垃圾渗滤液膜浓缩液脱氮功能菌的筛选及特性研究

doi:10.11894/iwt.2021-0259

摘要/Abstract

摘要：

通过富集、驯化和筛选，从垃圾渗滤液活性污泥中分离获得一株垃圾渗滤液膜浓缩液高效脱氮菌Pseudomonas balearica EBT-1。利用单因素实验考察得到EBT-1处理垃圾渗滤液膜浓缩液的最佳温度为30℃、最优C/N为4、最适菌液投加体积为待处理液体积的10%。EBT-1属于耐盐菌，对盐度耐受范围为0%~5%；对重金属Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)耐受范围分别为0~250 μg/L、0~3 000 μg/L、0~2 500 μg/L。外源投加EBT-1可强化系统对垃圾渗滤液膜浓缩液中总氮的脱除效果，并大大缩短冲击条件下系统的恢复时间。

关键词: 垃圾渗滤液膜浓缩液, 高效反硝化菌, 生物强化

Abstract:

A highly-efficient denitrification bacterium Pseudomonas balearica EBT-1 was isolated from landfill leachate activated sludge by domestication, enrichment and screening. The study investigated the optimum conditions for EBT-1 to treat the landfill leachate membrane concentrate and the results showed that the optimal temperature was 30℃, C/N ratio was 4 and the volume of bacteria solution was 10% of the volume of the solution to be treated. EBT-1 was a kind of salt-tolerant bacterium and could resist the salinity shock of 5%. The tolerance range of EBT-1 to heavy metals Cr(Ⅵ), Cu(Ⅱ), Ni(Ⅱ) were 0-250 μg/L, 0-3 000 μg/L, 0-2 500 μg/L, respectively. The application of functional bacteria EBT-1 could strengthen the removal rate of total nitrogen from the landfill leachate membrane concentrate by bioreactor and greatly shorten the recovery time of the system malfunction.

Key words: landfill leachate membrane concentrate, high-efficiency denitrification bacteria, bioaugmentation

中图分类号:

X703

陆杰,杨庆,黄开龙,叶林,罗琦,张徐祥,任洪强. 垃圾渗滤液膜浓缩液脱氮功能菌的筛选及特性研究[J]. 工业水处理, 2021, 41(6): 119-126.

Jie Lu,Qing Yang,Kailong Huang,Lin Ye,Qi Luo,Xuxiang Zhang,Hongqiang Ren. Screening and characteristics study of denitrification bacteria for landfill leachate membrane concentrate[J]. Industrial Water Treatment, 2021, 41(6): 119-126.

https://www.iwt.cn/CN/Y2021/V41/I6/119

图/表 9

参考文献 38

1	徐昌文, 王声东. 垃圾渗滤液及膜滤浓缩液处理技术探讨与分析[J]. 环境与可持续发展, 2020, 45 (5): 72- 75. URL
2	王晓青, 杨少武, 胡明成. 垃圾浓缩渗滤液处理技术研究应用进展[J]. 轻工科技, 2016, 32 (10): 80- 81. URL
3	Zhang Long , Li Aimin , Lu Yufei , et al. Characterization and removal of dissolved organic matter(DOM) from landfill leachate rejected by nanofiltration[J]. Waste Management, 2009, 29 (3): 1035- 1040. doi: 10.1016/j.wasman.2008.08.020
4	孙雨清, 赵俊. 垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理技术综述[J]. 山西建筑, 2013, 39 (11): 194- 196. doi: 10.3969/j.issn.1009-6825.2013.11.102
5	郑可, 周少奇, 叶秀雅, 等. 臭氧氧化法处理反渗透浓缩垃圾渗滤液[J]. 环境工程学报, 2012, 6 (2): 467- 470. URL
6	Wang Yujue , Li Xinyang , Zhen Limin , et al. Electro-Fenton treatment of concentrates generated in nanofiltration of biologically pretreated landfill leachate[J]. Journal of Hazardous Materials, 2012, 229/230, 115- 121. doi: 10.1016/j.jhazmat.2012.05.108
7	张亚通, 朱鹏毅, 朱建华, 等. 垃圾渗滤液膜截留浓缩液处理工艺研究进展[J]. 工业水处理, 2019, 39 (9): 18- 23. URL
8	宋相和. 高级氧化+生化组合工艺处理炼化反渗透浓水[J]. 环保科技, 2019, 25 (3): 17- 20. doi: 10.3969/j.issn.1674-0254.2019.03.005
9	Moreira F C , Soler J , Fonseca A , et al. Incorporation of electrochemical advanced oxidation processes in a multistage treatment system for sanitary landfill leachate[J]. Water Research, 2015, 81 (6): 375- 387. URL
10	王秀珍. 水污染治理中生物强化技术应用研究[J]. 资源节约与环保, 2020, (12): 81- 82. doi: 10.3969/j.issn.1673-2251.2020.12.047
11	栾晓丽, 曲媛媛. 浅谈生物强化技术及其在水污染治理中的应用[J]. 资源节约与环保, 2016, (2): 38- 39. doi: 10.3969/j.issn.1673-2251.2016.02.050
12	袁信, 连晓雯, 邓莎. 生物强化技术及其在水污染治理中的应用分析[J]. 环境与发展, 2019, 31 (2): 79. URL
13	Matsuzaka E , Nomura N , Nakajima-Kambe T , et al. A simple screening procedure for heterotrophic nitrifying bacteria with oxygen-tolerant denitrification activity[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2003, 95 (4): 409- 411. doi: 10.1016/S1389-1723(03)80077-4
14	田雪雪, 程玉立, 张圆圆, 等. 一株异养硝化-好氧反硝化功能菌的分离鉴定及其脱氮特性[J]. 环境工程学报, 2017, (2): 1269- 1275. URL
15	杨庆, 张超奇, 马丽晓, 等. 一株高效凤眼莲脱胶菌的筛选及鉴定[J]. 生态与农村环境学报, 2017, 33 (3): 275- 280. URL
16	付昆明, 曹相生, 孟雪征, 等. 污水反硝化过程中亚硝酸盐的积累规律[J]. 环境科学, 2011, 32 (6): 1660- 1664. URL
17	巩有奎, 王淑莹, 王莎莎, 等. 碳氮比对短程反硝化过程中N₂O产生的影响[J]. 化工学报, 2011, 62 (7): 2049- 2054. doi: 10.3969/j.issn.0438-1157.2011.07.039
18	何环, 余萱, 韩亚涛, 等. 异养硝化好氧反硝化菌脱氮特性的研究进展[J]. 工业水处理, 2017, 37 (4): 12- 17. URL
19	袁建华, 赵天涛, 彭绪亚. 极端条件下异养硝化-好氧反硝化菌脱氮的研究进展[J]. 生物工程学报, 2019, 35 (6): 942- 955. URL
20	王兆阳, 陈国耀, 姜珂, 等. 1株耐冷兼性嗜碱好氧反硝化菌的分离鉴定及反硝化特性[J]. 环境科学, 2014, 35 (6): 2341- 2348. URL
21	韩永和, 章文贤, 庄志刚, 等. 耐盐好氧反硝化菌A-13菌株的分离鉴定及其反硝化特性[J]. 微生物学报, 2013, 53 (1): 47- 58. URL
22	陈均利, 彭英湘, 刘锋, 等. 异养硝化-好氧反硝化菌脱氮特性研究进展[J]. 环境科学与技术, 2020, 43 (5): 41- 48. URL
23	He Tengxia , Ye Qing , Sun Quan , et al. Removal of nitrate in simulated water at low temperature by a novel psychrotrophic and aerobic bacterium, Pseudomonas taiwanensis strain J[J]. Biomed Research International, 2018, 2018, 1- 9. URL
24	修海峰, 朱仲元, 丁爱中, 等. 好氧反硝化菌种DF2的分离鉴定及生理生化特性分析[J]. 生态环境学报, 2011, 20 (8/9): 1307- 1314. URL
25	宋宇杰, 李屹, 刘玉香, 等. 碳源和氮源对异养硝化好氧反硝化菌株Y1脱氮性能的影响[J]. 环境科学学报, 2013, 33 (9): 2491- 2497. URL
26	王田野, 魏荷芬, 胡子全, 等. 一株异养硝化好氧反硝化菌的筛选鉴定及其脱氮特性[J]. 环境科学学报, 2017, 37 (3): 946- 953. URL
27	王萌萌, 曹刚, 张迪, 等. 异养硝化-好氧反硝化混合菌对尿素的去除及重金属和盐度的影响[J]. 环境科学, 2020, 41 (6): 285- 293. URL
28	Bassin J P , Dezotti M , Jr G L S , et al. Nitrification of industrial and domestic saline wastewaters in moving bed biofilm reactor and sequencing batch reactor[J]. Journal of Hazardous Materials, 2011, 185 (1): 242- 248. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.09.024
29	曲洋, 张培玉, 杨瑞霞, 等. 耐盐异养硝化菌qy18和中度嗜盐异养硝化菌gs2的脱氮特性与耐盐性研究[J]. 海洋环境科学, 2011, 30 (3): 337- 341. doi: 10.3969/j.issn.1007-6336.2011.03.008
30	鞠晨曦, 李建军. 4种重金属对活性污泥的呼吸抑制作用[J]. 工业水处理, 2018, 332 (10): 23- 26. URL
31	Yu Xuan , Jiang Yiming , Huang Haiying , et al. Simultaneous aerobic denitrification and Cr(Ⅵ) reduction by Pseudomonas brassicacearum LZ-4 in wastewater[J]. Bioresource Technology, 2016, 221, 121- 129. doi: 10.1016/j.biortech.2016.09.037
32	An Qiang , Deng Shuman , Xu Jia , et al. Simultaneous reduction of nitrate and Cr(Ⅵ) by Pseudomonas aeruginosa strain G12 in wastewater[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2020, 191, 110001. doi: 10.1016/j.ecoenv.2019.110001
33	Yang Lei , Wang Xuhui , Cui Shen , et al. Simultaneous removal of nitrogen and phosphorous by heterotrophic nitrification-aerobic denitrification of a metal resistant bacterium Pseudomonas putida strain NP5[J]. Bioresource Technology, 2019, 285, 121360. doi: 10.1016/j.biortech.2019.121360
34	Zhang Xiang , Yan Junwei , Luo Xiaotong , et al. Simultaneous ammonia and Cr(Ⅵ) removal by Pseudomonas aeruginosa LX in wastewater[J]. Biochemical Engineering Journal, 2020, 157, 107551. doi: 10.1016/j.bej.2020.107551
35	Lu Zeyang , Gan Li , Lin Jiajiang , et al. Aerobic denitrification by Paracoccus sp. YF1 in the presence of Cu(Ⅱ)[J]. Science of the Total Environment, 2019, 658, 80- 86. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.225
36	Yang Jingrui , Wang Ying , Chen Hu , et al. Ammonium removal characteristics of an acid-resistant bacterium Acinetobacter sp. JR1 from pharmaceutical wastewater capable of heterotrophic nitrificationaerobic denitrification[J]. Bioresource Technology, 2019, 274, 56- 64. doi: 10.1016/j.biortech.2018.10.052
37	郭琳. 酸化液对反硝化速率的影响[J]. 石化技术, 2016, 23 (4): 108. doi: 10.3969/j.issn.1006-0235.2016.04.080
38	邹胜男, 梅翔, 谢玥, 等. 以剩余污泥水解酸化液为外加碳源的污水生物脱氮[J]. 环境工程学报, 2011, 5 (11): 2519- 2526. URL

COD/(mg·L^-1)	NH₃-N/(mg·L^-1)	NO₃-N/(mg·L^-1)	TN/(mg·L-1)	TP/(mg·L^-1)	盐度/%	pH
1 063	4.95	1 058	1 110	1.74	3.5	7.8

SO₄^2-/(mg·L^-1)	Cl^-/(mg·L^-1)	Zn(Ⅱ)/(μg·L^-1)	Cr(Ⅵ)/(μg·L^-1)	Ni(Ⅱ)/(μg·L^-1)	Cu(Ⅱ)/(μg·L^-1)	Pb(Ⅱ)/(μg·L^-1)
6 010	54 684	213	206	1 040	14.3	12.3

COD/(mg·L^-1)	NH₃-N/(mg·L^-1)	NO₃-N/(mg·L^-1)	TN/(mg·L-1)	TP/(mg·L^-1)	盐度/%	pH
1 063	4.95	1 058	1 110	1.74	3.5	7.8

SO₄^2-/(mg·L^-1)	Cl^-/(mg·L^-1)	Zn(Ⅱ)/(μg·L^-1)	Cr(Ⅵ)/(μg·L^-1)	Ni(Ⅱ)/(μg·L^-1)	Cu(Ⅱ)/(μg·L^-1)	Pb(Ⅱ)/(μg·L^-1)
6 010	54 684	213	206	1 040	14.3	12.3

运行阶段	运行时间/d	C/N	HRT/h	污泥质量浓度/(mg·L^-1)	运行条件
稳定运行期(第Ⅰ阶段)	1~25	4	12	60 000~80 000	稳定运行
系统崩溃期(第Ⅱ阶段)	26~44	4	12	60 000~80 000	系统故障
系统恢复期(第Ⅲ阶段)	45~62	4	12	60 000~80 000	生物强化(投加高效脱氮菌剂)

运行阶段	运行时间/d	C/N	HRT/h	污泥质量浓度/(mg·L^-1)	运行条件
稳定运行期(第Ⅰ阶段)	1~25	4	12	60 000~80 000	稳定运行
系统崩溃期(第Ⅱ阶段)	26~44	4	12	60 000~80 000	系统故障
系统恢复期(第Ⅲ阶段)	45~62	4	12	60 000~80 000	生物强化(投加高效脱氮菌剂)

[1]	钟全发, 钟琳, 徐国徽, 金青海, 余瑾, 徐飞, 何頔. 垃圾渗滤液膜浓缩液全量化处理中溶解性有机物分子水平转化特征[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 109-117.
[2]	朱勇强, 沈倩, 许婷婷, 林鑫. 生物强化MFC去除制药废水中的苯酚及产电性能评估[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 49-57.
[3]	李倩, 陈吉祥, 杨轩, 彭程, 王天烽. 3株高效石油降解菌对SBR处理含油废水的强化作用[J]. 工业水处理, 2024, 44(11): 52-60.
[4]	刘宁, 陆杰, 罗琦, 邱晨晨, 杨庆, 黄开龙, 叶林, 张徐祥. 垃圾渗滤液膜浓缩液中总氮深度脱除的工艺优化及微生物机理解析[J]. 工业水处理, 2022, 42(5): 67-76.
[5]	李婷,张玉秀,祖德彪,徐伟超. 红球菌KDPy1在焦化废水生物处理中的强化作用[J]. 工业水处理, 2021, 41(10): 96-103.
[6]	段云霞,石岩,乔楠. 焊条废乳化液治理的工艺研究及设计[J]. 工业水处理, 2020, 40(2): 96-98, 102.
[7]	徐文倩,叶姜瑜. 生物强化修复合成辣椒素对序批式反应器的影响[J]. 工业水处理, 2020, 40(11): 84-89.
[8]	王津, 苑辉, 侍浏洋, 高小龙, 刘永, 商振杰, 黄志勇, 王兴彪. 焦化废水生物强化处理工艺研究[J]. 工业水处理, 2017, 37(8): 41-45.
[9]	段云霞, 曾猛, 许丹宇, 石岩, 游洋洋, 高玮. 香精香料废水废气处理工艺研究及设计[J]. 工业水处理, 2017, 37(6): 100-103.
[10]	朱希坤, 杨德玉, 彭湃, 李小明, 李丽. 生物强化技术处理焦化废水的工程应用[J]. 工业水处理, 2016, 36(9): 28-31.
[11]	段云霞, 石岩, 吕晶华, 许丹宇, 张金鸿, 郑先强, 余海晨. 生物强化及催化氧化处理颜料废水工程应用[J]. 工业水处理, 2016, 36(9): 92-94,98.
[12]	黄京, 刘红辉, 韩晓宇, 张亮, 刘新春. 固定生物膜-活性污泥系统的研究及应用进展[J]. 工业水处理, 2016, 36(6): 12-16.
[13]	王文浩, 李文超, 何岩, 黄民生, 王国华, 邹伟国. 城镇污水处理厂低温硝化强化研究进展[J]. 工业水处理, 2016, 36(6): 7-11.
[14]	杨斌, 李明智, 傅信党, 王晶, 杨世龙, 胡旭炎, 叶利强, 梅荣武, 韦彦斐, 张宇, 王慧荣. MEMA菌制剂强化污泥原位减量工程示范[J]. 工业水处理, 2016, 36(3): 100-102.
[15]	王彩冬, 苏建文, 许尚营, 时永辉. 抗生素制药废水处理工程实例[J]. 工业水处理, 2016, 36(1): 93-95.

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