低温下磁性载体强化MBBR硝化性能及微生物群落分析

为了增强生物膜耐寒性，提高低温环境下移动床生物膜反应器（MBBR）硝化性能，本文以投加磁性载体构建新型MBBR反应器（R2），同时以投加商用载体作为对照组（R1），在不同温度（14℃±1℃和9℃±1℃）下长期运行，考察了低温下磁性载体对反应器污染物去除性能和生物膜生长特性的影响，并利用高通量测序技术探究了生物膜微生物的响应关系。结果表明：在整个低温运行阶段（0~60天），R2对COD和氨氮去除效果均优于R1。特别在9℃±1℃时，R1和R2出水氨氮平均浓度分别为11.94mg/L、7.60mg/L，R2对氨氮平均去除率比R1提高了16.2%。低温下，磁性载体明显提高了生物膜硝化活性，并促进了胞外聚合物（EPS）分泌，维持和改善了生物膜的形貌结构。高通量测序结果显示，9℃±1℃下不同载体生物膜的微生物群落结构存在显著差异。两种载体的大多数优势属均能降解有机物；磁性载体富集了更多的硝化菌属，其氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）的相对丰度比商用载体分别提高了1.82倍和1.05倍，并且驯化富集了MND1和Candidatus_Nitrotoga 两种特有硝化菌属。从生物膜特性和硝化菌群丰度的角度解释了两个反应器氨氮去除效果的差异性，表明低温下磁性载体MBBR具有更好的硝化性能，可进一步开发应用。     

柞蚕制丝废水活性污泥驯化与运行优化研究

为保证活性污泥-生物膜联合法处理柞蚕制丝废水的处理效果，本文采用接种同步驯化法来驯化活性污泥-生物膜系统。通过微生物镜检和出水水质分析，确定适合柞蚕制丝废水的污泥驯化的条件是控制溶解氧含量在1 mg/L左右、pH值在6.5～7.5之间、温度在15～20℃、沉降比在20%～30%，驯化初期葡萄糖和磷酸二氢钾投加量分别为10.57 g/L、0.21 g/L。驯化约3个月，污泥系统成熟，出水COD去除率达80%以上，含量降低到150～200 mg/L，氨氮去除率达到90%以上，含量为5～8 mg/L，氨氮已经达到辽宁省污水排放标准要求。出水中总氮含量在0～25 mg/L之间，总磷含量在0.2～5 mg/L之间，二者处理效果不稳定，说明脱氮除磷菌增殖有限。     

MBBR在西藏某污水厂低温环境的应用效果分析

低温环境是西藏自治区污水处理工作面临的重大挑战。西藏某污水处理厂原设计处理规模为9 000m³/d，采用AAO工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级B标准。通过升级改造和扩建，处理规模达到15 000 m³/d，改造为AAO+MBBR的生化工艺，深度处理采用磁混凝工艺。改造完成后，在进水水温低于5℃、且加温不足5℃情况下，出水依然稳定达到一级A标准。其中，NH₄⁺-N主要在MBBR区去除，TN主要在厌/缺氧区去除；出现了反硝化除磷现象，其占生物除磷的29.6%；载体生物膜的微生物丰富度和多样性指数高于活性污泥；1级和2级悬浮载体上硝化菌属的相对丰度分别为2.86%和3.76%，高于活性污泥的0.13%，这使得悬浮载体的NH₄⁺-N去除能力强于活性污泥。除磷菌属更加倾向于在活性污泥中富集，并表现出相对丰度高于生物膜的现象。项目的直接运行成本为0.473元/m³，且运行稳定，可为MBBR在西藏...     

低温对含盐食品污水深度处理性能与微生物群落的影响

固体碳源被广泛应用于污水深度处理，但是低温条件下对含盐食品污水的处理性能还缺乏评估，微生物特性也需要揭示。以聚丁二酸丁二醇酯为固体碳源，考察了不同温度条件下的脱氮性能、微生物群落结构以及基因富集特征。结果表明：常温(25～28℃)条件下的固体碳源反应器出水可以满足《污水综合排放标准》一级标准。低温(5～9℃)对脱氮性能抑制显著，NH₄⁺-N、NO₃^--N去除率仅为30.17%、73.51%，并且运行初期存在出水有机物超标的风险。固体碳源体系中unclassified＿Comamonadaceae、Acidovorax分别是主要的硝化、反硝化菌属，但容易受低温影响而丰度降低。此外，温度降低还会导致硝化基因(amoA、amoB、amoC)和反硝化基因(narG、narH、narI)丰度降低。     

填料对HBF工艺处理生活污水的影响及其机制

HBF工艺是废水处理的一种有效方法,且填料是该工艺的核心。然而,典型填料对污水处理性能的影响及其机制并不清楚。为此,采用软性填料(RT)、弹性填料(TT)、组合填料(ZT)、酶浮填料(MT)、聚酯填料(JT)和涤纶填料(DT)6种填料构建HBF反应器处理生活污水。结果表明,测试期内COD平均去除率差异不显著(P0.05),而氨氮的平均去除率差异显著(P0.05),且MT反应器的COD及氨氮平均去除率均最高。为揭示其差异形成原因,比较了不同反应器内生物膜干重、微生物活性、微生物群落组成及硝化细菌功能基因(amo A、NSR)的表达。结果发现,生物膜干重差异显著(P0.05)且微生物活性差异显著(P0.05),生物膜上的细菌群落结构不同但优势菌群均为变形杆菌门、拟杆菌门及厚壁菌门等,MT中amo A、NSR拷贝数均显著高于其他5种填料(P0.05)。因此,HBF工艺不同填料污水处理性能的差异主要是由生物膜的生物量及功能微生物组成两方面导致。     

A/A/O微曝氧化沟工艺提标改造效果分析

采用固定式填料对A/A/O微曝氧化沟工艺进行提标改造，可提升系统的脱氮除磷性能。在生化池固定式填料填充体积比为10%的条件下，出水COD、NH₄⁺-N、TN及TP平均质量浓度分别为28.7、2.42、6.86和0.32 mg/L，满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准，且处理水量提升了17.43%。高通量测序结果表明，提标改造后在门水平优势菌群主要为绿湾菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteriota)及拟杆菌门(Bacteroidota)，三者相对丰度之和大于60%，且Chloroflexi相对丰度大于30%。在属水平优势菌群为硝化菌属(norank＿f＿Saprospiraceae、Nitrospira、Mycobacterium)、反硝化菌属(Rhodoplanes)及聚磷菌属(Acinetobacter及Tetrasphaera)。固定式填料-泥膜复合A/A/O微曝氧化沟中填料生物膜有利于菌群结构优化和功能微生物的富集。     

水解酸化-混凝土生态膜法处理生活污水试验研究

通过对水解酸化池处理生活污水的试验研究,考察了反应器对生活污水可生化性能的影响,并在此基础上研究了水解酸化-混凝土生物膜反应器工艺对生活污水的处理效果。试验表明,经水解酸化处理后的废水可生化性得到改善,同时也提高了生物膜反应器的处理速率和COD去除率。生活污水经水解酸化-膜生物反应器工艺处理后,出水COD、氨氮、TP的质量浓度可达50、5、1 mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级B标准。     

悬浮填料生物膜法处理医院综合污水

论文介绍了悬浮填料生物膜工艺处理医院综合污水的设计和运行情况。监测结果表明,悬浮填料生物膜工艺对污水COD、BOD5、氨氮、悬浮物和动植物油的平均去除率分别为89.1%、99.0%、61.0%、89.5%和94.6%,出水水质达到《上海市污水综合排放标准》(DB31/199-1997)一级标准。     

摇动床A/O法处理石化废水的试验研究

生物膜反应器近年来广泛应用于高浓度生活污水和工业废水的处理.采用日本新型Biofringe(BF)填料与A/O工艺相结合,并利用生物膜反应器的优点,处理石油化工废水.结果表明:水力停留时间为30 h,回流比为2.5的条件下,石油化工废水中COD、NH3-N、TN的平均去除率分别为88%、99%、70%,出水水质达到国家污水综合排放一级标准.     

混凝-二级AO耦合工艺处理垃圾渗滤液研究

采用“混凝-二级A/O”组合工艺处理垃圾转运站渗滤液，并分析了梯级驯化过程中一级AO的微生物群落组成。结果表明，pH在7.5时，0.4 g/L聚合氯化铝与20 mg/L聚丙烯酰胺配合使用混凝效果最佳；一级A/O池、二级A池和二级O池水力停留时间分别为48 h、48 h和24 h时，出水COD、NH₄⁺-N去除率最高达83.85%和94.67%。通过高通量测序技术对梯级驯化中一级AO反应器微生物群落进行分析，发现优势菌门为Proteobacteria,A池主要菌属为Candidatus-Competibacter和OLB14,O池主要菌属为Candidatus-Competibacter、SC-I-84和C10-SB1A。     

不同时期排泥对培养SBBR生物膜的影响

序批式生物膜反应器（sequencing biofilm batch reactor, SBBR）是应用广泛的污水处理方法。为探究不同时期排泥对SBBR污染物去除效果与微生物群落结构的影响，本研究设置了挂膜初期、中期和后期进行排泥的反应器处理生活污水，同时结合16S rDNA高通量测序技术对微生物群落结构进行分析，并采用机器学习（machine learning, ML）的方法，在传统的微生物优势种分析基础上，对测序数据进行深度挖掘，寻找造成组间差异的关键物种。水质测定结果显示，COD去除效果在不同时期排泥的SBBR间没有明显差异，出水COD均低于30mg/L。挂膜中期排泥的SBBR的NH₃-N去除率先达到稳定且高于前期和后期排泥的系统。高通量测序结果显示，各SBBR中微生物优势种均以降解有机物的物种为主。挂膜中期排泥的SBBR中，ML筛选得到的NH₃-N去除相关物种（Hydrogenophaga、Gemmata和Nitrospira）与差异关键物种丰度更高，微生物群落结构稳定性更强，可从微生物层面解释分析SBBR污染物去除效果的差异。     

生物膜法A^2／O^2焦化废水处理系统缺氧反应器工艺特性

以焦化厂废水处理系统气浮设备出水为试验废水水源,在中试规模上研究了生物膜法A^2／O^2（厌氧／缺氧／好氧／好氧）系统中缺氧反应器的工艺特性和效果。缺氧反应器为以陶粒作填料的上流式滤池。,研究结果表明,缺氧反硝化对去除焦化废水中COD有重要作用,．反硝化菌可利用一些好氧微生物和厌氧微生物都难以降解的焦化废水中的有机物作碳源,反硝化反应器可去除进水中40％的COD。缺氧反硝化反应器进水碳氮质量比在5以上就可基本满足焦化废水反硝化对碳源的需求．．稳定运行状况下的NO3^- -N客积负荷不大于0．24kg／（m^3·d）．缺氧反应器的水力停留时间不小于24h。系统进水COD、NH3-N的质量浓度分别在1000～2200、200～400mg／L范围内,对系统进水不进行稀释的条件下．水解酸化反应器HRT为20h．缺氧反应器HRT为24h．一级好氧反应器和二级好氧反应器HRT均为48h．二级好氧反应器硝化液回流比为3时．生物膜法A^2／O^2系统处理出水的COD和NH3-N可以同时达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的一级排放标准。     

A2N2双污泥系统反硝化除磷工艺的启动与稳定

采用低C/N比实际生活污水,以A₂N₂-SBR（厌氧/硝化/缺氧/硝化）双污泥系统为研究对象,重点考察了A₂N₂系统启动过程中的脱氮除磷特性。试验结果表明：采用在A²/O-SBR和N-SBR单元分别接种种泥,分开培养驯化聚磷菌污泥和硝化菌生物膜,并利用A²/O-SBR单元的出水作为N-SBR单元的进水,25 d好氧硝化菌生物膜挂膜成功,氨氮去除率稳定在93%以上;A²/O-SBR单元采用先厌氧/好氧（A/O）后厌氧/缺氧（A/A）的运行方式,43 d成功培养富集了反硝化聚磷菌（DPAOs）,DPAOs占PAOs的67.81%,反硝化除磷率在77.9%以上;启动成功后原水中约73%和13%的COD分别在A²/O-SBR单元的厌氧段和N-SBR单元曝气过程中被去除,系统出水COD、NH⁺₄-N、PO₄^3--P、TN浓度分别为40.6、0、0.4、13.5 mg·L^-1,达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A排放标准。     

生活污水对成熟厌氧氨氧化颗粒污泥的影响

部分短程硝化和厌氧氨氧化技术的研究主要集中在高氨氮废水方面，对低氨氮浓度生活污水的研究相对较少。使经过除碳和部分短程硝化后的实际生活污水进入厌氧氨氧化UASB反应器，探究生活污水对成熟厌氧氨氧化颗粒污泥的影响。结果表明，当厌氧氨氧化UASB反应器的进水由配水变为生活污水后，反应器出水中氨氮浓度可降到5 mg·L^-1以下，亚硝态氮浓度可降到1 mg·L^-1以下，但是硝态氮的生成量高于理论值，可能是溶解氧被带入UASB反应器使硝化作用增强。UASB反应器内厌氧氨氧化污泥颜色由红色变为红黑色，T-EPS含量减少，PN/PS由1.13增大到3.66，沉降性变好，反应器内污泥中厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia所占比例由17.7%减少为14.4%，系统内AOB和NOB菌的含量增加，如果能够降低进入UASB反应器的溶解氧，有可能会减少出水硝氮，达到较好总氮去除效果。     

Nitrifying bacterial communities and its activities in aerobic biofilm reactors under different temperature conditions

Tests were performed to investigate nitrifying bacterial communities and activities in aerobic biofilm reactors with different temperature conditions, denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) based on polymerase chain reaction targeting 16S rRNA and amoA gene, fluorescence in situ hybridization (FISH) and dehydrogenase activity (DHA). T1, T2 and T3 reactors operated at different temperatures (5, 10 and 30 °C, respectively) were set up in the thermostat and acclimated. Nitrification was considerably limited in T1 and T2 reactors. DGGE revealed specific genera of ammonium-oxidizing bacteria (AOB) and some Nitrosomonas genera endured at the low temperatures. FISH revealed a decreased distribution ratio between AOB and nitrate-oxidizing bacteria at 5 °C, and showed that the decrease of AOB also affected the nitrification failure in the aerobic biofilm reactor. The mean attached biomass of the T1, T2 and T3 reactors was 69.6, 80.6 and 112.9 mg/L, respectively, and the 2-(p-iodophenyl)-3-(p-nitrophenyl)-5-phenyl tetrazolium chloride dehydrogenase activity of the respective reactors was 73.6, 87.4 and 134.2 mgO₂^*/g VSS/day. The results demonstrate that a low temperature condition in an aerobic biofilm reactor decreases the attached biomass, distribution ratio and activity of nitrifying bacteria, and produces a change in the composition of the AOB species, which results in the failure of nitrification.     

生物膜法A~2/O~2焦化废水处理系统缺氧反应器工艺特性

以焦化厂废水处理系统气浮设备出水为试验废水水源,在中试规模上研究了生物膜法A2/O2(厌氧/缺氧/好氧/好氧)系统中缺氧反应器的工艺特性和效果。缺氧反应器为以陶粒作填料的上流式滤池。研究结果表明,缺氧反硝化对去除焦化废水中COD有重要作用。反硝化菌可利用一些好氧微生物和厌氧微生物都难以降解的焦化废水中的有机物作碳源,反硝化反应器可去除进水中40%的COD。缺氧反硝化反应器进水碳氮质量比在5以上就可基本满足焦化废水反硝化对碳源的需求。稳定运行状况下的NO3--N容积负荷不大于0.24 kg/(m3.d)。缺氧反应器的水力停留时间不小于24 h。系统进水COD、NH3-N的质量浓度分别在1 000～2 200、200～400 mg/L范围内,对系统进水不进行稀释的条件下,水解酸化反应器HRT为20 h,缺氧反应器HRT为24 h,一级好氧反应器和二级好氧反应器HRT均为48 h,二级好氧反应器硝化液回流比为3时,生物膜法A2/O2系统处理出水的COD和NH3-N可以同时达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准。     

Identification of dominant microbial community in aerophilic biofilm reactors by fluorescence <Emphasis Type="Italic">in situ</Emphasis> hybridization and PCR-denaturing gradient gel electrophoresis

This study was conducted by combining fluorescence in situ hybridization (FISH) performed on 16S rRNA and polymerase chain reaction (PCR)-denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) with 16S CTOs primers to characterize the nitrifying microbial communities in biofilm processes, which were tested to retrofit the S municipal wastewater treatment plant in Busan, Korea. Four aerophilic biofilm reactors were operated with hydraulic retention times of 2 to 8 h and biofilms were grown on ceramic media. The same low COD/ NH₄⁺-N ratio (100 mg/L of COD over 40 mg/L of NH₄⁺-N) with the S plant was used. The average relative population ratios of Nitrosomonas spp. to ammonia oxidizing bacteria (AOB) as measured by specific FISH probes (%/Nso190) were 75.0%, 80.0%, 73.0% and 73.5%, respectively, while those of Nitrosospira spp. to AOB were 21.0%, 14.7%, 24.6% and 24.1% after 180 days of operation. The microbial composition of Nitrobacter spp. detected by using a Nit3 probe was below 10% in each reactor. In contrast, Nitrospira genus detected with an Ntspa662 probe was around 20%. When CTOs primer was applied in PCR-DGGE analysis to define the nitrifying bacteria, the bands of group B in the R-1 reactor with the highest hydraulic retention time (HRT) had the strongest light intensity compared with two other reactors with lower HRTs after day 64. The bands of the groups were responsible for nitrification with the major dominant population in each reactor depending on the change of ammonia removal rate. These results would directly lead to an understanding of the reactor performance in relation to the ammonia removal, when conventional municipal wastewater treatment plants are retrofitted or upgraded to biological nitrogen removal processes using biofilm.     

High Nitrification Rate at Low pH in a Fluidized Bed Reactor with either Chalk or Sintered Glass as the Biofilm Carrier

A nitrification process using a fluidized bed reactor with chalk (solid calcium carbonate) as the biomass carrier and the only buffer agent was studied. The pH established in the reactor varied between 4.5 to 5.5, with lower pH obtained at higher nitrification rates. In spite of the low pH, high rate nitrification was observed with the nitrification kinetic parameters in the chalk reactor similar to those of biological reactors operating at pH > 7. Results from microsensor measurements refuted the possibility that favorable pH micro-conditions prevailed on the chalk particles and contributed to high reactor performance. In addition, identification of the major bacterial species in the low pH chalk reactors revealed well-known nitrifying bacteria. Based on these results, the performance of a fluidized bed reactor with porous sintered glass particles as the carrier for the biofilm (instead of chalk particles) was tested at similar low pH for comparison purposes. In contrast to the common knowledge of the nitrifers high sensitivity to low pH, the results from the non-chalk biofilm reactor showed that well-known nitrifying bacteria have the ability to nitrify at a high rate at low pH in a biofilm reactor using an inert (sintered glass) carrier.     

新型厌氧水解酸化-短程反硝化厌氧氨氧化工艺同步处理生活污水和含硝酸盐模拟废水

构建新型厌氧水解酸化（AnHA）-短程反硝化厌氧氨氧化（PD/A）工艺,实现了低碳氮比模拟生活污水和低浓度硝酸盐模拟废水的同步和高效处理。通过控制进水NO₃^--N/NH₄⁺-N=1.2、COD/TN=2.36,调控生活污水分段进水比为3∶7,AnHA反应器HRT=3.2h,AnHA-PD/A系统实现了94.78% TN去除,相应出水TN浓度仅为5.47mg/L,远低于我国城镇污水处理厂一级A排放标准。稳定运行期间,PD-Anammox过程作为AnHA-PD/A系统内最为主要的氮素去除过程,其对系统TN去除贡献率高达95.87%。气相色谱结果表明,乙酸作为AnHA出水主要有机成分（43.65%）,即优质碳源供给极大地促进了PD/A系统内NO₂^--N供给过程。微生物高通量测序表明,Commamonas和Omatilinea作为AnHA系统内相对丰度最高的水解和酸化菌属,在大分子有机物的降解产酸过程中发挥重要作用,相应丰度分别为2.97%和3.74%;PD/A系统内主要优势功能菌属为Candidatus Brocadia和Thauera,相应丰度分别为2.93%和7.37%。