1种强化污泥厌氧水解和酸化的新方法及其机理

为解决污泥资源化利用限速步骤——水解问题,研究1种游离亚硝酸(FNA)联合表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)强化污泥厌氧水解酸化的新方法。结果表明,FNA联合SDBS能促进污泥水解和酸化过程。溶解性COD、溶解性蛋白质和多糖的含量随FNA的含量升高而升高。FNA在发酵过程中会发生反硝化过程,并且FNA的含量越低反硝化效率越高,而SDBS的含量几乎不变。当FNA的质量浓度为1.54 mg/L时,短链脂肪酸(SCFA)积累量最大并且为1 025 mg/L,显著高于其他实验组;积累的SCFA中乙酸的含量最高,质量分数为41%～46%。FNA联合SDBS同样会影响微生物的活性,显著促进水解和酸化关键酶然而严重抑制产甲烷关键酶。     

一种强化初沉池污泥厌氧发酵积累短链脂肪酸的新方法及机制

以过氧化钙（Ca O₂）和初沉污泥为探究对象,在室温条件下探究了Ca O₂对初沉污泥厌氧发酵产短链脂肪酸（SCFA）的影响。结果表明,适当添加Ca O₂能促进污泥发酵系统中SCFA的积累并缩短最佳发酵时间,当Ca O₂含量为0.1 g/g时,SCFA的最大积累量为526.3 mg/L,为空白组的1.24倍。然而当Ca O₂含量升高至0.2 g/g时,Ca O₂的存在抑制了SCFA的积累。Ca O₂能够提高发酵体系的p H,从而导致碱性环境利于污泥发酵。Ca O₂促进初沉污泥溶解性有机物释放,当Ca O₂含量为0.1 g/g时,溶解性蛋白质和多糖的最高含量分别为262、156 mg/L。酶活性分析表明适当添加Ca O₂促进了蛋白质酶和纤维素活性。Ca O₂同样影响初沉池污泥发酵微生物群落,Ca O₂存在显著提高了Bacteroi...     

污水厂中氯贝酸的环境行为及对生物除磷的影响

在序批式反应器(SBR)中探究了氯贝酸(CA)在强化生物除磷(EBPR)系统中的环境行为及对除磷性能,内聚物变化的影响。结果表明,CA在EBPR系统中去除有限,并且主要以污泥吸附为主。低含量CA(质量浓度0.01mg/L)对EBRP性能影响不明显,而高含量CA(质量浓度0.1、0.2 mg/L)抑制生物除磷和有机物去除。质量浓度0.2mg/L的CA导致生物除磷效率下降至68.5%。典型周期探究发现,质量浓度0.2 mg/L的CA严重抑制厌氧净释磷量和释磷速率至27.4 mg/L和0.21 mg/min,显著低于空白组。质量浓度0.2 mg/L的CA抑制胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯的合成和促进糖原质的降解,促进聚糖菌繁殖。CA抑制外切聚磷酸盐水解酶的活性,而对聚磷酸盐激酶的活性影响不大。     

污泥厌氧资源化利用积累SCFA的新策略及作用机制

为了探究磁铁矿对剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸(SCFA)的影响,以剩余污泥为研究对象,建立序批式厌氧反应器,通过比较pH,溶解性化学需氧量(SCOD),SCFA及乙酸钠的变化探究了磁铁矿纳米材料(Fe3O4NPs)对污泥厌氧发酵的影响。实验结果表明Fe3O4纳米材料的存在能够增加SCOD和SCFA含量,当Fe3O4NPs由0 mg/L增加至300 mg/L时,SCOD和SCFA的最大质量浓度分别由3256、1524 mg/L增加至4015、3460 mg/L。进一步研究发现适量Fe3O4NPs投加有助于乙酸钠的降解,而过量Fe3O4NPs的投加却抑制乙酸钠的降解。适量Fe3O4NPs的投加为厌氧微生物提供了微量元素,强化了微生物的活性。揭示Fe3O4NPs对污泥厌氧消化产酸的影响行为,为推动污泥厌氧消化技术进步提供理论依据和技术支撑。     

超声波-高锰酸钾耦合工艺对污泥破解效果的研究

采用超声波、超声波-高锰酸钾耦合工艺预处理剩余污泥。通过对比破解前后污泥上清液中混合液挥发性悬浮固体浓度/混合液悬浮固体浓度(MLVSS/MLSS)、污泥体积指数(SVI)、污泥破解率(DD)、溶解性蛋白质质量浓度、溶解性多糖质量浓度、含固率等变化,考察超声波、超声波-高锰酸钾(KMnO_4)耦合工艺对污泥破解以及污泥特性的影响。结果表明,超声波单独处理最佳处理条件为:声能密度为2. 0 k W/L、反应时间为20 min。此时,污泥的DD、蛋白质质量浓度、多糖质量浓度分别可达18. 41%、180. 21 mg/L、185. 88 mg/L,同时污泥破解后含固率可达6. 2%,污泥的离心脱水性能得到改善。KMnO_4-超声耦合工艺可进一步促进剩余污泥破解。破解效果影响因素的主次顺序为声能密度反应时间KMnO4投加量。因此,确定的最佳声能密度为2. 4 kW/L、最佳反应时间为25 min、最佳KMnO_4投加量为2 200 mg/L。此时污泥上清液中蛋白质、多糖的质量浓度分别可达295. 56、361. 27 mg/L;粒径和电镜结果与此匹配。     

皂苷强化生物膜污泥厌氧发酵产酸的研究

采用向生物膜污泥中投加生物表面活性剂皂苷的方法,探究了皂苷对膜污泥厌氧发酵产酸的影响。实验结果表明,皂苷能够强化MBR污泥产酸,且皂苷的最佳投加量为0.1 g/(g TSS),相应地,SCFA的产量为2 153 mg/L。机理研究表明,皂苷能够促进MBR污泥水解,抑制产甲烷,进而促进了短链挥发性脂肪酸(SCFA)的积累。同时皂苷也能够强化与SCFA生产有关酶的活性。     

钴、锰对PTA废水处理中厌氧污泥活性的影响

研究了钴、锰对生产精对苯二甲酸(PTA)的废水处理中厌氧污泥活性的影响。通过污泥产气量与钴、锰含量的关系,可以直观地反映出钴、锰对污泥活性的影响。结果表明:当污水处理系统的钴质量浓度低于200mg/L、锰质量浓度低于100mg/L时,随着钴、锰含量增加,厌氧污泥活性提高,当钴、锰质量浓度分别超过200mg/L和100mg/L时,厌氧污泥的活性受到抑制。     

Ca~(2+)与Mg~(2+)对SBR运行效果和活性污泥性能的影响

为了提高序批式活性污泥工艺(SBR)的脱氮效率和污泥沉降性能,考察了Ca2+和Mg2+对SBR硝化作用和EPS的影响。结果表明:当Ca2+和Mg2+浓度由5 mmol/L增加至200 mmol/L时,添加Ca2+反应器中胞外聚合物(EPS)中蛋白质质量浓度由76.8 mg/L降低至4.87 mg/L,添加Mg2+反应器中EPS中蛋白质质量浓度由94.3mg/L降低至38.18 mg/L,多糖质量浓度变化较小,污泥的絮凝性逐渐增加,有机物去除和脱氮能力下降。随着Ca2+浓度的增加,污泥沉降比(SVI)由453 mL/g降低至320 mL/g,而随着Mg2+浓度的增加,SVI由461 mL/g升高至555.9 mL/g。因此,废水中硬度离子的浓度能够影响活性污泥的沉降和絮凝性能,应在实际的活性污泥工艺运行中予以重视。     

Hg~(2+)对厌氧颗粒污泥活性及生物学特性的影响

为了解汞对厌氧颗粒污泥的毒性,在实验室条件下,采用史氏发酵法考察了不同Hg2+浓度对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的抑制与恢复作用,并测定了不同Hg2+浓度下厌氧颗粒污泥中辅酶F420以及胞外多聚物(EPS)的含量。结果表明,不同浓度的Hg2+对厌氧颗粒污泥的产甲烷活性有不同程度的抑制;Hg2+浓度越高,抑制程度越大;这种抑制效应可在一定程度内得到恢复。当Hg2+的质量浓度小于50 mg/L时,厌氧颗粒污泥的活性较易恢复;而当Hg2+的质量浓度为100 mg/L时,厌氧污泥的活性可大部分得到恢复;当Hg2+的质量浓度为300 mg/L时,Hg2+会对厌氧污泥产生不可逆转的毒性抑制。可见厌氧颗粒污泥对含Hg2+的质量浓度小于50 mg/L的废水有一定的耐受性。Hg2+对厌氧颗粒污泥中辅酶F420及EPS的含量也有显著的影响,高浓度的Hg2+会使二者的含量大幅度地下降。     

超声波破解污泥对厌氧水解过程中有机物水解的影响

为了研究超声波预处理对污泥厌氧水解过程的作用,利用声能密度为0.96 kW/L的超声波对污泥进行破解,考察厌氧水解过程中蛋白质及多糖的浓度的变化。结果表明,随着超声波破解时间的延长,污泥中的溶解性蛋白质和多糖浓度总体呈现上升趋势;污泥经0.96 kW/L的超声波破解15 min后进行厌氧水解,溶解性蛋白质及多糖的质量浓度分别是未破解污泥的42.4倍及15.6倍,其水解饱和常数分别为834.28和151.40,同时,蛋白酶及α-葡萄糖苷酶活力是未破解污泥的2.04倍及1.68倍,说明超声波预处理对污泥厌氧水解有很好的促进作用。     

铜离子对自养脱氮亚硝化工艺的影响及恢复策略

采用SBR反应器考察了Cu(Ⅱ)短期作用对亚硝化反应器的影响规律,结果表明,低浓度的Cu(Ⅱ)(≤10 mg/L)对亚硝化有促进作用,并且在3~10 mg/L范围内影响规律相似。高浓度的Cu(Ⅱ)(≥20 mg/L)抑制AOB的活性,同时诱导了NOB的活性。Cu(Ⅱ)≥30 mg/L时NOB也被抑制。Cu(Ⅱ)对AOB的半抑制质量浓度为21.8 mg/L。在短期作用后,污泥中的铜含量增加。AOB被Cu(Ⅱ)完全抑制后,通过向反应器中投加20 mg/L EDTA螯合提取污泥中的铜离子,可使亚硝化得到恢复,同时污泥中的铜减少。     

过氧化钙强化初沉池污泥厌氧暗发酵的产氢机制探究

采用过氧化钙(CaO_2)对剩余污泥进行预处理,研究CaO_2对剩余污泥厌氧暗发酵产氢的性能,并通过分析发酵过程中有机物变化、关键酶活性揭示CaO_2强化污泥暗发酵产氢的机制。结果表明,经CaO_2预处理后,污泥暗发酵产氢气量显著提高,当CaO_2剂量为0.3 g/g时,氢气的最大积累量为6.54 mL/g。CaO_2预处理后发酵体系中溶解性有机物含量大幅提高,当CaO_2剂量为0.3 g/g时,SCOD的最大为592 mg/L。CaO_2预处理抑制了产甲烷古菌的活性,降低了甲烷积累量。CaO_2促进水解及酸化关键水解酶,而抑制F420酶活性。温度是影响CaO_2强化污泥产氢的因素,当温度由15℃升高至45℃时,氢气的最大积累量由4.54 mL/g升高至7.13 mL/g。     

Ni2+浓度变化对厌氧污泥胞外聚合物的影响

文章研究了厌氧污泥胞外聚合物受到Ni²⁺进水浓度变化的影响，分析厌氧污泥中松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)随Ni²⁺浓度增加而变化的规律，并对LB-EPS和TB-EPS进行三维荧光光谱(3D-EEM)分析，对厌氧污泥沉降性能与LB-EPS和TB-EPS含量变化相互间的关系进行探究。随着进水Ni²⁺质量浓度由0增加至25 mg/L的过程中，污泥LB-EPS质量分数由9.34 mg/g(以MLVSS计)增加至62.91 mg/g,蛋白(PN)与多糖(PS)质量比由3.32降至2.54,LB-EPS含量的变化与污泥容积指数(SVI)的变化呈正相关性；TB-EPS质量分数由23.21 mg/g(以MLVSS计)增加至72.15 mg/g, PN/PS由3.70降至3.05,TB-EPS含量的变化与SVI的变化呈正相关性。3D-EEM光谱显示，在进水Ni²⁺质量浓度为25 mg/L下，厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS中芳香类蛋白和色氨酸类蛋白是重要的响应物质。     

吡啶废水共代谢过程中产生污泥膨胀的机理

通过共代谢法处理吡啶废水,对共代谢过程中产生污泥膨胀的机理进行研究。结果表明,共代谢反应器处理效果在第36-50天内发生恶化,出水吡啶的质量浓度从1.4 mg/L增加到60.7 mg/L,TN去除率从88%降低至46%;污泥容积指数(SVI)从132.8 mL/g增加到595.2 mL/g,污泥的质量浓度从6.324 g/L降低至1.680 g/L,表明发生了污泥膨胀并造成污泥流失。通过胞外聚合物含量和高通量测序分析,发现共代谢反应器中污泥多糖分泌菌Saccharibacteria大量富集,导致VSS中胞外多糖的质量分数从7.1 g/g增加到54.3 g/g,最终产生污泥膨胀。     

重金属镉胁迫下好氧颗粒污泥脱氮除磷特征分析

为探究重金属镉(Cd)胁迫下,好氧颗粒污泥培养及脱氮除磷的特征,以絮状物质为探究对象,采用摇床震荡并添加不同剂量Cd胁迫下好氧颗粒污泥的形成及脱氮除磷特征。结果表明在低浓度Cd(0.1mg/L和0.5 mg/L)时,颗粒污泥浓度增加,污泥沉降性加强,而当Cd质量浓度为3.0 mg/L,颗粒污泥稳定时期混合液悬浮固体(MLSS)浓度下降至2.16～2.19 g/L,污泥体积指数(SVI)升高至124.6～129.5 m L/g。进水Cd影响颗粒污泥脱氮除磷,0.1 mg/L和0.5 mg/L Cd提高总氮(TN)去除效率至81.5%～82.3%和83.4%～83.6%,而当3.0 mg/L Cd降低TN去除效率至54.9%～55.6%。低浓度Cd对总磷(TP)去除影响不明显,而高浓度Cd抑制TP去除。元素分析表明Cd浓度降低颗粒污泥表面Na与Ca的含量。     

曝气方式对好氧颗粒污泥处理城市低C/N废水的探究

针对城市低C/N废水脱氮除磷效率低的现状,开发了基于不同曝气方式的好氧颗粒污泥(AGS)脱氮除磷新技术,研究了不同曝气方式对AGS去除污染的性能及污泥特征并探究相关作用机制。结果表明,相较于均匀曝气方式,逐步提高曝气强度利于AGS对污染物的去除,逐步提高曝气强度反应器中稳定出水化学需氧量(COD),溶解性磷酸盐(SOP)的去除效率分别高达91.7%～92.3%和90.5%,出水NH_4~+-N的质量浓度低至2.6～3.1 mg/L,上述去除效能显著高于均匀曝气及逐步降低曝气强度的反应器。机制分析表明逐渐提高曝气强度利于聚磷微生物对COD的吸收,SOP释放的浓度最高达40.3 mg/L,且出水NO_3~--N质量浓度低至6.3 mg/L,反硝化能力加强。此外,AGS污泥特征分析表明逐渐提高曝气提高污泥沉降性及污泥中生物量,且蛋白质与多糖的比值升高至1.42,高于其他曝气方式。     

厌氧颗粒污泥在微好氧下降解五氯酚污泥特性

以厌氧颗粒污泥为接种污泥,在微好氧条件下(溶解氧浓度在0.2～0.7mg/L范围)对降解五氯酚(PCP)的好氧颗粒污泥培养过程中理化特性的变化进行了研究。培养成熟的微好氧颗粒污泥具有光滑的边缘轮廓,呈球形或椭球形,考察了污泥容积指数(SVI)、挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度比值(VSS/TSS)、粒度分布以及蛋白质(PN)和多糖(PS)的比值PN/PS的变化。在PCP负荷达10mg/L时,对PCP、CODCr和AOX的去除率分别达81.3%,80.8%和80.6%,不存在氯代中间产物,反映了颗粒污泥内部的厌氧菌和外层的好氧或兼性菌都具有较高的活性。     

Cr(VI)长期胁迫对好氧颗粒污泥稳定性的影响研究

在5个SBR反应器中,通过对好氧颗粒污泥污染物去除功效、颗粒形态结构与粒径以及胞外聚合物组成的跟踪分析,研究Cr(VI)质量浓度0、1、3、5和10mg/L长期作用(历时65 d)对好氧颗粒污泥稳定性的影响。结果表明,好氧颗粒污泥对质量浓度3mg/L以下的Cr(VI)长期作用具有良好的抵御机制,而质量浓度5mg/L以上Cr(VI)则严重威胁好氧颗粒污泥的稳定性,使其结构趋于扁平化并逐渐解体。虽然Cr(VI)质量浓度越高各反应器的COD和TN去除率下降趋势愈明显,但在实验末期,各反应器对COD和TN仍保持着较高去除率,分别为97.43%、96.89%、95.43%、93.69%、90.46%和95.11%、94.31%、91.97%、87.68%、82.59%。EPS中胞外多糖在保护微生物、抵抗Cr(VI)毒害方面起主要作用,面临Cr(VI)胁迫,胞外多糖的含量明显增加,而胞外蛋白含量基本不变。胞外多糖与胞外蛋白比值的增加以及结构性多糖的消耗是降低好氧颗粒污泥结构稳定性的重要因素。     

热水解温度和时间对污泥中物质的释放的影响

采用脱水污泥为实验材料,从热水解的原理出发,研究了不同的热水解时间、温度下对污泥中物质释放的影响,并用傅里叶变换红外光谱仪、紫外可见光谱仪对污泥离心上清液进行表征。结果表明,污泥离心上清液中SCOD和NH_(3-)N、蛋白质、多糖的含量随着热水解温度和时间的增加而显著增加;热水解促进K的释放,但不同热水解条件对K的释放影响不大;160℃、60 min时,上清液中P的质量浓度从5.01 mg/L升高到38.64 mg/L;3种重金属Cu、Ni、Zn的变化趋势不同。热水解后的剩余污泥,有机物和无机物含量减少,有利于后续的处置,且离心上清液中元素可回收利用。     

不同曝气量下超声波对污泥沉降性能的影响

研究了在曝气量分别为3.0、2.5、2.0、1.5 L/min条件下超声波辐照对污泥性能的变化规律。在较高曝气量条件(3.0、2.5 L/min)下,超声组(声功率密度50 W/L)的污泥容积指数(SVI)略高于对照组(对照组、超声组SVI分别维持在250、300 m L/g),出水NH_4~+-N的质量浓度均维持在10 mg/L左右,COD的去除率均维持在90%以上。较低曝气量(2.0、1.5 L/min)条件下,超声组(声功率密度100 W/L)的污泥SVI保持在150 m L/g左右,而对照组SVI最高达到700 m L/g。对照组蛋白质和多糖含量分别为5.9、9.26 mg/(L·g),明显高于超声组的0.6、6.41 mg/(L·g)),对照组出水NH_4~+-N的质量浓度由20 mg/L持续上升到60 mg/L。因此,适宜强度的超声波辐照改善了污泥的沉降性能。