不同运行方式对好氧颗粒污泥性能的影响

研究完全好氧运行方式和好氧/缺氧运行方式下的好氧颗粒污泥性能的影响。不同的运行方式在SBR反应器分别运行一个月,检测分析好氧颗粒污泥对COD、PO_4~(3-)-P去除效果。试验结果表明,这两种运行方式对COD去除率影响甚微,但在好氧/缺氧运行方式下更利于除磷菌释磷和超量吸磷,提高了除磷能力。     

城市污水自养脱氮系统中有机物与磷的回收

厌氧氨氧化的发现使开发低能耗城市污水处理技术成为可能,可通过生物吸附实现污水能源与资源的回收。强化除磷系统污泥龄(SRT)仅为2 d,系统抗冲击性强,污泥沉降性良好,污泥体积指数(SVI)低于50,可为自养脱氮系统提供稳定的进水,但系统污泥碳含量仅为37%。将反应器内好氧水力停留时间(HRT)降至 40 min后,实现有机物去除序批式反应器(SBR)的稳定运行,厌氧段COD去除率占总COD去除率的93.8%,这表明系统对有机物的去除主要为生物吸附作用,同时污泥碳含量提升至48%。由于异养菌对有机物的消耗利用与除磷菌的吸磷过程同时进行,若试验废水C/P比较低,可降低系统水力停留时间、提升碳的回收率并辅助少量的化学除磷手段,对系统厌氧搅拌时间、曝气时间及污泥龄进行优化,从而实现C与P的高效回收。     

碳源对SBR系统短程硝化/反硝化除磷影响的比较研究

2个实验室规模的序批式反应器在厌氧/好氧/缺氧交替条件下运行,以比较表面活性剂SDBS促进剩余污泥发酵产生的发酵液(S-SBR)与乙酸(A-SBR)分别作碳源对同时生物除磷脱氮系统的影响.结果表明,2个SBR反应器中均发生部分短程硝化反硝化,好氧段,S-SBR中亚硝态氮累积的VSS最高浓度为3.5mg·g-1,累积率达到70.0%,分别为A-SBR的2.3倍和1.7倍;A-SBR中的磷主要通过好氧聚磷去除,而S-SBR中除了好氧聚磷外,另有13.0%的磷通过反硝化除磷去除,使得S-SBR中总氮和磷的去除率(分别为94.7%和100.0%)比A-SBR(分别为79.2%和73.4%)高,因此,以剩余污泥发酵液作碳源与乙酸相比有助于生物脱氮除磷系统保持较好的脱氮、除磷效果.     

同步脱氮除硫污泥及其微生物生态学特性

研究了同步脱氮除硫反应器稳态运行时的污泥特性与微生物生态学特性。测得污泥粒径为0.54～3.99mm,沉降速度为56.13～171.43 m·h~(-1),污泥湿密度为1.08 kg·m~(-3)。采用光学显微镜观察发现,污泥形状不规则,由污泥亚单位(菌胶团和絮体污泥)复合而成。采用扫描电镜观察揭示,污泥表面微生物以杆菌为主,内部微生物形态多样。运用PCR-DGGE分析表明,同步脱氮除硫污泥的微生物种类多样性较高,其中以变形菌门的微生物为主。     

升流管式A/O反应器除磷效果的研究

利用升流管式A／O反应器(Up-Flotv Tube Reactor，UFTR)进行了生物除磷的试验研究，并与SBR的效果进行了对比分析。该系统稳定运行三个月的结果表明，对COD、P0^3-4一-P和TP的去除率分别达96％、99％和98％以上，优于SBR的处理效果。流态试验表明UFTR反应器的螺旋流动特征使其接近于活塞流反应器，有利于在空间上形成有机物的梯度分布。而且UFTR反应器所形成的微生物生态系统更稳定，污泥指数较低，污泥的稳定性较好。另外还发现：好氧柱内的D0过高或过低对吸磷都不利，为获得较好的除磷效果，应对好氧柱的D0进行适时监测和控制，使D0在2～3mg／L之间。     

生物除磷的电场强化作用及其规律研究

本课题通过对比试验对生物除磷的电场强化作用及其规律进行了初步研究,结果表明,在试验条件下(电流密度:i=0．04-0．08mA／cm2),无论那个反应时段(厌氧段、好氧段)施加电场,对提高、稳定生物除磷效率都有积极的作用;对比研究发现,在相同的电流密度下,好氧段电场强化对除磷效果的促进作用更明显,在最佳工况(好氧段强化,i=0．08mA／cm2),电场强化反应器TP平均去除率高达92％,比对照组普通生物反应器高出15％。另外,试验分析了剩余污泥的含磷量,数据显示,电场强化生物反应器剩余污泥含磷率达5．04％(干重),比对照组普通生物反应器高0．68％,进一步表明了电场可强化活性污泥的超量吸磷能力。     

二次流场促进高浓度颗粒污泥体系的传质效率

将提供特定流体动力条件(二次流)的SSBR反应器和普通向上流SBR反应器进行对比,试验分析氧传质性能、降解性能和颗粒污泥形态,研究高浓度颗粒污泥体系中,优化的流体动力条件-二次流对氧传质效率的影响以及由此引起的种群分布变化.结果表明,SSBR反应器的氧传质速度更快,稳定运行的SSBR反应器能维持更高的溶解氧,有利于提高颗粒污泥内部的溶解氧渗透能力,对颗粒污泥中心区域的营养供给充分,颗粒污泥内部微生物不易老化,有利于颗粒污泥体系的稳定和强化有机物的降解效率.     

碳源对除磷颗粒污泥除污效能和微生物特性的影响

采用厌氧-好氧间歇运行模式，在SBR反应器中分别以丙酸钠、乙酸钠、葡萄糖、蔗糖为单一碳源对生物除磷颗粒污泥进行培养驯化，并考察不同碳源下除磷颗粒污泥对水中磷的去除效果，同时结合高通量测序，探究不同碳源驯化的生物除磷颗粒污泥中微生物种群结构的变化情况。结果证明：碳源为丙酸钠时，系统对磷的去除效果最佳。高通量测序结果表明：碳源对除磷颗粒污泥的微生物种群结构影响显著，以丙酸钠为碳源的颗粒污泥中聚磷菌（PAOs）占比最高；以乙酸钠为碳源的颗粒污泥聚糖菌（GAOs）占比最高；以蔗糖为碳源的颗粒污泥PAOs含量最低，对磷的去除效果最差。     

缩短厌氧时间至零后SBR对磷的去除特性

在采用人工废水厌氧-好氧交替运行出现了典型的厌氧释磷、好氧超量摄磷、具有良好的除磷效果的SBR中,不断缩短厌氧时间至只有好氧段,研究反应器对磷的去除特性的变化.结果表明,当进水COD、ρ(NH~+_4-N),ρ(PO_4~(3-)P)分别为100、5、10mg·L~(-1)时,厌氧时间由75min逐步缩短为15、10、5min,释磷几乎在进水的20 s内完成,反应器内磷的质量浓度达到28～40.16 mg·L~(-1),在随后的厌氧阶段,继续释磷,好氧段磷的质量浓度迅速降低,出水磷的质量浓度在3.62～5.32 mg·L~(-1)之间,磷的去除率由接近100%下降到50%左右;厌氧时间缩短为0min后,进水的同时就开始曝气,但仍然出现释磷,磷的质量浓度达到36.9mg·L~(-1),在随后135min内液相主体中磷的质量浓度快速降低,微生物对磷的去除率还能达到44%以上.沉淀期(30 min)和闲置期(40 min)均没有观察到水中磷质量浓度的增加,反应器出现单一好氧生物超量聚磷的现象.经过40d左右的运行,这种单一好氧生物摄磷也没消失,去除率稳定在40%以上.除磷的发生是微生物在进水有机物浓度很低下经过特定诱导,在好氧环境下进水瞬间DO质量浓度的短时略微下降释磷,然后超量摄磷的结果.     

好氧颗粒污泥的工程应用及其研究进展

介绍了中试规模和实际工程中好氧颗粒污泥(AGS)的颗粒化进程、物化特征、对污染物的去除效果,评述了几种新型连续流反应器培养AGS的潜力,提出通过对现有污水处理厂连续流反应器升级改造,达到推广AGS工艺的目标。好氧颗粒污泥(AGS)是在特定的环境下自发形成微生物凝聚体,具有结构密实、微生物浓度高、沉降性能好、抗冲击负荷能力强、对有毒有害物质耐受性好等特点。并指出与反硝化除磷工艺相结合、处理含人工纳米材料的废水、资源回收与剩余污泥管理,将成为AGS工艺今后的研究重点。     

垂直式厌氧好氧一体化反应器的快速启动

通过对内循环(IC)厌氧反应器进行改进,使其成为垂直式厌氧好氧一体化组合工艺,实现对高浓度DHA废水的耦合处理。试验采用高负荷、高进水浓度的方式对反应器的启动进行了分段研究,并分别对厌氧及好氧段有机物降解进行了效能分析。研究表明,启动初期采用DHA废水与生活污水混合进水的方式并控制反应器在中温条件下运行,可完成对反应器的快速启动。经60 d的调试运行,一体化反应器中厌氧段容积负荷达到10 kg COD/(m~3·d),COD去除率稳定在60%左右,好氧段容积负荷达到4 kg COD/(m~3·d),出水COD小于500 mg/L,满足《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)。60 d后厌氧段颗粒污泥形状规则、密实,经扫描电镜观察发现,污泥表面具有较大孔隙且杆状菌占优势,好氧污泥在电子显微镜下可观察到钟虫。     

序批式反应器中反硝化除磷脱氮的研究

为了提高污水脱氮除磷的效率,研究采用序批式反应器(SBR工艺)厌氧、好氧和缺氧(AOA)的运行方式富集反硝化聚磷菌(DPB),实现同步脱氮除磷。结果表明:在好氧段投加甲醇作为碳源(25—40 mg/L)可有效抑制好氧吸磷,对硝化反应影响较小,能够在缺氧段实现同时反硝化脱氮除磷。SBR反应器稳定运行10个月,当进水NH4+-N、PO43--P分别为30,15 mg/L时,总氮(TN)和PO43--P的平均去除率分别为82.5%和92.1%。聚磷菌能够利用硝酸盐作为电子受体,DPB占总聚磷菌的比例达到44.8%。与A2O运行方式相比,AOA运行方式更有利于实现DPB的富集。     

生物除磷系统微生物能量代谢活性对好氧吸磷能力的影响研究

通过改变强化生物除磷(EBPR)工艺好氧反应阶段的反应温度实现对微生物能量代谢活性的改变,进而研究微生物能量代谢活性变化对好氧吸磷能力的影响。在微生物经历完全相同的缺氧-厌氧环境下,分别进入反应温度控制为12、20、28℃的好氧反应器,微生物脱氢酶活性、电子传递体系活性以及参与生化反应三磷酸腺苷(ATP)含量的水平均随着反应温度的上升而提高;随着能量代谢活性的增强,微生物好氧吸磷效率、好氧吸磷动力以及好氧阶段聚β羟基丁酸酯利用效率均相应提高;不同水质之间由于挥发性脂肪酸(VFA)含量不同,微生物能量代谢活性对好氧吸磷能力的影响程度不同,微生物能量代谢活性越强,处理水中VFA含量越高,其除磷能力越强。     

改良A~2/O对低C/N城市污水的脱氮除磷研究

针对牡丹江城市污水低C/N水质特点,依据现有污水处理厂广泛应用的A~2/O工艺,提出一种改良A~2/O工艺,并投加填料以期解决脱氮除磷过程中存在的碳源竞争、污泥龄矛盾等问题。通过控制回流至预缺氧段的污泥量,回流体积比为15%时,获得最释磷效果,并探讨了其对除磷效果的影响作用,考察至好氧段的污泥回流量与好氧段NH_3-N去除的关系,并分析了缺氧段硝化液回流量对TN去除的影响,污泥回流体积比为50%时,达到最佳效果,硝化液回流体积比为2.5时,获得最佳处理效果;同时研究了投加填料后污泥龄的调整对工艺脱氮除磷的影响。改良A~2/O工艺能够有效地解决反硝化细菌和厌氧释磷菌对有机物的竞争,通过投加填料可有效缓解脱氮与除磷之间存在的污泥龄矛盾。     

结合胞外聚合物作用的强化生物除磷研究进展

强化生物除磷(EBPR)认为废水中的磷主要通过聚磷菌(PAOs)在厌氧/好氧交替的条件下被微生物富集,最终通过将好氧末端的富磷剩余污泥排出系统从而达到除磷的目的。然而,近年来的研究揭示污泥中的胞外聚合物(EPS)也聚集了一定数量的磷,表明EPS在EBPR中的作用不可忽视。结合国内外研究进展,从传统生物除磷理论及其局限性,EPS的组成、EPS中磷的形态与含量及其动态变化等方面对其在生物除磷中发挥的作用进行总结,以期对未来的胞外聚合物研究提供重要参考。     

m(C)/m(P)对污泥絮体中磷形态与分布及除磷能力的影响

采用连续流强化生物除磷系统(EBPR),研究进水m(C)/m(P)对聚磷菌(PAOs)的除磷能力和污泥絮体中磷的形态与分布的影响。结果表明,在进水m(C)/m(P)分别为100、65、45条件下,系统有稳定高效的除磷效果,磷的去除率维持在88%以上。将进水m(C)/m(P)由100降低至45,PAOs可以合成和消耗更多量的单位污泥胞内聚合物,污泥好氧消耗单位PHA的吸磷量由0.52 mg/(mg·L)提高至0.64 mg/(mg·L);低m(C)/m(P)的污泥表现出更高的TP和各形态磷含量,且在厌氧、好氧过程中,污泥中TP和无机磷有更大的增加量,对应着更显著的生物除磷过程,对应着低m(C)/m(P)的污泥絮体有更强的好氧吸磷能力。     

不同温度下反硝化除磷污泥特性研究

在低温(15℃)与常温(25℃)条件下,用SBR反应器对反硝化除磷污泥特性进行了系统分析.结果表明.在常温与低温条件下反硝化除磷菌(DPB)污泥均具有较好的沉降性能:总磷质量分数分别为2.3%～3.7%和1.6%～2.1%;DPB占总PAOs的质量分数(R<,DPB>)分别约为77%和51%;VSS/SS分别为76%～88.6%和74%～85.3%.低温下DPB污泥中存在钟虫和少量轮虫等原生动物.低温下DPB污泥系统运行正常,可通过增加污泥浓度和延长反应时间以提高除磷率.     

厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成

以好氧硝化颗粒污泥与厌氧氨氧化生物膜作为接种污泥,在缺氧条件下利用EGSB反应器培养厌氧氨氧化颗粒污泥。根据反应器内污泥性状以及运行效果,随时调整反应器的进水基质浓度以及上升流速等关键控制因素,加快厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成。同时考察系统的脱氮效能、粒径分布、厌氧氨氧化颗粒污泥表面形态以及内部结构与微生物分布情况。反应器运行80 d后,培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,平均粒径为0.556 mm;89 d时,总氮去除负荷达4.758 kg N·m-3·d-1。FISH表明颗粒污泥中厌氧氨氧化菌为优势菌种,同时SEM与TEM观察表明颗粒污泥是由多个小颗粒聚集形成,而且形状不规则,内部结构排列紧密。     

硫酸铝投加量对前置A~2/O除磷及活性污泥性能的影响

为保证城镇污水厂出水总磷达标排放,以A~2/O工艺为研究对象,采用生物除磷与前置化学除磷相耦合的方法,重点考察Al_2(SO_4)_3投加量对出水TP含量以及反应器内活性污泥性能的影响。结果表明,铝、磷摩尔比为1:1时,出水COD和TP、NH4~+-N、TN含量均达到了GB 18918-2002的一级A标准;铝、磷摩尔比为0.5:1时,出水TP的质量浓度则高达2.0 mg/L左右。铝、磷摩尔比为1:1时,好氧污泥SVI由投药前的87.4 m L/g降至74.2 m L/g,ζ电位由-4.73 m V降至-7.16 m V,氧吸收速率由3.185 mg/(g·min)升到3.462 mg/(g·min),胞外聚合物(EPS)的总量由66.25mg/g升到105.2 mg/g,蛋白质与多糖的质量比由5.23降至2.09,表明污泥活性、沉降性能、脱水性能增强。进行好氧污泥微生物群落结构分析,发现铝、磷摩尔比为1:1时微生物种属由投药前8种减为5种,微生物丰度降低,拟杆菌和绿弯菌的比例有所上升,与变形菌一起成为反应器内优势菌群。     

吸附-生物降解法处理含挥发性有机物废水

采用吸附-生物降解法处理含碳氢溶剂挥发性有机物(VOCs)的水洗废水,研究了废水中挥发性有机成分的非稳性,考察了2种活性污泥(厌氧、好氧污泥)对废水中挥发性有机物的吸附性能,探讨了厌氧-好氧组合工艺对水洗废水的降解效能,分析了处理工艺的运行效果。结果表明,水洗废水中的VOCs易再次挥发,曝气状态下VOCs的最大挥发率为11.26%。活性污泥可快速吸附废水中有机物,防止VOCs挥发。好氧活性污泥对有机物的吸附能力优于厌氧活性污泥,吸附35 min时废水中COD含量降低了62%,吸附结果与Langmuir模型拟合较好(R²=0.991)。水洗废水中添加生活污水均衡了废水营养比例,提高了废水中难降解有机物的去除效果,当ABR-CSTR反应器进水中水洗废水占比≤60%时,COD和TOC平均去除率分别为86.9%和90.7%。吸附段HRT为0.8 h、生物降解段HRT为24 h时,吸附-生物降解装置对水洗废水中COD和TOC平均去除率分别为85.6%,91.7%,含挥发性有机物废水得到有效处理。