基于Fe(OH)_3晶核的好氧颗粒污泥培养及性能

为了快速培养好氧颗粒污泥,解决颗粒污泥成粒时间长的难题,在气提式序批反应器(SBAR)中,以絮状污泥为接种污泥,投加污泥质量分数为5%的Fe(OH)_3絮体作为好氧颗粒污泥晶核的条件下,研究Fe(OH)_3絮体为晶核对好氧颗粒污泥的形成的影响。结果表明,添加了Fe(OH)_3絮体的实验组(R2)的成粒时间比未添加Fe(OH)_3絮体的对照组(R1)的成粒时间缩短了8 d,达到污泥颗粒的成熟期缩短了10 d。铁颗粒污泥的活性、粒径分布及外观形态等方面都优于普通的好氧颗粒污泥,并且其对TN的去除效率有明显的优势。     

好氧颗粒污泥的快速培养以及胞外多聚物对颗粒化的影响研究

采用普通活性污泥、部分好氧颗粒污泥和部分厌氧颗粒污泥分别作为接种污泥培养好氧颗粒污泥。在操作条件相同的情况下比较三者颗粒化的过程与完成时间。同时,研究胞外多聚物(EPS)对好氧污泥颗粒化的影响。结果显示,预先投加部分好氧颗粒污泥可以大大缩短好氧颗粒污泥的形成时间,胞外多聚物与污泥的颗粒化有密切联系。     

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。     

Fe3+对好氧颗粒污泥形成的影响及硝化特性研究

在3只序批式间歇反应器(SBR)进水中分别添加质量浓度为1、10、0 mg/L的Fe~(3+),形成R1、R2和R3,研究Fe~(3+)对颗粒污泥形成的影响,并对其硝化动力学特性进行分析。结果表明,3个反应器皆能在较短时间内培养出好氧颗粒污泥,Fe~(3+)对污泥颗粒化进程无明显促进作用,但对污泥颗粒形貌影响较大;低含量Fe~(3+)(质量浓度1 mg/L)会显著提高好氧颗粒污泥的COD去除率与NH4+-N转化能力,Fe~(3+)可促进好氧颗粒污泥的硝化过程;采用Monod模型对硝化动力学过程进行拟合,最大比去除速率v_(m1)v_(m2)v_(m3),进一步表明低含量Fe~(3+)更易实现高效的硝化过程。高通量测序结果则证实Fe~(3+)的投加可提升好氧颗粒污泥的脱氮除碳性能。     

铁盐对好氧污泥颗粒化进程的强化作用

采用在絮状好氧污泥中短期投加聚合氯化铁(PFC)的方式来加速污泥的颗粒化进程,考察了期间颗粒污泥的形态特征和对主要污染物的去除效果。投加PFC后,反应器内的污泥在第35天实现了完全颗粒化,比对照组提前了10 d,并拥有更高的污泥浓度和更好的沉降性能。在颗粒完全成熟后,加药组对COD、NH_4~+-N的平均去除率分别达到97.8%、76.5%,分别比对照组高出3.3%、5.5%,说明铁盐对好氧污泥的颗粒化进程具有明显强化作用。     

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。     

厌氧序批式反应器快速形成颗粒污泥技术研究

厌氧序批式反应器(ASBR)初次启动用厌氧消化污泥接种,比较了投加聚季铵盐(A柱)与空白对照(B柱)2个反应器的颗粒污泥形成过程。启动后以每隔2 d投加1次的投加方式向反应器中不断补充聚季铵盐,聚季铵盐投加质量与污泥质量之比取1.6 mg/g。结果表明,A柱颗粒污泥平均粒径达到0.72 mm仅需73 d,比B柱提前了25 d。A柱在启动56 d后COD负荷达到10 g/(L.d),形成的颗粒污泥平均粒径大于B柱(0.55 mm),产甲烷活性也较高。所以投加聚季铵盐能有效促进污泥颗粒化进程。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的快速培养

建立2个反应器(R0、R1)培养好氧颗粒污泥,并通过向R1投加生物质炭促进颗粒污泥的形成。结果表明:投加1.5 g/L的生物质炭可加速颗粒化进程,在第11天形成以生物质炭作为晶核的颗粒污泥;与R0相比,R1中的颗粒污泥结构更致密、表面更光滑。然而生物质炭的投加对反应器性能无明显影响:2个反应器的COD和总氮去除率都可达到95%和65%以上;在一个反应周期内反应器中均无NO_3~--N和NO_2~--N积累,表明2个反应器均实现了同步硝化反硝化脱氮。     

金属离子浓度对ANAMMOX污泥颗粒化的影响研究

研究不同浓度的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)对厌氧氨氧化颗粒污泥形成的影响。以血清瓶进行批次试验,分别投加0.300、0.045、0.060、0.075、0.090 mmol/L的金属离子并进行空白试验,考察颗粒污泥的形态、可颗粒化程度(SGR)、生物量、比厌氧氨氧化活性。结果表明:添加适量金属离子可以促进厌氧氨氧化污泥颗粒化。Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)的最佳投加浓度分别为0.030、0.060、0.060 mmol/L,最佳投加浓度情况下,以Mg~(2+)的效果最优。     

聚合氯化铝强化好氧颗粒污泥的形成及污染物去除特性研究

在反应器中分别投加不同质量浓度的聚合氯化铝溶液(分别为0、50、100、400 mg/L废水),作为对照组、低PAC组、中PAC组、高PAC组,培养好氧颗粒污泥。研究发现,培养70天后:除对照组外其余3组均能形成颗粒污泥;随着PAC投加量的增加,4组反应器污泥质量浓度、比重逐渐增高,污泥体积指数、污泥的含水率和不完整性系数逐渐降低;4组反应器的COD去除率分别为95%、98%、98%和98%,氨氮去除率分别为60%、94%、99%和99%,总无机氮去除率分别为58%、84%、79%和78%;投加PAC的3组污泥比好氧速率、硝化速率、反硝化速率均高于对照组,投加PAC的3组中随着PAC投加量的增加,污泥的硝化速率逐渐增高,比好氧速率、反硝化速率逐渐降低。     

Zn(Ⅱ)长期作用对好氧颗粒污泥脱氮和微生物活性的影响

在SBR系统内,通过对不同Zn(Ⅱ)投加量(0、3、5、10、15mg/L)长期作用下好氧颗粒污泥比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率、比反硝化速率、EPS、TTC-ETS和SOUR的变化规律分析,研究了Zn(Ⅱ)长期作用对好氧颗粒污泥脱氮和微生物活性的影响。结果表明,当Zn(Ⅱ)≤5mg/L时,对好氧颗粒污泥脱氮和微生物活性影响较小,而10mg/L以上Zn(Ⅱ)会对好氧颗粒污泥脱氮反应速率和微生物活性产生明显抑制作用。当与Zn(Ⅱ)作用80 d后,投加15 mg/L Zn(Ⅱ)反应器内好氧颗粒污泥比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率、比反硝化速率抑制率分别达到45.6%、37.9%和27.4%,好氧颗粒污泥TTC-ETS和SOUR活性抑制率分别为69.1%、43.6%。通过对比Zn(Ⅱ)抑制颗粒污泥TTC-ETS和SOUR的IC50,可以得出TTC-ETS活性在反映Zn(Ⅱ)毒性作用的灵敏性大于SOUR活性。随着Zn(II)投加量增大,好氧颗粒污泥EPS及其主要组成PS和PN分泌量均呈现增加趋势。与PS相比,PN增加较快。     

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。     

解体好氧颗粒污泥强化修复及其微生物群落演替特征

通过在解体的好氧颗粒污泥中投加硫酸铝来强化颗粒的再形成过程,并对期间微生物的群落演替特征进行了分析。结果表明,硫酸铝的投加加速了解体颗粒污泥的再形成,并且再形成的颗粒污泥具有更加良好的污泥特性和更高的细菌总数。在强化修复过程中,颗粒污泥中的优势菌群主要分布于变形菌门(Proteobacteria),其中假单胞菌(Pseudomonas)是Proteobacteria中的主要菌属。     

低温胁迫下海藻糖强化厌氧氨氧化污泥活性研究

利用升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,采用实验室已经驯化好的厌氧氨氧化颗粒污泥,在低温(12℃)条件下进行连续流培养,研究低温胁迫条件下不同的海藻糖投加量对UASB反应器脱氮效能和厌氧氨氧化污泥活性的影响。结果表明,投加适宜的海藻糖可以提高厌氧氨氧化菌的活性。在投加海藻糖浓度为0.1 mmol/L时,脱氮效果最佳,NH4+-N、NO2--N、TN去除率分别为70%、73%、63%;与未投加海藻糖相比,能够使TN去除负荷提升26%左右。     

好氧颗粒污泥培养及其稳定性研究

在序批式反应器SBR中,用部分厌氧颗粒污泥和絮状污泥为种泥,进水为人工配水,采用逐渐减少污泥沉降时间的方法培养出好氧颗粒污泥,并研究温度、进水C/N比对其稳定性的影响。结果表明,好氧颗粒污泥培养时间仅为36 d,颗粒粒径在3 mm左右,SVI值为37 m L/g,沉降性能良好,表面有较多洞眼。低温(10℃)、常温(20℃)对好氧颗粒污泥形态影响不大,但低温条件下出水水质指标波动较大,COD、氨氮、总氮的去除率均低于常温。C/N对COD去除率的影响不明显,但对氮的影响较明显,当C/N≤5时,好氧颗粒污泥开始失稳,TN、氨氮的去除率均低于60%;当C/N比降低至3时,颗粒污泥完全失稳。     

不同种类污泥中胞外多聚物的研究

采用阳离子交换树脂法,分别对产甲烷颗粒污泥、厌氧产氢颗粒污泥、产氢絮状污泥及好氧污泥中胞外多聚物(EPS)进行提取,结果表明:阳离子交换树脂法对四种污泥均具有较好的提取率;四种污泥EPS中均以蛋白质为主;好氧污泥EPS含量最高,产甲烷颗粒污泥次之,产氢污泥最低;污泥PN/PS值越大,越有利于污泥的颗粒化,且颗粒污泥结构越强。污泥EPS及其组分含量与污泥性质有着显著的关系。     

氮负荷对厌氧氨氧化污泥颗粒化的影响

为了加快厌氧氨氧化颗粒污泥形成,研究了氮负荷对厌氧氨氧化菌颗粒污泥形成的影响,通过逐步改变进水基质含量和降低HRT的方式,考察不同氮负荷及冲击条件下厌氧氨氧化颗粒污泥可颗粒化程度、沉降速度、MLSS含量、ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)以及氮去除率形成的影响。结果表明,提高进水基质含量对厌氧氨氧化颗粒污泥形成具有双重影响,当进水NH+-4-N、NO2-N的质量浓度分别低于170、187 mg/L时,有利于厌氧氨氧化颗粒污泥形成,高于此值时SGR、MLSS含量、ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)、活性下降;缩短HRT能够缓解过高基质浓度对厌氧氨氧化菌的抑制作用,提高反应器上升流速有利于形成优质厌氧氨氧化颗粒污泥,当HRT为20 h时,428.4 g/(m3·d)为适宜的氮负荷。在反应器条件变化时,相比于絮状污泥,厌氧氨氧化颗粒污泥具有较强的抗负荷冲击能力。     

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。     

含铁矿物质粉末促进厌氧氨氧化颗粒污泥形成及颗粒特征分析

为了促进厌氧氨氧化颗粒污泥的形成，提高污泥沉降性能，向启动初期的UASB厌氧氨氧化反应器中投加粉末状天然含铁矿物，从反应器性能、污泥变化情况和颗粒污泥特征等方面研究分析了该条件下厌氧氨氧化污泥的颗粒化过程。在投加含铁矿物质粉末后，颗粒污泥占比从反应器体积的0.9%提高到了15%，颗粒污泥平均密度从1.027 g/cm³增加到了1.080 g/cm³，污泥SVI从98.65 mL/g[VSS]降至33.51 mL/g[VSS]，反应器中颗粒污泥的形成速率明显提高，颗粒污泥比重增加，污泥沉降性能显著提升。含铁矿物质粉末的投加有效地促进了厌氧氨氧化污泥的颗粒化过程，提高了颗粒污泥的沉降性能。     

聚合氯化铝投加时间对好氧颗粒污泥的形成和胞外聚合物的影响

通过在好氧颗粒污泥培养过程中分别在第1～7天和第8～14天投加聚合氯化铝(PAC)的方式,分析颗粒的形成过程,并研究胞外聚合物总量及其各组分的含量变化和空间分布。研究发现:第8～14天投加PAC的反应器形成颗粒时间提前了6天,且形成的颗粒外形规则,大小均匀,去除污染物性能良好;反应器中胞外多聚物和蛋白质含量总体较多,且随颗粒的形成而增加,之后略有下降并在颗粒成熟后维持稳定,蛋白质/多糖的值在颗粒形成期均增加超过2.5倍,有利于颗粒污泥的形成;多重荧光染色表明:两个反应器中PAC投加时间不同,β-D-呋喃葡萄糖、脂类和活细胞均呈现不同的分布情况,但对蛋白质和α-呋喃葡萄糖、α-甘露糖分布的影响较小。