底物种类和浓度对好氧颗粒污泥丝状菌膨胀的影响

在序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)内以蔗糖为底物培养好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS),考察了底物种类和浓度对AGS培养和稳定维持的影响.在反应器运行的最初阶段,以蔗糖为唯一碳源,进水ρ(COD)为600~900 mg/L,10 d后形成了结构较为密实的AGS,平均粒径为1.15±0.14 mm,污泥指数SVI在90 mL/g左右;AGS稳定维持23 d后,ρ(COD)由900 mg/L增加到1 200 mg/L,AGS表面出现了大量丝状菌,AGS平均丝状化程度Δ值最大达到了1.69±0.23 mm,SVI增加至175 mL/g.为克服AGS丝状菌膨胀,以蔗糖+蛋白胨(1∶1)的混合底物代替单一底物,AGS表面的丝状菌逐渐减少,34 d后AGS表面“光滑”,AGS丝状菌膨胀得到抑制,Δ值逐步下降至1.00±0.01 mm.ρ(COD)从600 mg/L增加至1 200 mg/L,AGS依旧保持稳定,未出现丝状菌大量繁殖的现象.本研究表明,单一底物培养AGS在负荷较高时容易出现丝状菌膨胀,而混合底物可以抑制AGS丝状菌膨胀,有利于AGS的稳定维持.     

丝状膨胀好氧颗粒污泥细菌组成及丝状膨胀的控制

采用构建16S rDNA克隆文库方法对发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥的细菌种群进行研究.结果表明,丝状膨胀的好氧颗粒污泥共包含六大类群,分别是β-proteobacteria(36.23%)、Sphingobacteria(20.29%)、δ-Proteobacteria(13.04%)、Flavobacteria(10.14%)、γ-Proteobacteria(1.45%)和Actinobacteria(1.45%),通过序列比对可知好氧颗粒污泥中存在Sphaerotilus natans等丝状菌,但根据所占比例确定其不是导致好氧颗粒污泥丝状膨胀的细菌.对膨胀颗粒污泥外边缘的丝状微生物进一步鉴定,发现它属于丝状真菌.试验验证了进水pH随运行时间降低是导致葡萄糖配水培养好氧颗粒污泥发生丝状膨胀的主要原因.采用缩短运行周期、运行过程中投加NaHCO₃和减少曝气量的方法均可预防好氧颗粒污泥的丝状膨胀,但投加碱度是最直接有效的方法,且在发生丝状膨胀初期还可通过该方法控制膨胀.     

丝状菌污泥膨胀机理与控制方法

分析总结了近10年来国内外关于丝状菌污泥膨胀的最新研究成果，着重介绍了引起膨胀的丝状菌种类、污泥膨胀的影响因素、污泥膨胀的机理及控制方法，并展望了该课题今后的研究方向。     

活性污泥法中引起丝状菌污泥膨胀的因素

活性污泥法是采用最普遍的污水处理工艺，而丝状菌污泥膨胀则是该工艺污水运行中易发生、危害大的问题．介绍了近30年来国际上关于丝状菌污泥膨胀的最新研究成果，分析了影响丝状菌污泥膨胀的主要因素．     

关于污泥膨胀研究的现状与展望

活性污泥法是采用最普遍的污水处理工艺，而由丝状菌引起的污泥膨胀则是该工艺污水处理中最易发生，危害最大的问题。简要地介绍了污泥膨胀的特点，危害和防止与控制的方法，并对国内外关于污泥膨胀的研究进行了初步地分析，最后对该研究课题的进展方向提出了某些意义。     

滑石粉应用于污泥膨胀的控制研究

丝状菌污泥膨胀是活性污泥法中一直困扰人们的难题。采用药剂法可使污泥膨胀在短时间内得到控制,为查明污泥膨胀的原因赢得时间。试验以人工合成污水作为底物,利用间歇式反应器(SBR)通过投加滑石粉来研究丝状菌污泥膨胀的状况。结果表明,采用滑石粉可增加污泥比重,加固絮体的结构,大大改善污泥沉降性能,从而使污泥膨胀迅速得到控制。同时,又不会对反应器出水COD、氨氮造成显著性影响。     

不同pH值下好氧颗粒污泥形成过程与特性

目的 研究在好氧颗粒污泥形成过程中pH值对微生物种群的影响及两种颗粒污泥的特性.方法 采用实验室动态小试的方法,以葡萄糖为碳源,在两个SBR反应器(R1、R2)中通过调节pH值,使R1有机负荷率7(kg · m-3 · d-1)、pH＝3.0～6.0;R2有机负荷率7(kg · m-3 · d-1)、pH＝7.0～8.5.结果 R1在5 d后形成好氧颗粒污泥,R2在25 d后形成好氧颗粒污泥.pH值在好氧颗粒污泥形成过程中起菌种选择作用,不同pH值条件下均可形成好氧颗粒污泥.结论 丝状菌好氧颗粒污泥结构松散但易于形成;非丝状菌类好氧颗粒污泥结构紧密、稳定性好但形成时间长;非丝状菌类好氧颗粒污泥的污泥质量浓度最高达10.162 g · L-1,明显高于丝状菌好氧颗粒污泥5.85 g · L-1,两种好氧颗粒污泥均具有良好的有机物降解能力,平均COD去除率高达95%.     

乙醇好氧颗粒污泥培养及其基质降解动力学

采用乙醇模拟废水在体外曝气循环式SBR内培养好氧颗粒污泥以研究其特性及其表观基质降解动力学.反应器启动后第8d,系统内观察到平均粒径约为0.3mm的初始颗粒污泥,随着有机负荷逐步提高到4.0gCOD/(L.d),好氧颗粒污泥逐渐成熟,其粒径范围为0.7~1.6mm,沉降速率为16.9~32.4m/h.成熟好氧颗粒污泥的比耗氧速率(SOUR)达到了31.24mgO2/(gMLSS.h),是活性污泥的1.5倍.此外,动力学模拟结果表明,相应的最大表观降解速率k和表观半速率常数Ks分别为5.91d-1和1 990.15mg/L.     

丝状菌污泥膨胀的工艺控制策略

针对药剂法抑制丝状菌污泥膨胀成本高且停止投加后容易复发,通过调节工艺参数,考察了工艺法抑制丝状菌污泥膨胀的可行性.试验采用SBR反应器,系统地研究了有机负荷、溶解氧和进水方式等常见运行参数对丝状菌污泥膨胀的抑制效果.结果表明,增加有机负荷(>0.40 kgCOD/(kgMLSS.d))难以抑制丝状菌污泥膨胀,且好氧时间和曝气量设置不当还容易引发黏性膨胀;单独提高ρDO(4~6 mg/L)对抑制丝状菌膨胀效果并不明显,并且过度曝气还会对除磷产生负面影响;脉冲进水方式虽然可以强化贮存选择作用,但是对丝状菌膨胀抑制并无明显效果;增设前置缺(厌)氧段是抑制丝状菌污泥膨胀的有效手段.     

连续流好氧颗粒污泥形成难点与技术现状综述

好氧颗粒污泥微生物结构特殊,具有良好的沉降性能和较高的处理高负荷废水的能力.由于连续流工艺运行成本低、易于管理、处理水量大,在其中实现好氧污泥的颗粒化是一项挑战.文章概述了好氧颗粒污泥的形成机理,阐述了选择压力、水力剪切力、饱食/饥饿条件、底物组成等运行条件对造粒的影响,研究了连续流条件下好氧造粒的难点,并讨论了连续流...     

AOA-SBR同步脱氮除磷性能研究

借助序批式反应器(SBR),通过采用厌氧/好氧/缺氧(AOA)的运行方式来实现同步脱氮除磷.结果表明:AOA-SBR系统运行稳定后,磷酸盐和总氮的平均去除率分别可达97.77%和88.89%;对运行时间优化得到最佳运行工况为厌氧(含进水)1.5,h,好氧2.5,h,缺氧3,h,静置沉淀1,h以及排水闲置0.5,h.缺氧段外碳源浓度及投加方式试验结果表明,一次性投加优势明显,最佳投加浓度为60,g/L NaAc.     

亚硝酸盐对聚磷菌厌氧代谢的影响

以2种强化生物除磷(EBPR)系统中的活性污泥为研究对象,考察亚硝酸盐对聚磷菌厌氧代谢的影响,结果表明:不同EBPR系统中的聚磷菌对于亚硝酸盐的耐受能力不同.人工配水富集聚磷菌的活性污泥,当亚硝态氮浓度超过10 mg/L时,聚磷菌吸收VFA受到抑制,PHA的合成减少,磷酸盐的释放增加;处理生活污水的SBR短程脱氮除磷活性污泥,亚硝酸盐的浓度高达30 mg/L时,未对聚磷菌的厌氧代谢造成抑制,但引起异养反硝化菌与聚磷菌竞争VFA,导致PHA合成量和释磷量的减少.富集聚磷菌的活性污泥投加亚硝酸盐后P/VFA增大,说明有亚硝酸盐存在时更多的能量用于VFA的吸收.对2种活性污泥中聚磷菌的荧光原位杂交(FISH)定量分析表明:富集聚磷菌系统中聚磷菌含量达到55％,而短程脱氮除磷系统中为7.6％.     

SBR反应器中好氧颗粒污泥的培养及性能试验

以厌氧颗粒污泥为接种泥,采用人工配制的模拟生活污水,在SBR反应器中成功培养出好氧颗粒污泥。试验表明：以二次成核说作为理论支持,通过提高COD负荷和逐渐减少污泥沉降时间所造成选择压促进好氧颗粒污泥的形成。所形成的颗粒结构密实,沉降性能好,生物活性高,外表呈橙黄色,粒径在0.5-1 mm,SVI为40 mL/g,MLSS为7 037 mg/L。该SBR系统对COD、氨氮的去除率均达到95%以上,对TP的去除率也达到80%,具有良好的同步脱氮除磷效果。     

ρ(P)/ρ(C)动态变化对SBR强化生物除磷系统微生物种群的影响

通过调节进水ρ(P)ρ/(C)的不同水平(2.9/100、1.4/100、0.57/100、0.29/100、1.4/100和2.9/100),考察了A/O-SBR系统强化生物除磷效果的动态变化;同时利用PCR-DGGE分子生物学技术,研究了聚磷菌和聚糖菌种群的竞争与演变.结果表明,当ρ(P)ρ/(C)逐渐降低时(2.9/100→1.4/100→0.57/100→0.29/100),吸收单位碳源的厌氧释磷量逐渐降低,而胞内糖原量逐渐升高.相应的DGGE图谱显示,微生物类群在ρ(P)/ρ(C)降低过程由11 OTUs升高到14 OTUs,最后降至7 OTUs;结合生化指标判断,系统优势菌种呈现的是从聚磷菌占优势、聚糖菌聚磷菌共存到聚糖菌占优势的动态变化.随后,提高进水ρ(P)ρ/(C)值从0.29/100到1.4/100再到2.9/100,污泥吸收单位碳源的厌氧释磷量逐渐升高,而胞内糖原量逐渐降低.这说明当聚糖菌占优势以后,通过调节ρ(P)ρ/(C)可重新培养获得聚磷菌优势系统,但DGGE图谱也显示,此时的聚磷菌优势种群较聚糖菌系统的优势种群已有较大变化,且与先前聚磷菌系统的优势种群也不尽相同.     

平均粒径对好氧颗粒污泥脱氨效果的影响

将R1和R2间歇序批式反应器(SBR)中平均粒径大小分别为1 300μm和900μm的脱碳好氧颗粒污泥接种硝化活性污泥,以提高系统氨氮脱除率。试验结果表明,R2中的小平均粒径好氧颗粒污泥,经2周后氨氮脱除率达到90%以上;而R1中的大平均粒径好氧颗粒污泥,经3周半后氨氮脱除率才达到相同水平。平均粒径小的好氧颗粒污泥比表面积大,接种活性污泥附着量大,渗透接种至颗粒污泥中快,因而系统氨氮脱除速率增加迅速。系统周期分析表明,虽然R1中大粒径好氧颗粒污泥0.033d-1的硝化速率小于R2中小颗粒污泥0.060d-1的硝化速率,其10g/l的污泥浓度大于小粒径颗粒污泥6g/l的污泥浓度,从而导致两个系统的氨氮脱除时间相同,即2.5h。由于R1中大粒径好氧颗粒污泥内部缺氧区相对小粒径好氧颗粒污泥大,其脱氮效率(64.7%)相对小颗粒污泥脱氮效率(57.3%)高一些。     

A/O生物除磷工艺丝状菌膨胀的控制

A/O生物除磷工艺丝状菌膨胀的控制为了有效控制A/O生物除磷工艺处理化粪池污水时产生的丝状菌膨胀,先后采取改变系统的COD污泥负荷(N_COD)、溶解氧(DO)的质量浓度和降低S^2-的质量浓度等措施,最终使A/O除磷工艺丝状菌膨胀得到了控制,污泥沉降性能得到了有效恢复.研究结果表明:A/O除磷工艺在高N_COD条件下运行时,容易发生严重的丝状菌膨胀现象,原因是COD在厌氧区降解后仍有较高的剩余量进入好氧区,导致聚磷菌在和丝状菌的竞争中优势变弱;在低N_COD条件下运行时,由于原水中硫化物含量过高导致丝状硫细菌增殖,因此仍然存在轻度的丝状菌膨胀现象.     

短程硝化颗粒污泥的培养与特性分析

在SBR反应器中,接种普通活性污泥,以沉降时间为选择要素,逐渐提高氨氮负荷成功培养了以氨氧化细菌（AOB）为优势菌的好氧硝化颗粒污泥,其形态近似为球形或椭圆形,平均粒径1．1mm,平均沉降速率为1．9cm·S-1,SVI在18．2～31．4mL·g-1之间,对氨氮的去除率达95％,亚硝酸盐积累率维持在809／6～90％。颗粒污泥形成后,氨氧负荷达到了0．0455kgNH4＋-N（kgMLSS·d）-1,与启动期相比,提高了4．55倍。分子生物学FISH技术对颗粒污泥茵群结构的定量分析表明,AOB占全部茵群的14．9oA左右,NoB占0．89oA左右。反应初期高FA和反应后期高FNA的共同作用可能是该研究中实现和维持稳定短程硝化的关键。     

生物除磷系统聚糖菌的代谢机理及菌群结构

针对聚糖菌的富集引起强化生物除磷系统(EBPR)运行不稳定问题,开展聚糖菌代谢机理、微生物形态和菌群结构研究,以了解EBPR工艺的微生物原理.聚糖菌在厌氧环境中分解体内的糖原以获得能量来摄取外界环境中的短链脂肪酸,因而在厌氧反应阶段与聚磷菌形成对有机底物的竞争矛盾.尤其当聚糖菌在某些未明确因素下取得竞争优势后,系统中的聚磷菌将逐渐被淘汰替换或成为非优势菌种,从而导致EBPR除磷功能的完全丧失.研究表明,进水基质类型、进水P/C比、pH、温度以及亚硝酸盐等因素决定着聚糖菌和聚磷菌的竞争优势,并在特定阈值内引起EBPR系统聚糖菌的富集而使除磷功能丧失.