协同调控C/N负荷提升好氧颗粒污泥亚硝化性能

以异养颗粒污泥为接种污泥启动SBR反应器,通过协同调控进水碳、氮负荷比值,成功获得了具备短程亚硝化功能的自养型颗粒污泥。基于对粒径分布、胞外聚合物(EPS)和功能菌动力学活性的分析,系统阐述了影响污泥性状与功能演化的关键因素。结果表明,随着氨氧化菌(AOB)活性(μ_(NH_4-N))的持续增强和对亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性(μ_(NO_3-N))的有效抑制,反应器对亚硝态氮(NO_2~-N)的累积速率可达1.34 kg·(m~3·d)~(-1)。污泥平均粒径由1.4 mm增至2.2 mm,颜色变为红棕色,沉降性能明显改善。得益于EPS的不断累积,颗粒污泥在高选择压条件下(沉淀时间3 min),仍能有效截留、固定AOB。曝气反应期间,游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)对NOB的选择性抑制也是实现稳定亚硝化反应的重要原因。     

好氧颗粒污泥的应用

好氧颗粒污泥是一种新型的废水生物处理材料,它凭借其密实的结构、多样的微生物种群以及优良的沉降性能已经引起了许多学者的关注。本文对好氧颗粒污泥的形成及结构、特性加以综述。并重点关注了近年来国内外好氧颗粒污泥的应用,主要包括：有机有毒废水的处理、乳品废水的处理、氮和磷的去除、重金属和染料的去除、颗粒物的去除、核废料的去除等方面。     

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...     

高溶解氧环境下好氧亚硝化颗粒污泥短程硝化特性研究

研究好氧亚硝化颗粒污泥的快速形成及在高溶解氧环境下好氧亚硝化颗粒污泥的短程硝化特性。采用SBR反应器,在偏碱性、高溶解氧条件下,以好氧颗粒污泥和具有硝化功能的活性污泥为种泥驯化培养,分析好氧亚硝化颗粒污泥形成机理及对亚硝酸盐的积累能力。研究结果表明:12d可形成具有氨氮平均去除率97%、最高亚硝化率70%的好氧亚硝化颗粒污泥,反应器能持续稳定运行;溶解氧高低对好氧亚硝化颗粒污泥的亚硝化率影响不大。说明此方法能够快速形成具有高亚硝酸盐积累率的好氧亚硝化颗粒污泥。     

反硝化颗粒污泥处理不锈钢酸洗废水研究

采用以厌氧絮状污泥作为接种污泥的上流式厌氧反应器,通过调整其水力停留时间和水力条件等关键因素培养反硝化颗粒污泥,开展其对不锈钢酸洗废水脱氮研究。研究结果表明,上流式厌氧反应器以甲醇作为碳源运行42 d后,形成了成熟的反硝化颗粒污泥;成熟的反硝化颗粒污泥边缘清晰、表面包裹大量杆菌,单颗污泥沉降速率可达198～273 m/h,粒径为1～6 mm,反硝化速率最高可达2.79 gN/(gVSS·d);在反应器NO₃^--N容积负荷为2.0～2.44 kg/(m³·d)时,NO₃^--N平均去除率为98.03%,NH₄⁺-N平均去除率为89.76%,TN平均去除率为97.81%;最终出水的氨氮及总氮可同时满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)的间接排放标准和《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的C级排放标准。本工艺相比传统反硝化工艺能够节约碳源30%左右。     

好氧颗粒污泥工艺处理模拟养殖废水

养殖废水一直是废水处理中的难题。针对养殖废水水质复杂且难降解的特点,研究了好氧颗粒污泥SBR工艺处理人工模拟养殖废水的可行性。在SBR工艺结合好氧颗粒污泥的基础上,采用单个周期三段进水与厌氧、好氧段交替的方式,有效的提高了反应系统抗冲击负荷能力。试验结果表明本系统对模拟养殖废水有很好的COD去除能力,而且具备了一定的脱氮除磷效果。     

好氧颗粒污泥处理啤酒废水的研究

以葡萄糖模拟废水培养出的好氧颗粒污泥为接种体,通过啤酒废水驯化,考察该污泥处理啤酒废水的可行性。实验结果表明,葡萄糖好氧颗粒污泥经驯化后能够迅速适应这种以糖类有机污染物为主的啤酒废水,驯化前后的污泥形态、生物活性差别不明显,相应的比耗氧速率分别为41.90和39.54g[O2]/(kg[MLSS].h)。驯化后的MLSS的质量浓度为8.23g/L左右,反应器的有机负荷稳定在4.3g[COD]/(L.d),而出水COD的质量浓度保持在45mg/L以下。因此,采用好氧颗粒污泥处理易生化的中低浓度工业废水有良好的应用前景。     

SBR好氧污泥颗粒的脱氮性能研究

The sequencing batch reactor （SBR） was started up by seeding the anaerobic granular sludge and the aerobic granular sludge was successfully cultivated. The performance characteristic of the aerobic granules for nitrogen removal was investigated in detail. The experimental results demonstrated the relationship between operational parameters [dissolved oxygen （DO） and pH] and variation of chemical oxygen demand （COD）, ammonium （NH4^＋-N） and total nitrogen （TN）. In continuous flow pattern, COD was too low in the reactor at the later stage of a cycle, which restrained denitrification and decreased the removal of nitrogen, while in discontinuous flow pattern, the carbon source could be supplemented in time, which improved denitrification and increased the removal of TN from 66% to 81%.     

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。     

纳米TiO2对好氧颗粒污泥性能的毒性影响

为解决纳米TiO_2材料在水处理过程中可能会对污泥造成毒性、抑制生物活性、降低生物脱氮除碳的处理性能的问题,研究了不同含量TiO_2纳米对好氧颗粒污泥中异养菌、硝化菌及反硝化菌的影响。结果表明,颗粒污泥对NH_4~+-N和COD的降解随TiO_2含量增加抑制性增强;颗粒污泥暴露10 d后,纳米TiO_2抑制毒性降低。当TiO_2的质量浓度为2 mg/L时,COD去除率由73.3%提高至77.3%,在其他含量下对COD和NH_4~+-N降解均不再产生抑制毒性,反而部分促进NO_2~--N降解。     

好氧颗粒污泥吸附氨氮性能

在水温（25±1）℃、0.1 mol·L^-1 Trise-HCl缓冲液为反应体系并不断通入高纯氮气的厌氧条件下,以小试SBR反应器培养的好氧颗粒污泥为吸附剂,考察了好氧颗粒污泥对氨氮的吸附作用及其影响因素。好氧颗粒污泥表现出比絮体活性污泥更大的对氨氮的吸附容量。当初始氨氮浓度为30 mg·L^-1时,颗粒污泥与絮体污泥的吸附容量分别为1.83 mg NH₄⁺-N·（g VSS）^-1和1.18 mg NH₄⁺-N·（g VSS）^-1。由于细胞之间的遮蔽效应,污泥对氨氮的吸附容量随污泥浓度的升高而降低。盐度（NaCl）显著影响颗粒污泥对氨氮的吸附效果：盐度越高,污泥吸附容量越小。试验结果表明,污泥对氨氮的吸附作用不可忽略且需要进一步深入研究。     

SBR反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水

为研究序批间歇式（SBR）反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水的可行性,采用以生活污水培养出的好氧颗粒污泥作为接种体,逐步加入汽车涂装废水驯化,考察被驯化的颗粒污泥的形态、理化性质以及反应器内污染物的去除效果。结果表明：驯化5周后的颗粒污泥未有解体,结构更致密,平均粒径可达到1.5 mm,呈白色,MLSS为8000 mg/L,SVI30值为28 mL/g,其沉降性能、生物量都提高。反应器运行至45 d左右,除污性能明显且稳定,COD、NH4+-N、PO43－-P的出水浓度保持在100 mg/L、10 mg/L、1.0 mg/L以下,均达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》二级标准,保持了良好的污染物同步去除效果。     

好氧颗粒污泥溶解氧传递

假定颗粒污泥为球状,通过实验确定动力学参数,建立氧传质模型并进行了验证。结果表明,利用失活颗粒污泥DO变化,得出颗粒污泥氧扩散系数为0.45×10^-9 m²·s^-1;利用烧杯实验,得出了氧比消耗速率0.10 g O2·（g MLSS）^-1·h^-1,氧半饱和常数为0.65 mg·L^-1。模型求解发现,表面DO越大,DO梯度越大,颗粒污泥表面径向传质能力越强,氧穿透颗粒污泥的距离越远,但是粒径很大时（如半径1.5 mm）,虽然表面DO为4.0 mg·L^-1,但依然没有穿透颗粒污泥,当r/R为0.49～0.65之间时,DO梯度迅速为0;在颗粒污泥半径很小（＜0.5 mm）时,氧完全能穿透整个粒径,同时梯尔模数足够小,内扩散有效因子接近1不变,氧扩散可忽略不计;对于相同的梯尔模数,表面DO高时,内扩散有效因子越大,说明氧扩散的动力越强、受限制的程度越小。     

好氧颗粒污泥的特性及研究进展

介绍了好氧颗粒污泥的特性,包括外观结构、SVI、表面疏水性等,重点分析了影响好氧颗粒污泥形成及维持稳定运行的关键因素,如沉降时间、水力剪切力、有机负荷、Ca2+浓度等,并阐述了好氧颗粒污泥的国内外研究进展,同时对好氧颗粒污泥的研究方向和应用前景进行了展望。     

好氧颗粒污泥的研究现状

近几年来,好氧颗粒污泥的研究得到人们的广泛关注,但其研究规模主要局限于小试,还很少有工业应用的报道.回顾了好氧颗粒污泥的研究成果,分析了好氧颗粒污泥的形成机理及应用,并探讨了好氧颗粒污泥的特征及其颗粒化过程的主要影响因素.指出,好氧颗粒污泥是近期发现的在有氧条件下自发的细胞自固定化过程,是生物膜的特殊生长形式,具有良好的沉降性能、较高的生物量和生物活性.     

好氧颗粒污泥长期稳定运行研究进展

好氧颗粒污泥因具有结构密实、沉降性好、耐冲击负荷的优点,在废水处理领域有着广阔的应用前景,然而颗粒成型时间长、长期运行易失稳为其推广应用的限制性因素。本文回顾了近年来国内外关于好氧颗粒污泥稳定性方面的研究进展;梳理分析了影响好氧颗粒污泥运行稳定性的因素,包括宏观角度的反应器构型、水流剪切力、有机负荷、饱食-饥饿期、进水底物、C/N比（碳氮比）、F/M比（营养微生物比）,及微观角度的颗粒粒径、胞外聚合物组成、微生物生长速率、菌落结构等;列举并讨论了调整曝气、改变进料方式、添加载体颗粒、选择生长缓慢微生物等强化好氧颗粒污泥稳定性的方法途径;最后指出了好氧颗粒污泥的形成机理仍会是今后的研究重点,同时应利用基因组学工具探究微生物群感效应对颗粒稳定性的作用相关性,结合微生物生态学确定好氧颗粒污泥的最佳运行条件,以期推动该技术的应用与发展。     

碳源利用方式对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化的影响

研究了好氧颗粒污泥利用外源碳源和胞内储存物质对同步硝化反硝化(SND)的影响.当序批式反应器(SBR)运行方式不同时好氧颗粒污泥对进水碳源的利用方式不同.在一定m(COD):m(N)下,以外源基质为碳源的缺氧反硝化速率为胞内储存物质的4.5～5.5倍;当m(COD):m(N)相同时,利用胞内储存物质的SND效率明显高于外源基质.外源碳源的大量存在使得硝化反应相对滞后,好氧中后期尽管硝态氮充足,但反硝化所需的碳源往往不足:而胞内储存物质的慢速降解特性使得硝化与反硝化过程能够同步进行,从而实现了较高效率的同步硝化反硝化.