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。     

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。     

厌氧耦联二级缺氧-好氧工艺强化生物脱氮除磷的探究

针对传统A²/O工艺处理低C/N废水过程中氮磷去除不理想的现状，开发了厌氧耦连二级缺氧-好氧工艺(AMAO)强化低C/N生活废水的新工艺。结果表明在低C/N进水中，AMAO工艺能较好去除COD、氨氮和总磷，在稳定时期，出水COD、氨氮和TP的去除效率分别为94.6%～96.2%、94.2%～95.6%和92.1%～93.5%，均高于传统A²/O工艺。多级缺氧好氧交替强化了脱氮除磷微生物代谢。在污泥特征方面，AMAO工艺污泥浓度大致为4.5～4.6 g/L，胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)的含量大致为5.4～5.6 mmol/g，高于传传统A²/O工艺。微生物群落分析表明AMAO工艺内相对丰度前四的为Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Nitrospirae(硝化菌门)和Acidobacteria(酸杆菌门)。本研究结果为低C/N生活废水的高效处理提供了一定的技术支撑。     

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。     

全氟辛酸对好氧颗粒污泥处理低C/N废水的影响

开展了不同温度下新污染物全氟辛酸(PFOA)含量对好氧颗粒污泥(AGS)处理低C/N废水过程中运行效能及微生物群落特征的影响。结果表明，PFOA对AGS系统的影响具有浓度依赖性。低浓度PFOA(低于0.5 mg/L)对COD、NH₄⁺-N及总氮(TN)去除无明显影响，但提高磷酸盐去除。超过0.5 mg/L PFOA降低AGS对污染物和营养盐的去除。温度升高(25℃提高至35℃)利于提高AGS活性，且提高PFOA在AGS系统内的去除。高浓度PFOA降低了污泥浓度和有机质占比，刺激胞外聚合物(EPS)分泌，提高蛋白质(PN)和多糖(PS)含量。在2 mg/L,25℃下，EPS含量为73.6 mg/g,PN和PS占比提高至39.5 mg/g和26.6 mg/g。温度升高能降低PFOA的生物毒性。微生物群落特征分析揭示高浓度PFOA降低了变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)占比，在属水平上，降低了与生物脱氮相关微生物的相对丰度。研究结果AGS处理含PFOA的低C/N废水提供一定理论依据和强化策略。     

揭示曝气模式影响营养盐去除及污泥特征的机制

设置了不同曝气方式，考察了运行模式（连续和间歇）对低表观气速好氧颗粒污泥（AGS）处理城镇低C/N废水过程中污泥特征及污染物去除规律的影响。研究表明，间歇曝气利于AGS的快速形成及污染物的去除。间歇曝气运行时AGS内污泥浓度混合液悬浮固体（MLSS）高达5.1～5.6 g/L，挥发性悬浮固体（VSS）/MLSS为0.72～0.75，粒径为741～758μm，均高于连续曝气组别。此外，间歇曝气提高了AGS内胞外聚合物（EPS）含量提高至57.6 mg/g，其中蛋白质（PN）含量变化不明显而多糖（PS）含量增加显著。EPS含量提高提高了AGS的机械强度。间歇曝气能提高AGS对化学需氧量（COD）、总氮（TN）及总磷（TP）的去除，且稳定时期去除率分别高达94.6%～95.2%、82.5%～85.3%和86.5%～89.5%，均高于连续曝气组别。典型周期研究发现间歇曝气提高了AGS对COD的去除及厌氧期TP的释放，提高了微生物的代谢活性。     

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。     

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。     

铀对好氧颗粒污泥处理核工业废水的影响及机制探究

为明确核工业废水内典型金属铀对好氧颗粒污泥（AGS）运行效能及微生物群落特征的影响，构建了实验室规模的AGS反应器，在中温条件下采用控制进水铀浓度的方法探究了铀含量对AGS处理核工业废水运行效能的影响。结果表明，铀对AGS的影响与其含量密切相关，低于0.05 mg/L对AGS运行效能影响不明显，而超过0.1 mg/L铀显著降低了AGS对污染物和营养盐的去除，并影响了微生物代谢活性及群落结构。当铀浓度为1.0 mg/L时，COD升高至50.5～57.3 mg/L，去除效率下降至77.6%～79.2%。此外，高浓度铀降低了AGS对营养盐的去除。超过0.1 mg/L铀降低了AGS内污泥浓度，提高了胞外聚合物（EPS）含量。高含量铀降低了微生物的代谢活性，降低比耗氧速率（SOUR）和脱氢酶活性。微生物学分析揭示高含量铀降低了AGS内门水平上Proteobacteria、Bacteroidota，属水平上Nitrosomonas和unclassified＿Comamonadaceae的相对丰度。本研究为AGS处理含铀核工业废水提供了一定的借鉴。     

曝气方式对好氧颗粒污泥处理城市低C/N废水的探究

针对城市低C/N废水脱氮除磷效率低的现状,开发了基于不同曝气方式的好氧颗粒污泥(AGS)脱氮除磷新技术,研究了不同曝气方式对AGS去除污染的性能及污泥特征并探究相关作用机制。结果表明,相较于均匀曝气方式,逐步提高曝气强度利于AGS对污染物的去除,逐步提高曝气强度反应器中稳定出水化学需氧量(COD),溶解性磷酸盐(SOP)的去除效率分别高达91.7%～92.3%和90.5%,出水NH_4~+-N的质量浓度低至2.6～3.1 mg/L,上述去除效能显著高于均匀曝气及逐步降低曝气强度的反应器。机制分析表明逐渐提高曝气强度利于聚磷微生物对COD的吸收,SOP释放的浓度最高达40.3 mg/L,且出水NO_3~--N质量浓度低至6.3 mg/L,反硝化能力加强。此外,AGS污泥特征分析表明逐渐提高曝气提高污泥沉降性及污泥中生物量,且蛋白质与多糖的比值升高至1.42,高于其他曝气方式。     

重金属Ni影响下好氧颗粒污泥处理畜禽养殖废水的探究

以生猪养殖场厌氧消化出水为探究对象,构建了好氧颗粒污泥（AGS）体系,在中试规模下探究了不同浓度Ni影响下AGS处理畜禽养殖废水效能及污泥特征的变化规律。结果表明低浓度Ni(<2.0 mg/L)对AGS的处理效能及污泥特征影响不明显,而当Ni浓度高于2.0 mg/L,Ni存在降低了AGS中生物量并导致沉降性变差。当进水Ni为4.0 mg/L时,出水COD为73.5～76.8 mg/L,相应去除效率仅为81.3%～83.4%,远低于对照组。TN去除效率下降至70.6%～71.9%。高浓度NI降低了AGS内MLSS浓度并提高了SVI值。此外,Ni能影响AGS内胞外聚合物及组分的含量,当Ni浓度提高至4.0 mg/L,EPS含量升高至98.6 mg/g,PN和PS的含量分别为41.3 mg/g和25.9 mg/g。氧的利用速率和比耗氧速率揭示高浓度Ni存在能抑制微生物呼吸作用。本研究对评重金属Ni影响下AGS处理畜禽废水提供一定理论依据与数据支撑。     

好氧颗粒污泥处理锅炉脱硫废水的性能及机制探究

为了探究好氧颗粒污泥(AGS)对锅炉脱硫废水处理效能及作用机制,以AGS和锅炉脱硫废水为探究对象,构建了AGS和传统A²/O工艺,在中温条件下比较了AGS和传统A²/O工艺对锅炉脱硫废水处理效能的影响,并解析相关作用机制。结果表明,相较于传统A²/O工艺,AGS处理锅炉脱硫废水具有更优的污染物和营养盐去除,在AGS工艺内,化学需氧量(COD)、NH₄⁺-N和总氮(TN)的去除率分别高达94.6%～97.8%、94.3%和74.3%。AGS工艺内胞外聚合物(EPS)含量高于传统A²/O工艺。在内聚物聚羟基脂肪酸酯(PHA)富集方面,AGS展示出更大富集量,可高达5.87 mmol/g,但糖原质的代谢水平下降。AGS内微生物群落主要是Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes,其中Bacteroidetes和Nitrospirae的相对丰度显著高于传统A²/O工艺。研究结果为锅炉脱硫废水的高效处理提供一...     

环丙沙星对好氧颗粒污泥同步脱氮除磷的影响

以合成废水为研究对象,在AGS系统中探究了CIP对同步脱氮除磷的影响并揭示作用机制。实验结果表明,低ρ(CIP)对AGS系统营养盐去除影响不明显,而当ρ(CIP)为3.0 mg/L时,AGS系统COD,TN及TP的去除效率分别为71.3±3.2%,72.3±3.6%和74.6±3.1%,显著低于空白组。CIP在AGS系统中的去除主要依赖吸附。CIP降低了AGS系统硝化,反硝化,厌氧释磷及好氧吸磷过程。当ρ(CIP)为3.0 mg/L时,细胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)最大净增量为0.6±0.05 mg/g,仅为空白组的54.5±1.6%。酶活性分析表明CIP降低与生物脱氮除磷过程相关关键酶的活性。微生物群落结构分析揭示当ρ(CIP)为3.0 mg/L时,生物除磷关键微生物Candidatus_Accumulibacter和Actinobacteria的相对丰度为4.5%和8.4%,生物脱氮微生物Nitrosomonas和Nitrosospira的相对丰度分别为0.21%和0.19%。     

磺胺甲恶唑对新型后置缺氧反硝化工艺处理低C/N废水的影响

磺胺甲恶唑（SMX）是废水内高频检出的新污染物,SMX的环境影响行为备受关注,然而SMX对新型后置反硝化工艺处理城镇低C/N废水的影响至今鲜有报道。本工作在中温条件下考察了SMX对新型后置缺氧反硝化工艺处理低C/N废水的影响,并通过分析SMX暴露条件下新工艺胞内和胞外聚合物的变化规律揭示SMX对新工艺的影响机制。结果表明低于0.5 mg/L SMX对新工艺内污染物去除影响不明显,而超过1.0 mg/L降低了新工艺脱氮除磷效率,4.0 mg/L SMX组别内,COD、总氮（TN）和磷酸盐（SOP）去除效率分别下降至71.3%～75.5%、59.6%～63.4%和71.3%～73.6%。机制分析表明高浓度SMX降低了胞内聚合物PHA的生物合成而刺激了糖原质代谢。SMX暴露浓度越高,PHA生物合成下降越显著,而糖原质代谢越强烈。研究结果为新型后置缺氧工艺处理含SMX废水提供了一定的数据支撑。     

运行模式对好氧颗粒污泥处理低碳氮比城镇废水的特性研究

为探究不同运行模式对好氧颗粒污泥（AGS）培养及处理低C/N城镇废水的影响,构建了两个有效体积为5.0 L的反应器,在中温条件下比较了完全好氧（R1）及多级厌氧/好氧交替（R2）对AGS及处理性能的影响。结果表明,稳定运行时,R2内MLSS含量更高,可至5 346～5 462 mg/L,沉降性好,SVI低至62.5～65.6 mL/g,0.3～0.6 mm粒径分布占比高达56.6%。在污染物去除方面,R2内COD去除率可高达92.5%～96.7%,而对NH₄⁺-N去除方面,两反应器之间差异不明显。R2内PO₄^3--P出水质量浓度低至0.66～1.16 mg/L,去除率高达89.5%～91.3%,高于R1。微生物群落分析表明,Saccharibacteria和Proteobacteria是主要的微生物,R2内Proteobacteria和Bacteroidetes的相对丰度分别高达35.21%和10.51%高于R1组别,这与R2展现出较好的脱氮除磷效率相一致。     

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。     

生物表面活性剂强化城镇污泥水解液提高生物脱氮性能的探究

为强化生物反硝化脱氮效率，在中温条件下开展了生物表面活性剂烷基多苷（APG）强化污泥厌氧发酵水解液提高生物脱氮的探究。结果表明，APG的最佳剂量为0.15 g/g（以固体含量计），挥发性脂肪酸和溶解性COD的最大产量分别为3 415 mg/L和4 289 mg/L。发酵液作补充碳源能提高生物脱氮工艺内COD和总氮（TN）的去除效率分别至94.2%～96.3%和94.2%～95.3%，显著高于空白和乙酸盐作补充碳源组别。发酵液能影响生物脱氮污泥特征，提高污泥内有机质含量，挥发性悬浮固体（VSS）/总悬浮固体（TSS）提高至0.69～0.75，而降低胞外聚合物（EPS）的含量至58.5～64.2mg/g。发酵液提高了活性污泥内微生物的丰度和多样性，与生物脱氮相关微生物Proteobacteria、Chloroflexi和Bacteroidetes的相对丰度分别提高至31.2%、24.3%和18.5%。本研究结果为污泥的资源化利用和强化生物脱氮提供了一定的理论依据。     

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。     

温度对颗粒污泥处理畜禽养殖废水脱氮除磷效果的影响

建立序批式反应器,分析了不同温度下颗粒污泥对畜禽养殖废水脱氮除磷的影响。结果表明,颗粒污泥可有效处理畜禽养殖废水,并当温度由10℃提高至30℃,化学需氧量(COD)、氨氮及总磷(TP)的去除效率分别由70.6%～72.8%提高至80.6%～81.3%,71.2%～75.5%提高至85.6%～88.9%,75.8%提高至81.4%。此外,温度升高,促进了颗粒污泥的浓度及沉降性,促进了颗粒污泥内胞外聚合物(EPS)的含量,尤其是蛋白质(PN)的含量,当运行温度由10℃提高至30℃,PN的含量由46.5 mg/g升高至59.6 mg/g,元素分析表明温度升高促进了颗粒污泥内Na和Mg的百分比。