某市污水处理工艺单元中PHB合成与营养相关性研究

化学合成塑料给我们的生活带来了很大方便,然而它们形成的白色污染让我们的环境付出了沉重的代价,因此开发出可降解性塑料变成为大家研究的热点之一。PHB是许多微生物合成的胞内碳源储藏性物质,作为一种生物可降解材料,其不仅具有高分子材料的热塑性,还能以可再生生物资源为基本生产原料,活性污泥中的很多细菌都能合成PHB。我们以某市污水处理厂为研究对象,对其整个工艺流程中各个环节中PHB的含量进行测定,并观察实际情况下TN、TP、COD、BOD对合成PHB的影响。结果显示:PHB随着COD浓度和BOD浓度的增加而增加;在两个工艺阶段中好氧初期PHB合成量最大;磷的浓度在好氧初期为最大,PHB也是随着总磷的增加而增加;在好氧初期氮的含量降低,PHB含量随着总氮浓度的减少而增加。     

强化生物除磷工艺微生物种群结构分析

引言强化生物除磷工艺以其高效、低耗、简单易操作在世界范围内得到了广泛的应用,近年来反硝化生物强化除磷工艺一直是个研究热点,主要是由于反硝化生物强化除磷工艺可通过反硝化除磷菌(DPB)在传统的厌氧/缺氧/好氧工艺的缺氧池中利用内碳源聚β-羟基丁酸酯(PHB)作为碳源实现反硝化吸磷,同时亦可反硝化脱氮,一碳两用,可节省大量的碳源需求,同时也减少了一定的动力消耗和污泥产量,尤其适合低碳氮比的     

PHB合成方法及改性的研究进展

聚-β-羟基丁酸酯(PHB)是一种由细菌胞内合成,作为碳源和能源存储的积累物,可用于合成可降解塑料。并且PHB具有良好的物理可塑性和生物相容性,在现实应用中比较广泛。但由于PHB的生产成本高和过程复杂,并没有普遍进入到人们的生活中。近年来关于PHB的合成方法的研究较多,本研究综述了近年的PHB合成方法:微生物合成法、基因工程法、活性污泥法和化学合成法的研究进展。     

活性污泥合成聚羟基烷酸酯中单体组分的调控

聚羟基烷酸酯(PHAs)是一类生物合成的环境友好高分子塑料,具有广泛应用前景.活性污泥合成PHAs可降低PHAs生产成本,实现废物资源化.PHAs的物化性质取决于其单体组分的结构和含量.基于优化PHAs产量的工艺研究,总结了调控活性污泥合成的聚羟基丁酸-羟基戊酸(PHBV)中羟基戊酰含量的工艺措施和生化原理.已有研究表明,好氧时,碳源类型决定PHBV中的单体组分;一般地,溶解氧浓度(DO)降低,PHBV中HV含量会增加;污泥来源、pH值以及碳源与氮磷浓度比的变化都会影响HV含量;各参数对PHAs组分的影响存在关联性.展望了调控活性污泥合成PHAs中单体组分的进一步研究方向.     

高氮豆制品废水的短程硝化反硝化脱氮技术及其过程控制

采用交替好氧 /缺氧运行方式和适时过程控制策略开发了一种生物脱氮新工艺 ,该工艺结合了短程硝化反硝化脱氮技术。试验过程中选择了 3种不同运行模式去实现短程硝化反硝化脱氮技术 ,即传统的序批式活性污泥法 (SBR)运行模式、固定时间控制交替好氧 /缺氧运行模式和适时过程控制交替好氧 /缺氧运行模式。结果显示 ,适时过程控制交替好氧 /缺氧运行模式效果最佳 ,它不但能提高硝化、反硝化速率和减少总反应时间 ,而且可以节省硝化过程中碱度的投加和反硝化过程碳源的投加量 ,降低了运行成本。     

营养条件与间歇曝气方式对活性污泥累积聚-3-羟基丁酸酯的影响

考察了营养条件与间歇曝气方式对好氧培养的活性污泥累积聚-3-羟基丁酸酯(PHB)的影响。结果表明,在营养平衡的条件下PHB的最大累积量占活性污泥(MLSS)质量分数的12.5%;而在只添加碳源的条件下,PHB的最大积累量可提高到MLSS质量分数的19.2%;高碳源浓度有利于活性污泥累积PHB,以4.5g/L的乙酸钠为碳源,PHB的最大累积量达MLSS质量分数的41.7%,PHB的生成速率为265mg/(L.h)。以曝气30min停曝30min为循环的间歇曝气方式能有效提高活性污泥中PHB的累积量。与连续曝气相比,该间歇曝气方式使污泥最大累积PHB量占MLSS的质量分数提高了9%。     

PHB和OUR在A2/O系统监控中的作用

聚羟基丁酸酯(PHB)在活性污泥系统尤其是A2/O生物除磷系统中扮演着能量转换的角色,耗氧速率(OUR)是评价污泥微生物代谢活性的一个重要指标.PHB和OUR是微生物生化指标,具有灵敏性高和特异性的特点,可及时反映微生物活性和系统运行状态并指导系统的管理及调控.     

外加碳源类型对A~2/O-BCO系统脱氮除磷性能的影响

反硝化除磷系统可实现氮、磷的同步去除,但在处理实际低C/N污水时,常需补充碳源以解决碳源不足的问题。采用A~2/O-BCO(anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation)反硝化除磷系统,通过投加两种常用的外碳源控制进水C/N在4.3左右,考察碳源类型(丙酸钠、乙酸钠)对A~2/O-BCO系统长期运行效果的影响,并采用批次试验进一步探究不同外加碳源条件下活性污泥的内碳源贮存和利用特性。结果表明:碳源种类的变化会改变微生物的底物贮存和利用特性,进而影响系统的脱氮除磷效果。当采用丙酸钠为外加碳源时,PO43--P去除效果稳定在94%左右,实现了磷的高效去除,但TIN的去除率仅为70.82%;而以乙酸钠为外加碳源时,系统TIN的平均去除率可以达到74%,但磷的出水浓度出现波动现象,平均去除率仅为89.90%。碳源转化分析表明,厌氧条件下,进水丙酸钠含量增多,PHV的合成比例增加,相反,乙酸钠含量增多,PHB合成比例增多;缺氧条件下,DPAOs对PHB和PHV的降解效果与其含量相关,丙酸钠作为外碳源时,PHV的降解速率高且微生物产能效率高,因此PO43--P吸收速率较快。此外,本文提出了不同外加碳源条件下系统的优化运行策略。     

外加碳源类型对A2/O-BCO系统脱氮除磷性能的影响

反硝化除磷系统可实现氮、磷的同步去除,但在处理实际低C/N污水时,常需补充碳源以解决碳源不足的问题。采用A²/O-BCO（anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation）反硝化除磷系统,通过投加两种常用的外碳源控制进水C/N在4.3左右,考察碳源类型（丙酸钠、乙酸钠）对A²/O-BCO系统长期运行效果的影响,并采用批次试验进一步探究不同外加碳源条件下活性污泥的内碳源贮存和利用特性。结果表明：碳源种类的变化会改变微生物的底物贮存和利用特性,进而影响系统的脱氮除磷效果。当采用丙酸钠为外加碳源时,PO₄^3--P去除效果稳定在94%左右,实现了磷的高效去除,但TIN的去除率仅为70.82%;而以乙酸钠为外加碳源时,系统TIN的平均去除率可以达到74%,但磷的出水浓度出现波动现象,平均去除率仅为89.90%。碳源转化分析表明,厌氧条件下,进水丙酸钠含量增多,PHV的合成比例增加,相反,乙酸钠含量增多,PHB合成比例增多;缺氧条件下,DPAOs对PHB和PHV的降解效果与其含量相关,丙酸钠作为外碳源时,PHV的降解速率高且微生物产能效率高,因此PO₄^3--P吸收速率较快。此外,本文提出了不同外加碳源条件下系统的优化运行策略。     

聚羟基丁酸酯在生物医用材料中的应用

聚羟基丁酸酯(PHB)是原核微生物在碳、氮营养失衡的情况下,作为碳源和能源贮存在生物体内的一类热塑性聚醋。简要介绍了生物可降解聚合物聚羟基丁酸酯(PHB)的合成,重点评述了PHB在生物医学材料中的研究进展。     

Effect of sludge retention time in sludge holding tank on excess sludge production in the oxic‐settling‐anoxic (OSA) activated sludge process

The activated sludge process is a core technology in wastewater treatment plants. Excess sludge produced in the process must be treated and disposed of properly and may account for up to 60% of total plant operating cost. Therefore, it is necessary to develop new biological concepts to minimize excess sludge production. The oxic‐settling‐anoxic process (OSA process), a modified activated sludge process, may produce less excess sludge than the conventional activated sludge process. The effect of sludge retention time in the sludge holding tank of the OSA process on excess sludge yield has been studied. Four pilot‐scale activated sludge systems were employed, one of which was a conventional activated sludge process, and was used as the control system. The other three were OSA systems operated with different sludge retention times (5.5 h, 7.6 h, and 11.5 h) in the sludge holding tank. All systems were operated with synthetic wastewater for 7 months. Results showed that the three OSA processes with 5.5 h, 7.6 h, and 11.5 h sludge retention time reduced the excess sludge by 33%, 23% and 14%, respectively. Compared to the control process, chemical oxygen demand (COD) removal efficiency and effluent NH₃–N concentration were not significantly influenced, but total nitrogen (TN) removal efficiency decreased by 0–9%. Total phosphorus (TP) removal efficiency of OSA processes with 7.6 h and 11.5 h sludge retention time increased by 19%. Sludge settleability was excellent in the three OSA processes. No distinct shift in the diversity of the predominant species was found in microbial populations. We conclude that the OSA system could reduce excess sludge production. Results suggest 6–7 h sludge retention time would be optimal. Copyright © 2007 Society of Chemical Industry     

F/F对嗜盐污泥以乙酸钠为底物生产PHB能力的影响

嗜盐混合菌生产PHB具有较好的成本优势。本研究接种入海口底泥发展嗜盐活性污泥,利用嗜盐活性污泥以两步法工艺生产PHB。在连续300 d的试验中从长期试验、发酵生产PHB以及表观动力学等方面探索了不同盛宴期/饥饿期(F/F)下筛选菌群的PHB积累能力。研究发现F/F作为重要的参数直接影响嗜盐活性污泥的PHB积累能力。在高F/F下非PHB积累菌群成为优势菌,而低F/F下促进高聚PHB嗜盐菌的选择和富集。在F/F≤0.33条件下筛选的嗜盐活性污泥最大PHB含量可以达到细胞干重的46.7%,PHB产率为0.358 mg PHB·(mg Ac)^-1。研究结果将对进一步实现嗜盐污泥生产PHB提供有益的指导。     

多点进水改良型复合A2/O处理低C/N污水

以低C/N比城市生活污水为研究对象,重点考查了改良A²/O工艺的脱氮除磷性能。原水按一定比例分配给厌氧池和缺氧池,以合理分配厌氧释磷和缺氧反硝化所需的碳源;在好氧池和缺氧池中分别投加填料,以稳定系统的硝化和反硝化效果,提高系统的脱氮性能;厌氧池和缺氧池出水都直接进入好氧池。在进水COD/TN平均为5.54,HRT为11 h,SRT为15 d,MLSS为3000～4000 mg·L^-1,污泥回流比为50%条件下,通过三种不同进水分配比以及三种混合液回流比的对比试验研究,得到系统最佳进水分配比5:5,对分配脱氮和除磷所需碳源更加合理;而混合液回流比为200%,过高会破坏缺氧池的溶解氧环境,过低又会导致缺氧池反硝化作用不能充分发挥。在最优工况下COD、NH₃-N、TN和TP出水水质分别为29.7、0.1、11.8和0.42 mg·L^-1,平均去除率分别达到87.8%、99.7%、72.4%和91.3%,出水优于国家GB 18918-2002一级A排放标准,并且在缺氧池中发生了明显的反硝化除磷现象。     

Use of activate sludge model no. 3 and Bio-P module for simulating five-stage step-feed enhanced biological phosphorous removal process

The ASM3 with EAWAG Bio-P Module (ASM3+P) was used for simulating a five-stage step-feed Enhanced Biological Phosphorous Removal (fsEBPR) process and its applicability was compared with the ASM2d. The fsEBPR process was predicted to achieve effective nitrogen and phosphorus removal from the wastewater even with low C/N and C/P ratios without additional carbon sources. Application of the ASM3+P on this configuration will be an ample chance for expanding the new models in the activated sludge process. Sensitivity analysis and parameter estimation were conducted with the ASM2d and the ASM3+P prior to model application so that calibration of the models could focus only on the sensitive parameters. The ASM2d was less successful for predicting the process behavior. Moreover, the ASM2d required 6 times more computation time than that for the AMS3+P due to its decay-regeneration model structure. To confirm the applicability of parameters determined from the pilot-scale reactor operating results, those were tested on the field data without further correction. Only the ASM3+P successfully predicted nitrogen and phosphate variations in the full-scale plants. Overall examination of simulation results using the pilot and full-scale data has led to the conclusion that the ASM3+P is better than the ASM2d for simulating fsEBPR processes.     

Effects of influent C/N ratio,C/P ratio and volumetric exchange ratio on biological phosphorus removal in UniFed SBR process

BACKGROUND: UniFed SBR is a novel process that can achieve high levels of nitrogen and phosphorus removal simultaneously in a simple single SBR tank. In this study, effects of influent C/N ratio, influent C/P ratio and volumetric exchange ratio on biological phosphorus removal in UniFed SBR process were investigated in a lab‐scale UniFed apparatus treating real domestic wastewater. RESULTS: The results showed that phosphorus removal efficiency increased as C/N ratio increased from 27% at 2.8 to 88% at 5.7. For C/N ratios 6.5 and above, complete phosphorus removal could be achieved. When C/N ratios and volumetric exchange ratio were fixed at 6 and 33%, respectively, phosphorus removal efficiency remained at 100% for C/P ratios higher than 33; effluent phosphate concentration was below the detection limit. For C/P ratios lower than 33, phosphorus removal efficiency decreased linearly with C/P ratio. Under the same influent C/N ratio and C/P ratio, the following factors all contributed to better phosphorus removal performance: greater volumetric exchange ratio; more organic substrate for PAOs to utilize, less inhibition by NO_x^? of phosphorus release during the feed/decant period; more PHB synthesized; and more aerobic phosphate uptake. CONCLUSION: High influent C/N ratio, high C/P ratio and high volumetric exchange ratio were beneficial to phosphorus removal in this process. Copyright © 2008 Society of Chemical Industry     

长泥龄改良A2/O工艺的短程硝化反硝化除磷

为解决传统A²/O工艺硝化与除磷泥龄(SRT)之间的矛盾,进一步提高低C/N(P)比生活污水同步脱氮除磷效率,采用一种改良A²/O工艺在长SRT条件下处理生活污水.试验结果表明,该工艺可有效筛选和强化反应器内活性污泥,并大量富集长SRT的反硝化除磷菌(DPAO).通过亚硝酸盐氧化菌(NOB)淘洗阶段后,反应器在SRT=19.6d、A²O段污泥浓度(MLSS)=5.5 g·L^-1、水力停留时间(HRT)=8.2 h、污泥回流比(R)=90%、硝化液回流比(r)=250%、溶解氧(DO)=1.5～0.3 mg·L^-1,间歇曝气段HRT=4 h、曝气周期1 h曝气1 min(DO=0.3～0.5 mg·L^-1)、沉淀59 min条件下长期运行,COD、NH₄⁺-N、TP和TN的平均去除率分别为88.71%、99.2%、93.77%和89.52%,出水亚硝化率(NO₂^--N/NO_x^--N)可达97.2%,DPAO占聚磷菌(PAO)比为95.5%.污水中约72.96%的COD被DPAO合成PHA除磷,15.75%的COD由异养反硝化消耗,约41.96%和31.31%的N分别通过反硝化除磷和异养反硝化去除.剩余污泥主要由DPAO和反硝化菌增殖产生,分别占82.74%和17.24%,较传统脱氮除磷途径减少了58.76%的碳源消耗和44.6%的污泥排放.     

序批式活性污泥法反硝化聚磷菌的培养驯化研究

以某污水处理厂活性污泥作为种泥,采用序批式活性污泥法(SBR)进行反硝化聚磷菌(DPB)培养驯化研究。结果表明,经过厌氧-好氧,厌氧-换水-缺氧,厌氧-缺氧,厌氧-缺氧-短时曝气4个阶段培养驯化,系统出水效果良好:出水PO43--P的质量浓度稳定在0.5 mg.L-1以下,平均除磷率达96%;出水COD稳定在50 mg.L-1以下,平均去除率达77%。DPB占聚磷菌的比例约为65.02%。当投加不同含量的NO3--N时,硝酸盐的含量只影响吸磷速率而不影响吸磷量。当缺氧段DPB体内的PHB为限制因素时,缺氧吸磷过程在不同NO3--N含量下基本相同。     

污水厂污泥厌氧消化产短链脂肪酸研究进展

污泥厌氧消化产短链脂肪酸是实现污泥资源化的重要途径,短链脂肪酸不仅是产甲烷的底物、污水脱氮除磷的碳源,而且可以作为原料产生一系列高附加值的产品。本文介绍了污泥厌氧消化产有机酸的机理,重点阐述了污泥性质、温度、pH值、碳氮比（C/N）、水力停留时间（HRT）和固体停留时间（SRT）等影响污泥厌氧消化产酸的主要因素及研究进展,指出这些因素通过改变底物性质、微生物活性及二者接触反应时间等对产酸过程产生影响,其中温度和pH值是研究热点,目前大多数研究者认为高温和碱性条件更有利于污泥产酸。此外,还论证了这些影响因素对于实现污泥产酸最大化的重要意义,提出各因素之间的相互关系以及通过调控温度、pH值、碳氮比等发酵影响因素来控制产酸类型是今后值得研究的方向。     

容积负荷变化模式对嗜盐混合菌发酵乙酸合成PHB的影响

以嗜盐混合菌发酵生产PHB具有免灭菌程序、易提取、产量高等优势而被广泛关注。本研究集中考察了嗜盐混合菌(MMCs)发酵生产PHB过程中调整容积负荷的方式对PHB生产的影响。在研究中通过比较恒定接种生物量改变底物浓度以及恒定底物浓度调整接种生物量两种调整方式下PHB发酵生产的最大细胞含量、PHB最大容积产率以及表观动力学,确定了MMCs的最佳OLR,以及两种变化方式的本质差异。研究结果表明,两种方式下随着OLR升高,细胞内最大PHB的积累量和PHB容积产率也随着增加。本研究发展的嗜盐MMCs最佳OLR 0.91 kg·(kg·d)^-1。在相同的OLR下,高的接种生物量始终具有高的碳源转化率和底物消耗速率。为此,采用高接种生物量发酵生产PHB可以提高PHB生产效率并降低PHB的成本。