:吸附剂种类多样,可根据实际废水污染情况选择合适的吸附剂,具有较大的灵活性。
3.简便性:吸附技术操作简单,无需复杂的设备和操作过程,易于实现工业化应用。
人工湿地脱氮除磷机理及其影响因素研究综述人工湿地脱氮除磷机理及其影响因素研究综述摘要:人工湿地是一种采用湿地生态系统特性来处理废水的方法。
其广泛应用于城市排水、农村污水、工业废水的处理中,脱氮除磷是其重要的水质净化机制之一。
本文综述了人工湿地脱氮除磷的机理,并对影响脱氮除磷效果的因素进行了总结和分析,并指出了未来研究的方向。
一、人工湿地的脱氮机理人工湿地脱氮主要通过植物、微生物和土壤反应三个层面来实现。
1. 植物层面:湿地植物具有喜氮性,通过吸收底部废水中的氮素,将其转化为植物体内所需的氮营养物质,并促进植物生长。
同时,根系分泌的氧气也提供了氧化亚氮的基质,进一步促进脱氮反应的进行。
2. 微生物层面:湿地土壤中的微生物是脱氮过程中的关键环节。
硝化细菌将底部废水中的氨态氮转化为亚硝酸盐,放氧兼硝化细菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
反硝化细菌则将硝酸盐还原为氮气,从而实现氮素的去除。
微生物的作用不仅包括氮素的转化,还涉及到生物吸附、颗粒沉降等过程。
3. 土壤反应层面:湿地土壤本身具有一定的吸附能力,能够吸附底部废水中的氮素。
同时,土壤中的氧化还原作用也可以促进氧化亚氮氧化成硝酸盐或还原为氮气。
人工湿地通过这些机制协同作用,实现了废水中氮素的去除。
二、人工湿地的除磷机理人工湿地脱除废水中的磷主要通过吸附、沉降和磷铁共沉淀机制实现。
1. 吸附机制:湿地土壤具有较大的比表面积,能够吸附底部废水中的磷。
湿地植物的根系也具有一定的吸附能力。
2. 沉降机制:底部废水中悬浮的磷颗粒会与湿地土壤中的颗粒结合,逐渐沉积到湿地底部。
湿地植物的根系也能够减缓流速,促进磷的沉降。
3. 磷铁共沉淀机制:湿地土壤中的氧化铁具有较强的磷吸附能力。
废水中的磷与氧化铁结合形成磷铁沉淀物,从而实现磷的去除。
三、人工湿地脱氮除磷的影响因素人工湿地脱氮除磷效果受到多种因素的影响,如植被、环境条件、水质特性等。
1. 植被:湿地植物的种类、生物量和生长状态对脱氮除磷效果有重要影响。
摘要高盐废水零排放技术是环境保护的必然要求,特别是部分产业部门的高盐废水排放已经严重制约了当前企业的发展情况,是当前和今后一段时间国内外关注度极高的问题之一。
在传统的高盐废水处理技术基础上充分吸收国内外先进技术,以邯郸热电厂循环冷却排污水为原水,对一套完整的废水处理工艺进行研究。
主要工艺包括:药剂软化、弱酸树脂离子交换软化、反渗透浓缩、正渗透及蒸发结晶,对各工艺主要影响因素进行试验研究,确定相关技术应用研究的主要参数。
论文进行了混凝沉淀预处理试验,通过投加氢氧化钙和碳酸钠对高盐废水进行软化处理。
试验结果表明:在处理邯郸热电厂循环冷却排水时,最佳投药量Na2CO3为800mg/L ,Ca(OH)2为700mg/L。
硬度则从1380mg/L 降到 125mg/L,而去除率为90.585%。
用D113--Ⅲ型弱酸阳离子树脂对药剂软化后的高盐水做进一步的软化,以Ca2+、Mg2+全部被吸收为平衡浓度,得出D113--Ⅲ型树脂对Ca2+、Mg2+的吸附容量为114000mg/L。
用反渗透对软化后的高盐废水进行预浓缩试验,在试验条件下,随着原水水箱中含盐量的增加,出水含盐量也随着增加,并且除盐率与产水率会随着降低。
除盐率从最初的99.35%降到98.54%,产水率由24.51%降至23.94%。
用某研究院自制正渗透膜对反渗透试验浓水进行膜性能试验。
随着汲取液浓度的增加,本试验所用正渗透膜的水通量也随着增加,水通量从 5.3L/(m2·h)上升至23.1L/(m2·h);而截盐率汲取液浓度增加会较缓慢的下降,截盐率由94.2%下降至93.8%;反向盐通量会随着增加,由3.5g/(m2·h)上升至14.9g/(m2·h)。
对特殊反向盐通量无影响。
随着温度缓慢上升,膜通量有明显的上升趋势,在温度达到35℃时,水通量最大为14.9 L/(m2·h),膜的截留率会有稍微的下降,反向盐通量会先随着温度的升高而增加,在30℃时,反向盐通量达到最大值11.3g/(m2·h),然后随着温度的升高而下降。
光合细菌-活性污泥联合处理高盐染料废水的研究*论文导读::光合细菌在自然界广泛分布。
图1:“PSB+活性污泥”工艺流程(A)。
当高盐染料废水经过水解酸化后。
工艺A对CODCr 的去除率90.5%。
工艺A脱色率93.2%。
论文关键词:光合细菌,活性污泥,高盐染料废水,去除率,脱色率染料在人们的日常生活中扮演了非常重要的角色,在纺织、造纸、食品等工业上有着不可替代的作用。
随染料和印染工业的迅速发展,每年要向水体环境排放大量含染料的工业废水。
目前又朝着抗光解、抗氧化性强方向发展,这些成分不仅具有生物毒性还是具有“三致”(致癌、致畸、致突变)作用。
所以染料废水不仅成分复杂、COD高、色泽深、酸碱性强,而且含盐量高,使得生物降解更加难,以致于常规的生物处理法难以达到国家的排放标准,给环境带来了严重污染。
染料行业品种繁多,工艺复杂,一直是废水处理中的难题。
对于高盐染料废水处理技术主要有有物理法、化学法、电化学法、生化法。
物理、化学等方法处理成本高,且还容易造成二次污染。
生物法因经济,不容易造成二次污染,而被广泛的在处理高盐废水中广泛的应用。
光合细菌在自然界广泛分布,是以小分子有机物为营养物质的光能异养菌,能够随着生长条件的变化而改变代谢类型。
可直接处理高浓度有机废水生物论文,且能耐受高氯离子浓度。
利用光合细菌处理染料废水和高盐有机废水已有一些报道[1-3],但是利用光合细菌处理高盐染料废水的报道相对较少。
本研究采用厌氧酸化,陶粒挂膜的耐盐光合细菌和组合填料挂膜的活性污泥联用工艺处理高盐染料废水,通过改变系统工艺顺序实现了对高盐染料废水难降解物质的高效去除和脱色。
1 实验材料和方法1.1光合细菌菌种采集城镇污水处理厂厌氧污泥,在高盐下富集、分离、纯化培养后论文格式范文。
按照《伯杰氏细菌鉴定手册》第8版第一部分光合细菌对比鉴定,认定该光合细菌以假单胞红螺菌科、紫色非硫细菌为主。
试验用光合细菌为利用红螺菌科培养基对原光合细菌,进行富集扩大培养7天后的菌液,菌体含量约为2.8X109个/mL。
高盐废水的来源组成特点及主要处理技术改革开放四十年,伴随着我国经济的飞速发展、基础工业的不断壮大,因工业三废之废水的不妥排放所带来的环境污染问题日趋严重,工业废水的妥善处理势在必行。
高盐废水是一种有毒并且难降解的工业废水,本文介绍了高盐废水的来源、组成及特点,综述了当前高盐度废水的三类处理技术:即常规处理工艺技术、浓缩技术及零排放技术。
随着我国国民经济的快速发展,印染、造纸、化工、炼油、海水利用等工业领域会产生大量的高盐废水。
高盐废水如果直接或者稀释外排,一方面造成了水资源浪费;另一方面会对环境造成恶劣影响:加速江河湖泊富营养化,造成土壤生态系统瓦解,产生恶臭影响水质,改变水体颜色和能见度,形成大量水体悬浮物等。
随着工业的发展,产生的高盐废水越来越多,成分越来越复杂,浓度也越来越高,因此对高盐废水有效处理方法的研究已迫在眉睫。
1、高盐废水的来源及组成高盐废水是指含有有机物和至少3.5%(质量浓度)的总溶解固体物(TDS)的废水。
这种废水来源广泛,一是,在化工、制药、石油、造纸、奶制品加工、食品罐装等多种工业生产过程中,会排放大量废水,水中不但含有很多高浓度的有机污染物,且伴有大量钙、钠、氯、硫酸根等离子;二是,为了充分利用水资源,很多沿海城市直接利用海水作为工业生产用水或是冷却水,一些地方把海水用于消防、冲洗厕所和道路,虽然这部分污水不含有大量的有毒物质,但水量大、含盐量高,也较难处理。
2、高盐废水的特点高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同,所含有机物的种类及化学性质差异较大,但所含盐类物质多为C1-、S042-、Na+、Ca2+等盐类物质。
虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素,在微生物的生长过程中起着促进酶反应,维持膜平衡和调节渗透压的重要作用,但是若这些离子浓度过高,会对微生物产生抑制和毒害作用。
高盐废水中盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离;盐析作用使脱氢酶活性降低;氯离子高对细菌有毒害作用;盐浓度高,废水的密度增加,活性污泥易上浮流失,从而严重影响生物处理系统的净化效果。
《高盐度废水生物处理特性研究》篇一一、引言随着工业化和城市化进程的加快,高盐度废水已经成为全球范围内的环境问题。
高盐度废水中含有大量的氯离子、硫酸盐以及其他有毒有害物质,对生态环境和人类健康构成严重威胁。
传统的物理化学处理方法成本高昂且处理效果有限,因此,研究高盐度废水的生物处理方法显得尤为重要。
本文旨在探讨高盐度废水生物处理技术的特性及其应用。
二、高盐度废水生物处理技术概述高盐度废水生物处理技术主要依赖于微生物的代谢活动来降解有机物,从而达到净化水质的目的。
该技术具有成本低、处理效果好、操作简便等优点。
在生物处理过程中,微生物通过吸附、吸收、降解等作用,将有机物转化为无害物质,从而实现废水的净化。
三、高盐度废水生物处理特性分析1. 微生物种类与适应性:高盐度废水中存在着多种微生物,包括耐盐菌、嗜盐菌等。
这些微生物具有较高的耐盐性和适应性,能够在高盐环境中生长繁殖。
不同种类的微生物对有机物的降解能力也不同,因此,在选择生物处理方法时,需根据废水的性质和成分选择合适的微生物种类。
2. 生物反应器:生物反应器是高盐度废水生物处理的核心设备。
根据处理工艺和废水性质的不同,可选择不同的生物反应器类型,如活性污泥法、生物膜法等。
这些生物反应器具有高效、稳定、操作简便等优点,能够满足高盐度废水处理的需求。
3. 处理效果:高盐度废水生物处理技术对有机物的去除效果显著,能够有效降低废水中的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)等指标。
同时,该技术还能降低废水的盐度,减轻对环境的污染。
四、高盐度废水生物处理技术应用实例以某化工厂高盐度废水处理工程为例,采用生物膜法进行处理。
首先,对废水进行预处理,去除悬浮物和部分有机物;然后,将预处理后的废水引入生物反应器,通过生物膜上的微生物对有机物进行降解;最后,经过沉淀、过滤等工艺,使出水达到排放标准。
该工程运行稳定,处理效果显著,为高盐度废水的生物处理提供了成功的案例。
氯离子和pH对高级氧化工艺去除含盐废水中有机物的影响及机理高级氧化技术(AOPs)在削减(或去除)工业废水中的有机物方面具有广泛应用。
氯离子(Cl−)是含盐工业废水中最主要的阴离子,会影响AOPs处理有机污染物过程中的氧化去除效率、卤代有机副产物的生成。
然而,实践中Cl⁻的影响常被忽视。
针对基于羟基自由基(OH)、硫酸根自由基(SO4−)和非自由基途径3种不同类型的AOPs,从Cl−与不同自由基(OH、SO4−)的反应及正逆反应速率常数、Cl−浓度与pH的复合影响两方面,探讨了Cl−对3类AOPs去除废水中有机物的影响和机理。
比较了3类AOPs工艺处理含盐废水适用的Cl−理论浓度的高低差异,提出通过调控pH改变主要活性氧化物质、选择不同的氧化方式等途径减弱Cl−对有机物去除效率的抑制、减少卤代有机副产物的生成,以期为AOPs工艺处理含盐废水的应用和相关研究提供参考。
主要内容工业废水种类繁多,成分复杂,常含有毒有害物质。
其中,电力、炼油、油气开采、焦炭、皮革、冶金、造纸、农药等行业产生的难处理高含盐废水,除了常规的水质指标如悬浮物、COD、BOD、pH、重金属离子等之外,还应将可溶性盐(含量常大于1%)和有毒有害有机物质作为重点去除对象。
高级氧化技术(advanced oxidation processes,AOPs)通过产生具有强氧化能力的活性氧化物(reactive oxidant species,ROS),可快速氧化降解大多数有机物,是深度处理含盐废水的主要手段。
其中,应用较多的AOPs有Fenton氧化技术、臭氧催化氧化技术、“臭氧+双氧水”氧化技术、活化过硫酸盐技术等,起主要作用的ROS为羟基自由基(OH)或硫酸根自由基(SO4−)。
后文将基于OH的AOPs称为HR-AOPs(hydroxyl radical based AOPs),将基于SO4−的AOPs称为SR-AOPs(sulfate radical based AOPs),基于非自由基的AOPs 称为NR-AOPs(non-radical based AOPs)。
高盐浓度有机废水处理技术[摘要] 废水中含盐浓度(so42-, cl-)高会影响废水生物处理效果,采用阴离子交换树脂(r-oh)除去废水中的so42-离子和cl-离子,采用铁碳微电解法处理高盐度有机废水,废水的可生化性得到改善,采用硝化-反硝化(a/o)脱氮工艺,对废水进行有效的处理。
[关键词] 废水处理技术,高盐浓度有机废水,离子交换,铁碳微电解,可生化性,硝化-反硝化(a/o)high salinity organic wastewater treatment techniczhou wen hua(shanghai kaiyinda chemical engineering design and consultant co., ltd)abstract: the high salinity concentration of wastewater influence the effect of wastewater biological treatment. the sulfate ion(so42) and the chlorine ion(cl-) in the wastewater is removed by the anion-exchange resin(r-0h). iron-carbon microelectrolysis process is used in the treatment of high salinity organic wastewater. the biodegradability of treated wastewater is improve. nitrification and denitrification process is used in effective treatment of wastewater.key words: wastewater treatment technic; high salinity organic wasterwater; ion-exchange; biodegradability;nitrification and denitrification(a/o)1. 概述高盐浓度废水是一种较难处理的废水,较高的盐浓度会对废水生物处理系统产生抑制作用,从而会影响基质降解速率,导致有机物去除率下降。
高盐废水强化多路径耦合脱氮技术及机理研究
针对高盐胁迫下的高浓度有机废水生物脱氮效能低、系统构建时间长、脱氮
功能菌群结构分布、演替规律及作用机制不明的问题,提出高盐废水强化多路径
耦合脱氮技术。研究采用序批式生物膜反应器(SBBR)构建出高盐废水多路径脱
氮系统,探究了高盐胁迫下系统微生物种群演替规律;解析了不同环境因子下系
统的脱氮路径及功能菌属的迁移规律,明确了多路径脱氮系统对环境因素的微生
物响应机制;在此基础上,提出了强化异养硝化-好氧反硝化的高盐废水多路径耦
合脱氮技术,以及强化硫循环的超高盐废水多路径耦合脱氮除硫技术,研究得出
了系统高效运行的关键控制参数,利用Illumina MiSeq高通量测序及Q-PCR等分
子生物学技术,揭示了高盐/超高盐废水多路径耦合系统的微生物作用机理。
主要研究成果如下:在SBBR反应器中构建出高盐(盐度3%,NaCl计)废水脱
氮系统,系统的COD、TN去除率分别为86.48%±1.7%、94.37%±3.15%。高盐胁
迫下普通脱氮功能菌群丰度、种类显著下降,嗜盐功能菌种丰度上升。
荧光定量PCR结果表明:系统氨氧化古菌AOA、氨氧化细菌AOB的amoA基因
拷贝数与低盐(1%)对照组相比分别下降37.80%、60.94%,AOA/AOB拷贝数比值
为1.20×103,是低盐对照组的1.59倍,表明古菌氨氧化演替成为高
盐脱氮的重要组成部分。PacBio SMRT DNA全长16s rRNA细菌测序及llumina
MiSeq古菌测序结果表明,与对照组相比系统Nitrospirae在内的常规硝化菌消
失,常规反硝化菌群演替为耐盐菌属。
系统硝化过程由AOA(Candidatus Nitrososphaera、Nitrosopumilus)与
AOB(Nitrosomonas)共同完成;反硝化由好氧反硝化菌Pseudomonas、
Denitromonas与缺氧反硝化菌Thauera共同承担,系统脱氮路径呈现出多路径耦
合特征。碳源种类对高盐废水脱氮效能、脱氮功能菌属、脱氮路径影响显著。
乙酸钠、葡萄糖及复合碳源的脱氮系统,TN去除率分别为96.96%±1.88%、
65.86%±6.26%、94.99%±3.29%。乙酸钠系统中脱氮功能菌相对丰度最高,脱氮
物种最为丰富,对系统脱氮效能提高有显著的促进作用。
Illumina MiSeq16S rDNA测序表明,乙酸钠碳源的脱氮系统中,硝化功能菌
群有Pseudomonasstutzeri(异养硝化好氧反硝化),反硝化主要由
Thauera、Denitromonas、Pseudomonas(好氧反硝化)和Halomonas功能菌属完
成;乙酸钠及复合碳源脱氮系统中,自养硝化(AOA为主)、异养硝化、好氧反硝
化、缺氧反硝化功能菌属耦合共存,通过多路径完成脱氮;而葡萄糖碳源不利于
AOA的生长,其脱氮系统中仅存在异养硝化、好氧反硝化、缺氧反硝化脱氮路径。
温度对脱氮系统效能、脱氮功能菌属的演替及脱氮路径影响显著。
当温度分别为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃和35℃时,系统出水TN去除
率分别为61.96%、80.40%、85.19%、95.85%、98.15%和97.50%。在25℃
35℃时,系统以短程硝化(AOA+AOB)同步反硝化为主,AOA氨氧化速
率/总速率的比值为48.08%68.71%,AOA与AOB共同承担着系统的氨
氧化任务,系统氨氧化速率是亚氮氧化速率的5.0313.54倍,系统的
脱氮路径主要为短程硝化反硝化,此外,其中25℃30℃时,好氧反硝
化相对占优;在10℃20℃时,系统以全程硝化(AOA占优)同步反硝
化为主,AOA氨氧化速率/总速率为87.61%94.89%,系统中AOA对氨氧
化的贡献相对更大,同时其氨氧化速率是亚氮氧化速率的0.510.77
倍,系统逐渐从短程硝化反硝化向全程硝化反硝化系统过渡,其中20℃时,好氧
反硝化相对占优,15℃时,系统中缺氧反硝化相对占优。
盐度对系统效能、脱氮功能菌属的演替及脱氮路径影响显著。当盐度从高盐
(3%)提升到超高盐(7%),系统TN平均去除率从94.37%下降至89.89%。
盐度7%时,系统中氨氧化功能微生物(AOA/AOB)受到严重抑制,但古菌AOA
的抑制小于AOB,AOA/AOB基因拷贝数比值从2.47×103上升到了
1.20×103。随着盐度提升,Oceanimonas、Phaeodactylibacter等
普通的耐盐/海洋脱氮菌种被淘汰,Halomonas(超高盐,74.71%)等嗜盐功能菌丰
度上升,同时硫氧化还原菌丰度显著上升。
超高盐样品中优势反硝化功能属有Halomonas(74.71%)、
Phaeodactylibacter(好氧反硝化,1.15%),Arcobacter(硫自养反硝化,1.20%)。
与硫氧化还原相关菌种有Desulfotignum、Arcobacter、Thiohalobacter、
Alkalispirochaeta。
与高盐系统相比,超高盐系统中,通过多路径的氨氧化(AOB/AOA/硫参与的氨
氧化)、多路径的反硝化(缺氧、好氧异养反硝化/硫自养反硝化)实现了超高盐
系统的良好的脱氮效果。研究发现当高盐废水系统中采用乙酸钠为碳源时,可以
富集异养硝化-好氧反硝化菌,C/N比、DO、盐度对系统异养硝化-好氧反硝化菌
优势富集影响显著。
在C/N为25/1、盐度1%、DO 6.0mg/L条件下,初步构建出异养硝化-好氧反
硝化菌系统,其优势异养硝化-好氧反硝化功能的种属有Pseudomonas(4.05%)、
Bacillus(1.87%)、Paracoccus(1.69%);进一步从系统中筛选、纯化、富集培
养异养硝化好氧反硝化菌,通过投加菌液快速(2d)构建出强化异养硝化-好氧反
硝化的实际高盐废水多路径耦合脱氮系统,TN平均去除率达97.51%,硝化速率、
好氧反硝化速率分别是未强化时的2.0倍与1.6倍,同时异养速率是自养硝化的
2.15倍,脱氮速率得到大幅提升。Illumina MiSeq高通量测序研究表明,强化系
统中成功富集了异养硝化-好氧反硝化功能种属Pseudomonas(3.42%)、Vibrio
(1.40%)、以及反硝化功能菌属Oceanimona、Halomona、Nitrincola、
Flavobacterium、Proteiniclasticum、Phyllobacteriaceae、Pseudomonas、
Nitratireductor、Vibrio,系统功能菌种类(由3种增加至9种)及丰度显著增
加;在强化系统中实现了异养-自养硝化、好氧-缺氧反硝化的多路径耦合脱氮过
程。
在单级SBBR系统中成功构建出基于强化硫氧化还原循环的超高盐废水脱氮
除硫系统。有机负荷、硫酸盐负荷对系统效能影响显著。
在温度30℃、盐度7%、有机物负荷0.5kgCOD/(m3·.d)、硫
酸盐负荷0.06kgSO42-/(m3·.d)最优工
况下,系统TN、COD、SO42-平均去除率分别达98.40%、
84.69%、50.97%,与常规系统相比,TN、SO42-去除率分
别提高了8.79%与22.38%;同时,系统硫平衡研究表明,系统进水中的
SO42-主要转化为气态硫化氢12.50 mg/d,部分转化为
可回收利用的单质硫2.56 mg/d,极小部分转化为硫代硫酸钠及硫化物。系统通
过异养硫酸盐还原、自养硝化、自养/异养联合反硝化的多路径耦合实现了高效
脱氮除硫。
FISH研究结果表明,系统中硫酸盐还原菌、硫自养反硝化菌丰度分别达
26.54%、16.38%;Illumina MiSeq16S rDNA测序表明,参与硫酸盐还原过程的功
能菌有Desulfotignum(3.95%)、Desulfovibrio(2.47%)、Desulfatitalea
(1.39%);硝化功能菌有Nitrosococcus(AOB,1.23%)、
Nitrosomonashalophila(AOB,0.01%),Nitrospira(NOB,1.24%);
异养反硝化菌属有Halomonas(缺氧反硝化,22.91%)、Phaeodactylibacter(好
氧反硝化,2.75%)、Defluviicoccus(内碳源反硝化,3.18%),硫自养反硝化菌群
有Thiohalobacter(6.49%)、Thioalkalivibrio(1.75%)、Arcobacter(1.71%)。
适宜的碳、氮、硫功能菌丰度比例,促使系统内相互竞争的功能微生物转化为相
互促进、互为补充的良性生态关系,是实现系统多路径耦合的关键因素。