重金属Cd胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮效能影响及机制的研究

以外源Cd²⁺和厌氧氨氧化(Anammox)颗粒污泥为探究对象,构建了升流式污泥床反应器,调查了Cd²⁺短期和长期暴露对Anammox颗粒污泥脱氮及污泥特性的影响。结果表明,短期影响中低浓度Cd²⁺短期暴露对Anammox颗粒污泥脱氮影响不明显但长期暴露实验中降低了脱氮性能,而高浓度Cd²⁺短期和长期暴露均降低生物脱氮性能。Cd²⁺降低了污泥浓度和沉淀性,但提高了胞外聚合物(EPS)含量,尤其蛋白质含量。当Cd的质量浓度为9.0 mg/L,NH₄⁺-N、NO₂^--N和TN的去除率分别下降至81.6%、79.5%和65.3%,总悬浮固体(TSS)下降至4.51 g/L,EPS含量提高至94.1～94.6 mg/g。微生物学分析表明,Cd²⁺存在提高了微生物丰富度和多样性,降低了Planctomycetes、Chloroflexi和Proteobacteria与生物脱氮相关...     

Cu2+、Ag+和Hg2+冲击对好氧活性污泥胞外聚合物含量及组成的影响

微生物产生的胞外聚合物可减小外来因素对微生物的危害,含有高浓度重金属离子的工业废水对活性污泥的影响较大。以好氧活性污泥作为研究对象,考察了不同浓度Cu²⁺、Ag⁺和Hg²⁺冲击条件下LB-EPS(loosely-bound EPS)和TB-EPS(tightly-bound EPS)的变化特点。结果表明,在相同浓度条件下,3种重金属离子对LB-EPS和TB-EPS的影响程度由高至低的顺序为Hg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺。在一定浓度范围的Cu²⁺、Ag⁺、Hg²⁺的冲击条件下,LB-EPS中各类有机物含量均呈逐渐上升的趋势,而TB-EPS中各类有机物含量则持续下降。两者的负相关性分析结果表明,LB-EPS中部分有机物含量的增大主要来源于TB-EPS中对应成分的溶解与释放。当重金属冲击浓度过高时,微生物细胞结构的完整性与新陈代谢功能会严重受损。     

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...     

典型纳米污染物和重金属复合胁迫抑制污水生物脱氮的机制解析

为明确金属纳米颗粒与重金属复合胁迫对活性污泥生物脱氮的影响,通过改变进水纳米Ag和Cu的浓度,探究了两者复合胁迫对生物脱氮的影响并揭示相关机制。结果表明,纳米Ag和Cu复合胁迫影影响生物脱氮性能,且与纳米Ag和Cu的暴露浓度有关。2.0 mg/L纳米Ag复合15.0 mg/L Cu组内COD和TN去除率下降至61.5%～68.9%和61.6%～62.3%,低于纳米Ag或Cu单独影响。此外,复合胁迫降低了污泥沉降性和有机质的含量并促进了胞外聚合物（EPS）的合成,EPS最大值高达125.6～128.5 mg/g,其中蛋白质和多糖的含量均显著增加。微生物群落结构受到纳米Ag和Cu污染而发生改变,并降低了Proteobacteria、Bacteroidetes和Nitrospirae的相对丰度。脱氮功能基因分析证实纳米Ag和Cu复合污染降低了生物脱氮相关机制。研究结果为金属纳米颗粒与重金属复合污染下生物脱氮技术提供了一定的数据支撑和理论依据。     

氨氮对颗粒污泥生物除磷的影响及相关机制探究

为探究进水氨氮(NH₄⁺-N)对颗粒污泥生物除磷的影响,构建了序批式反应器(SBR),在中温条件下考察了进水NH₄⁺-N对生物除磷颗粒污泥的特征及其污染物去除规律的影响。结果表明,进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,颗粒污泥沉降性能最好、生物量最大,稳定运行期污泥体积指数(SVI)为52.9 m L/g,总悬浮固体(TSS)质量浓度达到5.7～5.9 g/L,显著高于其他组别。粒径分析表明,适当提高NH₄⁺-N质量浓度利于颗粒污泥粒径增大,且当进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,0.8～1.2 mm粒径占比升高至34.6%。进水NH₄⁺-N能影响颗粒污泥胞外聚合物的质量分数及组分,当进水NH₄⁺-N质量浓度为40 mg/L时,EPS质量分数可高达134 mg/g,而N...     

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。     

温度影响好氧颗粒污泥处理含油废水机制探究

以含油废水为探究对象，构建颗粒污泥序批式处理系统，探究了温度变化（10、25、40℃）对颗粒污泥处理含油废水的影响。研究结果表明，颗粒污泥运行稳定时，10℃和40℃运行工况下，混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）的浓度略低初始值，而运行温度为25℃时，颗粒污泥的浓度显著提高。此外，25℃运行时，颗粒污泥体积指数（SVI）下降至51～56 mL/g，污泥沉降性提高。温度能影响颗粒污泥胞外聚合物（EPS）含量及主要组分。25℃运行时，EPS的含量降低至36.6 mg/g，显著低于其他两工况。温度主要对EPS内蛋白质（PN）的含量产生影响。在污染物去除方面，25℃运行时，稳定期出水COD基本维持在68～82 mg/L,COD的去除率在82.6%～86.7%，显著高于另外两组。温度能影响颗粒污泥对原油的去除，当温度为25℃时，颗粒污泥运行稳定时原油的去除率高达72.6%～75.6%。在对氨氮去除方面，除低温（10℃）氨氮去除率较低外，25℃和40℃运行工况下氨氮去除率大致相似。     

有机负荷率对厌氧颗粒污泥处理畜禽养殖废水效能的影响探究

针对高浓度畜禽养殖废水厌氧处理效率低，构建了外循环厌氧反应器(EGSB)，开展了进水有机负荷率(OLR)对EGSB处理畜禽养殖废水过程内污染物去除效能及颗粒污泥形成规律的影响，并解析相关作用机制。结果表明进水OLR提高至9.0 kg/(m³·d),COD、氨氮及总磷去除维持在91.2%～95.3%、89.6%和76.9%，产气及甲烷产率分别提高至4.64～4.94 L/(L·d)和2.96～3.40 L/(L·d)。适宜提高OLR提高了污泥颗粒化，在工况III内，污泥浓度提高至6.1～6.5 g/L，大粒径污泥质量浓度增加。OLR提高增加了颗粒污泥内胞外聚合物(EPS)含量，并影响了EPS内蛋白质/多糖比值。此外，OLR能影响EGSB内微生物群落特征，且当OLR为9.0kg/(m³·d)时，Firmicutes、Bacteroidetes和Proteobacteria是主要的门级别微生物，且相对丰度分别高达25.6%、16.5%和15.2%。研究结果为畜禽养殖废水高效处理提供一定理论依据。     

苯酚降低好氧颗粒污泥处理低C/N废水效能的机制探究

针对毒性有机物苯酚对好氧颗粒物运行效能影响不明确的现状,在室温条件下探究了不同苯酚浓度对好氧颗粒污泥(AGS)处理低C/N废水的效能的影响,并解析了相关机制。结果表明,苯酚降低了AGS对污染物的去除效能,降低了污泥浓度,导致沉降性下降,并提高了胞外聚合物(EPS)尤其是蛋白质的含量。5.0 mg/L苯酚暴露时,COD、总氮和PO₄^3--P去除效率分别下降至82.6%～84.6%、67.5%～71.6%和80.6%～84.3%,AGS浓度降至4.6 g/L,然而,SVI提高至120～127.5 mL/g,EPS含量提高至81.3～86.5 mg/g。苯酚暴露改变了AGS内微生物群落特征,当苯酚含量为5.0 mg/L时,Proteobacteria、Bacteroidetes和Nitrospirae的相对丰度下降至36.6%、21.3%和5.1%,远低于空白组。本研究结果为AGS处理含苯酚的低C/N废水提供了一定的数据支撑和理论依据。     

Cr6+对短程反硝化污泥胞外聚合物与抗生素相互作用的影响

通过对污水处理站缺氧池活性污泥,采用有效容积为2 L的序批式反应器,通过控制其碳氮比(C/N),实现短程反硝化驯化。开展了不同浓度的重金属铬离子(Cr⁶⁺)对胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)与抗生素相互作用的影响实验。结果表明：当投入1 mg/L Cr⁶⁺时,EPS中的蛋白质和多糖的基团中的结合位点增多,可能促进EPS与磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)的相互作用,或是羰基、醚、羟基等官能团可能有部分与SMX脱附,而与Cr⁶⁺结合。上述结果对重金属和抗生素复合污染水体的净化机制探索有一定的参考价值。     

污泥停留时间对新型A2/O工艺联合生物滤池深度处理城镇废水的探究

为探究污泥停留时间（SRT）对新型 A²/O 联合生物滤池工艺深度处理城镇低 C/N 效能的影响,以实际低 C/N废水为探究对象,构建了中试规模的 A²/O 联合 BAF 工艺,通过调控不同 SRT,在室温环境下比较新型处理工艺对生物脱氮除磷及污泥特征的影响。结果表明,SRT延长对 COD去除影响不明显,但提高了 NH₄⁺-N 和 PO₄^3--P 的去除率,SRT 延长至 16 d 时,NH₄⁺-N 和 PO₄^3--P 的去除率分别高达 94.6%～96.8% 和 94.5%～95.3%,均高于 SRT 为 10 d。SRT延长提高了污泥浓度并导致 VSS/TSS增加,此外,SRT适当延长改善了污泥沉降性,提高了胞外聚合物含量,尤其当SRT 为 14 d 时,EPS 含量高达 60.5～62.3 mg/g,蛋白质（PN）/多糖（PS）提高至 1.59～1.71。本研究结...     

运行工况对膜生物反应器内污泥特性的影响

探讨了膜生物反应器的运行工况对MBR内胞外聚合物(EPs)及污泥特性的影响,试验结果表明:污泥负荷№增加,污泥EPs降低,Zeta电位值降低.沉降性能变好,活性增加;曝气量增加,污泥EPs降低,Zeta电位值降低,沉降性能变好,活性先增加后降低;pH值由酸性变为碱性,污泥EPs增加,Zeta电位值增加.沉降性能先变好后...     

H2S气态基质对污泥生物沥滤处理效能的影响

采用H₂S作为污泥生物沥滤的部分替代营养底物,探究了不同的H₂S负荷对生物沥滤处理效能和群落动态的影响。实验考察了生物沥滤过程中pH、ORP、重金属去除率及CST的变化,并进行了群落多样性分析。结果表明：通入气体流量为2mL/min、负荷50mL/L的H₂S,能显著加快生物沥滤进程,提高污泥体系中pH的下降速率,保持更高的氧化还原电位。H₂S的加入不仅改善了脱水性能,CST加快了35.8s,而且对重金属的浸出也有显著的效果,Ni、Pb、Cr的去除率分别提高了18.35%、21.22%、13.07%,同时促进了各种重金属形态向易溶态的转化。电镜结果显示H₂S的加入促进了优势菌群繁殖,并使污泥颗粒变大且紧实。高通量测序显示,H₂S气态基质的加入强化了污泥生物沥滤处理效能,加速了污泥体系中的物种数、菌群丰度、群落多样性的减小趋势,促进变形菌门成为优势菌门,嗜酸菌属成为优势菌属。     

微塑料对颗粒污泥运行效能的影响

微塑料(MPs)作为新污染物的环境行为得到广泛关注。然而,MPs对好氧颗粒污泥(AGS)处理低C/N废水过程中颗粒化进程、营养盐去除规律及微生物种群特征的影响至今鲜有探究。因此,本论文以苯二甲酸乙二醇酯MPs和AGS为探究对象,在室温环境下,探究了MPs粒径对AGS处理城镇低C/N废水的影响,并解析相关作用机制。结果表明,MPs存在加速了AGS颗粒化,提高了污泥浓度,促进了胞外聚合物(EPS)分泌,且MPs粒径越大,颗粒化进程越显著。MPs存在降低了AGS对COD和营养盐的去除,且MPs粒径越大,营养盐去除抑制越显著。MPs粒径在150μm时,COD、NH₄⁺-N及TN的去除效率下降至81.6%～84.1%、82.3%～86.5%和61.6%～62.8%,均远低于空白组。MPs粒径越大,其在AGS内去除效率越低。大粒径MPs提高了Proteobacteria的相对丰度至59.6%,但降低了具有有机质分解能力的Bacteroidota的相对丰度。本论文丰富了MPs在水环境的影响行为,为日后MPs污染控制提供一定的理论依据。     

碳磷比对生物除磷效率及污泥特征的影响探究

针对进水碳磷比（C/P）冲击负荷对活性污泥生物除磷及污泥特征影响不明确的现状,在中温条件下开展了进水C/P(300/8～300/12)对活性污泥强化生物除磷及污泥特征的影响探究。结果表明：C/P降低利于生物除磷效率的提高,且当进水C/P由300/5降低至300/12时,生物除磷效率由84.5%～86.2%提高至94.6%～96.8%,化学需氧量（COD）去除率由86.5%～89.2%提高至94.2%～96.8%,生物除磷系统内氨氮去除均维持在90%以上,C/P变化对氨氮去除影响不明显。C/P降低提高了厌氧期TP释放和好氧期TP的超量吸收,且在阶段IV,厌氧净释磷量和好氧净吸磷量分别高达14.8 mg/L和26.37 mg/L,均高于其他阶段。COD的消耗主要集中于厌氧期。在C/P为300/12时,存在一定程度反硝化除磷。C/P降低提高了胞外聚合物（EPS）的含量,在阶段IV,EPS含量升高至78.8～81.2 mg/g。C/P降低对EPS内蛋白质含量具有一定促进作用。C/P降低促进了污泥沉降,在阶段III和阶段IV内,污泥体积指数下降至94～102 mL/g,沉降性能良好。研究结果对理...     

填料对一体式膜生物反应器运行效能的影响

进行了组合式膜生物反应器(CMBR)和一体式膜生物反应器(SMBR)处理生活污水的试验研究,以考察填料对处理效果的影响及减缓膜污染方面的作用。在稳定期,CMBR对COD的平均去除率为96.7%,SMBR为95.9%,对NH3—N的去除率分别为95.6%和94.9%,试验结果表明,填料的添加对反应器COD和NH3—N的去除效果影响不大,但能有效增强反应器对总氮的去除,去除率从54.5%提高到67.5%;经102 d连续运行,CMBR膜组件清洗次数少于SMBR,说明添加填料不仅提高了膜生物反应器(MBR)的处理效果,而且相对有效地减缓了膜阻力升高的速度;单位膜面积上胞外聚合物(EPS)的面密度与2个膜生物反应器过膜压力随运行时间的变化规律基本一致,CMBR和SMBR中膜阻力与单位膜面积上EPS的面密度正相关,证明EPS对膜污染有着重要的影响。     

新型包埋污泥EPS吸附小球对含Cd2+废水吸附性能的研究

运用包埋法在吸附小球内包埋污泥胞外聚合物(EPS)制备新型吸附小球,研究新型EPS吸附小球的吸附性能,并利用扫描电镜SEM对其进行性能表征;主要考察溶液的pH、温度、EPS投加量及Cd2+的初始浓度对小球吸附性能的影响,建立小球吸附的动力学模型。结果表明,包埋了EPS的吸附小球具有更大的比表面积,对Cd2+的吸附效果更好,且该过程符合Langmuir准二级动力学吸附方程;吸附量与溶液的pH和温度有密切的关系;在Cd2+的初始质量浓度为60 mg/L的条件下,随着温度的升高,小球对Cd2+的吸附效果明显好于其他吸附反应,在包埋了EPS后,小球对Cd2+的最大吸附量由之前的45.31%提高到了64.78%。     

污泥停留时间对活性污泥微生物代谢产物的影响

采用序批式反应器,通过改变排泥量控制(SRT)变化,分析变化的SRT对微生物代谢产物的影响趋势.结果表明,单一反应器SRT的连续变化过程中微生物代谢产物的变化没有明显的规律性.EPS含量在总体上与SRT的变化呈反比,但具体变化较为复杂.SRT在10～30d波动时,EPS含量对SRT的下行趋势具有短时的缓冲能力,但SRT在5～40 d波动时其缓冲能力被破坏SRT的变化对EPS中蛋白质组分的影响明显大于多糖组分,蛋白质组分在SRT的变化初期通常有所下降.SMP含量受SRT影响的规律性不强,且在SRT为10～30d变化较为平缓.短泥龄培养条件下,EPS作为碳源和能源被储备时,蛋白质的储备优先于多糖.     

温度对推流式微氧污泥床脱氮效能的影响

研究了温度变化对推流式微氧污泥床(PMSB)运行过程中同步脱氮除碳处理低碳氮比污水效能的影响。结果表明,反应器在33℃运行,NH4+-N和TN去除率分别稳定在90%和80%以上,COD去除率达到91.5%。温度的阶段性下降(33~15℃)导致功能菌群活性受到抑制,污泥氮负荷(NRR)由75.5 mg/(g·d)降至15℃时51.3 mg/(g·d)。15~33℃污泥活化能为14.8 k J/mol,胞外聚合物(EPS)含量随着温度的降低显著升高。温度回升至30℃时脱氮效能迅速恢复,表明反应器对温度变化的适应性较强。     

纳米金属及其氧化物对污水生物处理系统中微生物的影响

微生物以其独特的生理生化特性,在市政污水处理中承担着去除有机物和脱氮除磷的重要作用,然而纳米金属及其氧化物的广泛应用提高了纳米材料进入污水处理厂的可能性,致使污水处理中的微生物暴露在风险环境中。文中从微生物聚集体存在形式角度出发,概述了纳米材料对微生物特性的影响,揭示了微生物在不利条件下的应对机制,为从群体感应角度深入探究微生物应对纳米材料等胁迫作用提供重要理论依据,并对曾处于胁迫下的微生物功能修复的可能性提出展望。