厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成

以好氧硝化颗粒污泥与厌氧氨氧化生物膜作为接种污泥,在缺氧条件下利用EGSB反应器培养厌氧氨氧化颗粒污泥。根据反应器内污泥性状以及运行效果,随时调整反应器的进水基质浓度以及上升流速等关键控制因素,加快厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成。同时考察系统的脱氮效能、粒径分布、厌氧氨氧化颗粒污泥表面形态以及内部结构与微生物分布情况。反应器运行80 d后,培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,平均粒径为0.556 mm;89 d时,总氮去除负荷达4.758 kg N·m^-3·d^-1。FISH表明颗粒污泥中厌氧氨氧化菌为优势菌种,同时SEM与TEM观察表明颗粒污泥是由多个小颗粒聚集形成,而且形状不规则,内部结构排列紧密。     

高负荷厌氧氨氧化EGSB反应器的运行及其颗粒污泥的ECP特性

高效性是厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)生物脱氮工艺的优势,污泥颗粒化则是生物反应器高效性的重要原因。控制进水亚硝酸盐浓度为360mg·L-1,回流比为0.5,经过230d的连续运行,逐步将厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床(expanded-granular sludgebed,EGSB)反应器(1.1L)的水力停留时间由6.9h缩短至0.30h,获得的容积基质氮去除速率为50.75kg.m-3·d-1,是原有世界最高水平的2倍。在此工况下获得的高负荷厌氧氨氧化颗粒污泥的平均粒径为(2.51±0.91)mm,比污泥厌氧氨氧化活性为1.899kg·(kgVSS)-1·d-1,胞外多聚物(extracellular polymers,ECP)总含量达143.00mg·(gVSS)-1。随着反应器容积基质氮去除速率的提高,反应器内厌氧氨氧化颗粒污泥胞外多聚物含量增加,其中蛋白质含量增加更快,蛋白质的"超量产生"致使颗粒污泥的PN/PS增大,易随水流失。     

氮负荷对厌氧氨氧化污泥颗粒化的影响

为了加快厌氧氨氧化颗粒污泥形成,研究了氮负荷对厌氧氨氧化菌颗粒污泥形成的影响,通过逐步改变进水基质含量和降低HRT的方式,考察不同氮负荷及冲击条件下厌氧氨氧化颗粒污泥可颗粒化程度、沉降速度、MLSS含量、ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)以及氮去除率形成的影响。结果表明,提高进水基质含量对厌氧氨氧化颗粒污泥形成具有双重影响,当进水NH+-4-N、NO2-N的质量浓度分别低于170、187 mg/L时,有利于厌氧氨氧化颗粒污泥形成,高于此值时SGR、MLSS含量、ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)、活性下降;缩短HRT能够缓解过高基质浓度对厌氧氨氧化菌的抑制作用,提高反应器上升流速有利于形成优质厌氧氨氧化颗粒污泥,当HRT为20 h时,428.4 g/(m3·d)为适宜的氮负荷。在反应器条件变化时,相比于絮状污泥,厌氧氨氧化颗粒污泥具有较强的抗负荷冲击能力。     

旋流内循环厌氧反应器中厌氧颗粒污泥特性研究

厌氧颗粒污泥是厌氧反应器高效、稳定运行的核心。在实验条件下,以旋流内循环厌氧反应器处理酒精废水为例,对厌氧颗粒污泥的形态、粒径、沉速以及产甲烷活性做进一步的研究。反应器运行120d后测各项指标,下反应室的厌氧颗粒污泥粒径集中在1.50mm～2.50mm之间,最大比产甲烷速率为328 mL/gVSS.d;上反应室的厌氧颗粒污泥粒径集中在0.5mm～1.00mm之间,最大比产甲烷速率为206 mL/gVSS.d。颗粒污泥的沉降速度最大近140 m/h,VSS/SS由启动时的0.60提高到了0.85。试验表明,旋流传质的水力条件较好,有利于形成沉降性能好和产甲烷活性高的颗粒污泥。     

厌氧氨氧化反应器快速启动方法的探讨

厌氧氨氧化工艺因其低处理成本,被认为是很有应用前景的脱氮技术。介绍了接种颗粒污泥快速启动厌氧氨氧化反应器的方法。结果表明,接种各类颗粒污泥有利于厌氧氨氧化颗粒污泥的形成,可以缩短厌氧氨氧化反应器的启动时间,且启动后的反应器运行稳定,效能优良。说明了该快速启动方法有深入研究和开发的价值。     

复合型UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能及污泥形态变化研究

采用提高进水基质的方式启动复合型UASB厌氧氨氧化反应器,研究启动过程中反应器的脱氮效果和运行状况,并通过污泥形态变化了解厌氧氨氧化菌富集情况。结果表明经过286 d的运行,NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮(TN)去除率维持在90%以上,总氮去除负荷由0.129 kg/(m~3·d)提升至0.520 kg/(m~3·d),反应器启动成功。化学计量关系和pH变化均可作为判断反应器运行状况的指标,反应器启动成功时的ΔNH_4~+-N:ΔNO_2--N:ΔNO_3--N为1:1.24:0.14,出水pH在8.3～8.5之间,ΔpH维持在0.9左右。当反应器中TN质量浓度为186 mg/L时,游离氨对厌氧氨氧化的抑制浓度为3.1～20.4 mg/L。启动过程中,黑色颗粒污泥先解体,第256天污泥颜色转变为红褐色,再运行30天后反应器中出现大量颗粒污泥。复合型UASB厌氧氨氧化反应器能加速污泥颗粒化,同时有效减轻污泥上浮问题。     

铝盐混凝剂强化絮状厌氧氨氧化污泥颗粒化研究

探究不同剂量铝盐混凝剂(聚合氯化铝)对厌氧氨氧化污泥颗粒化的影响。采用经过筛分的絮状厌氧氨氧化污泥作为种泥(粒径小于0.425 mm)，设置空白组和实验组，实验组在2、4、8 mg/L铝盐投加量下开展序批式反应器的厌氧氨氧化污泥颗粒化研究。具体分析厌氧氨氧化污泥颗粒化过程中沉降性能、脱氮性能、污泥粒径变化和微生物群落特征。实验结果表明，经过110天的富集培养，铝盐混凝剂的投加提升了厌氧氨氧化污泥粒径。与空白组相比，投加铝盐混凝剂促进厌氧氨氧化污泥平均粒径增长了209.8μm，同时改善了污泥沉降性能，污泥沉降比和污泥体积指数出现一定降低。微生物群落分析结果表明，投加铝盐后拟杆菌门相对丰度增加了7.8%，浮霉菌门相对丰度降低了9.8%。其中，厌氧氨氧化优势菌属Candidatus Kuenenia相对丰度降低了8.9%，但并没有影响系统脱氮活性。两组反应器最终容积脱氮负荷差异不大，稳定在0.6 kgN/(m³·d)左右。本研究初步探究了利用铝盐混凝剂强化厌氧氨氧化污泥颗粒化的效果。     

UAF反应器启动厌氧氨氧化反应的试验研究

本试验以普通活性污泥为种泥,采用升流式厌氧生物滤床(UAF)反应器,在pH为7.5的室温条件下,以NH4Cl和NaNO2配制人工模拟废水,通过逐步提高NH4+-N与NO2--N的负荷对厌氧氨氧化菌进行培养与驯化,在反应器运行到148 d左右时NH4+-N与NO2--N去除率分别达到56%、62%,且在之后的运行过程中其去除率呈同步变化,NH4+-N与NO2--N同时去除。通过镜检发现在反应器下部形成了具有厌氧氨氧化活性的棕红色颗粒污泥,实现了厌氧氨氧化反应的快速启动。     

厌氧氨氧化生物脱氮工艺的快速启动策略综述

厌氧氨氧化工艺的启动过程就是厌氧氨氧化菌不断富集和活性逐步提高的过程。本文综述了实现厌氧氨氧化工艺快速启动的基本策略,并总结了厌氧氨氧化工艺启动成功的主要特征。相关文献表明,培养生物膜能够有效地减少菌种流失,接种污泥颗粒化有利于厌氧氨氧化颗粒污泥的形成,进而缩短反应器的启动时间。     

厌氧氨氧化代谢途径及反应器效能表征方法

厌氧氨氧化颗粒污泥中的厌氧氨氧化菌以及其他功能菌存在多种代谢途径,代谢途径的不断深入探索有助于研究强化厌氧氨氧化菌生长代谢活性以及提高厌氧氨氧化系统脱氮效能。对厌氧氨氧化颗粒污泥中功能菌代谢途径的研究进展进行详细介绍,同时综述了厌氧氨氧化反应器通过代谢酶、三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱表征反应器中厌氧氨氧化菌的生长情况以及反应器的脱氮效能,通过这些表征手段能够较为及时的对反应进行调控。提出对未来厌氧氨氧化代谢途径和表征方法进一步研究的展望,以期为后续研究厌氧氨氧化反应器效能的提升以及调控提供参考。     

厌氧氨氧化污泥启动EGSB反应器研究

通过厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器接种低温(4℃左右)下存放18个月的厌氧氨氧化污泥,处理模拟废水,研究如何用长时间低温保存后的厌氧氨氧化污泥启动反应器。在温度(34±1)℃、进水pH为7.40～7.64、DO的质量浓度控制在0.10 mg/L以下成功启动反应器。运行110 d后,进水TN负荷最高可达2.3 kg/(m.3d),NH4+-N、NO2--N去除率分别为90.93%、99.76%,出水pH明显高于进水,平均达到7.99;第135天在反应器中发现有红色厌氧颗粒污泥形成;经扫描电子显微镜观察,第165天厌氧颗粒污泥布满球状菌。     

循环流化床厌氧氨氧化反应器脱氮性能研究

对循环流化床上部附加无纺布作填料的固定床复合式厌氧氨氧化反应器的性能进行了研究,通过控制废水的循环量来调节反应器底部微生物颗粒的流化状态,并对反应器内对富集的厌氧氨氧化菌除氮性能进行了研究。结果表明,反应器稳定运行270 d,总氮去除率及亚硝氮去除率分别维持在80%及90%以上;最大氮负荷达到15.2 kg/m3.d-1,相应的最大氮去除速率达9.9 kg/m3.d-1。通过批实验,得到反应器稳定运行期厌氧氨氧化菌比活性为0.3 kg/k.gd-1。出水悬浮物(SS)浓度检测、微生物颗粒粒径分布测试、微生物颗粒的扫描电镜(SEM)观测结果均表明,循环流化床厌氧氨氧化反应器具有较高的生物滞留能力,形成的微生物颗粒具有较佳性能。采用荧光原位测定(FISH)分析结果显示,厌氧氨氧化菌在反应器微生物群落中含量超过70%。     

厌氧氨氧化结构体、形态与功能

厌氧氨氧化工艺是一种新型废水生物脱氮工艺,已成为环境工程领域的研究热点并得到广泛应用。厌氧氨氧化颗粒污泥床反应器是一种高效生物反应器,以颗粒污泥形态存在的生物相是这种反应器高效工作的必要基础。在颗粒污泥床反应器中,生物相由大到小可依次分为污泥床体、颗粒污泥以及功能菌群。综述了厌氧氨氧化结构体的形态和功能及其与装置工况的密切关系,以期为反应器的实时优化和过程控制提供指导。     

厌氧氨氧化结构体、形态与功能

厌氧氨氧化工艺是一种新型废水生物脱氮工艺,已成为环境工程领域的研究热点并得到广泛应用。厌氧氨氧化颗粒污泥床反应器是一种高效生物反应器,以颗粒污泥形态存在的生物相是这种反应器高效工作的必要基础。在颗粒污泥床反应器中,生物相由大到小可依次分为污泥床体、颗粒污泥以及功能菌群。综述了厌氧氨氧化结构体的形态和功能及其与装置工况的密切关系,以期为反应器的实时优化和过程控制提供指导。     

生物填料的投加对厌氧序批式反应器启动影响研究

采用厌氧序批式反应器(ASBR)和厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),以相同的反硝化污泥作为接种污泥,自配模拟废水,调节进水pH为7.5~8.0,反应器中水体温度为(30±0.5)℃,研究了生物填料的投加对厌氧序批式反应器厌氧氨氧化反应的启动影响。经过120 d运行,ASBBR成功启动了厌氧氨氧化反应,NH3-N容积负荷为96mg/(L·d),NH3-N去除率达到81.53%,NH3-N、NO2--N减少量与NO3--N生成量之比为1:1.11:0.25。而未投加填料的ASBR没有发生厌氧氨氧化反应,NH3-N容积负荷为22 mg/(L·d),NH3-N去除率达到23.36%,NH3-N、NO2--N减少量与NO3--N生成量之比为1:0.91:1.18。实验结果表明,生物填料的投加使ASBBR易于形成厌氧环境,有利于厌氧氨氧化反应器的启动,同时有利于NH3-N的去除。     

ASBR反应器处理豆制品废水

采用厌氧序批式活性污泥法处理食品加工废水。试验结果表明:启动阶段,通过投加GAC,尽快提高有机负荷以及缩短水力停留时间等措施,可以使系统既快又稳的启动,本次试验启动用时118d;启动成功后,COD负荷率为7.83kg/m3·d,COD去除率89.7%,容积产气率3.9m3/m3·d左右,其中甲烷含量70%,反应器中污泥浓度16359mg/L,污泥龄18d,污泥全部颗粒化为粒径在1～3mm的颗粒污泥,表明是高效运行的厌氧反应器。     

厌氧氨氧化反应器的启动及其脱氮性能研究

采用添加多层多孔板的升流式厌氧污泥床接种混合污泥,于78 d内成功启动厌氧氨氧化反应器。第75天,反应器对NH4+-N和NO2--N的去除率达95%以上,容积氮去除负荷达0.525 kg/(m3·d)。启动后,快速提高进水基质浓度,反应器出现抑制现象,且抑制前后三氮之比具有显著变化。运行后期,底部出现红棕色污泥。与普通的升流式厌氧污泥床相比,其具有喷动床效应及水利筛分作用,有利于颗粒污泥的形成。     

接种厌氧絮状污泥的厌氧氨氧化反应器的快速启动

厌氧氨氧化技术因其节能、运行费用低、不需添加有机物等优点而备受关注,但反应器启动慢是该技术面临的瓶颈问题。为了加速厌氧氨氧化反应器的启动,该研究在两个不同阶段中先后在同一UASB反应器中接种絮状污泥和添加颗粒活性炭,以含NH4+-N和NO2--N的人工配水为进水,进行连续试验,并在试验过程中调整运行参数,最终添加活性炭的絮状污泥反应器在运行85 d后成功启动厌氧氨氧化过程,总氮去除率稳定在80%-90%。结果表明在使用活性炭吸附法固定化时,反应器启动迅速,活性炭可以成为厌氧氨氧化菌的理想载体。     

含铁矿物质粉末促进厌氧氨氧化颗粒污泥形成及颗粒特征分析

为了促进厌氧氨氧化颗粒污泥的形成，提高污泥沉降性能，向启动初期的UASB厌氧氨氧化反应器中投加粉末状天然含铁矿物，从反应器性能、污泥变化情况和颗粒污泥特征等方面研究分析了该条件下厌氧氨氧化污泥的颗粒化过程。在投加含铁矿物质粉末后，颗粒污泥占比从反应器体积的0.9%提高到了15%，颗粒污泥平均密度从1.027 g/cm³增加到了1.080 g/cm³，污泥SVI从98.65 mL/g[VSS]降至33.51 mL/g[VSS]，反应器中颗粒污泥的形成速率明显提高，颗粒污泥比重增加，污泥沉降性能显著提升。含铁矿物质粉末的投加有效地促进了厌氧氨氧化污泥的颗粒化过程，提高了颗粒污泥的沉降性能。     

连续流与序批式组合运行启动高性能CANON反应器

在完全混合流反应器中接种亚硝化颗粒污泥,通过分阶段使用连续流和序批式运行方式,成功启动了全自养生物脱氮(CANON)工艺,并对反应器性能、污泥形态与活性、微生物菌群结构的变化规律进行了深入分析。结果表明,基于初始连续流运行获得的良好基质比,序批式阶段的高氨氮负荷和高溶解氧条件可有效促进污泥浓度与活性的增长,使得反应器在最终连续流状态下的总氮去除负荷达到了1.75 kg·(m~3·d)~(-1)。运行期间,颗粒污泥的密实度和沉降性能均得到改善。由Miseq高通量测序的结果可知,CANON颗粒污泥具有相对较高的微生物多样性。对应于总氮比去除速率0.24 g·(gVSS·d)~(-1),Nitrosomonas(好氧氨氧化菌)与Candidatus Kuenenia(厌氧氨氧化菌)丰度比值约为3:1。少量贫营养型亚硝酸盐氧化菌对CANON工艺没有显著影响。