好氧颗粒污泥形成过程及形成机理的探讨

结合近年来国内外好氧颗粒污泥技术的最新研究成果,对好氧颗粒污泥的形成过程及形成机理进行了探讨和研究．研究表明好氧颗粒污泥的形成是一个包含物理、化学和生物作用的多阶段过程,取决于废水组成及操作条件的选择．同时,对其未来的研究和发展趋势作了展望.     

好氧颗粒污泥形成及性能的影响因素分析

介绍了好氧颗粒污泥的特点及结构,阐述了在好氧颗粒污泥形成机理方面的观点,对影响好氧颗粒污泥形成性能的因素进行分析,包括流体剪切力、溶解氧浓度、沉降时间、水力停留时间、污泥龄、温度以及有无诱导核存在等。同时,指出了好氧颗粒污泥研究中存在的问题,并对其研究方向和应用前景进行了展望。     

基于二维细胞自动机的好氧颗粒污泥形成仿真模拟

好氧颗粒污泥的培养条件及形成机制是目前环境工程领域的一个研究热点.通过使用细胞自动机的方法,提出一个好氧颗粒污泥形成的细胞自动机模型.仿真结果与实验数据对比表明,该模型能有效、直观地揭示好氧颗粒污泥形成的机理,从而验证了模型的可靠性,结果对于好氧颗粒污泥的工业化放大具有重要的指导意义.     

SBAR中培养条件对好氧颗粒污泥特性影响

采用气升式间歇反应器研究了好氧污泥颗粒化过程,分别考查了厌氧颗粒污泥和活性污泥为接种污泥时好氧污泥颗粒化过程及其特性的不同,并且分析了循环时间为4 h和12h时好氧颗粒污泥的菌群形态和粒径分布.实验结果表明:活性污泥接种形成的好氧颗粒污泥相对密度达1.025,含水率96%,而厌氧颗粒污泥驯化形成的好氧颗粒污泥相对密度为1.008 7,含水率98%;在4 h循环时间下,颗粒粒径主要在1.5~2.0 mm,杆菌为优势菌,而在12 h循环时间下,颗粒污泥粒径主要分布在1.0~1.5 mm,球菌为优势菌.     

颗粒活性炭对SBR反应器中好氧颗粒污泥培养的影响研究

好氧颗粒污泥培养耗时长已经成为限制其广泛应用的重要因素之一,依据"晶核假说"原理,在反应器中投加惰性核可以加快污泥好氧颗粒化进程.为了研究颗粒活性炭对于污泥好氧颗粒化进程的影响,在SBR反应器启动初期投加颗粒活性炭(SBR有效体积的1%,平均粒径为0.1—0.3mm)作为诱导核,采用扫描电镜和细菌凋亡荧光染色来表征好氧颗粒污泥.结果表明,颗粒活性炭有利于好氧颗粒污泥的形成,运行20d即获得了成熟的好氧颗粒污泥.扫描电镜结果显示,成熟的好氧颗粒污泥结构密实,微生物种类较为丰富.好氧颗粒污泥细菌凋亡荧光染色结果表明死细菌分布较为均匀,但活细菌多位于外层;胞外多聚物多重荧光染色表明蛋白质和多糖(α-吡喃葡萄糖、α-甘露糖和β-D-吡喃葡萄糖)等物质在好氧颗粒污泥内部分布较为均匀,虽然含量接近,但β-D-吡喃葡萄糖含量最多.本研究表明,在反应器中投加颗粒活性炭可以促进好氧颗粒污泥的形成.     

好氧颗粒污泥的形成条件及除污效果

针对阜新双汇肉类加工有限公司污水处理站在运行期间,出现好氧颗粒污泥的原因和条件进行了研究.分析了进水方式、曝气时间、沉降时间等因素对好氧颗粒污泥形成产生的影响,通过现场的试运行和运行条件的改变,研究了好氧颗粒污泥对屠宰污水的处理效果.旨在为提高好氧颗粒污泥的在工业废水中应用提供现实依据.     

好氧颗粒污泥中胞外聚合物作用机理的探讨

结合国内外对胞外聚合物和好氧颗粒污泥技术的最新研究进展,探讨胞外聚合物主要成分蛋白质和多糖对好氧颗粒污泥形成、结构及稳定性的作用机理。蛋白质能增加污泥表面相对疏水性和降低污泥表面电负性,而多糖则起到架桥作用,EPS主要成分变化所引起的疏水反应、离子反应、正负电荷中和反应、架桥作用以及静电反应共同作用于好氧颗粒污泥中。同时分析了剪切力、有机负荷、接种污泥、基质类型、好氧饥饿期等培养条件对胞外聚合物的影响。     

好氧颗粒污泥的培养及其性能

为探讨好氧污泥颗粒化过程及其性能,在气升式间歇反应器中培养好氧颗粒污泥,并对模拟生活污水的处理效果进行连续监测.实验表明,成熟好氧颗粒污泥性能良好,沉降速度最高为33.85m/h,SVI降到了32.24L/g,颗粒强度达到82.63%,颗粒污泥的耗氧速率(OURw)为1.20mg/(g·min)-1.这些理化指标均优于普通的活性污泥,所形成的好氧污泥颗粒长期稳定存在.好氧颗粒污泥对污染物的去除能力较强,COD去除率高达96.10%,氨氮和总磷的去除率也高达80%,且出水水质稳定.     

SBR中不同基质对好氧颗粒污泥的性状影响研究

研究了不同的碳源基质(乙酸钠、葡萄糖、蛋白胨、淀粉)对序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor SBR)反应器中形成的好氧颗粒污泥的外观形态和特性的影响.不同单一基质条件下的SBR反应器中均可形成好氧颗粒污泥.好氧颗粒污泥的培养在其它条件维持一定时,其外观特征和性状决定于碳源基质,基质中碳氮比(C/N)值对好氧颗粒污泥的外观形态、稳定性能和活性有较大的影响.蛋白胨为基质条件下培养出的好氧颗粒污泥具有最佳的稳定性能,化学需氧量(Chemical Oxygen Demand COD)去除效率稳定在90%左右;耗氧速率为5.88 mg/(g·min),为普通污泥絮体的6倍左右;反应器污泥浓度为3.5～5.2 g/L,污泥沉降指数在55～75 mL/g之间,较好的稳定性能和紧密的颗粒污泥保证了颗粒污泥在污泥龄(Sludge Retention Time SRT)变化条件下的良好运行.其它基质中培养出的好氧颗粒污泥形态和性能差异较大,COD去除效率在90%以上.好氧颗粒污泥去除COD的过程和出水悬浮颗粒物(Suspended Solids SS)的产生过程几乎不受基质的影响.     

解体好氧颗粒污泥修复

考察了加入新的活性污泥使解体好氧颗粒污泥完成修复的可行性.解体好氧颗粒污泥对新加入的活性污泥进行吸附,在各种选择压力特别是水力剪切力作用下和原有颗粒污泥形成一个有机整体.大约3周时间,解体颗粒污泥被完全修复.扫描电镜观察发现,被修复后的颗粒污泥呈现非常规则的结构,微生物相十分致密.在解体颗粒污泥逐渐被修复的过程中,颗粒平均粒径仅从最初的2.8mm增至2.9mm,说明活性污泥在颗粒污泥上的附着主要发生在颗粒的空穴.而颗粒污泥的沉降性能和强度都得到了极大的改善,颗粒沉降速率和完整性系数分别由最初的72m/h和56.8%提高到110m/h和65.8%.新加入的活性污泥除了部分用于修复解体颗粒污泥,其余在选择压力等的作用下形成了新的好氧颗粒污泥.     

好氧活性污泥在升流式厌氧污泥床反应器中的厌氧颗粒化过程及机制

 采用升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以城市污水处理厂二沉池活性污泥为种泥,研究好氧絮状污泥的厌氧颗粒化过程及其机制.UASB在污泥负荷(SLR)0.25kg(COD)/(kg(VSS)·d)和水力负荷(HLR)0.1m³/(m²·h)的条件下启动后,通过分阶段缩短水力停留时间(HRT)的方式逐步将SLR和HLR提高到0.52kg(COD)/(kg(VSS)·d)和0.3m³/m²·h,经过150d的连续运行,成功培育出了厌氧颗粒污泥,系统对COD的去除率达到了95%以上.厌氧颗粒污泥的形成过程先后经历了污泥驯化期、微生物聚集体形成期、初生颗粒污泥形成期、次生颗粒污泥形成期、成熟颗粒污泥形成期5个时期.好氧絮状污泥的厌氧颗粒化机制整体上符合二次核学说,其中初生颗粒污泥的形成符合黏液学说,而次生颗粒污泥的形成机制与目前已报道的厌氧颗粒污泥形成机制不同,其内核是由初生颗粒污泥破碎后的碎片组成,产甲烷丝状菌和其他细菌通过插入碎片中或者附着于碎片表面的方式形成聚集体,并逐渐发展成为次生颗粒污泥.     

生物絮凝剂对好氧污泥颗粒化性能及其种群结构的影响

为了加速好氧污泥的颗粒化进程,在好氧颗粒污泥培养的过程中投加生物絮凝剂,研究其对颗粒污泥理化性能的影响。利用分子生物学手段分析颗粒污泥的种群结构,探讨生物絮凝剂促进污泥颗粒化的作用机理。结果表明,生物絮凝剂的投加使污泥颗粒化的时间由56 d缩短为28 d,形成的颗粒具有良好的疏水性能和沉降性能。DGGE分析显示颗粒污泥的群落多样性十分丰富,总共测序的28个OTUs中,存在较多的是Actinobacteria和Proteobacteria的α和γ亚群,大约占OTUs总数的64.3%。而且投加的能分泌胞外多糖黏液的菌种Devosia hwasunensis strain HST2-16T、Tetrasphaera elongate在颗粒形成和维持其稳定性方面起到了重要的作用。     

硝酸铈对污泥胞外多聚物及污泥颗粒化的影响

研究发现不同质量浓度硝酸铈对活性污泥的比耗氧速率、增长速度、脱氢酶活性及微生物相产生不同程度的影响,质量浓度为50mg／L时对改善污泥性能有较为明显的作用。以普通活性污泥为接种污泥,葡萄糖和乙酸钠为碳源,在两个SBR反应器内对比污泥颗粒化过程。通过监测EPS组分、污泥疏水性、MLSS、SVI、COD、TN和TP,发现硝酸铈可以促进污泥颗粒化过程。稳定后的含铈颗粒污泥同时具有脱氮除磷作用,COD、TN、TP去除率分别达到95％、80％和85％。     

好氧颗粒污泥膜生物反应器处理焦化废水

为了提高焦化废水的处理效果,减轻对环境的污染,选择好氧颗粒污泥膜生物反应器处理人工模拟焦化废水,探讨了不同颗粒污泥浓度对焦化废水的处理效果及膜污染的情况。结果表明,不同颗粒污泥浓度对焦化废水的处理效果有显著差别。投加颗粒污泥后,反应器对不同颗粒污泥浓度条件下COD、NH3-N、苯酚、TP的去除效果不同。好氧颗粒污泥内部缺氧和厌氧环境下,反应器中的好氧颗粒污泥质量分数为100%时对COD去除率为99.17%、NH3-N去除率为95.00%、苯酚去除率为99.90%、TP去除率为85.22%。同时,比较了不同颗粒污泥浓度下反应器运行中膜通量的变化趋势及膜表面的变化情况。颗粒污泥投加量的不同对膜污染的抑制作用也不同。颗粒污泥使膜污染减轻,膜通量恢复率升高。     

好氧颗粒污泥短程硝化处理养殖废水及N2O释放特性

好氧颗粒污泥可通过特殊的厌/好氧空间结构实现短程硝化,而短程硝化和好氧颗粒结构都可能导致温室气体N₂O释放.试验研究了处理养殖废水过程中好氧颗粒污泥短程硝化性能,及利用微电极探针定量分析N₂O过程释放特性.稳定运行期间,COD与氨氮平均去除率分别为76.8%和94.4%,短程硝化效率可达88.9%.根据微电极探针和气相色谱分析结果,好氧颗粒污泥系统厌氧和好氧阶段N₂O生成量分别占46.4%和53.6%,但短程硝化系统的N₂O释放主要来源于曝气吹脱作用;系统内N₂O中氮的释放量占进水氮的比例为2.1%,好氧颗粒污泥并未显著强化N₂O释放.     

污泥负荷对好氧颗粒污泥运行稳定性的影响

为实现好氧颗粒污泥的工业化应用,以絮状活性污泥为接种污泥,在气升式间歇反应器(SBAR)中培养好氧颗粒污泥,探讨在颗粒污泥成熟后,不同的污泥负荷对好氧颗粒污泥运行稳定性的影响。结果表明:污泥负荷过高或过低都会对好氧颗粒污泥的稳定性有所影响。在SBAR中,污泥负荷为1 kg/(kg.d)时,好氧颗粒污泥的沉降性能和降解效果均好于污泥负荷为0.6和1.4 kg/(kg.d)时,其SVI平均为28.04 mL/g,COD、氨氮的去除率分别为91.37%和86.04%。当反应器运行77 d时粒径大于0.6 mm的颗粒仍占6.13%。     

微氧条件下固定化颗粒污泥的氯酚降解及菌群结构

将氯酚优势好氧菌与厌氧颗粒污泥以三种不同方式组合：（1）以聚乙烯醇和海藻酸钠为载体，采用冷冻法将氯酚优势好氧菌和厌氧颗粒污泥进行混合固定；（2）将氯酚优势好氧菌单独固定后再与厌氧颗粒污泥混合；（3）将氯酚优势好氧菌直接投加到厌氧颗粒污泥．比较三种固定化颗粒污泥在微好氧及厌氧条件下的五氯酚降解效果．结果表明：在氯酚优势好氧菌和厌氧颗粒污泥的混合固定中，微好氧条件下可通过厌氧菌与好氧菌的协同作用实现氯酚的厌氧好氧同时降解，而在厌氧过程中，三种固定化颗粒污泥的氯酚降解速率没有明显差别．厌氧好氧活性实验也进一步证实了固定化颗粒污泥中厌氧、好氧菌活性的存在，并进一步推导出了微氧条件下氯酚固定化颗粒污泥的菌群结构．