生物炭性质对好氧颗粒污泥形成及其特性的影响探究

为快速培养优质的好氧颗粒污泥(AGS),本研究选取三种性质差异较大的生物炭为载体培养AGS,探究生物炭性质和富集的微生物菌属对AGS形成的影响及其特性。结果表明,添加生物炭可有效缩短AGS的形成时间,R1、R2和R3比R0分别提前5、2和3 d出现颗粒,且AGS占比提高了27.38%、10.68%和3.07%。生物炭可富集更多的EPS分泌菌和有机物降解菌,诱导形成更致密的AGS。生物炭O/C、(O+N)/C与颗粒污泥占比存在显著正相关;Zeta电位越小,内酯基含量越低,AGS的形成时间越早,且颗粒污泥沉降性越好,有助于反应器稳定运行。     

溶解氧调控下丝状颗粒污泥的形成及其性能研究

采用改良SBR工艺结合低曝气方法培养丝状菌颗粒污泥。实验结果表明,在低曝气条件下R1反应器运行60 d后能培养出丝状菌颗粒污泥且沉降性能良好。2个反应装置在不同曝气条件下,R1稳定运行超过40 d,其污染物去除效果与R2相当(COD去除率90%,TN去除率为60%～70%,TP去除率为50%),比R2节约87.5%的曝气量。高通量测序结果表明R1优势菌种Trichococcus(23.0%)、Thiothrix(14.9%)和Desulfobulbus(7.6%)均为丝状菌。证实了丝状菌颗粒污泥有高效去除营养物质和低能耗等优势,在未来污水处理上有很好的应用潜力。     

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。     

不同负荷条件对好氧污泥颗粒化的影响

采用R₁、R₂两组SBR反应器,以好氧絮状污泥为接种污泥,通过添加PFS(聚合硫酸铁)作为颗粒污泥造粒晶核及改变各反应器进水有机负荷,力求快速培养出AGS(好氧颗粒污泥)。研究表明,控制R1有机负荷为1.5～4.5 kgCOD_Cr/(m³·d),在第17天时AGS培养成功,其中值粒径为412μm;培养过程中PN(蛋白质)分泌量最高达112.69 mg/g,PN的大量分泌更利于AGS的培养;培养成功的AGS(17～28 d)对COD_Cr、TN、TP的去除率分别为93%～94%、70%～72%、91%～93%。而控制R²有机负荷为4～6.5 kgCOD_Cr/(m³·d),培养期间进水有机负荷过高,AGS培养失败;在培养过程中PS(多糖)分泌量最高达90.93 mg/g,PS的大量分泌易引发污泥膨胀。     

不同操作条件下好氧颗粒污泥特性及污染物去除特性研究

分别在微生物生长适应期和对数期向3个序批式活性污泥法反应器(SBR)投加混凝剂聚合氯化铝(PAC),分析在此不同操作条件下好氧颗粒污泥的形成进程、污泥特性及污染物去除特性。结果表明,在适应期(第0-7天)对R1和对数期(第8-14天)对R2投加混凝剂的颗粒形成时间分别比对照组R3提前8 d和14 d;R1形成的颗粒粒径较大,完整系数(IC)为97.68%,R2颗粒污泥粒径均匀,完整系数为98.53%,R1、R2颗粒强度分别比R3高0.43%和1.31%,含水质量分数分别低0.38%和1.71%,污泥特性较好;R1和R2的成熟颗粒污泥COD去除率平均均在93%以上,分别比R3高1.94%和2.73%,R1、R2和R3的NH4+-N去除率平均分别为80.85%、90.22%和88.19%,R2对NH4+-N去除效果相对较好。     

大分子有机物作用下反应器构型对生物除磷污泥颗粒化的影响

以大分子有机物为碳源,考察短时顶部进水+厌氧搅拌(R1)与长时底部推流进水+厌氧静置(R2)两种序批式反应器对生物除磷污泥颗粒化的影响.结果表明:R1反应器污泥一直维持絮体状态且易发生丝状膨胀,SVI30在88.85～1212.12 mL·g-1之间波动;R2反应器污泥可在110 d实现颗粒化,成熟颗粒污泥结构密实,S...     

好氧颗粒污泥长期运行下微生物菌群结构研究

亚洲首座Nereda^?好氧颗粒污泥污水处理厂(AGS-WWTP)在浙江省龙游县落地,并取得了良好的成效。好氧颗粒污泥(AGS)在长期运行过程中会形成稳定的粒径和元素组成,微生物群落结构发生演变并趋于平衡。为探究实际污水处理厂长期运行中产生的AGS与一般活性污泥(AS)的差异,通过有机元素分析和胞外聚合物(EPS)分析探究了AGS与AS在成分上的差异,通过高通量测序探究了AGS与AS在微生物群落组成上的不同。结果表明,相比于AS,AGS的有机成分相差不大,但是含有更丰富的EPS。AGS含有与AS不同的优势菌种,在AGS形成过程中γ变形菌(Gammaproteobacteria)、亚硝化螺旋菌(Nitrospirota)、Candidatus competibacter等能够进行脱氮的菌群得到富集;AGS中微生物种群多样性明显减少,表明AGS形成过程中会淘汰部分种群,从而降低污泥中微生物种群的多样性,同时功能菌群在此过程中得到富集。     

膨胀颗粒污泥的恢复及其基质降解动力学

为实现丝状菌膨胀的好氧颗粒污泥（AGS）的修复,通过在序批式活性污泥（sequencing batch reactor activated sludge process,SBR）反应器中设置厌氧生物选择段以抑制丝状菌生长,并研究了修复过程中污泥基质降解动力学参数变化。膨胀AGS表面包裹了大量丝状菌（污泥体积指数SVI高达186.56mL/g）,但恢复过程中膨胀AGS的比例逐渐减少,表面逐渐变得清晰、规则,21d时污泥膨胀趋势已完全得到遏止,最终AGS的污泥沉降比SV₃₀/SV₅、SVI和颗粒化率分别为0.92、48.74mL/g及92.79%,并表现出良好的污染物去除效果。通过双倒数法拟合得到丝状菌膨胀AGS的饱和常数和最大比增长速率分别为75.67mg/L、0.47h^–1,该值略高于普通活性污泥,但远低于恢复稳定后AGS的354.47mg/L、1.43h^–1。因此,在厌氧生物选择段创造的高底物浓度环境下,AGS中菌胶团细胞可优先获得基质并实现增殖,而丝状菌由于生长受到抑制而逐渐被淘汰,最终在22d内实现膨胀AGS的修复。     

不同比例混合污泥快速启动Anammox性能研究

本文选取4个完全相同的ASBR反应器(R1、R2、R3和R4)分别接种氧化沟污泥,Anammox污泥：氧化沟污泥(VSS∶VSS)=1:100,Anammox污泥：氧化沟污泥(VSS∶VSS)=1:50,Anammox污泥：氧化沟污泥(VSS∶VSS)=1:10。R3和R4反应器分别运行至第20天和第6天时,ΔNO₂^--N/NH₄⁺-N和ΔNO₃^--N/NH₄⁺-N比值趋近理论值,总氮去除率≥70%,标志着Anammox反应启动成功。高通量测序和qPCR结果显示R1和R4反应器关键功能菌群丰度存在明显差异,反应后期R4反应器中厌氧氨氧化菌hzsB功能基因占总菌比例为67.38%,说明R4具备稳定高效的厌氧氨氧化性能。本研究通过调整厌氧氨氧化与氧化沟污泥比例实现了Anammox反应的快速启动,为解决Anammox工艺启动时间长的难题提供了新的方法。     

不同泥水比ASBR颗粒污泥特性及微生物群落结构分析

采用3套厌氧序批式反应器(ASBR),接种厌氧污泥,研究了不同泥水比(4∶6,5∶5,6∶4)R1、R2、R3反应器运行过程中有机物的去除效率及颗粒污泥性质的差异,同时利用高通量测序技术从分子生物学水平分析微生物群落结构。研究表明,3组反应器运行125 d,均培养出成熟的厌氧颗粒污泥,污泥粒径各范围(0.4～0.6,0.6～1.0,1.0～1.4和1.4～1.8 mm)的占比分别为12.5%,29.5%,49.8%,11.5%;10.4%,27.6%,46.4%,10.2%和9.8%,27.3%,40.1%,8.8%,R1培养出的颗粒污泥粒径较大,结构更为致密。扫描电镜发现,污泥菌群均由以丝状菌和杆状菌为主逐渐转变为以球状菌为主的集聚体。高通量测序结果表明,拟杆菌(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)是丰度较高的菌门;乙酸型产甲烷菌及氢营养型甲烷菌丰度大幅上升,分别由接种污泥时的29.7%和24.7%增长至52.9%,48.9%,52.2%和36.5%,33.8%和29.3%,泥水比较小的R1富集了更多的产甲烷菌,显著提升了甲烷产量。     

Reductive transformation and dechlorination of chloronitrobenzenes in UASB reactor enhanced with zero‐valent iron addition

BACKGROUND: Zero‐valent iron (ZVI) is increasingly being applied in biological wastewater treatment to enhance the conversion of various contaminants. The objective of this present study was to investigate the effect of ZVI on the anaerobic biotransformation and dechlorination of chloronitrobenzenes (3,4‐DClNB and 4‐ClNB). Experiments were conducted in two upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors, one (R2) with 30 g L^?1 ZVI added, and the other (R1), serving as control reactor. RESULTS: ZVI‐based anaerobic granular sludge (ZVI‐AGS) composed of bacteria associated with precipitated FeCO₃ and FeS was successfully developed within 5 months in reactor R2. ZVI addition obviously enhanced 3,4‐DClNB transformation and dechlorination efficiencies under high 3,4‐DClNB loads, and further promoted dechlorination of 4‐chloroaniline (4‐ClAn) to aniline. Compared with the AGS formed in R1 reactor, iron and its corrosion products were observed and colonized with anaerobes such as methanothrix in ZVI‐AGS, and the specific transformation rates of 3,4‐DClNB and 4‐ClNB using ZVI‐AGS were improved by 34.0% and 64.4%, respectively. Furthermore, ZVI‐AGS provided higher 3,4‐dichloronailine and 4‐ClAn dechlorination efficiency than AGS. Abiotic transformation of ClNBs by ZVI, appropriate concentration of iron corrosion products, lower redox potential and greater hydrogen production were the main factors providing enhanced transformation and dechlorination of ClNBs in the UASB reactor. CONCLUSION: Addition of ZVI to a UASB reactor enhanced the reductive transformation and dechlorination of ClNBs. It provides a feasible proposal for the design and optimization of a high‐rate anaerobic wastewater treatment technique for industrial wastewater. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

常规SBR反应柱中好氧污泥颗粒化及其特性

应用高径比为3.67的SBR反应柱R1培养好氧颗粒污泥,结果表明,经90 d培养即可获得粒径主要分布在0.5~1.0 mm、形状规则、结构密实的好氧颗粒污泥。R1中颗粒污泥MLSS为5 500 mg/L,SVI_(30)为36 m L/g,好氧颗粒污泥沉降性能明显优于常规活性污泥。应用培养的好氧颗粒污泥处理实际集成电路工业综合废水,废水COD、氨氮、TP和TN去除率分别在85%、80%、60%和47%以上。通过污泥产率分析得出,好氧颗粒污泥比活性污泥污泥原位减量41.5%。     

厌氧流化床处理红霉素废水的快速启动研究

从生物膜的形成过程,对厌氧流化床反应器的快速启动进行了深入的研究,反应器R1采用在厌氧条件下直接挂膜的方式启动;反应器R2采用先在好氧条件下生成丝状菌,然后在厌氧条件下进行挂膜.结果发现,丝状菌作为生物膜的骨架加速了生物膜的形成,缩短了反应器的启动时间,35 d就可以完成启动,而且形成的生物膜具有较好的机械性能和抗冲击负荷能力.     

好氧颗粒污泥对钇离子的吸附/解吸性能

为实现稀土尾水中钇离子（Y3+）的回收，探究了好氧颗粒污泥（AGS）对Y3+的吸附-解吸附效果。考察了混合方式、初始Y3+浓度、pH、盐度、铅离子及粒径对AGS吸附效果的影响。相比于搅拌及振荡，曝气混合下AGS具有更好的吸附效果，80%以上的吸附在前10 min完成。当初始Y3+浓度<50 mg/L时，AGS能完全吸附废水中Y3+离子，此后吸附率随着Y3+浓度的增大而减小。H+、Na+和Pb2+会与Y3+竞争AGS上的吸附位点，导致吸附率减小。0.6～1.0 mm的AGS吸附容量最大，2.4～3.0 mm的AGS经人工破碎后吸附容量增大15%。对吸附过程进行动力学和热力学拟合。动力学符合伪二级模型（R2=0.9999），表明化学吸附起主导作用；Webber-Morris方程分析表明颗粒内扩散是影响吸附速率的主要因素。热力学符合Langmuir模型（R2=0.9849），表明吸附过程是一个单分子层吸附过程，拟合得到最大吸附量为Qmax=24.39 mg/gSS。利用XPS对吸附前后AGS进行表征，发现参与吸附官能团有酯基、羧基、氨基，同时与K+进行离子交换，钇在AGS表面的主要化学态是Y2(CO3)3。探究了硝酸及氯化铵对吸附饱和AGS的解吸效果。HNO3的单次解吸附率（99%）明显高于NH4Cl（64%），但五次吸附-解吸附循环后，HNO3组解吸附率降至10%，NH4Cl组解吸附率仍维持在50%。     

连续流中氮负荷对好氧颗粒污泥的稳定性影响

研究了连续流反应器中好氧颗粒污泥（AGS）处理无机高氨氮废水的脱氮性能及稳定性。接种成熟AGS启动反应器,前55天内进水氮负荷由1.0 kgm-3d-1逐步提升至4.0 kgm-3d-1,56~125天内氮负荷逐步减小至1.4 kgm-3d-1,126~145天氮负荷再次升高至2.0 kgm-3d-1。前75天内观察到明显的颗粒破碎及污泥流失,且颗粒平均粒径不断减小。虽然多次补充接种AGS以维持系统稳定性,但前90天内颗粒的污泥容积指数（SVI）、胞外聚合物（EPS）及比耗氧速率（SOUR）剧烈波动。受疫情影响,91~109天反应器原位闲置。重新运行后AGS的理化指标逐渐趋于稳定。前45天内氨氮去除率逐渐增大至98%以上,在46~75天内迅速减少至50%左右,此后再次回升至99%以上。总无机氮去除率大部分时间处在35%~45%之间。通过污泥截留试验探索了反应器对污泥的选择性筛分效果。当沉淀池中挡板深度为27 cm时,反应器对污泥的截留率在98%以上,出水污泥粒径多为0~0.30 mm污泥。利用高通量测序分析污泥菌群组成变化。与接种AGS相比,145天时AGS中的硝化细菌属（Nitrosomonas）相对丰度明显增大,而反硝化细菌属（unclassified_Flavobacteriaceae、unclassified_Xanthomonadaceae、Thauera等）的相对丰度略有降低。     

不同接种污泥启动内循环厌氧反应器处理硬质板废水的试验研究

对接种不同污泥的内循环(IC)反应器处理硬质板废水的启动情况进行了比较、讨论。启动结果表明:接种絮状污泥的1#IC反应器和接种颗粒污泥的2#IC反应器分别经140、46d完成启动,容积负荷分别达到5.20、7.10kg[COD]/(m3·d),COD去除率分别达到90%、88%,出水VFA的质量浓度分别为150～250、130～180mg/L;反应器均运行良好。采用颗粒污泥接种的IC反应器启动时间短,VFA变化幅度小,抗冲击负荷能力强,不容易发生酸败现象,但所需费用要远大于絮状污泥接种的费用。     

ABR反应器污泥减量化的研究

采用ABR+生物接触氧化组合工艺处理甲醇模拟废水,通过测定COD、SVI、MLSS、MLVSS等指标,对比考察了ABR和常规厌氧反应器处理有机废水过程中的污泥性能和减量效果。实验结果表明:ABR与常规厌氧反应器相比,其对废水有着更好的处理能力,且抗冲击负荷能力更强,ABR中厌氧污泥的沉降性能更稳定。另外,ABR在稳定运行过程中的无机泥比例更高,能够更好地实现污泥减量化,其中ABR 3#隔室以产甲烷为主的特点使其对污泥的减量化最明显。     

钕改性好氧颗粒污泥的培养及其性质研究

试验装置为2个完全相同的SBR反应柱,通过在SBR1中添加硝酸钕改性好氧颗粒污泥,研究稀土钕对好氧颗粒污泥的形成和特性的影响。结果表明,添加硝酸钕的SBR1在45 d培养出颗粒污泥,改性后的好氧颗粒污泥平均粒径为2.5 mm,含水率为93.7%～96.9%,污泥平均比重为1.061 2,SVI为48 mL/g,完整系数为86%～95%,钕改性好氧颗粒污泥的污染物去除效果良好,COD、氨氮去除率均为90%以上,且实现了同步硝化反硝化。     

厌氧序批式反应器处理啤酒废水的快速启动研究

以中等浓度啤酒废水为水源,在低温下(14～20℃)研究了厌氧序批式反应器的快速启动过程。试验结果表明:当采用污水厂消化污泥接种,投加粉末活性炭并以间歇搅拌方式运行到第76天时,反应器容积负荷为6.5kg/(m3.d),出水挥发性脂肪酸浓度和CODCr去除效率分别为2.5mmol/L以下和96.1%,污泥停留时间达到了19.4d,同时完成污泥的颗粒化。和未添加活性炭相比污泥颗粒化时间缩短10d,表明厌氧序批式反应器低温下处理啤酒废水的快速启动是可行的。     

改进型外循环厌氧反应器处理蓝藻启动与颗粒污泥特征

采用自行改进设计的外循环厌氧反应器处理太湖蓝藻,研究其快速启动过程中运行效能以及颗粒污泥微生物特性。实验结果表明:反应器采用“投加接种污泥、阶梯提高负荷连续运行、间歇搅拌”的启动运行方式,可以在35 d左右实现蓝藻成功处理。启动成功时,反应器对蓝藻化学需氧量(COD)去除率在85%左右,产气率在380 ml·(g COD)^-1左右,藻毒素的去除率达到92%;颗粒污泥中菌群以球菌、丝状菌为主,颗粒污泥内丰富的空穴为物质迁移和微生物降解提供通道。反应器启动成功后颗粒污泥中主要优势产甲烷古菌为Methanosphaera,Methanolinea,Thermogymnomonas,Methanoregula,Methanomethylovorans,Methanosaeta等;颗粒污泥中蛋白酶及辅酶F₄₂₀的活性较强。研究发现间歇搅拌装置及回流系统克服蓝藻在反应器中上浮结壳的弊端,同时加快反应器内传质效果,从而有助于反应器的快速启动。