磺胺甲恶唑对除磷微生物胞内聚合物的影响研究

研究通过建立SBR反应器来探究磺胺甲恶唑对生物除磷性能的影响，并从胞内聚合物的角度出发研究其机理。结果表明较低浓度的磺胺甲恶唑（0.05、0.1 mg/L）对生物除磷性能及典型周期内营养盐的利用、胞内聚合物含量无显著影响，当磺胺甲恶唑浓度提升至1 mg/L时，开始表现出抑制作用，且随着浓度的升高，抑制作用增强。在高浓度磺胺甲恶唑的存在下，活性污泥系统中COD去除率及除磷率最高降至79.64%及78.5%，且典型周期内有机物及正磷酸盐的消耗也受到明显的抑制，从而导致胞内poly-P、PHB、糖原降解及合成量受到显著影响。     

水解液强化污水生物除磷性能及机制探究

生物除磷效率受限于进水碳源不足，本工作探究了剩余污泥（ES）厌氧发酵液对生物除磷性能的影响，并通过污泥特征及典型周期内营养盐的变化、关键酶活性揭示ES发酵液强化生物除磷的机制。结果表明，发酵液能强化生物除磷，且与乙酸钠相比较，发酵液对SOP的去除能力更强。在阶段Ⅲ，溶解性磷酸盐（SOP）的去除效率高达96.2%～97.8%，高于阶段Ⅰ。添加ES发酵液时，出水COD的浓度低至13.5～16.2 mg/L，最高胞外聚合物（EPS）含量为75.6 mg/g，其中蛋白质和多糖的含量分别为38.6 mg/g和13.4 mg/g，高于未添加发酵液和乙酸钠为碳源的阶段。发酵液内溶解性有机质的多样性提高了关键酶活性，关键酶活性分析在阶段Ⅲ内与生物相关关键酶的活性均高于其他阶段。本研究工作对ES发酵液再利用与水体中磷酸盐的去除提供一定的理论指导与数据支撑。     

磺胺甲恶唑对新型后置缺氧反硝化工艺处理低C/N废水的影响

磺胺甲恶唑（SMX）是废水内高频检出的新污染物,SMX的环境影响行为备受关注,然而SMX对新型后置反硝化工艺处理城镇低C/N废水的影响至今鲜有报道。本工作在中温条件下考察了SMX对新型后置缺氧反硝化工艺处理低C/N废水的影响,并通过分析SMX暴露条件下新工艺胞内和胞外聚合物的变化规律揭示SMX对新工艺的影响机制。结果表明低于0.5 mg/L SMX对新工艺内污染物去除影响不明显,而超过1.0 mg/L降低了新工艺脱氮除磷效率,4.0 mg/L SMX组别内,COD、总氮（TN）和磷酸盐（SOP）去除效率分别下降至71.3%～75.5%、59.6%～63.4%和71.3%～73.6%。机制分析表明高浓度SMX降低了胞内聚合物PHA的生物合成而刺激了糖原质代谢。SMX暴露浓度越高,PHA生物合成下降越显著,而糖原质代谢越强烈。研究结果为新型后置缺氧工艺处理含SMX废水提供了一定的数据支撑。     

污水厂中氯贝酸的环境行为及对生物除磷的影响

在序批式反应器(SBR)中探究了氯贝酸(CA)在强化生物除磷(EBPR)系统中的环境行为及对除磷性能,内聚物变化的影响。结果表明,CA在EBPR系统中去除有限,并且主要以污泥吸附为主。低含量CA(质量浓度0.01mg/L)对EBRP性能影响不明显,而高含量CA(质量浓度0.1、0.2 mg/L)抑制生物除磷和有机物去除。质量浓度0.2mg/L的CA导致生物除磷效率下降至68.5%。典型周期探究发现,质量浓度0.2 mg/L的CA严重抑制厌氧净释磷量和释磷速率至27.4 mg/L和0.21 mg/min,显著低于空白组。质量浓度0.2 mg/L的CA抑制胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯的合成和促进糖原质的降解,促进聚糖菌繁殖。CA抑制外切聚磷酸盐水解酶的活性,而对聚磷酸盐激酶的活性影响不大。     

碳磷比对生物除磷效率及污泥特征的影响探究

针对进水碳磷比（C/P）冲击负荷对活性污泥生物除磷及污泥特征影响不明确的现状,在中温条件下开展了进水C/P(300/8～300/12)对活性污泥强化生物除磷及污泥特征的影响探究。结果表明：C/P降低利于生物除磷效率的提高,且当进水C/P由300/5降低至300/12时,生物除磷效率由84.5%～86.2%提高至94.6%～96.8%,化学需氧量（COD）去除率由86.5%～89.2%提高至94.2%～96.8%,生物除磷系统内氨氮去除均维持在90%以上,C/P变化对氨氮去除影响不明显。C/P降低提高了厌氧期TP释放和好氧期TP的超量吸收,且在阶段IV,厌氧净释磷量和好氧净吸磷量分别高达14.8 mg/L和26.37 mg/L,均高于其他阶段。COD的消耗主要集中于厌氧期。在C/P为300/12时,存在一定程度反硝化除磷。C/P降低提高了胞外聚合物（EPS）的含量,在阶段IV,EPS含量升高至78.8～81.2 mg/g。C/P降低对EPS内蛋白质含量具有一定促进作用。C/P降低促进了污泥沉降,在阶段III和阶段IV内,污泥体积指数下降至94～102 mL/g,沉降性能良好。研究结果对理...     

人工湿地高效处理氮磷废水的探究

为了明确微塑料（MPs）对人工湿地生物脱氮除磷性能的影响,构筑了潜流人工湿地系统,通过控制进水MPs含量分析了MPs对CW运行效能的影响及作用机制。结果表明,低于2.0 mg/L MPs对CW内化学需氧量（COD）、总氮（TN）及磷酸盐的去除影响不明显。但超过5.0 mg/L MPs降低了CW对营养盐的去除。在20.0 mg/L MPs组别内,TN和磷酸盐去除率分别下降至57.6%～59.2%和80.3%～81.2%。高浓度MPs能导致CW堵塞,提高渗透系数,提高了胞外聚合物（EPS）含量。进一步发现MPs提高了EPS各层内蛋白质和多糖的含量。高通量测序分析表明,MPs提高了微生物丰富度和多样性但降低了负责生物脱氮关键微生物的相对丰度。高浓度MPs暴露组别内Proteobacteria和Bacteroidetes的相对丰度显著降低。研究结果为CW处理含量MPs废水提供了一定的数据参考和理论依据。     

锌对EBPR系统除磷性能的影响及其机制

强化生物除磷(EBPR)系统具有优良的除磷性能且在水处理领域应用较广。Zn~(2+)是水体中广泛存在的金属离子,其对EBPR系统除磷性能的影响及其机制尚不清楚。为此,构建EBPR系统研究了Zn~(2+)对该系统除磷性能的影响。研究发现,3～100 mg/L的Zn~(2+)对EBPR系统除磷抑制率为2.06%～98.05%。进一步研究Zn~(2+)对代谢中间产物及关键酶活性的影响,发现较高浓度Zn~(2+)(≥10 mg/L)可抑制聚磷微生物体内聚羟基烷酸酯与糖原的正常代谢(p0.05),除磷关键酶活性也受到抑制(p0.05)。     

胞外聚合物在强化生物除磷中的作用研究

强化生物除磷(EBPR)是经济有效去除污水中磷的重要方法,已广泛应用于水环境保护领域。普遍认为EBPR的成功运行是基于聚磷菌具有超磷的能力,通过排放剩余污泥可实现除磷的目的。然而最近研究表明,活性污泥胞外聚合物(EPS)中也聚集了一定数量的磷,这意味着EPS在强化生物除磷(EBPR)过程中的作用不可忽视。归纳了不同EPS提取方法的特点,总结了EPS中磷的分布特征及EPS在维持EBPR系统稳定中的具体作用,最后讨论了现有认识的差距。     

四环素与纳米银复合胁迫对营养盐去除的影响及机制探究

为明确典型抗生素与纳米材料复合胁迫下活性污泥脱氮除磷特征变化规律,选取四环素（TC）及纳米银（AgNPs）为污染物,分析了单独TC(R1)、单独AgNPs(R2)及两者复合（R3）活性污泥体系内脱氮除磷效率的影响。结果表明,R3内化学需氧量（COD）,总氮及溶解性磷酸盐的去除率下降至70.2%～72.3%,61.2%～63.5%和71.2%～73.1%。TC和AgNPs复合抑制了硝化与反硝化进程,R3典型周期内NO2--N及NO3--N的最大质量浓度分别为4.6、12.8 mg/L。TC和AgNPs复合同时抑制了厌氧SOP释放及好氧期超量吸磷,在R3内好氧吸磷量仅为13.2 mg/L。TC及AgNPs复合抑制了胞内聚合物PHA的合成,R3内PHA最大合成量仅为4.4 mg/g。酶活性探究揭示了TC和AgNPs复合抑制了与脱氮除磷相关关键酶的活性。     

碳纳米管降低生物脱氮除磷效率的机制探究

为了探究碳纳米管（CNT）对生物脱氮除磷效率及活性污泥特征的影响，以实际生活废水为探究对象，构建了序批式反应器，探究了中温环境下不同剂量CNT(0、1.0、10.0、20.0和30.0 mg/L)长期暴露下活性污泥特征及脱氮除磷效率的变化规律。结果表明低浓度CNT(1.0 mg/L)对污泥特征及脱氮除磷影响不明显，而高浓度CNT降低了污泥内混合液悬浮固体浓度和污泥体积指数（SVI）分别至3 165～3 450 mg/L和111～116 mL/g。在生物脱氮除磷方面，CNT显著降低脱氮除磷效率，尤其当CNT为30.0 mg/L时，出水COD约为66.9～71.7 mg/L,COD去除效率75.6%～76.6%，氨氮去除效率80.6%～81.3%，磷酸盐去除效率75.5%～76.3%，均显著低于初始状态。机制探究表明CNT降低了生物脱氮除磷涉及的关键酶活性并降低了聚羟基脂肪酸酯（PHA）的合成量，促进了糖原质在典型周期内的代谢。毒性测定分析表明CNT存在促进了活性氧（ROS）产率及乳酸脱氢酶（LDH）释放量ROS释放，尤其当CNT浓度为30.0 mg/L时，ROS的相对产量高达294%,L...     

m(C)/m(P)对污泥絮体中磷形态与分布及除磷能力的影响

采用连续流强化生物除磷系统(EBPR),研究进水m(C)/m(P)对聚磷菌(PAOs)的除磷能力和污泥絮体中磷的形态与分布的影响。结果表明,在进水m(C)/m(P)分别为100、65、45条件下,系统有稳定高效的除磷效果,磷的去除率维持在88%以上。将进水m(C)/m(P)由100降低至45,PAOs可以合成和消耗更多量的单位污泥胞内聚合物,污泥好氧消耗单位PHA的吸磷量由0.52 mg/(mg·L)提高至0.64 mg/(mg·L);低m(C)/m(P)的污泥表现出更高的TP和各形态磷含量,且在厌氧、好氧过程中,污泥中TP和无机磷有更大的增加量,对应着更显著的生物除磷过程,对应着低m(C)/m(P)的污泥絮体有更强的好氧吸磷能力。     

三聚氰酸对厌氧-好氧反应器生物除磷影响探究

以实际废水为研究对象,建立了厌氧/好氧序批式反应器,探究了三聚氰酸对生物除磷性能的影响并进一步探究其影响机理。结果表明,低含量(ρ(CA)为0.02 mg/L)对COD、生物除磷效率影响不明显;当ρ(CA)升高至0.1、0.5 mg/L时,稳定时期出水COD基本维持在50.3～56.2、70.3～75.6 mg/L,可溶性磷酸盐(SOP)的质量浓度分别为0.51、0.52 mg/L,均显著高于空白组。高含量CA能降低单位周期内COD的消耗,从而导致胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯(PHA)厌氧期含量降低。当ρ(CA)为0.1、0.5 mg/L时,PHA的最大浓度为3.8、3.2 mmol/L,分别为空白组的0.79和0.66倍。厌氧期PHA含量降低导致后续好氧期氧化分解产能下降。高含量CA促进了活性污泥系统中糖原质含量的变化。     

活性炭强化好氧颗粒污泥运行效能的探究

针对好氧颗粒污泥(AGS)颗粒化进程缓慢及低碳/氮(C/N)废水处理效率低的特性，在中温条件下开展了污泥源颗粒活性炭(GAC)强化AGS处理低C/N废水的研究，探究了GAC对AGS出水水质特征、污泥颗粒化进程及微生物群落特征的影响，揭示了GAC强化AGS处理低C/N废水的作用机制。结果表明，GAC能强化AGS处理低C/N废水的性能，当GAC含量20 mg/L时，COD、NH₄⁺-N、TP的去除效率分别高达92.6%～98.5%、73.4%～75.1%、77.8%～79.5%，显著高于空白组。此外，GAC作为载体富集大量功能微生物并加速AGS颗粒化进程，提高污泥浓度并改善沉降性。在GAC含量为20 mg/L时，污泥浓度高达6.7～6.9 g/L。GAC存在组别内污泥体积指数(SVI)低至50.2～58.3 mL/g。GAC提高了AGS内胞外聚合物(EPS)和胞内聚合物聚羟基烷酸酯(PHA)含量。碳源匮乏期，PHA降解产能用于微生物代谢及氮磷去除，提高AGC运行效率。微生物学分析表明GAC提高了与生物脱氮除磷相关微生物如Candidatus Ac...     

胞内聚合物对反硝化和反硝化除磷过程的影响研究

在厌氧-缺氧-好氧SBR条件下,以乙酸钠作为单一碳源,通过对2个反应器R1、R2中硝酸盐(NO3--N)浓度、磷酸盐(PO43--P)浓度和磷酸盐不同投加时间的控制,研究了胞内聚合物对反硝化和反硝化除磷的驱动关系。结果表明,R1、R2的除磷效率均达到91%以上,且R1的除磷效率和性能比R2较为稳定。R1展示了典型的反硝化除磷过程,缺氧阶段的反硝化除磷的能量来源由聚-β-羟基链烷酸酯(PHA)提供。R2中在缺氧条件下磷酸盐浓度很低(2.63 mg/L)时,硝酸盐浓度随着PHA的降低而减少,其中聚-β-羟基丁酸盐(PHB)的含量明显降低,而聚-β-羟基戊酸盐(PHV)有轻微的减少,并伴有少量糖原质(Gly)的再合成;磷酸盐加入后,PHA与Gly一同作为碳源被消耗,这表明反硝化菌能够利用PHA作为内碳源实现反硝化过程。而R2的PHB合成量少于R1,Gly的合成量和PHV的合成量却高于R1,说明R2的运行条件较R1而言更有利于聚糖菌(GAOs)的生长。     

化学除磷药剂对EBPR系统处理效能的影响

为研究化学除磷药剂的种类及投加浓度对强化生物除磷系统(EBPR)处理效率的影响,采用以厌氧/好氧方式运行的SBR反应器,以人工配制废水为进水,通过长期试验,分别考察了FeCl_3和AlCl_3两种除磷药剂的投加对系统出水水质的影响。结果表明:随着化学除磷药剂投加浓度的增加,出水COD浓度逐渐降低,而氨氮去除率未随化学除磷药剂投加量的增加而产生明显的变化;低浓度(Fe~(3+)和Al~(3+)的投加浓度分别不大于8 mg/L和6 mg/L)化学除磷药剂将提高微生物活性,高浓度(Fe~(3+)和Al~(3+)的投加浓度分别为24 mg/L和18 mg/L时)产生抑制效果。长期试验中,当Fe~(3+)、Al~(3+)投加量分别为8 mg/L和6mg/L时,即Fe~(3+)、Al~(3+)投加量分别为8.6、7.0 mg/(g VSS)时,系统厌氧释磷量及好氧吸磷量均达到较大值,系统除磷效果最好,此时磷酸盐去除率分别为96.5%和89.5%。     

絮凝剂对活性污泥降解有机物及除磷的影响

为探究絮凝剂对污水生物除磷过程有机物降解及除磷的影响,以实际废水、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)为探究对象,建立序批式强化生物除磷(EBPR)系统,在中温条件下研究了絮凝剂对EBPR系统的影响并能揭示相关作用机制.结果表明PAC与PAM存在能抑制化学需氧量(COD)去除,且两者同时存在时稳定时期出水COD为...     

氯霉素对序批式反应器生物脱氮及微生物群落的影响探究

为探究新型污染物氯霉素类抗生素对活性污泥生物脱氮的影响,构建了批式生物反应器,在中温条件下研究不同浓度氯霉素（CAP）对生物脱氮的影响。结果表明,CAP的存在抑制了脱氮效率,且当CAP的质量浓度为5.0mg/L时,氨氮（NH₄⁺-N）和总氮（TN）的去除率分别为81.3%和61.2%,仅为空白组的88.1%和77.9%。CAP存在提高胞外聚合物（EPS）的含量,且CAP质量浓度越高,EPS的含量提高越明显。CAP显著降低硝化与反硝化过程,降低氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性。此外,CAP的质量浓度影响脱氮关键酶的活性,CAP质量浓度越高,脱氮关键酶抑制越明显。微生物分析表明,CAP存在降低Proteobacteria,Bacteroidetes及Chloroflexi的相对丰度。     

聚季铵盐调理污泥深度脱水过程与中试效能

采用聚季铵盐[P(DM-AM)]取代传统化学调理剂聚丙烯酰胺（polyacrylamide,PAM）,通过分析污泥脱水性能、胞外聚合物含量以及抽滤液水质指标,验证P(DM-AM)作为污泥调理剂的效果。结果表明,P(DM-AM)作为阳离子型高分子絮凝剂能够提高污泥的脱水性能,在最适投加量为0.4%～0.5%（按污泥干固量计算）时,毛细吸水时间（capillary absorption time,CST）和污泥比阻（specific resistance of sludge,SRF）分别下降48%和40%,污泥热值可达2686cal/g（1cal=4.18J）。当P(DM-AM)协同生石灰（CaO）和氯化铁（FeCl₃）作为调理剂调理污泥时,处理后的污泥水分去除率可升高55%左右,与污泥紧密结合型胞外聚合物（tightly bound-EPS,TB-EPS）中的多糖含量降低了74%,且污泥中Cl^-浓度约为92.3mg/gDS,较采用PAM调理的污泥下降约6%,可缓解污泥焚烧对焚烧炉腐蚀的影响。同时,P(DM-AM)调理污泥后,其抽滤液化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）由2120mg/L降低至1941.8mg/L,可有效减轻污水处理厂运行负担。     

倒置A2/O耦联生物滤池强化生物脱氮除磷的探究

针对传统倒置A²/O工艺（R1）生物脱氮除磷效率不理想的现状,开发了倒置A²/O耦联生物滤池（BAF）(R2)的新工艺,并在中温条件下比较了两工艺对城镇生活废水的脱氮除磷效率。结果表明,稳定运行期R2内出水COD维持在10.7～17.6 mg/L,去除率为92.5%～94.2%,高于R1。延程分析表明,R2内COD主要在缺氧期与厌氧期被消耗。R2内总氮（TN）及总磷（TP）的去除率分别为81.3%～82.8%、85.6%～86.9%,均显著高于R1。机制探究表明,R2强化了硝化过程,使得回流液中硝态氮含量升高,强化了缺氧区的反硝化脱氮过程。在生物除磷方面,R2厌氧期释磷量高于R1,且合成胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯（PHA）的最大含量为6.8 mg/g,从而在随后的好氧期产生更多能量用于吸磷。     

结合胞外聚合物作用的强化生物除磷研究进展

强化生物除磷(EBPR)认为废水中的磷主要通过聚磷菌(PAOs)在厌氧/好氧交替的条件下被微生物富集,最终通过将好氧末端的富磷剩余污泥排出系统从而达到除磷的目的。然而,近年来的研究揭示污泥中的胞外聚合物(EPS)也聚集了一定数量的磷,表明EPS在EBPR中的作用不可忽视。结合国内外研究进展,从传统生物除磷理论及其局限性,EPS的组成、EPS中磷的形态与含量及其动态变化等方面对其在生物除磷中发挥的作用进行总结,以期对未来的胞外聚合物研究提供重要参考。