有机负荷对污泥胞外聚合物分泌特性及颗粒形成的影响

对比研究了4.8kg COD/(m~3·d)和1.2kg COD/(m~3·d)的有机负荷条件下好氧颗粒污泥的形成过程,并通过解析好氧污泥颗粒化进程中胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的分泌特性,揭示不同有机负荷对污泥颗粒化进程的影响机制。结果表明:高有机负荷更有助于促进细胞分泌EPS,在颗粒形成阶段,高有机负荷反应器(R_1)中EPS含量由初始的54.82mg/g MLSS增至220.5mg/g MLSS,低有机负荷反应器(R_2)中EPS含量则增至182.57mg/g MLSS;同时,高有机负荷也更有助于蛋白(protein,PN)和多糖(polysaccharide,PS)含量增加,且与多糖相比,蛋白含量增加更为明显,R_1中PN/PS值由初始的4.2升高到12.4,而R_2中PN/PS值则由初始的4.2升高到12.19,结合三维荧光光谱图和傅里叶红外谱图分析,有机负荷的高低对EPS的组分没有明显影响,但是可以改变EPS的结构,从而影响颗粒污泥的形成及特性。     

曝气深度对好氧颗粒污泥稳定性的影响

探索了浅层曝气原理与气提式序批反应器(SBAR)及好氧颗粒污泥(AGS)技术联用的可行性。逐步提高曝气头在水面下的位置(130~30cm),发现曝气深度对SBAR内流场环境有重要影响,表现为曝气量的不断增大(400~500L/h)、而溶解氧(DO,8.00~5.88mg/L)及循环速度(27.25~11.39cm/s)均不断减小。AGS在曝气深度≥70cm期间能较好地维持其稳定性。期间AGS的污泥体积指数(SVI)在16.19~43.13m L/g、胞外聚合物(EPS)为181.65~262.46mg/g MLSS、颗粒化率为80%~88%及污泥比耗氧速率(SOUR)在42.42~49.54mg O_2/(g MLVSS·h),对化学需氧量(COD)、总无机氮(TIN)及总磷(TP)的去除率分别在87%、94%及86%以上。然而,当曝气深度≤50cm后,由于水力剪切力被大大削弱及氧的传质阻力明显增加,造成了颗粒化率及EPS迅速减小至46%及111.65mg/g MLSS,对COD、TIN及TP去除率最终下降至43%、70%及47%,并出现了明显的解体,最终导致了系统的异常。与底部曝气的序批式反应器(SBR)相比,基于浅层曝气原理的SBAR内的流场更加均匀,并具有降低AGS反应器曝气能耗的潜力。     

好氧颗粒污泥培养方法及其厌氧化研究

以葡萄糖为底物,普通絮状活性污泥为接种污泥,30目以上4 0目以下木炭颗粒为载体,在类似SBR反应器中提高反应器COD负荷、减少沉淀时间,不断洗出细小分散污泥和絮状污泥,使微生物在木炭颗粒表面附着生长,当COD负荷为3 2kg/ (m3 ·d) ,沉降时间为2 0min时,反应器污泥床中活性污泥实现颗粒化。此阶段下,污泥体积指数SVI为1 8mL/g ,MLSS 90 0 0mg/L。好氧颗粒污泥直径大多2 . 0～2 . 5mm。在好氧颗粒污泥厌氧化研究中,控制温度在30℃,pH值在7 . 5～8. 0之间,停留时间为2 4h ,COD负荷从2kg/ (m3 ·d)增加至4kg/ (m3 ·d) ,COD去除率从4 5 %增加到6 6% ,好氧颗粒污泥在厌氧条件下具有了有机物分解和去除的效果,可以认为转变成了厌氧颗粒污泥。     

好氧颗粒污泥处理含油废水的机制探究

针对含油废水油脂处理效率低等特点,并解决传统膜工艺运行成本高等问题,开展了基于好氧颗粒污泥处理含油废水的探究。结果表明,在好氧颗粒污泥启动期,培养时间约为35 d。待好氧颗粒污泥培养稳定后,COD和油脂去除率分别高达80.4%～84.3%和79.5%～82.3%,NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P的去除率均高达85%以上。絮状污泥颗粒化过程中胞外聚合物(EPS)的质量分数逐渐升高至175.6 mg/g,蛋白质的质量分数由初始21.3 mg/g升高至39.6 mg/g,蛋白质与多糖的质量分数比由1.36升高至2.50。好氧颗粒污泥处理含油废水对污水及污泥资源化具有重要意义。     

镉离子对塔式SBR反应器中好氧颗粒污泥性能的影响

采用塔式SBR反应器,利用城市污水处理厂剩余污泥作为接种污泥,培养出好氧颗粒污泥。实验结果表明：好氧颗粒污泥的形成分为准备期、形成期和成熟期三个阶段。当原水COD在1 500±100 mg/L范围内波动时,其COD去除率可达93.4%,出水COD稳定,污泥浓度MLSS维持在2.0~4.0 g/L之间,半小时沉降比SV可达15%~20%,沉降性能优异。COD去除效果与污泥体积指数SVI有密切关系,当SVI维持在50~60 mL/g之间时,COD去除率可达90%以上,而当SVI高于100 mL/g,其COD去除率效果不佳,出水COD在400 mg/L以上。未经驯化的颗粒污泥对高浓度镉离子比较敏感,当氯化镉浓度为50 mg/L时,COD去除率仅为36.8%,且SVI迅速增加至112 mL/g,颗粒污泥发生解絮。而当氯化镉浓度低于1.0 mg/L时,对好氧颗粒污泥的影响较小。     

进水负荷交替变化对好氧污泥颗粒化的促进

在序批式活性污泥法反应器(SBR)中,接种普通絮状污泥,在交替变化的负荷下培养好氧颗粒污泥,研究分析好氧污泥颗粒化的形成过程并检测颗粒污泥形成中污染物的变化规律。结果表明,进水负荷的交替变化可以增强反应器的贫富基质促使颗粒污泥快速形成,污泥颗粒化中胞外聚合物含量呈增加趋势,其中胞外蛋白质对好氧污泥颗粒形成中起到主要作用,而胞外多糖有助于维持好氧颗粒污泥系统运行的稳定性,另外变负荷还可筛选出微生物种类丰富度高的颗粒污泥。经过105 d,反应器内颗粒污泥的粒径多数为1.0~1.25 mm,混合液MLSS的质量浓度为5.512 g/L,SVI为18.50 m L/g左右,对COD、NH4+-N、TN和PO43--P的去除率分别为96.73%、96.67%、86.63%和83.74%左右。     

有机负荷率对颗粒污泥处理高浓度畜禽养殖废水影响

通过改变进水有机负荷率(OLR)在序批式反应器内考察了OLR对颗粒污泥处理畜禽养殖废水去除污染物、颗粒化进程及微生物群落结构的影响。结果表明，适当提高OLR利于颗粒污泥去除畜禽废水内污染物并加速颗粒化进程，当OLR为3.0 kg/(m³·d)时，COD和溶解性磷酸盐的去除效率分别高达92.6%～95.2%和92.6%～95.2%，均显著高于低OLR工况，且在此OLR下，污泥浓度最高，沉降性好，污泥粒径在0.3～0.7 mm占比69.8%，胞外聚合物(EPS)含量低至72.5 mg/g，但EPS内蛋白质/多糖的比值高达2.02。高OLR降低颗粒污泥处理畜禽养殖废水的效能并导致部分颗粒污泥解体。OLR同样能影响颗粒污泥内微生物多样性及群落结构，适当提高OLR增加了微生物多样性，并提高Proteobacteria和Bacteroidetes的相对丰度但降低了Planctomycetes的相对丰度，利于有机质和营养盐去除。本研究结果拓展了颗粒污泥的应用范围，并为颗粒污泥的快速启动提供一定技术支撑和理论依据。     

污泥快速颗粒化降解有机物过程研究

在SBR反应器中驯化培养好氧颗粒污泥。考察颗粒污泥物理性能变化和有机物降解效果,研究好氧颗粒污泥在低浓度有机废水中的适应性。实验结果表明,污泥颗粒化进程快,反应器运行第14天时,出现粒径为3~6 mm,表面光滑有光泽的颗粒污泥,对COD的去除率保持在85%以上;降低COD后,NH3-N、TP的去除率分别为74%和90%;系统对甲醇有去除作用但效果不理想,最终去除率只达到24.28%。     

工业园区废水好氧颗粒污泥的培养

以盐仓工业园区废水为原水,在序批式反应器(SBR)中培养好氧颗粒污泥。结果表明:该工业园区废水中可以实现好氧污泥颗粒化,且颗粒密实,但形状不规则;经过70 d运行后,反应器中污泥SVI10达到26 mL/g,颗粒化率为80%,颗粒的粒径主要在0.3～0.5 mm之间;颗粒污泥成熟后,好氧颗粒污泥反应器对COD的去除率为73%～80%、色度去除率90%～95%,出水水质(COD、色度)优于该污水处理厂的出水。     

常温完全好氧条件下好氧颗粒污泥的富集与驯化研究

研究好氧颗粒污泥的富集和驯化过程,并考察好氧污泥颗粒对生活污水中各种污染物的去除效果。实验采用实际生活污水,以普通絮状污泥为接种污泥,无水乙酸钠为底物,在常温条件下(23~25℃),通过逐渐提高进水COD(从200 mg/L提高到400 mg/L)和减少沉降时间(从30 min减少到3 min),在完全好氧运行的序批式反应器(SBR)中成功实现了好氧污泥颗粒化。结果表明,成熟的好氧颗粒污泥呈橙黄色、结构密实、表面光滑,近似球形或椭球形,粒径均匀,在1~2mm。好氧颗粒污泥对城市污水中COD和氨氮的去除效果较好,平均去除率分别达到90%以上和95%以上;对TN的去除效果一般,平均去除率在80%左右;磷的平均去除率仅为60%。经过驯化后,好氧颗粒污泥对磷的去除效果有所提高,平均去除率达到71.75%。好氧颗粒污泥对城市污水脱氮除磷的效果比较理想。     

SBR反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水

为研究序批间歇式（SBR）反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水的可行性,采用以生活污水培养出的好氧颗粒污泥作为接种体,逐步加入汽车涂装废水驯化,考察被驯化的颗粒污泥的形态、理化性质以及反应器内污染物的去除效果。结果表明：驯化5周后的颗粒污泥未有解体,结构更致密,平均粒径可达到1.5 mm,呈白色,MLSS为8000 mg/L,SVI30值为28 mL/g,其沉降性能、生物量都提高。反应器运行至45 d左右,除污性能明显且稳定,COD、NH4+-N、PO43－-P的出水浓度保持在100 mg/L、10 mg/L、1.0 mg/L以下,均达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》二级标准,保持了良好的污染物同步去除效果。     

铁盐对好氧颗粒污泥处理含盐废水去除污染物及颗粒化进程的影响

为探究铁盐对好氧颗粒污泥（AGS）处理含盐废水污染物去除规律及颗粒化进程的影响，在中温条件下建立两个小试规模的反应器，通过改变进水盐度及铁盐含量，研究了磁性氧化铁对AGS去除污染物及颗粒化进程的影响，解析了铁盐及盐度胁迫下微生物群落的响应特征。结果表明，铁盐存在能缓解盐度对微生物抑制并加速污泥颗粒化。进水盐度为1.8%时，铁盐存在组内出水COD为17.2～26.5 mg/L。此外，铁盐存在组别内盐度对颗粒污泥胞外聚合物（EPS）增殖量较少，但促进了污泥粒径的增大，并提高了污泥沉降性。在盐度为1.8%时，铁盐组别内EPS含量为83.6 mg/g，污泥体积指数（SVI）降低至96.4 mL/g。此外，铁盐存在提高了颗粒污泥处理含盐废水中的Firmicutes和Nitrospirae的相对丰度至20.2%和4.5%。研究结果为AGS高效处理含盐废水提供了一定的理论依据和数据支撑。     

重金属Ni影响下好氧颗粒污泥形成及污染物去除特征

为探究重金属Ni对厌氧/好氧颗粒污泥培养特性及污染物的去除规律的影响,以A²/O工艺剩余污泥为接种污泥,室温环境下在序批式反应器内培养了颗粒污泥,设置不同Ni暴露实验,考察了Ni对颗粒污泥特性及污染物去除规律的影响。结果表明,当Ni质量浓度低于2.0 mg/L时,Ni的存在利于颗粒污泥的快速培养与污染物去除,且当Ni质量浓度为2.0 mg/L时,颗粒污泥混合液悬浮固体(MLSS)为5.4～5.6 g/L,泥水分离效果良好,COD,TN和TP的去除率分别提高至92.5%～94.6%、84.5%～85.9%和84.6%～85.2%。适量Ni提高了颗粒污泥胞外聚合物的含量。然而当Ni质量浓度为5.0 mg/L时,MLSS下降至4.3～4.7 g/L,污泥体积指数(SVI)升高至94.5～105 mL/g,污泥沉降性变差,此外COD、TN和TP去除率下降至81.6%～83.4%,80.1%～81.3%和80.1%～81.3%,低于对照组。微生物群落特征分析表明低浓度Ni提高了Proteobacteria和Bacteroidetes相对丰度,而5.0 mg/L Ni显著降低...     

好氧颗粒污泥处理锅炉废水污泥特征及营养盐去除规律探究

为了探究好氧颗粒污泥处理锅炉废水的可行性,以活性污泥为接种污泥,构建了好氧颗粒污泥反应体系,以预处理后的锅炉废水和颗粒污泥为分析对象,探究了颗粒污泥处理锅炉废水过程中污泥特征的变化规律,分析了颗粒污泥对锅炉废水营养盐的去除特征。结果表明,颗粒污泥内混合液总固体(MLSS)不断升高,稳定运行时MLSS浓度高达5.2～5.7 g/L,MLVSS/MLSS约在0.71～0.73,颗粒污泥沉降性能好,SVI₃₀在41～53 mL/g波动。锅炉废水的处理提高了颗粒污泥胞外聚合物内蛋白质(PN)的含量,稳定时期PN含量在88.5～89.2 mg/g,约是初始值的1.34倍。颗粒污泥对锅炉废水中营养盐具有良好的去除率,稳定时期,COD、氨氮及硫酸盐的去除率分别高达93.5%～95.2%、91.2%～91.6%及74.6%～79.8%。好氧颗粒污泥处理燃煤锅炉废水具有良好的可行性。     

Cr(VI)长期胁迫对好氧颗粒污泥稳定性的影响研究

在5个SBR反应器中,通过对好氧颗粒污泥污染物去除功效、颗粒形态结构与粒径以及胞外聚合物组成的跟踪分析,研究Cr(VI)质量浓度0、1、3、5和10mg/L长期作用(历时65 d)对好氧颗粒污泥稳定性的影响。结果表明,好氧颗粒污泥对质量浓度3mg/L以下的Cr(VI)长期作用具有良好的抵御机制,而质量浓度5mg/L以上Cr(VI)则严重威胁好氧颗粒污泥的稳定性,使其结构趋于扁平化并逐渐解体。虽然Cr(VI)质量浓度越高各反应器的COD和TN去除率下降趋势愈明显,但在实验末期,各反应器对COD和TN仍保持着较高去除率,分别为97.43%、96.89%、95.43%、93.69%、90.46%和95.11%、94.31%、91.97%、87.68%、82.59%。EPS中胞外多糖在保护微生物、抵抗Cr(VI)毒害方面起主要作用,面临Cr(VI)胁迫,胞外多糖的含量明显增加,而胞外蛋白含量基本不变。胞外多糖与胞外蛋白比值的增加以及结构性多糖的消耗是降低好氧颗粒污泥结构稳定性的重要因素。     

复合型UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能及污泥形态变化研究

采用提高进水基质的方式启动复合型UASB厌氧氨氧化反应器,研究启动过程中反应器的脱氮效果和运行状况,并通过污泥形态变化了解厌氧氨氧化菌富集情况。结果表明经过286 d的运行,NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮(TN)去除率维持在90%以上,总氮去除负荷由0.129 kg/(m~3·d)提升至0.520 kg/(m~3·d),反应器启动成功。化学计量关系和pH变化均可作为判断反应器运行状况的指标,反应器启动成功时的ΔNH_4~+-N:ΔNO_2--N:ΔNO_3--N为1:1.24:0.14,出水pH在8.3～8.5之间,ΔpH维持在0.9左右。当反应器中TN质量浓度为186 mg/L时,游离氨对厌氧氨氧化的抑制浓度为3.1～20.4 mg/L。启动过程中,黑色颗粒污泥先解体,第256天污泥颜色转变为红褐色,再运行30天后反应器中出现大量颗粒污泥。复合型UASB厌氧氨氧化反应器能加速污泥颗粒化,同时有效减轻污泥上浮问题。     

ASBR反应器中污泥沉降性能研究

厌氧序批式反应器(ASBR)是一种间歇运行的高速厌氧生物反应器,污泥颗粒化、非稳态运行和反应与沉淀集于一体等重要特征,为其高效的固液分离提供了条件.试验考察了ASBR反应器在MLSS为9.0～30g/L,进水OLR(COD)为=3～10g/(L·d),进水F/M(COD)为0.19～1.1g/(g·d)时,对其颗粒污泥沉降性能的影响因素.结果表明,ASBR表现出优良的沉降性能,影响污泥ZSV和SV、SVI的主要因素是MLSS,ZSV和SV、SVI对MLSS呈现出较好的相关性.而进水F/M与SV和ZSV、SVI之间无明显的变化规律.     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对好氧污泥颗粒化的影响研究

研究了投加不同金属离子(Ca2+、Mg2+)在好氧污泥颗粒化过程中的作用,简要分析了颗粒形成过程中污泥的形态和物化性质变化,重点探究Zeta电位、胞外多聚物(EPS)的变化以及两者之间的关系。在接种普通活性污泥的2个序批式反应器中分别投加等量40 mg/L的Ca2+和Mg2+,培养运行34 d,2个反应器都已全部颗粒化,结果显示添加Mg2+更有利于缩短好氧颗粒污泥系统的启动时间,而添加Ca2+形成的颗粒污泥平均粒径较小,添加Mg2+更能促进EPS的分泌。底物匮乏期,添加Mg2+较添加Ca2+的微生物更易利用EPS作为碳源,且在饱食-饥饿期的交替阶段Mg2+对污泥表面Zeta电位造成的影响更大。     

番茄酱加工废水的好氧颗粒污泥活性恢复研究

在SBR反应器中,以人工配制的番茄酱生产废水培养了180多天的好氧颗粒污泥,经-18℃的长时间低温冷冻,作为唯一接种污泥实现颗粒化和活性恢复,并研究污泥特性的变化。结果表明,颗粒污泥10 d左右恢复活性,30 d完成新的颗粒化并恢复高效降解能力,新形成的颗粒污泥粒径分布均匀,平均沉速与粒径大小呈正相关,且粒径、密实度及沉速有所下降。优化沉淀时间到15 min,污泥浓度保持8.0 mg/L以上,COD、NH⁺_4-N、PO+_4-N、PO^(3-)_4-P平均去除率分别保持在95%,85%和80%以上,随着运行增加,系统处理效能稳定提高。     

好氧颗粒污泥处理啤酒废水的研究

以葡萄糖模拟废水培养出的好氧颗粒污泥为接种体,通过啤酒废水驯化,考察该污泥处理啤酒废水的可行性。实验结果表明,葡萄糖好氧颗粒污泥经驯化后能够迅速适应这种以糖类有机污染物为主的啤酒废水,驯化前后的污泥形态、生物活性差别不明显,相应的比耗氧速率分别为41.90和39.54g[O2]/(kg[MLSS].h)。驯化后的MLSS的质量浓度为8.23g/L左右,反应器的有机负荷稳定在4.3g[COD]/(L.d),而出水COD的质量浓度保持在45mg/L以下。因此,采用好氧颗粒污泥处理易生化的中低浓度工业废水有良好的应用前景。