硝酸盐异化还原为铵耦合厌氧氨氧化处理含氮废水 被引量：4

1

作者 赵硕 汪超 +1 位作者 杨蒙 乔森 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4389-4399,共11页

为探究厌氧氨氧化(Anammox)细菌同时去除废水中铵(NH_(4)^(+))和硝酸盐(NO_(3)^(-))的可行性及长期去除效果,基于Anammox菌的内源硝酸盐异化还原为铵过程,进行了批式实验、抑制剂实验、同位素实验以及长期反应器实验.结果表明,在MLVSS为... 为探究厌氧氨氧化(Anammox)细菌同时去除废水中铵(NH_(4)^(+))和硝酸盐(NO_(3)^(-))的可行性及长期去除效果,基于Anammox菌的内源硝酸盐异化还原为铵过程,进行了批式实验、抑制剂实验、同位素实验以及长期反应器实验.结果表明,在MLVSS为4500mg/L的批式实验中,经12h反应后NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)被同时去除并生成了N_(2),总氮去除率为93.49%.在乙炔(抑制Anammox反应中铵和一氧化氮生成肼的过程)抑制实验中,检测到17.01mg N/L的NH_(4)^(+),Anammox菌对于NO_(3)^(-)去除的贡献率为85.88%.当加入青霉素G(抑制异养反硝化菌活性)后,NO_(3)^(-)仍可以被去除.在^(14)NH_(4)^(+)和^(15)NO_(3)^(-)同位素示踪实验中一直能够检测到^(29)N_(2)和^(3)0N_(2)的生成,前者是后者含量的1.41倍.在长期实验中,反应器稳定运行阶段平均出水NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)浓度分别为1.18和2.86mg N/L,平均总氮去除率为92.26%.由此可见,Anammox菌通过内源硝酸盐异化还原为铵耦合常规Anammox过程,可以长期稳定地同时去除废水中NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-). 展开更多

关键词 厌氧氨氧化 硝酸盐异化还原为铵 铵 硝酸盐

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废水处理硝酸盐异化还原与厌氧氨氧化/反硝化耦合工艺构建 被引量：1

2

作者 赵瑞强 周鑫 牛冰心 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1593-1605,共13页

采用厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)处理含COD、氨氮和硝氮的模拟废水,旨在高浓度有机废水处理系统中快速构建厌氧氨氧化(Anammox)运行工艺。通过接种少量Anammox污泥和逐步提高氨氮浓度的操作方式,在连续运行58d后,系统成功启动Anammo... 采用厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)处理含COD、氨氮和硝氮的模拟废水,旨在高浓度有机废水处理系统中快速构建厌氧氨氧化(Anammox)运行工艺。通过接种少量Anammox污泥和逐步提高氨氮浓度的操作方式,在连续运行58d后,系统成功启动Anammox反应,此时的总氮和COD去除率稳定在97%和98%以上。物料衡算显示,Anammox反应途径对氮的去除贡献逐渐增加,硝酸盐异化还原(DNRA)耦合Anammox和反硝化共同促进了系统的同步脱氮除碳。对微生物群落分析发现,Candidatus Kuenenia相对丰度由0.27%快速升高至35.87%,DNRA菌(Ignavibacterium、Thermogutta)及反硝化菌(Azospira、Gp3)在体系内共存。通过基因注释法,检测出了Anammox、DNRA、硝酸盐还原及亚硝酸盐还原关键基因。运行过程中,颗粒污泥颜色变红且粒径增大;胞外聚合物(EPS)分析表明多糖(PS)和蛋白质(PN)含量增加而PN/PS下降;三维荧光光谱发现腐殖酸类物质增多。研究结果为高浓度有机含氮废水高效处理提供了一种新的工艺途径。 展开更多

关键词 膨胀颗粒污泥床反应器 高浓度有机含氮废水 硝酸盐异化还原 厌氧氨氧化 反硝化 耦合脱氮

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铁对厌氧氨氧化脱氮反应影响的研究进展

3

作者 夏辰宇 徐佳佳 +3 位作者 李卫华 王梦含 王孝忠 杨欣如 《环境监测管理与技术》 北大核心 2025年第3期9-15,共7页

综述了不同剂量、不同形式的铁对厌氧氨氧化(Anammox)脱氮的影响。分析了铁对Anammox作用的潜在机理,包括铁优化Anammox的反应环境,如pH值、氧化还原电位(ORP),以及铁影响厌氧氨氧化微生物,如促进形成厌氧氨氧化颗粒污泥(AnGS)、刺激细... 综述了不同剂量、不同形式的铁对厌氧氨氧化(Anammox)脱氮的影响。分析了铁对Anammox作用的潜在机理,包括铁优化Anammox的反应环境,如pH值、氧化还原电位(ORP),以及铁影响厌氧氨氧化微生物,如促进形成厌氧氨氧化颗粒污泥(AnGS)、刺激细菌分泌胞外聚合物(EPS)、促进相关酶活性与基因表达、强化群体感应(QS)效应。介绍了由铁介导的相关Anammox耦合工艺,包括铁碳微电解(IC-ME)耦合Anammox和铁氨氧化(Feammox)、硝酸盐型厌氧亚铁氧化(NDFO)耦合Anammox。提出了未来应深入探究各种形式铁的最佳剂量、拓展铁耦合Anammox的实际应用、利用分子生物学技术追踪铁的完整转运机制、探究验证耦合体系中铁氮循环涉及的作用机制等展望。 展开更多

关键词 厌氧氨氧化 铁 脱氮 耦合工艺 废水处理

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厌氧氨氧化细菌的混合营养代谢机制研究进展

4

作者 张慕琦 王乙橙 +1 位作者 晏鹏 陈猷鹏 《中国环境科学》 北大核心 2025年第7期3724-3734,共11页

本文综述了厌氧氨氧化细菌(AnAOB)混合营养代谢机制的研究进展,并展望了未来研究方向和工程意义.研究表明,AnAOB的混合营养代谢受C/N比、有机物浓度和种类等因素影响.然而,不同AnAOB菌种代谢小分子有机物(如乙酸盐、丙酸盐等)的代谢速... 本文综述了厌氧氨氧化细菌(AnAOB)混合营养代谢机制的研究进展,并展望了未来研究方向和工程意义.研究表明,AnAOB的混合营养代谢受C/N比、有机物浓度和种类等因素影响.然而,不同AnAOB菌种代谢小分子有机物(如乙酸盐、丙酸盐等)的代谢速率和微观机制分析尚不清晰.近年来,先进的^(13)C同位素标记技术(DNA-SIP)和单细胞技术为深入揭示AnAOB吸收和代谢小分子有机物的途径提供了新手段.多组学联合分析显示,AnAOB通过还原性乙酰辅酶A途径固定无机碳,并具备利用异化硝酸盐还原为铵(DNRA)、甲酸盐代谢、乙酸盐代谢、丙酸盐代谢及三羧酸循环等多条小分子有机物代谢途径,但具体机制仍存在争议.未来研究可以聚焦于AnAOB混合营养代谢过程中的电子转移机制、内源有机物利用策略及小分子有机物同化能力,以优化AnAOB的富集与脱氮性能,拓展其在复杂污水处理中的应用潜力. 展开更多

关键词 厌氧氨氧化细菌(AnAOB) 混合营养代谢 无机碳固定 异化硝酸盐还原为铵(DNRA) 小分子有机物

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Fe3O4耦合厌氧微生物强化低碳源废水还原硒(Ⅳ)的研究

5

作者 孙杰 侯博文 +3 位作者 汤婧瑶 胡良慧 李海铭 梁越敢 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1160-1165,共6页

为提升厌氧微生物对含硒(Ⅳ)废水的处理效果,利用ASBR反应器研究Fe3O4对厌氧微生物还原除硒(Ⅳ)的影响,分析了出水硒浓度、硒形态与分布、硒还原酶活性和微生物菌群等变化.结果表明,高碳源浓度时,投加Fe3O4对厌氧微生物去除硒(Ⅳ)没有影... 为提升厌氧微生物对含硒(Ⅳ)废水的处理效果,利用ASBR反应器研究Fe3O4对厌氧微生物还原除硒(Ⅳ)的影响,分析了出水硒浓度、硒形态与分布、硒还原酶活性和微生物菌群等变化.结果表明,高碳源浓度时,投加Fe3O4对厌氧微生物去除硒(Ⅳ)没有影响;低碳源浓度时,Fe3O4能显著提高厌氧微生物还原除硒(Ⅳ)的效率和速率,Fe3O4使硒(Ⅳ)去除率由对照组的(97.3±0.5)%提升至(98.2±0.5)%,最大反应速率也提高了3.6倍.同时投加Fe3O4也降低上清液硒(Ⅳ)、硒(0)占比,增加硒(-Ⅱ)占比,促进厌氧微生物还原硒(0)-硒(-Ⅱ)的进程.通过酶活性和微生物菌群结构等分析发现,Fe3O4提高亚硫酸盐还原酶、谷胱甘肽还原酶、周质延胡索酸还原酶和亚硝酸盐还原酶的活性,增加了铁还原科细菌Rhodocyclaceae以及与电子传递相关的科细菌Anaerolineaceae和属细菌Dechlorobacter的丰度,因此Fe3O4是通过提高硒还原酶活性和诱导Fe(Ⅲ)还原来加速电子传递强化硒(Ⅳ)还原.结果以期为低碳源含硒(Ⅳ)废水处理提供技术支撑. 展开更多

关键词 硒(Ⅳ) 四氧化三铁 厌氧微生物 硒价态 酶活性 铁异化还原

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针铁矿促进剩余污泥厌氧消化中的脱氮除碳 被引量：2

6

作者 肖灿灿 杨亚飞 张耀斌 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期6689-6697,共9页

剩余污泥厌氧消化因其较低的能源转化率使其发展有所受限,且污泥中高浓度有机质也会影响脱氮效果。理论上,在含铁(Ⅲ)(氢)氧化物的厌氧消化系统中,微生物能通过异化铁还原去除有机物和氨氮(Feammox),但两者同步去除还有待验证。因此本... 剩余污泥厌氧消化因其较低的能源转化率使其发展有所受限,且污泥中高浓度有机质也会影响脱氮效果。理论上,在含铁(Ⅲ)(氢)氧化物的厌氧消化系统中,微生物能通过异化铁还原去除有机物和氨氮(Feammox),但两者同步去除还有待验证。因此本研究通过向污泥厌氧消化系统中添加针铁矿,探究铁(Ⅲ)(氢)氧化物对同步脱氮除碳的影响。结果显示,随着针铁矿添加量的增加,反应器中有机物浓度逐渐减少。当添加50mmol/L针铁矿时,甲烷累积产量达到695.1mL,相较于没有添加针铁矿的厌氧系统提升了30.3%;TS/VS去除率也提升了21.1%/33.8%,说明针铁矿可有效促进污泥减量化。添加针铁矿的反应器中总氮去除率也有一定提升,当针铁矿添加50mmol/L时,去除率达到21.0%。以上结果表明,添加针铁矿可以在污泥厌氧消化中起到同时脱氮除碳的效果。 展开更多

关键词 剩余污泥 针铁矿 异化铁还原 异化铁还原耦合厌氧氨氧化 脱氮除碳

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湖泊生态系统中微生物驱动氮-铁耦合反应研究进展 被引量：2

7

作者 冯旗 李晨希 +6 位作者 胡娜 李术艺 何宇 李泳哲 郭天赐 胡文龙 董依然 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期271-281,290,共12页

由于人类活动的影响,许多湖泊面临着氮(N)素富集引起的富营养化问题,这影响了湖泊生态系统的氮平衡和生态功能。系统地阐述了湖泊生态系统中微生物利用硝态氮和广泛分布的铁所驱动的氮-铁耦合脱氮过程,重点梳理了微生物参与的反硝化、... 由于人类活动的影响,许多湖泊面临着氮(N)素富集引起的富营养化问题,这影响了湖泊生态系统的氮平衡和生态功能。系统地阐述了湖泊生态系统中微生物利用硝态氮和广泛分布的铁所驱动的氮-铁耦合脱氮过程,重点梳理了微生物参与的反硝化、异化硝酸盐还原成铵和厌氧氨氧化与铁耦合过程研究的最新进展,并说明了Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的氧化还原循环可以持续支持与含氮化合物的反应。深入理解微生物驱动的氮-铁耦合机理,有助于认识其对湖泊内源脱氮等方面的生态和环境问题的贡献。 展开更多

关键词 湖泊生态系统 微生物 氮-铁耦合 依赖硝酸盐还原的铁氧化 铁氧化耦合异化硝酸盐还原成铵 铁氨氧化

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铁氧化物促进微生物直接种间电子传递的机理及其研究现状 被引量：10

8

作者 朱剑锋 王艳琼 王红武 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1856-1868,共13页

厌氧消化常作为高负荷污水和固体废物处理的手段,经济高效,有良好的应用前景.该过程由不同的微生物群体介导,微生物之间形成共生关系,从而克服代谢过程的热力学障碍.在共生关系中,微生物种间电子传递过程极其重要,有机物氧化菌与产甲烷... 厌氧消化常作为高负荷污水和固体废物处理的手段,经济高效,有良好的应用前景.该过程由不同的微生物群体介导,微生物之间形成共生关系,从而克服代谢过程的热力学障碍.在共生关系中,微生物种间电子传递过程极其重要,有机物氧化菌与产甲烷菌一般通过种间氢或甲酸传递进行种间间接电子传递.随着研究进行,人们发现了电子传递效率更高的直接种间电子传递,可实现微生物之间直接电子交换,而不需要如氢气、甲酸等作为电子传递载体.目前研究已表明具有导电性质的材料如某些碳材料以及铁氧化物能够促进直接种间电子传递.为加深对种间电子传递的理解以期提高厌氧消化效率,本文陈述了厌氧消化种间氢传递和直接种间电子传递的机理以及非铁氧化物促进直接种间电子传递的研究现状,着重介绍了铁氧化物促进直接种间电子传递的研究进展,并分别从热力学、动力学、理化性质三个方面进行了分析,最后对铁氧化物促进直接种间电子传递的研究进行了展望. 展开更多

关键词 厌氧消化 直接种间电子传递 种间氢传递 铁氧化物 异化铁还原

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利用膜进样质谱仪测定水稻土几种厌氧氮转化速率 被引量：7

9

作者 李进芳 柴延超 +2 位作者 陈顺涛 单军 颜晓元 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1541-1549,共9页

:为了在同一体系下区分和测定水稻土反硝化、厌氧氨氧化(Anammox)和硝酸根异化还原成铵(DNRA)过程发生速率和相互关系,并获取近似原位情况下的净脱氮速率,本研究通过将15NH4^+化学氧化法测定DNRA速率和添加尿素模拟原位土柱测定净脱氮... :为了在同一体系下区分和测定水稻土反硝化、厌氧氨氧化(Anammox)和硝酸根异化还原成铵(DNRA)过程发生速率和相互关系,并获取近似原位情况下的净脱氮速率,本研究通过将15NH4^+化学氧化法测定DNRA速率和添加尿素模拟原位土柱测定净脱氮速率与膜进样质谱法(MIMS)进行联用,完善了一套基于膜进样质谱法(MIMS)的稻田硝态氮转化测定方法体系,利用该方法测定了5种典型的水稻土[辽宁营口(YK)、江苏宜兴(YX)、浙江金华(JH)、广西桂林(GL)和四川广安(GA)]的反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮4种氮转化速率。结果显示:基于MIMS的方法体系可实现对水稻土中反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮速率的测定,5种水稻土反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮速率范围分别为(358.63±25.37)^(479.96±22.12)、(-14.81±0.22)^(5.29±1.22)、(25.76±12.71)^(109.87±3.88)g N·hm^-2·h^-1和(33.33±11.16)^(72.74±14.18)g N·hm^-2·h^-1,相关结果与其他方法研究结果具有可比性。相关性分析显示:水稻土NO-3、可溶性有机碳(DOC)和土壤Fe^2+含量是反硝化过程的主要限制因素;NO3-是Anammox的关键限制因素;而土壤DOC和Fe^2+含量是DNRA过程的主要限制因素。基于MIMS的方法体系可以在短时间内(1周)测定水稻土四种厌氧氮转化速率,且所需样品量低、精确度高,在稻田或湿地土壤厌氧氮转化过程研究中有很好的应用前景。 展开更多

关键词 水稻土 15N示踪 反硝化 厌氧氨氧化 硝酸根异化还原成铵

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自然生态系统中铁-氮耦合研究进展 被引量：1

10

作者 官庆松 许慧豪 +1 位作者 杨黎君 李庆斌 《绿色科技》 2022年第20期20-25,共6页

铁的氧化还原过程是自然生态系统中驱动氮循环的重要途径,已经成为研究氮生物地球化学循环的热点领域。通过梳理已有文献研究,系统总结了自然生态系统中铁-氮耦合的关键过程,包括铁氨氧化、硝酸盐厌氧铁氧化、Fe(Ⅱ)氧化耦合DNRA。并对... 铁的氧化还原过程是自然生态系统中驱动氮循环的重要途径,已经成为研究氮生物地球化学循环的热点领域。通过梳理已有文献研究,系统总结了自然生态系统中铁-氮耦合的关键过程,包括铁氨氧化、硝酸盐厌氧铁氧化、Fe(Ⅱ)氧化耦合DNRA。并对其微生物驱动的反应过程、机理研究进展进行了小结,提出了铁氮耦合的研究不能忽视铁的氧化还原闭合过程,为深入认识铁调控的氮生物地球化学过程提供研究思路。目前,参与铁-氮耦合过程的功能微生物、耦合机制以及铁-氮耦合作用对氮素转化的贡献仍然是未知的。 展开更多

关键词 铁氮耦合 铁氨氧化 硝酸盐厌氧铁氧化 Fe(Ⅱ)氧化耦合DNRA 功能微生物

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C/N对EGSB系统生物产气及脱氮除碳性能的影响 被引量：1

11

作者 周鑫 赵瑞强 韩晋 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期5445-5452,共8页

采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)处理高浓度同时含有氨氮和硝酸盐的有机废水,重点探究碳氮比(COD/TN)对系统生物产气及脱氮除碳性能的影响.136d运行结果表明:C/N对系统COD去除影响不显著,而对产甲烷和TN去除率影响显著.分时水质测定证实了亚... 采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)处理高浓度同时含有氨氮和硝酸盐的有机废水,重点探究碳氮比(COD/TN)对系统生物产气及脱氮除碳性能的影响.136d运行结果表明:C/N对系统COD去除影响不显著,而对产甲烷和TN去除率影响显著.分时水质测定证实了亚硝酸盐氮积累及硝酸盐短程还原与厌氧氨氧化(Anammox)耦合.C/N为5.71时产甲烷、硝酸盐短程还原耦合Anammox效果最好.随着C/N升高,厌氧氨氧化活性下降,而产甲烷和硝酸盐异化还原(DNRA)活性增强.C/N能够显著改变污泥胞外聚合物组分、含量及有机基团,进而影响污泥结构稳定性及微生物代谢活性.Anammox菌Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia相对丰度低C/N时远高于高C/N,高C/N下检测到了大量产甲烷菌Methanothrix、Methanolinea和Methanobacterium,同时共存反硝化菌和DNRA菌.微生物功能基因注释证明了短程反硝化/DNRA促使亚硝酸盐积累和Anammox发生以及乙酸途径产甲烷.最后,提出了最佳C/N下碳氮同步去除机制. 展开更多

关键词 碳氮比 高浓度废水 产甲烷 厌氧氨氧化 硝酸盐异化还原 去除机制

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Feammox:一种新型自养生物脱氮技术 被引量：2

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作者 张莉红 李杰 +3 位作者 王亚娥 谢慧娜 赵炜 李婧 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期391-399,共9页

厌氧氨氧化耦合Fe(Ⅲ)还原,即铁氨氧化(Feammox)技术,是近年来新发现的一种以廉价、易得的铁作为微生物电子供体的新型自养生物脱氮技术。该技术具有无需有机碳源、成本低、污泥产量低、不产生温室气体等显著优点,是自然系统和污水处理... 厌氧氨氧化耦合Fe(Ⅲ)还原,即铁氨氧化(Feammox)技术,是近年来新发现的一种以廉价、易得的铁作为微生物电子供体的新型自养生物脱氮技术。该技术具有无需有机碳源、成本低、污泥产量低、不产生温室气体等显著优点,是自然系统和污水处理系统等领域潜在的脱氮途径。本文聚焦于Feammox的产生和发展,详细介绍了该技术的作用机制及其参与反应的主要微生物特征,认为Feammox过程中起主要作用的微生物是一类能驱动氨氧化的铁还原菌;简要分析了pH、温度、溶解氧、有机物及铁源等影响因素;探讨了与FeNiR、Anammox和反硝化等氮损失途径的关系。最后,提出了Feammox仍面临的挑战,展望了未来发展趋势,指出菌的快速富集和分离纯化、控制参数以及与其他脱氮途径之间的相互作用是Feammox未来的研究方向。 展开更多

关键词 厌氧 生物过程 脱氮 铁氨氧化 铁还原 影响因素

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