不同氨氮含量对厌氧颗粒污泥理化特性的影响

通过序批式试验,研究了氨氮含量变化对厌氧颗粒污泥去除有机物及氨氮效能的影响,并通过紫外可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)对厌氧颗粒污泥的溶解性微生物产物(SMP)、疏松胞外聚合物(LB-EPS)及紧密胞外聚合物(TB-EPS)进行了分析。结果表明,当进水氨氮浓度增加到1000 mg·L-1时,厌氧颗粒污泥对COD去除率由对照组的94.19%下降至93.33%,其对COD去除影响不明显;但NH+4-N去除率由40.6%降至7.9%,去除效率明显降低。UV-Vis谱图分析表明,LB-EPS与TB-EPS在205~210 nm处出现了吸收峰,表明其中均含有苯环与双键结构,且随着氨氮浓度的增大,吸收带出现了红移。EEM谱图分析表明,随着氨氮浓度的增大,SMP中芳香蛋白吸收峰强度降低,而在EX/EM为370~390/420~450 nm处的类胡敏酸吸附峰增强;对于LB-EPS而言,辅酶F420吸收峰消失,表明高氨氮浓度对产甲烷菌的活性产生了抑制作用;同时TB-EPS类蛋白荧光峰发生了红移。而由LB-EPS的FTIR谱图可知,氨氮浓度为1000 mg·L-1时,LB-EPS中存在较多的羧酸。通过利用UV-Vis、FTIR、EEM谱图可对厌氧颗粒污泥的SMP、LB-EPS、TB-EPS进行较为全面的分析,从而为指导厌氧反应器的运行提供科学借鉴。     

盐积累胁迫下厌氧正渗透MBR混合液性质的响应特性

厌氧正渗透膜生物反应器（AnOMBR）是一种将正渗透膜过程与厌氧生物处理结合的新型污水处理技术,近年来备受关注。然而盐积累是其面临的主要挑战。为此,本研究考察AnOMBR在高盐度的冲击下污泥混合液性质的变化情况。结果表明,反应器运行7 d后,盐积累现象严重,电导率上升到接32 mS/cm,导致初始水通量从14 L/（m²·h）降至3 L/（m²·h）。反应器对TOC和TP的去除效果较好,但氨氮去除效率低于TOC和TP。当反应器内盐浓度胁迫性增长时,混合液中SMP和EPS浓度均有增加,同时EEM荧光谱图中SMP和EPS主要响应峰均为色氨酸和色氨酸/酚物质,EPS响应峰受盐度影响明显强于SMP。     

间歇低氧曝气下CANON工艺处理生活污水的启动

利用序批式反应器（SBR）接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥处理实际生活污水,在间歇低氧曝气条件下实现了CANON工艺的启动。同时,保证适宜的温度和污泥浓度对处理效果及系统的稳定也很重要。该运行模式下,可实现对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制淘洗,短程硝化和厌氧氨氧化为主导反应,自养脱氮体系稳定。系统稳定运行后污染物去除效果良好：进水总氮和氨氮质量浓度为63.9 mg·L^-1和62.7 mg·L^-1,出水总氮和氨氮质量浓度为12.3 mg·L^-1和7.6 mg·L^-1,总氮和氨氮去除率为77.8%和86.7%,总氮去除负荷达0.16 kg N·（m³·d）^-1。试验研究为间歇低氧曝气运行模式推广应用于城市污水自养脱氮提供了参考。     

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。     

颗粒粒径对Anammox污泥理化性质及脱氮性能的影响

为考察不同粒径的厌氧氨氧化（Anammox）颗粒污泥的理化与脱氮特性，对比分析了粒径为1.0～1.5、1.5～2.0、2.0～2.5、>2.5 mm的Anammox颗粒污泥。结果表明，MLVSS、MLSS、VSS/SS、孔隙度、湿密度和TB-EPS与粒径呈正相关，含水率、SMP和LB-EPS都与粒径呈负相关，EEM结果显示色氨酸在粒径增长中起到重要作用。在2.0～2.5 mm时，TB-EPS中PN/PS达到最高，颗粒中蛋白质氨基酸吸收强度较高，含量最多，颗粒理化结构较为稳定。脱氮性能分析可知，在粒径为2.0～2.5 mm时，厌氧氨氧化活性相对最高。结合理化性质及脱氮性能的分析，应将粒径在2.0～2.5 mm范围内的Anammox颗粒污泥作为定向驯化与培养的目标。     

好氧颗粒污泥吸附氨氮性能

在水温（25±1）℃、0.1 mol·L^-1 Trise-HCl缓冲液为反应体系并不断通入高纯氮气的厌氧条件下,以小试SBR反应器培养的好氧颗粒污泥为吸附剂,考察了好氧颗粒污泥对氨氮的吸附作用及其影响因素。好氧颗粒污泥表现出比絮体活性污泥更大的对氨氮的吸附容量。当初始氨氮浓度为30 mg·L^-1时,颗粒污泥与絮体污泥的吸附容量分别为1.83 mg NH₄⁺-N·（g VSS）^-1和1.18 mg NH₄⁺-N·（g VSS）^-1。由于细胞之间的遮蔽效应,污泥对氨氮的吸附容量随污泥浓度的升高而降低。盐度（NaCl）显著影响颗粒污泥对氨氮的吸附效果：盐度越高,污泥吸附容量越小。试验结果表明,污泥对氨氮的吸附作用不可忽略且需要进一步深入研究。     

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。     

不同填料的厌氧氨氧化污泥挂膜性能比较

向厌氧氨氧化反应器内投加填料形成生物膜有利于污泥的持留,然而有关填料本身的不同特点对厌氧氨氧化生物膜生长影响的报道较少。将两种不同密度的悬浮塑料填料和两种不同密度的海绵填料置于同一反应器内,进行厌氧氨氧化污泥的挂膜,结果发现海绵填料的单个填料氨氮平均去除速率和亚硝态氮平均去除速率整体高于悬浮塑料填料,所挂污泥的EPS含量整体也高于悬浮塑料填料,并且挂膜速度也相对较快。在挂膜30 d后,单个小密度海绵填料便可检测出氨氮和亚硝态氮去除速率,且Δ（NO₂^--N）/（NH₄⁺-N）值接近1.32。在挂膜105 d后,单个小密度海绵填料的氨氮平均去除速率为0.123 mg·L^-1·h^-1,亚硝态氮平均去除速率为0.160 mg·L^-1·h^-1,值为1.30,最为接近理论值1.32,厌氧氨氧化活性为最佳,并且其所挂污泥的厌氧氨氧化菌丰度值在4种填料中最大,为1.73×10¹⁰ copies·（g dry sludge）^-1,总体来看小密度海绵填料的挂膜效果更好。     

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。     

机械转盘联合超声破解剩余污泥

采用自主设计并制造的机械转盘剩余污泥破解装置对污泥进行破解处理,并联合超声技术以提升破解效果,考察不同运行条件对污泥破解效果的影响,采用响应面法优化处理参数,通过扫描电镜观察破解污泥的细胞形态。实验发现：盘间距离（d）和转盘破解时间（T_m）是影响机械转盘剩余污泥破解液溶解性化学需氧量的增加值（SCOD₊）和效能比（EDR）的重要因素;在d=1.5 mm,转速为2300 r·min^-1运行条件下破解25 min时SCOD₊为3130 mg·L^-1,破解效果良好。根据Central Composite Design实验设计原理,注重剩余污泥破解的能源利用效率,以SCOD₊和EDR为响应指标对机械转盘联用超声破解参数进行优化,当优化条件为d=2.76 mm,T_m 10.89 min,T_u（超声处理时间）=17.2 min时,剩余污泥破解液SCOD₊=7871.78 mg·L^-1,EDR=8.475 mg·L^-1·kJ^-1,在相同总处理时间下分别是单独机械转盘法（2610 mg·L^-1,3.11 mg·L^-1·kJ^-1）的3.02倍、2.7倍,单独超声法（3170 mg·L^-1,3.26 mg·L^-1·kJ^-1）的2.48倍和2.6倍。     

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.     

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、100mg·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     

Fe3O4 NPs类芬顿预处理对活性污泥法处理阿莫西林废水的影响

以阿莫西林为研究对象,探讨了其经不同程度磁性纳米铁（Fe₃O₄ NPs）多相类芬顿预处理后对活性污泥理化特性及其微生物群落结构的影响。结果表明,随着预处理程度（未经预处理、经40% H₂O₂预处理和经60% H₂O₂预处理）的升高,活性污泥对废水COD平均去除率由81.5%升高到89.1%,氨氮平均去除率由86.2%升高到95.6%,同时活性污泥中蛋白酶的含量由0.13 mg·g^-1升高到0.19 mg·g^-1。且随着阿莫西林预处理程度的升高,活性污泥溶性微生物产物（SMP）的三维荧光光谱（EEM）中可见光区类腐殖酸与类富里酸的吸收峰强度逐渐减小,表明活性污泥活性良好。对于微生物群落分布而言,在未经预处理、经40% H₂O₂、经60% H₂O₂预处理的条件下,变形菌门所占比例分别为73..81%、84.08%和77.08%,同时厚壁菌门所占比例为0.6%、0.82%与0.78%。变形菌门为优势菌种,诸多固氮细菌与聚磷菌属于变形菌门;而厚壁菌门可利用水解酶来分解蛋白质与糖类,两者所占比例的升高,为废水中污染物的高效去除提供了保障。     

单级SBR厌氧/好氧/缺氧处理中期垃圾渗滤液深度脱氮

为了考察单级SBR处理实际中期垃圾渗滤液深度脱氮的可行性,采用单级SBR在“厌氧/好氧/缺氧”(AOA)运行方式下处理实际中期垃圾渗滤液。试验发现,厌氧/好氧/缺氧交替运行下驯化的微生物能在厌氧段消耗胞内糖原,并将水中部分溶解性有机物以聚羟基脂肪酸酯(PHAs)形式储存;在好氧段微生物消耗胞内PHAs,转化为胞内糖原,氨氧化的同时也伴随着同步硝化反硝化脱氮;好氧段氨氧化结束后贮存的碳源(PHAs和糖原)能为后置缺氧反硝化提供碳源。经长期试验研究,进水COD、NH₄⁺-N、TN浓度分别为6430～9372 mg·L^-1、1025.6～1327 mg·L^-1、1345.7～1853.9 mg·L^-1,出水COD、NH₄⁺-N、TN浓度能达到525～943 mg·L^-1、1.2～4.2 mg·L^-1、18.9～38.9 mg·L^-1。在未投加外碳源的情况下,SBR法AOA运行方式下能够实现中期垃圾渗滤液的深度脱氮,出水TN<40 mg·L^-1。其中,好氧段(DO<1 mg·L^-1)通过同步硝化反硝化去除TN占总去除量的1/3左右;缺氧后置反硝化去除的TN占总去除量的2/3左右。     

Advanced nitrogen removal via nitrite from municipal landfill leachate using a two-stage UASB-A/O system

A system consisting of a two-stage up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor and an anoxic/aerobic (A/O) reactor was used to treat municipal landfill leachate. Denitrification took place in the first stage of the UASB re-actor (UASB1). The chemical oxygen demand of the UASB1 effluent was further decreased in the second stage (UASB2). Nitrification was accomplished in the A/O reactor. When diluted with tap water at a ratio of 1:1, the ammonia nitrogen concentration of the influent leachate was approximately 1200 mg·L?1, whereas that of the system effluent was approximately 8–11 mg·L?1, and the corresponding removal efficiency is about 99.08%. Stable partial nitrification was achieved in the A/O reactor with 88.61%–91.58%of the nitrite accumula-tion ratio, even at comparatively low temperature (16 °C). The results demonstrate that free ammonia (FA) con-centrations within a suitable range exhibit a positive effect on partial nitrification. In this experiment when FA was within the 1–30 mg·L?1 range, partial nitrification could be achieved, whereas when FA exceeded 280 mg·L?1, the nitrification process was entirely inhibited. Temperature was not the key factor leading to par-tial nitrification within the 16–29 °C range. The inhibitory influence of free nitrous acid (FNA) on nitrification was also minimal when pH was greater than 8.5. Thus, FA concentration was a major factor in achieving partial nitrification.     

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。     

水力停留时间对双循环厌氧反应器处理中药废水污泥特性的影响

研究了不同水力停留时间(HRT,24 h、18 h、15 h、12 h)对双循环(DC)厌氧反应器处理中药废水效能的影响,并对颗粒污泥的粒径分布(PSD)、胞外聚合物(EPS)、微生物群落等变化情况进行了分析。结果表明,HRT由24 h缩短为12 h后,DC厌氧反应器对COD的去除率仍在90%以上。虽然出水中乙酸含量升高到339.69 mg·L^-1,但未造成VFA的过度累积;出水中辅酶的荧光吸收峰有所降低,而类腐殖酸与类富里酸的吸收峰增强,不适宜再继续降低HRT。随着HRT的缩短,颗粒污泥的EPS总量、蛋白含量、多糖含量均降低,其中酪氨酸对于保持污泥的稳定性发挥着重要作用。而磷脂脂肪酸分析(PLFA)表明,HRT缩短对于DC厌氧反应器第2反应区内微生物群落分布影响显著,革兰阳性菌由原来占总脂肪酸生物量的44.24%下降到32.69%,而革兰阴性菌由32.69%增大到38.66%。     

CANON工艺处理实际晚期垃圾渗滤液的启动实验

针对晚期垃圾渗滤液NH₄^--N浓度高、C/N低、深度脱氮困难的问题,采用CANON工艺在曝气/缺氧搅拌循环交替的运行方式下,处理晚期垃圾渗滤液实现了深度脱氮。系统经过130 d的驯化培养后成功启动,长期试验研究结果表明,在进水COD、NH₄^--N、TN浓度（mg·L^-1）分别为2050±250、1625±75和2005±352情况下,出水COD、NH₄^--N、TN浓度（mg·L^-1）能达到407±14、8±4和19±4,总氮去除率达到了98.76%。在未投加外碳源的情况下,CANON工艺在曝气/缺氧搅拌的运行方式下实现了对晚期垃圾渗滤液的深度脱氮。此外,经荧光原位杂交（FISH）检测表明,在该运行方式下能够成功富集氨氧化菌和厌氧氨氧化菌,各占总菌数的19.5%±1.3%和42.7%±5.02%,为CANON工艺用于处理晚期垃圾渗滤液的工程应用提供参考。