新型内循环反应器处理木薯废水的启动及污泥特性

对新型可控内循环厌氧反应器处理木薯废水的启动过程进行了研究,并从颗粒污泥的沉速、密度、VSS/SS值、比产甲烷活性(SMA)、胞外聚合物(EPS)等角度分析了启动过程中颗粒污泥特性的变化。反应器启动成功后,在进水COD为7 000 mg/L的条件下,对COD的去除率为92%左右;颗粒污泥的SMA为218.6 m LCH4/(g VSS·d),平均粒径为3.1 mm,沉速为96.24 m/h,表现出良好的产甲烷活性与稳定性;而颗粒污泥的EPS总量达到38.60 mg/g VSS,其中多糖为24.63 mg/g VSS,蛋白质为13.97 mg/g VSS。利用三维荧光光谱对启动过程中颗粒污泥EPS组分的变化进行了分析,第25、55和70天在光谱中的Ex/Em为280/360、210/340和420/470 nm处都出现了明显的吸收峰,其分别为色氨酸蛋白、简单芳香蛋白和辅酶F420,且随着进水有机负荷的逐渐增加,荧光强度逐渐增强,颗粒污泥性能良好。     

土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响

通过批次试验和连续流试验研究了土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响。厌氧氨氧化颗粒污泥反应器(UASB)进水NH_4~+-N浓度为40~50 mg/L,NO_2~--N浓度为55~65mg/L,温度控制为30℃,HRT控制为1.6 h。经过60 d运行,反应器的厌氧氨氧化脱氮性能良好,出水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度分别为3.1和6.3 mg/L,对NH_4~+-N、NO_2~--N和TIN的去除率分别为91.2%、93.4%和75.2%。在土霉素对厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的长期抑制试验中,颗粒污泥对土霉素具有一定的耐受能力,当进水中的土霉素浓度为10 mg/L时,反应器对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为70.7%和70.8%;当进水中的土霉素为20 mg/L时,反应器对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别降低至16.8%和18.1%。与长期抑制试验相比,批次试验中土霉素对颗粒污泥厌氧氨氧化活性的抑制作用较小,土霉素浓度为50、100、150、200和400 mg/L时,对TIN的去除速率分别为0.498、0.480、0.439、0.326和0.120 kg N/(kg VSS·d)。     

黄水与醋酸钠混合碳源对颗粒污泥脱氮除磷的影响

以黄水作为脱氮除磷的碳源有利于以废治废。在SBR反应器中,以具有同步脱氮除磷的颗粒污泥为对象,采用黄水(300 mg/L)和醋酸钠(100 mg/L)作为碳源,研究对氮和磷的去除效果,并分析其机理。试验结果表明:污泥粒径主要在0.9~1.3 mm之间,沉速主要在30~60m/h之间,污泥颜色较深,周围粘性物质较多,部分颗粒污泥发生了解体;对NH+4-N的去除率98.1%,试验后期出水NO-3-N在4.44~18.82 mg/L之间,对磷的平均去除率由94.0%降低为51.3%;对COD的最大降解速率为122.30 mg COD/(g SS·h),最大释磷速率由14.39 mg PO3-4-P/(g VSS·h)下降到3.29 mg PO3-4-P/(g VSS·h),最大吸磷速率由5.99 mg PO3-4-P/(g VSS·h)下降到2.47 mg PO3-4-P/(g VSS·h),碳源不足导致反硝化不完全;颗粒污泥中TP的含量为3.3%~4.0%,其中胞外EPS中TP占污泥TP的49.3%,EPS的含量仅为17.33 mg/g SS,EPS中蛋白质和总糖分别占56.9%和20.0%。     

高盐度冲击后厌氧氨氧化工艺恢复及运行特性

通过逐步增加UASB反应器进水氮负荷[1.06~1.42 kg/(m³·d)]方式,考察了厌氧氨氧化(Anammox)工艺受到高盐度冲击后的恢复及运行特性。结果表明,经过156 d的运行,NH4+-N、NO2--N、TN去除率及总氮去除负荷(NRR)分别达到97.57%、96.40%、83.90%和1.19kg/(m³·d),这主要归功于Anammox污泥的活性得到了有效恢复[TN的比降解速率由0.131mg/(mgVSS·d)提高到0.302 mg/(mgVSS·d)];随着工艺运行效能的恢复,颗粒污泥的颜色由深褐色变为红褐色,平均粒径也随之增大,粒径>1.5 mm的占比最高,达到了68.25%;此外,胞外聚合物(EPS)含量由96.66 mg/g增大至147.98 mg/g,并且PN/PS值由4.86增大至13.34,厌氧氨氧化工艺可恢复到高效运行状态。     

厌氧氨氧化颗粒污泥UASB反应器的快速启动

利用厌氧氨氧化絮状污泥和厌氧颗粒污泥启动厌氧氨氧化颗粒污泥UASB反应器,通过调整进水基质浓度及上升流速培养富集厌氧氨氧化颗粒污泥。反应器经过140 d的运行,成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥,NH4+-N和NO2--N去除率分别达到96. 41%和99. 11%,总氮去除负荷可以达到0. 26 kg/(m3·d),并且ΔNO2--N/ΔNH4+-N和ΔNO3--N/ΔNH4+-N分别为1. 32±0. 02和0. 26±0. 01,符合厌氧氨氧化化学反应计量学规律。反应器启动过程中厌氧颗粒污泥经历了解体、重组,颜色由黑色变为灰色最终变为红色,经过160 d的运行后形成1～3 mm的厌氧氨氧化颗粒污泥。     

生态坝微生物与水生植物的水质净化机制研究

针对湖泊养殖污染问题,构建了由填料浮床和植物浮床组成的生态坝,考察了填料上生物膜的微生物活性及空心菜对氮、磷营养盐的去除效果,以获得生态坝的水质净化机制。结果表明:1作为在低浓度开放水体中生长的生物膜,虽然其活性比传统污水处理中活性污泥或生物膜的活性低,但仍具有明显的水质净化效果;VSS/SS值为0.42,比耗氧速率、比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率和比反硝化速率分别为(11.8±1.4)mg O_2/(g VSS·h)、(0.50±0.23)mg NH~+_4-N/(g VSS·h)、(0.15±0.01)mg NO~-_2-N/(g VSS·h)和(0.56±0.21)mg NO~-_3-N/(g VSS·h)。2空心菜对氮、磷的去除能力与氮、磷浓度呈正相关关系,其对低、中、高浓度模拟养殖水体中TN的平均去除率分别为31.7%、68.4%和75.9%,对NH~+_4-N的平均去除率分别为52.4%、74.8%和79.6%,对TP的平均去除率分别为40.8%、66.3%和78.2%,对PO~(3-)_4-P的平均去除率分别为48.0%、69.4%和80.5%。3生态坝上微生物和空心菜对NH~+_4-N的去除潜力分别是0.49和0.004 g/(m~2·d),微生物对NH~+_4-N的去除贡献大于水生植物;空心菜对TP的去除贡献大于微生物,去除潜力为0.48 mg/(m~2·d)。     

温度对Anammox-HAP脱氮性能及污泥特性的影响

厌氧氨氧化（Anammox）用于城市污水处理存在生物质持留难、温度波动引起厌氧氨氧化菌（AnAOB）活性降低等问题，采用具有高生物质浓度及更强环境抵抗能力的厌氧氨氧化-羟基磷灰石（Anammox-HAP）颗粒污泥脱氮具有可行性。Anammox-HAP反应器运行了176 d，用于考察不同温度对城污水脱氮性能及污泥特性的影响。首先通过降低总氮（TN）浓度模拟城市污水厂的主流污水并保持氮负荷率（NLR）为3.2 g/（L·d）。在18～35℃下出水TN稳定低于15 mg/L，在主流高负荷条件下保持优异的脱氮性能；在13～18℃，TN去除率明显降低，在13℃降至46.4%。温度提升后，TN去除率在30℃下最高恢复至77.8%，表明低温导致的AnAOB活性下降可逆。在降温的过程中磷去除率为20.2%，低温条件下HAP性质稳定，但Anammox-HAP颗粒污泥的VSS/TSS随着温度的下降而降低。     

厨余发酵液与乙酸钠作碳源的脱氮与膜污染对比

采用厌氧—好氧—膜生物反应器(A/O-MBR)处理西安市某校园生活污水,分别以厨余发酵液和乙酸钠为外加碳源,考察了反应器的脱氮性能,并探讨了其膜污染状况。结果表明:在31 d的运行中,两种条件下对NH+4-N、TN和COD的平均去除率分别为98.2%、78.5%、95.7%与96.7%、76.0%、93.9%;以厨余发酵液为碳源的反硝化速率为12.44 mg NO-x-N/(g VSS·h),高于以乙酸钠为碳源的8.62 mg NO-x-N/(g VSS·h)。此外,两种条件下厌氧池、好氧池、膜池的EPS与SMP浓度之和分别为98.58、81.08、79.74 mg/g VSS与76.12、59.93、55.22 mg/g VSS,这说明以厨余发酵液作为外碳源时可能更易导致膜污染。     

好氧颗粒污泥技术用于味精废水处理的研究

以厌氧颗粒污泥为接种污泥,采用人工模拟废水在SBR反应器内培养好氧颗粒污泥,35 d后颗粒污泥成熟,反应器对COD和NH4+-N的去除率分别高于95%和99%。采用该反应器处理味精废水,当COD、NH4+-N的容积负荷分别为2.4、0.24 kg/(m3.d)时,对COD、NH4+-N和TN的去除率分别在90%、99%和85%左右,且颗粒污泥未出现解体的现象。以厌氧颗粒污泥为接种污泥、味精废水为进水,在与上述相同条件下培养好氧颗粒污泥,经过60 d的培养,反应器内的污泥以絮状污泥为主,该系统对COD、NH4+-N和TN的去除率分别为85%、99%和70%。     

SNAD-IFAS工艺对污泥消化液的处理效能

污泥消化液作为污泥厌氧处理过程的副产物,具有低碳高氮的特点,传统生物脱氮技术难以有效处理。为此,利用固定生物膜-活性污泥反应器(IFAS),考察同步硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)工艺对污泥消化液的处理效能。结果表明,在进水NH~+_4-N浓度为400 mg/L、HRT为18 h的最佳运行条件下,SNAD-IFAS系统对NH~+_4-N、TN与COD的最大去除率分别达到92.6%、77.1%和69.4%,TN去除负荷为12.4 mg/(L·h)。菌群特性活性分析结果表明,亚硝化过程主要发生在悬浮污泥中,厌氧氨氧化与反硝化过程主要发生在生物膜上。微生物群落分析表明,HRT的变化会显著影响微生物群落结构。     

低温胁迫下包埋厌氧氨氧化污泥颗粒的脱氮性能

为解决在厌氧氨氧化反应进程中,厌氧氨氧化菌抗低温能力较差的问题,以聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋剂包埋厌氧氨氧化污泥颗粒,采用UASB反应器研究了HRT对驯化过程中氨氮和亚硝态氮去除效果的影响,考察了温度变化对低温下包埋厌氧氨氧化菌颗粒脱氮效果的影响。结果表明,当进水氨氮浓度为50 mg/L,HRT为7 h时,投加15%包埋污泥后的UASB反应器具有较强的脱氮能力,对NH4+-N、NO2--N的去除率分别为95%和89%。相同条件下,水温从30℃阶梯式降低到14℃时,包埋厌氧氨氧化菌颗粒对NH4+-N的去除率从95%下降为70%,对NO2--N的去除率从89%下降为63%。在14℃下运行期间,调节水力停留时间为11 h可以提高脱氮效果,NH4+-N、NO2--N去除率分别在85%和79%左右。采用聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋剂包埋厌氧氨氧化细菌,能大幅度提高低温胁迫下的脱氮性能。     

低氨氮尾水厌氧氨氧化系统构建及效能研究

针对污水厂尾水深度脱氮存在的碳源瓶颈,研究了基于ASBBR工艺的低氨氮废水厌氧氨氧化系统构建及效能。结果表明,在温度为(30±1)℃、氮负荷为0.025 kg/(m~3·d)的条件下,反应器经过51 d的启动,构建出低氨氮废水厌氧氨氧化系统,出水NH+4-N、TN分别为2.9、5.06 mg/L,平均TN去除率达到84.2%。在构建过程中,出水p H值逐渐提高,最后稳定在7.3左右,较进水值有小幅度提升,符合厌氧氨氧化特征。当氮负荷提高至0.05、0.075 kg/(m~3·d)时,系统对TN的平均去除率分别为85.1%和82.8%,仍可维持较佳的处理效能。     

有机物冲击对颗粒污泥/填料厌氧氨氧化反应器的影响

厌氧氨氧化颗粒污泥与生物膜均有助于污泥的持留,为研究实际废水中存在的有机物冲击对两种状态厌氧氨氧化污泥的影响差异,将颗粒污泥与聚氨酯海绵填料置于同一反应器内,进行厌氧氨氧化污泥的挂膜,以及高氨氮废水的长期培养驯化。经过120 d的运行,颗粒/填料复合反应器表现出良好的适应性和氮去除率,进水NH_4~+-N浓度从30 mg/L提高至420 mg/L,容积去除负荷从0.08 kgN/(m~3·d)提升至3.39 kgN/(m~3·d),系统内厌氧氨氧化活性良好。通过平行批次试验,对颗粒污泥和生物膜在不同浓度有机物冲击下的去除效果进行对比,在初始NO_2~--N为125 mg/L左右、COD≤200 mg/L时,两种体系中厌氧氨氧化反应均没有受到抑制,且一定程度得到了促进;而COD在300 mg/L时产生了明显的抑制作用。相比于生物膜,等质量的颗粒污泥表现出了更好的抵抗有机物冲击的能力。     

好氧颗粒污泥对盐酸氯苯胍的响应试验研究

以絮体污泥作为接种污泥,在序批式反应器中分析好氧颗粒污泥对盐酸氯苯胍(RH)的去除效果,阐述污泥体积指数以及COD、氨氮、RH去除率的变化,并利用三维荧光光谱研究污泥胞外聚合物(EPS)中具有荧光特性的组分变化,解析好氧颗粒污泥微生物群落的结构特征。结果表明,颗粒污泥具有良好的沉降性能,COD去除率高达90%以上,NH_4~+-N去除率约为98%。当RH浓度为10 mg/L时,颗粒污泥对COD、NH_4~+-N的去除率分别下降至60%和70%左右,EPS组分发生明显变化,运行稳定前期,颗粒污泥对RH的去除率可达90%以上,而后期仅为70%。     

好氧颗粒污泥的培养及实现同步脱氮

采用厌氧颗粒污泥和少量活性污泥为种泥,进水为人工配水,在SBR反应器中采用逐渐减少污泥沉降时间的方法造成选择压,培养出了好氧颗粒污泥,颗粒污泥粒径在2 mm左右、SVI值为20 mL/g左右、MLSS为10 g/L左右。结果表明:成熟的好氧颗粒污泥对COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为94%、97.5%和68.6%,出水COD、NH4+-N和TN平均浓度分别为64.74、1.92和27.53 mg/L,出水NO3--N和NO2--N平均浓度分别为18.01和4.44 mg/L。结合微生物相观察,可以判断好氧颗粒污泥实现了同步脱氮。     

Ca.Brocadia型厌氧氨氧化污泥胞外聚合物的荧光特性及来源探究

为了探明Ca.Brocadia型厌氧氨氧化污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)自发荧光的特性与来源,采用三维荧光光谱、荧光原位杂交、高效液相色谱法、标准加入法等进行了探究。结果表明,Ca.Brocadia型厌氧氨氧化污泥的EPS主要呈现4个荧光峰,其中352/464nm和442/521nm这2个荧光峰较为特殊,其来源分别为细胞代谢物辅酶NADH和核黄素的胞外分泌,并且Ca.Brocadia型厌氧氨氧化污泥EPS中这2种荧光物质的质量摩尔浓度高于硝化污泥以及Ca.Jettenia型厌氧氨氧化污泥中2种荧光物质的质量摩尔浓度。研究结果可为Ca.Brocadia型厌氧氨氧化反应器的运行以及厌氧氨氧化菌Ca.Brocadia代谢机制的深入探究提供参考。     

反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥脱氮效能

采用改进的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,在温度为30℃条件下,逐渐缩短HRT(水力停留时间)由9.6 d到0.9 d,经过160 d运行,成功培养出反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥,采用荧光原位杂交(FISH)分析、16S rRNA分析等方法研究颗粒结构和微生物组成特征。结果表明:耦合颗粒污泥的氨氮和亚硝酸盐的脱除速率分别为588.9和523 mg·L~(-1)·d~(-1),反硝化厌氧甲烷氧化活性达95.2 mg·L~(-1)·d~(-1),出水硝酸盐质量浓度小于40 mg·L~(-1),总氮去除率达92.5%;耦合颗粒污泥平均粒径为0.76 mm,与接种厌氧氨氧化颗粒污泥相比增加了1.46倍;反硝化厌氧甲烷氧化微生物主要位于耦合颗粒污泥外层,厌氧氨氧化菌位于耦合颗粒污泥内部;主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,主要的反硝化厌氧甲烷氧化细菌为Candidatus Methylomirabilis,反硝化厌氧甲烷氧化古菌为Candidatus Methanoperedens。     

MBR中厌氧氨氧化菌群落结构及膜污染性能研究

采用浸没式厌氧氨氧化膜生物反应器(Amx IMBR)培养厌氧氨氧化菌,当进水氨氮与亚硝态氮浓度均为450 mg/L、氮负荷为0.6 kg/(m~3·d)时,总氮去除率稳定在86%左右,氨氮、亚硝态氮去除率分别稳定在90%、97%以上;氨氮去除量∶亚硝态氮去除量∶硝态氮生成量基本为1∶1∶0.18。Amx IMBR的临界通量为8.63 L/(m~2·h),这与长期运行的结果相符。膜污染的来源主要是紧密型胞外聚合物,其中蛋白质和多糖含量分别为2.42、0.84 g/m~2。运行过程中,厌氧氨氧化菌形态从红棕色颗粒污泥变成了浮游态污泥,是Amx IMBR最显著的特征之一。高通量分析结果显示,浮游态污泥中的优势菌群主要为拟杆菌门(Bacteroidetes,47.83%)、浮霉菌门(Planctomycetes,21.2%)、变形菌门(Proteobacteria,18.85%),其中优势厌氧氨氧化菌属为Candidatus Kuenenia,相对丰度为17.08%。     

UASB反应器培养厌氧氨氧化菌的试验研究

于UASB反应器中接种不同浓度的厌氧污泥来培养厌氧氨氧化菌,为深度处理低C/N值的畜禽粪尿提供厌氧氨氧化污泥.结果表明,低污泥浓度的1号反应器经过130 d的运行,在进水氨氮和亚硝态氮浓度均为150 mg/L、TN负荷为0.36 kg/(m<'>·d)的条件下,对TN的去除率在80%以上;高污泥浓度的2号反应器经过200 d的运行,在进水氨氮和亚硝态氮浓度均为340mg/L及TN负荷为0.80 kg/(m<'3>·d)的条件下,对TN的去除率为75%～85%.在稳定运行期1号和2号反应器去除的NH<,4><'+>-N和N02<,2><'->-N量与NO<,3><'->-N生成量之比分别为1:(1.1～1.2):(0.25～0.45)和1:(1.1～1.2):(0.30～0.40),出水pH值大于进水的.可见,接种污泥浓度高的反应器的抗冲击负荷能力强,更有利于厌氧氨氧化污泥的培养.     

厌氧氨氧化颗粒污泥的扩培及菌种鉴定

为开发总氮去除负荷高、生长稳定的厌氧氨氧化颗粒污泥扩培方法,文章以2L厌氧氨氧化颗粒污泥作为接种污泥,在50 L发酵罐中以SBR的方式,由配水提供主营养成分及微量元素,根据颗粒污泥的脱氮效能,随时调整进水水质,逐渐提高总氮负荷,摸索适宜颗粒污泥扩培的条件;在106 d的时间里,颗粒污泥浓度从800 mg/L增长到11 300 mg/L,总氮去除负荷为3.38 kg/(m~3·d),总氮去除率达到80%以上。通过高通量测序证实颗粒污泥中含有11%的厌氧氨氧化菌。