分享一篇文献：内循环气升反应器填充沸石球后的同步硝化反硝化性能及机理研究

第一作者：Xiaojing Wen

通讯作者：Yongyou Hu

通讯单位：华南理工大学

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129073

亮点

提出了一种新型沸石球内循环气升反应器并进行了试验。

SND是主要的生物脱氮机制。

在适宜条件下，ZS-ALR对TN的去除率可达96.12%。

沸石球既可以作为氨氮吸附剂，也可以作为生物膜载体。

吸附和载体作用促进了ZS-ALR的反硝化作用。

摘要

     以沸石球为生物膜载体(ZS-ALR)构建了内循环气升反应器，并对其脱氮性能和脱氮机理进行了研究。结果表明，在HRT为6 ~ 8 h、曝气速率为80 ~ 120 mL/min、C/N为4 ~ 6的条件下，ZS-ALR对TN、NH4+-N和TOC的去除率分别达到96.12%、100%和94.54%，最高TN去除率常数为0.01156 min−1（Fig.1-2）。进一步研究氨氮浓度对脱氮和生物膜稳定性的影响，发现分解代谢在脱氮过程中起重要作用（Fig.3），起主要脱氮作用的属包括Sphaerotilus(42.20%)、Flavobacterium(17.47%)和Fusibacter (6.14%)（Fig.5）。氨氮浓度对amoA、napA、narG和nosZ基因丰度有显著影响(Fig.4）。ZS-ALR的脱氮主要通过沸石球吸附氨氮和生物膜同步硝化反硝化进行(Fig.6)。

Fig. 1. The removal performances of nitrogen and TOC in the ZS-ALR under different HRT (a), aeration rates (b), C/N ratios (c) and influent ammonia-N concentrations (d).

Fig. 2. Kinetics of TN removal at different aeration rates (a), C/N ratios (b) and influent ammonia-N concentrations (c).

Fig. 3. Nitrogen balance characteristics in the ZS-ALR at different influent ammonia-N concentrations (a: 25 mg/L; b: 50 mg/L; c: 200 mg/L). The inner ring and the outer ring respectively represent the proportion of various types of nitrogen before and after the reaction.

Fig. 4. EEM fluorescence spectra during ZS-ALR operation at different influent ammonia-N concentrations (a: 25 mg/L; b: 50 mg/L; c: 200 mg/L). The abundance of nitrogen removal genes in the ZS-ALR (d). Different lowercase letters above the bars indicate significant differences in the same gene at different influent ammonia nitrogen concentrations (p <0.05).

Fig. 5. Taxonomic compositions of biofilm at the phylum (a) and class (b) levels; heatmap at genus-level taxa in the ZS-ALR (c).

Fig. 6. Proposed mechanism of nitrogen removal in the ZS-ALR.