蜂巢石强化 UASB 反应器处理垃圾渗滤液研究

向厌氧系统中投加载体材料是提升反应器稳定性及厌氧效率的有效手段.本试验将蜂巢石投加到上流式污泥床反应器(UASB)中,研究其对垃圾焚烧发电厂渗滤液厌氧消化效率的影响及厌氧污泥中产甲烷菌群落结构的变化.试验结果显示,投加蜂巢石缩短了UASB污泥驯化时间,与未投加蜂巢石的反应器相比,CODCr去除率提前12天稳定达到85％以上;污泥形貌观察及粒径分布测试表明,蜂巢石作为固定微生物的载体能够有效加速污泥颗粒化进程,运行至第15天,投加蜂巢石的反应器中粒径大于0.2 mm的污泥占比53.17％,高于未投加蜂巢石反应器的31.92％,形成了更加密实、更大的颗粒污泥.当有机负荷逐步提升至28.77 kgCODCr/(m3·d)时,投加蜂巢石的反应器CODCr去除率仍稳定达到97％,所能承受的最大有机负荷是未投加蜂巢石反应器的2倍以上.高通量测序表明,有机负荷提升后,投加蜂巢石反应器中产甲烷丝菌(Methanosaeta)代替产甲烷杆菌(Methanobacterium)成为优势种属.     

微氧条件下培养AOB-Anammox颗粒污泥

采用絮状硝化污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥为接种污泥,利用膨胀颗粒污泥床反应器,在微氧曝气条件下,培养自养脱氮(氨氧化AOB-厌氧氨氧化Anammox)颗粒污泥.在无机高氨氮进水条件下,维持反应器运行58 d,成功培养出AOB-Anammox颗粒污泥.在模拟生活污水条件下,颗粒污泥脱氮效果稳定,氨氮和总氮去除率最高可达92.3%、71.2%,平均总氮去除负荷达1.237 kg·N/(m~3·d).SEM及FISH结果表明:AOB-Anammox颗粒污泥微生物组成以2种菌群为主,AOB细菌密集排布于颗粒污泥表面,Anammox细菌均匀分布在颗粒污泥内部.     

接种污泥对产氢颗粒污泥形成的影响

采用两个平行的颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB),控制温度为(35±0.5)℃,逐步提高进水容积负荷,分别研究接种污泥对产氢速率、颗粒粒径分布变化、液相末端产物和启动末期系统参数的影响.结果表明,采用缺氧污泥混合厌氧污泥进行接种的反应器比直接采用产甲烷颗粒污泥粉碎后接种的反应器更易形成颗粒污泥.在启动末期,前者的平均颗粒粒径为后者的1.25倍,产氢速率是后者的1.23倍.两个反应器都形成了乙醇型发酵,说明发酵类型的形成不受接种污泥影响.启动末期系统的pH值分别为3.9～4.3和4.0～4.4,混合污泥接种反应器的挥发性悬浮固体质量浓度为27.2g/L,厌氧污泥接种反应器的挥发性悬浮固体质量浓度为24.1g/L.相比厌氧污泥接种的反应器,混合污泥接种能更快速培养颗粒污泥,并且反应系统产氢速率高,耐酸性更好,生物持有量大,有利于生物制氢系统高效产氢和稳定运行.     

污泥接种比例对微生物燃料电池的影响

为了研究污泥接种比例对微生物燃料电池(MFC)的影响作用,对比了污泥接种比例分别为5%、10%、20%、40%的4组MFC在驯化时间、产电性能、阳极微生物含量及菌群结构等方面的差异.结果表明,接种污泥比例过低,会削弱阳极对微生物的选择作用;较高的污泥接种比例有利于缩短MFC的驯化时间,并可提高MFC电动势;但是过高的污泥接种比例可能造成PEM堵塞,导致内阻增加、最大功率密度降低;最佳的污泥接种比例为10%.     

好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水及微生物评估

为研究SBR法培养的好氧颗粒污泥(AGS)处理汽车涂装废水(ACW)的可行性,将污泥在人工合成的废水中培养,再加入涂装废水进行驯化,逐步提高进水中苯酚的浓度,分析好氧颗粒污泥降解苯酚的能力以及不同浓度的苯酚对其降解特性的影响。反应器运行50 d左右,汽车涂装废水中苯酚、COD、TN和TP分别达到90%、85%、82%和62%的去除率。并应用Illumina高通量测序技术,分阶段评估反应器中微生物的多样性。     

由EGSB厌氧颗粒污泥培养好氧颗粒污泥的工艺探讨

为探讨EGSB厌氧颗粒污 泥培养好氧颗粒污泥的工艺， 在SBR反应器中以葡萄糖为碳源，EGSB厌氧颗粒污泥为接种污泥，好氧条件运行.观察污泥颗粒形态、结构变化 ，监测COD，TP，TN，SS，研究厌氧颗粒污泥培养好氧颗粒污泥的过程.研究发现此过程中厌氧颗粒污泥起了一种载体作用.污泥浓度、粒径先 降低后增加，沉降性能先降低后提高，45?d后逐渐稳定.培养出的好氧颗粒污泥与接种颗粒污泥相比在粒径、结构等方面有一定变化.稳定后 的颗粒污泥具有良好的脱氮除磷功能，COD去除率稳定在94%左右，TP去除率80%以上，TN去除率75%以上.     

A2/O工艺Microthrix parvicella型微膨胀污泥微生物群落特征

为探究Microthrix parvicella引发的污泥膨胀微生物群落特征，采用A²/O工艺并借助高通量测序技术，考察污泥膨胀中微生物群落整体、硝化菌群和丝状菌群的变化特征。结果表明，当系统运行温度由24℃降低为14℃并运行21 d后诱发了M.parvicella污泥膨胀，污泥体积指数由81 mL/g升高至197 mL/g,系统中COD和NH⁺₄-N的平均去除率分别为84%和98%。污泥膨胀使微生物群落结构发生变化，Actinobacteria门相对丰度由8%增大到20%,优势地位明显提升，Proteobacteria门和Nitrospirae门相对丰度降低。低温下AOB、Nitrospira丰度降低，Nitrobacter丰度升高，但系统内仍存在一定数量的硝化菌群，这维持了良好的硝化效果。丝状菌群中M.parvicella、Thiothrix和Flavobacterium相对丰度升高，其余8种丝状菌属相对丰度降低。升高温度后，污泥膨胀得到控制。     

采用高通量测序分析全程自养脱氮（CANON）系统不同脱氮效能下的微生物群落结构

从微生物优势菌群构成角度揭示一体式全程自养脱氮反应器(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)启动、稳态运行及崩溃的微观机理,有助于优化调控微生物种群、增强CANON的脱氮效能.试验采用序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR),以间歇曝气方式启动CANON系统(35℃±1℃),考察了CANON系统从启动、稳定到恶化过程的氮素转化率和微生物活性;同时对污泥样品采用16S rDNA宏基因组高通量测序技术,考察种泥和不同脱氮效能时期的微生物种群结构.试验结果表明:本CANON系统的厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation bacteria,AnAOB)为Candidatus Kuenenia,氨氧化菌(ammonium oxidation bacteria,AOB)和硝化菌(nitrite oxidation bacteria,NOB)分别为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和Uncultured Nitrospinaceae;系统启动时,AnAOB丰度达到0.44%,AOB和NOB分别占总菌的27.61%和1.33%,脱氮效果最佳时的总氮容积去除率达到218.0 mg/(L·d);由于系统溶解氧质量浓度较低(0.15~0.25 mg/L),好氧段发生厌氧氨氧化反应,好氧段结束时亚硝氮积累量持续下降,导致缺氧段亚硝酸盐基质不足,AnAOB受到抑制;长期运行条件下,反应器内生物多样性及AnAOB丰度均有所下降.反应末期,Nitrosomonas占总菌群数量的62%,成为优势菌种,而AnAOB仅占0.13%,与此时较低的总氮容积去除率(19.3 mg/(L·d))相吻合.     

常温低基质亚硝化反应器功能菌群解析

为维持亚硝化反应器稳定运行提供微生物理论基础,以常温(18~21.5℃)低基质推流式亚硝化反应器为对象,解析其稳定运行期间功能菌群特征.通过检测反应器三氮变化检验其亚硝化效果.利用扫描电镜(SEM)观察污泥微观结构,通过荧光原位杂交(FISH)、变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)及克隆测序等方法,解析微生物菌群特性.保持反应器低溶解氧环境(0.1~0.6 mg/L),使氨氧化菌(AOB)竞争力强于亚硝酸盐氧化菌(NOB),在连续流运行80 d内,平均亚硝化率几乎为100%,出水NO2--N与NH4+-N质量比稳定在1.11.SEM结果显示,亚硝化污泥中球形细菌为优势菌群.FISH结果显示,AOB与NOB的相对比例分别为37.3%与4.4%.PCR-DGGE结果表明,反应器内存在6类优势微生物菌群,其中Nitrosomonas sp.为功能微生物AOB.由多种微生物组成的功能菌群维持反应器亚硝化稳定运行.     

生物产电加速厌氧堆肥污泥降解及产电性能

为解决污泥厌氧堆肥系统(AnC)运行周期长的问题,在AnC中设置电极引入生物产电技术加速污泥降解同时实现电能回收,构建微生物燃料电池(MFC)型厌氧堆肥系统(MFC-AnC),考查MFC-AnC对污泥降解及产电性能.结果表明,以脱水污泥为堆肥底物、铁氰化钾为阴极电解液的MFC-AnC堆肥45d后污泥有机质去除率达22.4%,对照组AnC中为17.7%.MFC-AnC开路电压可达0.84V,最大功率密度为5.3W/m3,内阻为98Ω.增大污泥含水率可显著降低MFC-AnC内阻,提高产电性能.餐厨垃圾的添加可改善脱水污泥降解特性,促进厌氧堆肥顺利进行,降低MFC-AnC内阻.当餐厨垃圾∶脱水污泥体积比为0.5∶1时,获得系统最低内阻和最高输出电压,继续增大餐厨垃圾比例将使内阻升高.     

基于城市污水好氧颗粒污泥脱氮除磷系统种群多样性研究

采用16S rDNA克隆文库方法对城市污水脱氮除磷好氧颗粒污泥的细菌种群进行了多样性研究.从16SrDNA克隆文库中随机挑选110个克隆子测序并进行了BLAST比对.结果表明:好氧颗粒污泥序批式反应器(GSBR)系统中细菌群落具有高度多样性,包含14个类群,优势细菌类群为Proteobacteria类群(变形菌类群),占85.18%;细菌类群优势顺序为β-Proteobacteria、α-Proteobacteria、γ-Proteobacteria、uncultured Bacteroidetes、Candidatedivision TM7、δ-proteobacterium、Firmicutes、Planctomycetacia、Actinobacteria、Sphingobacteria、Flavobacteria、Cytophagia、Uncultured bacterium和Uncultured anaerobic bacterium.初步分析了不同细菌类群在脱氮除磷系统中的作用,其中,Proteobacteria纲中部分为聚磷菌,Acidovorax sp.、Planctomycetacia、Cytophagia、Flavobacteria对氮的脱除均有一定作用.     

煤气化废水尾水的生物强化处理与微生物响应特性

煤气化废水难降解有机物含量高、毒性大,常规生化处理很难达到理想的处理效果。以煤气化废水生化处理出水为研究对象,采用生物菌剂和促生剂来强化煤气化废水的生化处理效果,探讨生物强化的微生物机制。反复批式实验结果表明,单独投加原油降解菌群对废水的化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)去除效果最好,与只投加污泥的空白相比,可使3个实验周期内平均COD去除率提高19.7%;单独投加促生剂能使早期出水COD浓度显著下降,但效果难以维持长久;联合投加原油降解菌群和吐温80,可使30 d内COD平均去除率提高21.5%。微生物生态学分析表明,促生剂和菌剂联合强化对煤气化废水中优势菌属Candidatus Competibacter和Defluviimonas的影响较小,但明显增加了系统中的微生物多样性;在微生物互作关系网中,具有较高权重和紧密中心性的Limnobacter和Gaiella是煤气化废水处理系统中的关键物种;香草醛和香草酸盐降解途径是煤气化废水处理系统中微生物的关键降解途径,推测香草醛或香草酸盐是煤气化废水中多种复杂有机物降解的共同中间体或结构类似物。     

外循环厌氧反应器的快速启动

工程运行试验研究EC厌氧反应器处理啤酒废水启动过程中的运行效能、稳定性以及内部的污泥分布情况,分析颗粒污泥形成的关键因素.运行第95d,进水有机负荷达到8.5kg/(m3·d),COD去除率达80%,出水COD低于400mg/L;在系统1.2m和4m处污泥中均出现粒径为0.5～1.0mm左右的颗粒污泥.结果表明,EC厌氧反应器处理低质量浓度、大流量的啤酒废水采用间歇-连续快速启动方式是可行的,并且上升流速在2.5～5.0m/h有利于颗粒污泥的快速形成.研究证实EC厌氧反应器处理啤酒废水能够实现稳定、高效地启动运行.     

活性炭粉末对好氧颗粒污泥形成及性能的影响研究

在SBR反应器中,以普通絮状活性污泥作为接种污泥,采用模拟豆浆废水培养好氧颗粒污泥,研究投加活性炭粉末的粒径大小及曝气量、沉降时间对好氧颗粒污泥形成的影响．实验结果表明,好氧颗粒污泥最佳培养条件为上升速度1．4cm／s、沉降时间2min、活性炭粉末粒径140目,14d污泥颗粒化．培养成熟的好氧颗粒污泥表面与内部可见活性炭;颗粒污泥表面由较多交织缠绕的丝状菌和大量的菌体而组成,内部呈孔隙、层状结构,发现有兼性厌氧球菌;具有较好的机械强度,沉降速度为普通活性污泥的5倍以上．污泥全部颗粒化后,COD负荷达2．6～3．2g／L·d,COD去除率达到70％～94％．     

处理难生物降解有机物的厌氧颗粒污泥形成的技术进展

为了加快以上流式厌氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Blanket，简称UASB)为代表的无载体厌氧反应器处理含难生物降解有机物废水的启动速度，综述了影响厌氧颗粒污泥形成的因素．此外，为了高效、快速地降解废水中的难生物降解有机物，建议向厌氧反应器中投加优势茵，以进一步提高厌氧反应器降解废水中难生物降解有机物的效率和速度．     

UASB反应器处理青霉素废水启动特性的研究

采用上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,以高浓度青霉素废水为处理对象,研究了中温条件下UASB反应器的启动、厌氧颗粒污泥特性和废水处理效果。结果表明：接种消化污泥,水温33～35℃的条件下,采用逐步提高青霉素废水进水浓度的方式,运行80d后,可实现UASB反应器的启动。进水ρ（COD）达到4 000mg/L左右,COD去除率稳定在84%以上,容积负荷为3.36kg/（m3.d）（以COD计）,产气量为5.9L/d;反应器内污泥实现颗粒化,粒径约为2mm。     

反硝化除磷颗粒污泥的培养与除磷性能

以普通絮状污泥为接种污泥,人工配制生活污水,采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式,通过在缺氧段投加硝酸盐氮和控制选择压,经98 d的培养与调整在SBR中获得具有反硝化除磷功能的颗粒污泥.稳定运行的颗粒污泥粒径主要在0.3～0.5 mm,SVI约为45 mL/g,ρ(MLSS)约为4 000 mg/L.具有反硝化除磷功能的颗粒污泥对COD、氨氮和磷酸盐的去除率分别可达88%、96%和90%.通过分析磷的去向及X射线衍射检测结果可知存在颗粒污泥的磷酸盐沉淀除磷现象.培养的反硝化除磷颗粒污泥除生物除磷外,还具有磷酸盐固化于污泥颗粒方式除磷.     

厌氧颗粒污泥的快速培养和特征分析

培养厌氧颗粒污泥的自制反应器进水为养猪废水,进行不同惰性载体对厌氧颗粒污泥形成影响的对比实验。结果表明,添加大孔型阳离子交换树脂的反应器培养时间为39d,COD去除率达到80%,并出现粒径为2.50~3.00mm的大颗粒污泥,产甲烷量为9.75mL CH4·（gVSS·d）-1,与添加聚合铝和粉煤灰的反应器相比,产甲烷菌活性显著强;添加惰性载体与未添加载体反应器相比,培养时间缩短20%~45%,厌氧颗粒污泥活性相差14.00%±0.10%;参考Richards模型进行产甲烷量和反应器培养过程中出水COD建模,发现实验数据和模型数据对比偏差在0.50%±0.01%。     

好氧聚磷颗粒污泥的培养与丝状茵膨胀控制

在序批式SBR反应器中接种普通活性污泥,通过厌氧/好氧交替的运行方式,以沉降时间作为选择要素,经过人工配水快速实现污泥颗粒化(阶段Ⅰ)、实际生活污水稳定维持(阶段Ⅱ)以及提高ρ(P)/ρ(COD)强化富集聚磷菌(阶段Ⅲ)3个阶段,成功培养出聚磷能力良好的好氧颗粒污泥,并稳定运行352周期.模拟废水水质成份单一且易降解是造成好氧颗粒污泥在阶段Ⅰ后期发生膨胀的主要原因,变换水质为实际生活污水可有效控制丝状菌的过度生长,利于维持系统稳定.成熟的好氧颗粒污泥近似为球形,平均粒径0.8 mm,平均沉降速率为2.0 cm/s,SVI在17~30 mL/g,平均除磷效率在90%以上.采用荧光原位杂交技术(FISH)对颗粒污泥种群结构定量分析,结果表明,聚磷菌约占总菌的51.48%.     

产酸相反应器乙醇型发酵的快速启动

针对废水两相厌氧处理系统中产酸相反应器的乙醇型发酵启动速度较慢,污泥易流失的不足,本文采用在产酸相反应器中接种厌氧颗粒污泥,同时控制启动容积负荷、负荷提高幅度、碱度等运行参数,对反应器乙醇型发酵的形成情况进行考察.通过监测液相末端产物、pH、ORP、酸化度等指标来考察反应器的运行情况,结果表明:反应器在34 d内完成由混合酸发酵-丁酸型发酵-乙醇型发酵的演替过程.启动结束时,乙醇+乙酸质量质量浓度之和占液相末端产物总量的75.9%以上;pH值稳定在4.1～4.3;ORP值稳定在-230～-250 mV;接种的厌氧颗粒污泥性质发生明显变化,其表观颜色逐渐由黑色和灰黑色变为土黄色和黄褐色,粒径明显减小,多在0.50～1.25 mm.