Fe~(3+)在A~2O工艺缺氧区的转化规律及其对污泥絮凝性的影响

为了研究铁元素对A~2O工艺污泥絮凝性的影响,考察Fe~(3+)在污泥上清液、胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)与底泥(Pellet)中的分布和迁移转化规律,结合三维荧光光谱(3D-EEM)、原子吸收和X射线衍射仪(XRD)分析Fe的存在形态和结构特征,揭示Fe~(3+)与微生物代谢产物的作用机制,探索Fe~(3+)对脱氮除磷效率的影响。结果表明:低浓度Fe~(3+)(10 mg·L~(-1))能够提高COD和TN去除率,促进微生物活性,增强污泥生物絮凝性;高浓度Fe~(3+)(10～40 mg·L~(-1))则抑制微生物活性,使EPS总量升高,污泥絮体脱稳,LB、TB层PN/PS是影响污泥絮凝性的关键因素;Fe~(3+)的投加强化生物除磷效率,当Fe~(3+)浓度为40 mg·L~(-1)时,TP去除率为93%。Fe~(3+)在污泥混合液中的分布规律为TB上清液LBSMP,Fe~(3+)在生物体内富集累积,能够改变EPS各层的组分。     

Ca2+对序批式生物反应器活性污泥性能的影响

二价阳离子能够中和活性污泥表面负电荷,影响微生物活性和生物絮凝性能。本文采用序批式生物反应器（SBR）考察Ca²⁺对污泥活性和污泥絮体表面性质的影响,利用红外光谱和三维荧光光谱分析胞外聚合物（EPS）组分和结构的变化,揭示Ca²⁺与污泥疏水性和zeta电位之间的联系,明确Ca²⁺在生物絮凝中的作用。结果表明：在进水COD、TN和NH₄⁺-N分别为420mg/L、40mg/L和35mg/L的条件下,当Ca²⁺浓度达到160mg/L时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率最高（分别为96.7%、90.02%和73.2%）,DHA活性和耗氧呼吸速率（OUR）达到最大,分别为124mgTF/L和3.1mg/（min·L）。Ca²⁺促进了污泥微生物EPS的生成,增大了EPS中蛋白质含量。Ca²⁺与EPS表面带负电的官能团形成架桥,吸附桥联的Ca²⁺中和EPS表面的负电荷,减少了污泥表面负电荷之间的静电斥力,使污泥絮体保持稳定;同时增大了污泥表面的疏水性,改善了污泥的絮凝性和沉降性。     

生物除磷颗粒污泥去除Pb2+的效能机制

以好氧颗粒污泥的吸附作用和磷酸盐对重金属的螯合作用为基础,采用富含磷酸盐的生物除磷颗粒污泥作为吸附剂来处理含铅废水,考察了不同吸附条件（pH、Pb²⁺的初始浓度、吸附反应时间）下,颗粒污泥对Pb²⁺的去除效果。结果表明,除磷颗粒污泥在pH为4,初始Pb²⁺浓度为150 mg·L^-1时,对铅的去除率最高（为99.9%）;在吸附反应20 min时即可达到吸附平衡。生物除磷颗粒污泥对Pb²⁺的吸附可以用Langmuir模型拟合（R²=0.993）,最大吸附量为49.5 mg·g^-1。其中离子交换和磷酸盐与Pb²⁺的螯合作用对除磷颗粒污泥去除Pb²⁺起到重要作用;傅里叶变换红外光谱（FTIR）测定表明-COOH、-OH、磷酰基等多种官能团也参与了除磷颗粒污泥除Pb²⁺过程。     

污泥转移SBR工艺中EPS对生物除磷的作用

采用新型强化生物除磷工艺--污泥转移SBR处理合成废水,探讨胞外聚合物（EPS）在工艺强化除磷过程中的作用。当污泥转移量为0、15%及30%时,污泥中的EPS含量分别为（108.14±9.68）mg·（g MLSS）^-1、（128.17±1.45）mg·（g MLSS）^-1和（123.35±22.98）mg·（g MLSS）^-1;工艺的除磷率分别为82.14%±0.85%、96.35%±1.25%及98.99%±0.98%,反应末端EPS中TP含量占污泥中TP的比重分别为27.9%±2.55%、57.23%±2.33%和63.88%±2.87%。此外,污泥中EPS在该工艺的好氧吸磷过程中吸磷量分别为（2.04±0.32）mg·（g MLSS）^-1、（5.90±0.38）mg·（g MLSS）^-1和（6.00±0.52）mg·（g MLSS）^-1,在污泥吸磷量中的贡献率均达到90%以上。研究结果表明：污泥转移SBR工艺中随着污泥转移量的增大有利于提高EPS中的磷含量,从而提升了工艺的除磷性能,EPS在该工艺的吸磷过程中起主要作用。但污泥转移对污泥中EPS含量影响不显著。     

氮浓度对新型生物电化学-颗粒污泥反应器运行的影响

探讨了新型生物电化学-颗粒污泥反应器在不同进水氮浓度下的脱氮效能与产电性能，并从颗粒污泥的关键酶活性、胞外聚合物组分以及微生物群落分布等角度系统研究了其影响机制。结果表明，COD、NO₃^--N、NO₂^--N和溶解性甲烷在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶段（进水NO₃^--N和NO₂^--N浓度分别为60 mg·L^-1和20 mg·L^-1、100 mg·L^-1和40 mg·L^-1、140 mg·L^-1和60 mg·L^-1、180 mg·L^-1和80 mg·L^-1）均得以有效去除，其中COD去除率在第Ⅳ阶段效果最佳，去除率达96%以上，NO₃^--N出水浓度在第Ⅱ阶段更为稳定，其去除率达99%以上，NO₂^--N去除率在各阶段均达99%以上；该反应器最大的功率密度与输出电压值为第Ⅳ阶段的4号格室，分别为471.2 mV·m^-3和608.1 mV。污泥疏松型胞外聚合物（LB-EPS）中多糖与蛋白含量最高为第Ⅱ阶段的5号格室，分别为13.7 mg·g^-1和14.7 mg·g^-1；1号格室污泥中辅酶F₄₂₀活性最低，进水氮浓度的增大提高了污泥中蛋白酶活性。由第Ⅰ阶段至第Ⅳ阶段，该反应器中变形菌门（Protebaoteria）相对丰度减少，而绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）和浮霉菌门（Planctomycetes）相对丰度增加；具有脱氮作用的陶厄氏菌属（Thauera）在1号格室减少了8.64%，但该反应器脱氮效果未受到影响；甲烷丝状菌属（Methanothrix）在4号格室相对丰度增至12.3%，表明产甲烷菌可在该反应器中与其他菌群联营共存。     

外加电流对AO工艺缺氧区脱氮效率与污泥絮凝的影响

AO工艺利用硝化液内循环实现生物脱氮,很难保证缺氧区的缺氧条件,导致脱氮效果不理想,污泥絮凝性差。为了达到强化生物脱氮的目的,本研究采用外加电流提高缺氧区的污泥活性和生物絮凝性,探索不同电流强度下污泥接触角、zeta电位和污泥粒径的变化,结合三维荧光光谱（3D-EEM）与傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析胞外聚合物（EPS）的组成,考察外加电流对污染物去除和污泥性质的影响。结果表明：当电流强度低于30mA时,随着电流强度的增加,TN和COD去除率提高,酶活性增强。当电流强度为30mA时,ORP为-135mV,硝酸盐还原酶活性达到最强[0.37μg/（mg·min）],TN去除率达到最高79.43%;当电流强度为40mA时,脱氢酶活性达到最强[50.86mg/（L·h）],COD去除率达到最高80.65%。当电流强度低于40mA时,随着电流强度的提高,蛋白质（PN）与多糖（PS）的比值增加,污泥接触角增大,zeta电位减小,平均粒径升高,污泥絮凝性增强;由3D-EEM和FTIR分析可知,色氨酸和酪氨酸类的荧光强度增强,EPS的官能团无明显变化。当电流强度为40mA时,污泥重絮凝能力（FA）为40.33%,出水悬浮物（ESS）为13.95mg/L,污泥容积指数（SVI）为66.5mL/g,污泥絮凝性最好。随着电流强度的继续提高,污泥絮凝性逐渐变差。因此,将电流强度控制在40mA,可以同时实现提高生物脱氮效率和污泥絮凝性的目的。     

磁絮凝强化技术处理厌氧消化污泥脱水液

为满足后续生物处理单元对固体悬浮物（SS）和铁浓度的进水要求，采用磁絮凝强化技术对厌氧消化污泥脱水液进行预处理。通过正交试验和单因素试验，本文考察了混凝水力条件、聚合氯化铝（PAC）投加量、聚丙烯酰胺（PAM）投加量、磁粉投加量及药剂投加顺序对磁絮凝效果的影响。试验结果表明：磁絮凝强化技术在快搅300r/min（2min）、慢搅100r/min（15min）、静置10min时，依次投加磁粉（40mg/L）、PAC（30mg/L）、PAM（4mg/L）时处理效果最好。在此运行条件下，SS和Fe³⁺去除率分别为97.61%、98.24%、絮凝指数（FI值）取得最大值、zeta电位绝对值最小，絮凝效果最佳。与对照相比，磁絮凝强化技术对SS和Fe³⁺去除率分别可提高3.70%和10.82%，同时絮体最大沉降速度可提高33%。磁絮凝技术处理后的出水不仅可以满足后续生物处理单元对SS和铁浓度的要求，还可以有效提高磁絮凝体的沉降速度，减小沉淀时间，具有较好的实用价值。     

Fe2+对厌氧氨氧化EGSB反应器运行性能的影响

厌氧氨氧化(Anammox)在污水处理系统中越来越受到重视，Fe²⁺对Anammox系统具有重要作用。通过不断提升进水总氮(TN)浓度，本文研究Fe²⁺对Anammox膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)脱氮性能以及细菌生理变化的影响。当Fe²⁺浓度从1.00mg/L增加到7.50mg/L时，氮去除效果显著增加，抵抗氮负荷的能力明显增强。同时胞外聚合物(EPS)与血红素c浓度也逐渐增加到最大值分别为242mg/g VSS和3.76μmol/mg pro，细菌活性明显提高。随着Fe²⁺浓度继续增加到10.0mg/L，反应器脱氮性能下降，EPS与血红素c含量也随之减少，细菌活性降低。因此，7.50mg/L的Fe²⁺能最大程度增强反应器脱氮性能，提高细菌活性，使颗粒更加致密，促进Anammox污泥沉降和聚集。研究结果有助于深入探索Fe²⁺对Anammox系统的作用机制，对培育高性能Anammox污泥、保证EGSB反应器的高效稳定运行具有重要意义。     

好氧颗粒污泥处理印染废水的特性探究

在柱状序批式反应器内调查了好氧颗粒污泥处理印染废水的可行性,并考察进水有机负荷率（OLR）对颗粒污泥形成规律及COD、氨氮的去除影响。结果表明,当进水OLR由1.0 kg/（m³·d）升高至7.0 kg/（m³·d）时,颗粒污泥质量浓度呈现上升趋势。当进水OLR为5.0 kg/（m³·d）时,颗粒污泥系统沉降性最好,污泥沉降指数(SVI₃₀)仅为52.6m L/g。此外,进水OLR影响颗粒污泥粒径分布、胞外聚合物（EPS）含量及组分。当进水OLR为5.0 kg/（m³·d）时,颗粒污泥粒径主要分布于0.9～1.2 mm,且占比38.5%,EPS的含量升高至81.3 mg/g,显著高于其他进水OLR组别。进水OLR变化主要影响EPS内蛋白质（PN）含量变化,而对多糖（PS）含量变化影响较小。进水OLR能影响颗粒污泥处理印染废水中污染物的去除,当进水OLR为5.0 kg/（m³·d）时,COD和氨氮去除率最高,且分别为79.5%和85.6%,而进水OLR对浊度...     

碳量子点/Fe3+复合材料用于生物传感检测抗坏血酸

利用碱木质素为原料,在浓硫酸与浓硝酸环境中,先进行超声处理,随后转移至反应釜中,180℃水热反应12h,制备碳量子点（CDs）,并采用多种测试手段对其结构及形貌进行了表征。通过CDs溶液与Fe³⁺溶液相互作用,制备得到CDs/Fe³⁺复合材料。利用紫外光谱及荧光光谱研究了CDs及CDs/Fe³⁺复合材料的光学性能,发现CDs具有优异的荧光性能,其荧光量子产率达17.3%（硫酸喹啉为参比物质）,而CDs/Fe³⁺复合材料荧光猝灭明显。将CDs/Fe³⁺复合材料应用于人体内不同生物活性分子检测,发现CDs/Fe³⁺复合材料对抗坏血酸（AA）具有特异性识别,且在0~200μmol/L及200~350μmol/L范围内,AA浓度与CDs/Fe³⁺复合材料的荧光强度呈现良好的线性关系,同时具有优异的选择识别性,可应用于生物体内AA的检测,在生物传感方面具有潜在的应用价值。     

低碳氮比条件下外加铁源对生物脱氮性能与机理的研究

针对高氨氮废水,通过投加微量元素Fe²⁺强化微生物活性,研究低碳源(碳氮比不超过3)条件下外加铁源对活性污泥脱氮性能的影响以及主要反硝化功能基因的变化。结果表明:在低碳氮比(碳氮比为3)条件下,A反应器(ρ(Fe²⁺)=2 mg/L)的TN去除率比B反应器(ρ(Fe²⁺)=0 mg/L)提高了10.4%。持续投加Fe²⁺, A反应器TTC-ETS(电子传递体系)活性整体比对照组B高,同时A反应器中INT-ETS(电子传递体系)活性呈上升趋势,B反应器维持不变。另外,根据荧光定量PCR试验结果表明,在碳氮比为3的情况下,A反应器的活性污泥中narG、 nirK、 nosZ基因拷贝数均高于B反应器。研究表明,投加Fe²⁺有利于增加系统中反硝化菌群丰度,同时促进微生物的电子传递,进而实现TN的去除。     

Influence of nitrogen concentration on operation of a novel bio-electrochemical-granular sludge reactor

The performance of nitrogen removal and electricity generation of a novel bio-electrochemical-granular sludge reactor at different influent nitrogen concentration was investigated. The impact mechanism of granular sludge, key enzyme activity, extracellular polymer composition and microbial community distribution were systematically studied. The results showed that COD, NO₃^--N, NO₂^--N and dissolved methane were efficiently removed in stages Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ and Ⅳ (Influent NO₃^--N and NO₂^--N concentrations were 60 and 20 mg·L^-1, 100 and 40 mg·L^-1, 140 and 60 mg·L^-1, 180 and 80 mg·L^-1, respectively). The removal efficiency of COD was the highest in stage Ⅳ, and it was above 96%. The effluent concentration of NO₃^--N was the most stable at stage Ⅱ, and the removal efficiency was over 99%. The NO₂^--N removal efficiency was above 99% in each stage. In stage Ⅳ, the maximum power density and output voltage was 471.2 mV·m^-3 and 608.1 mV at the fourth compartment, respectively. The polysaccharide and protein content of LB-EPS was the highest in stage Ⅱ of the fifth compartment, 13.7 mg·g^-1 and 14.7 mg·g^-1, respectively. Coenzyme F₄₂₀ activity was the lowest in the first compartment. The protease activity of the sludge was increased due to the increase of influent nitrogen concentration. From stage Ⅰ to stage Ⅳ, the relative abundance of Protebaoteria was decreased, while the relative abundance of Chloroflexi, Firmicutes and Planctomycetes were increased. Although Thauera with denitrification effect was decreased by 8.64% in the first compartment, the nitrogen removal was still well in the reactor. The relative abundance of Methanothrix was increased to 12.3% in the fourth compartment, indicating that Methanothrix could co-exist with other bacteria in the reactor.     

EGSB处理中药废水过程中厌氧颗粒污泥特性变化

通过分析厌氧颗粒污泥粒径分布、机械强度、二价金属含量、胞外聚合物含量等,探讨了EGSB反应器处理中药废水过程中颗粒污泥特性变化。结果表明,在中药废水COD浓度为2000～5000 mg·L^-1、HRT为12 h、T为30℃的条件下,颗粒污泥粒径分布在500～1000 μm之间,完整系数（integrity coefficient,IC）小于20,颗粒污泥EPS总量、蛋白含量、多糖含量分别为85.59、63.67和21.92 mg·（g VSS）^-1,此时颗粒污泥絮凝性良好,机械强度高。当HRT减少为6 h时,IC为30.03,蛋白与多糖的比值增大到6.86,但多糖含量仅为18.11 mg·（g VSS）^-1;而当T降低为20℃时,颗粒污泥粒径分布在250～750 μm之间,IC增大到32.11,Ca²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺含量减少 为20.78、4.79和0.94 mg·L^-1,颗粒污泥EPS显著降低,其总量、蛋白含量、多糖含量仅为69.04、58.87和10.17 mg·（g VSS）^-1,在此运行条件下,出现了颗粒污泥的解体、流失,同时出水水质变差。     

Simultaneous removal of nitrogen and phosphorus from swine wastewater in a sequencing batch biofilm reactor

In this study, the performance of a sequencing batch biofilm reactor (SBBR) for removal of nitrogen and phosphorus from swine wastewater was evaluated. The replacement rate of wastewater was set at 12.5%throughout the exper-iment. The anaerobic and aerobic times were 3 h and 7 h, respectively, and the dissolved oxygen concentration of the aerobic phase was about 3.95 mg·L?1. The SBBR process demonstrated good performance in treating swine wastewater. The percentage removal of total chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen (NH4+-N), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) was 98.2%, 95.7%, 95.6%, and 96.2%at effluent concentrations of COD 85.6 mg·L?1, NH4+-N 35.22 mg·L?1, TN 44.64 mg·L?1, and TP 1.13 mg·L?1, respectively. Simultaneous nitrification and denitrification phenomenon was observed. Further improvement in removal efficiency of NH4+-N and TN occurred at COD/TN ratio of 11:1, with effluent concentrations at NH4+-N 18.5 mg·L?1 and TN 34 mg·L?1, while no such improvement in COD and TP removal was found. Microbial electron microscopy analysis showed that the fil er surface was covered with a thick biofilm, forming an anaerobic–aerobic microenvironment and facilitating the removal of nitrogen, phosphorus and organic matters. A long-term experiment (15 weeks) showed that stable removal efficiency for N and P could be achieved in the SBBR system.     

木质框架土壤渗滤系统处理养猪废水厌氧消化液的效能

为处理高氨氮、低C/N比的养猪废水厌氧消化液, 构建了具有缓释碳源特性的木质框架土壤渗滤系统(WFSI), 并通过运行测试了进水浓度和表面水力负荷(SHL)对系统处理效能的影响。在SHL为0.2 m³·m^-2·d^-1条件下, 当进水COD和NH₄⁺-N平均浓度分别从152和175.5 mg·L^-1提高到421和788.7 mg·L^-1时, 系统对COD的去除率从52.3%提高到61.2%, NH₄⁺-N去除率从84.2%下降到61.5%, TN去除率从28.6%提高到了33.5%, NH₄⁺-N和TN去除负荷分别达到了75.5和41.7 g·m^-3·d^-1。当SHL提高为0.32 m³·m^-2·d^-1时, 系统仍能维持运行, 但处理效能受到显著影响。在进水COD 和NH₄⁺-N分别为265和465 mg·L^-1左右时, COD、NH₄⁺-N及TN的去除率分别平均为56.5%、53.3%和20.9%。木质填料及其附着层形成的NH₄⁺-N浓度梯度, 可使系统承受较高的SHL的同时获得缓释碳源, 并保护氨氧化细菌免受自由氨毒性。     

含硫酸亚铁废溶液的生物氧化过程中氮源对溶解性Fe（Ⅲ）生成量的影响

利用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌将含硫酸亚铁废溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺后用于脱除H₂S,同时实现了含硫酸亚铁废溶液的循环利用和H₂S的脱除。而溶解性Fe³⁺较高的生成量是保证该处理系统连续高效运行的关键因素。但在充足氮源和K⁺条件下大量Fe³⁺以黄铁矾沉淀形式存在。因此,本文通过控制氮源种类及投加浓度,减少沉淀生成,增大溶解性Fe³⁺生成量,以期提高H₂S的去除效率。结果表明（NH₄）₂HPO₄可替代以往研究中的（NH₄）₂SO₄作为氮源,确定适宜菌体生长的氮源浓度范围为0.33～1 g·L^-1。在1 g·L^-1 （NH₄）₂HPO₄条件下细菌生长无明显停滞期、Fe²⁺平均氧化速率为0.221～0.229 g·（L·h） ^-1,Fe³⁺生成量为7.62～7.72 g·L^-1,沉淀量为1.17 g·L^-1,因此确定（NH₄）₂HPO₄为1 g·L^-1时最能保证H₂S的脱除效率。为降低工艺成本,最低可采用0.33 g·L^-1为运行浓度。该优化方案不仅保证了菌体的Fe²⁺氧化活性,而且有效地减少了菌体培养过程中沉淀的产生,获得了较高的Fe³⁺生成量和增速,为使用含硫酸亚铁废溶液处理H₂S的工艺条件优化提供了依据。     

颗粒污泥处理高负荷有机含油废水的形成过程及特性探究

在序批式反应器(SBR)内接种絮状物质,以实际高负荷含油废水为探究对象,在中温条件下考察了进水有机负荷(OLR)对颗粒污泥形成的影响,分析了OLR对颗粒污泥粒径、生物量、微生物活性、胞外聚合物(EPS)组成的演化规律,探究了OLR影响颗粒污泥对化学需氧量(COD)与溶解性油类的去除特性。结果表明,当进水OLR由0.5kg/(m³·d)升高至3.0 kg/(m³·d)时,颗粒污泥混合液总悬浮固体(MLTSS)增加至9.2 g/L,污泥体积指数(SVI30)下降至61.6 mL/g,颗粒污泥粒径主要集中于0.8~1.2 mm,占比约40.2%。此外,OLR影响颗粒污泥内EPS组分,随进水OLR升高,颗粒污泥内蛋白质(PN)与多糖(PS)含量均呈现上升趋势,但PN含量显著提高。当OLR为3.0 kg/(m³·d)时,颗粒污泥对COD和溶解性油类的去除效率最高,并分别为92.3%和79.5%,显著高于其他OLR。本研究结果为处理含油废水快速培养颗粒污泥提供一定理论参考。