低温环境下聚磷微生物的富集驯化研究

针对低温环境下生物强化除磷工艺的启动与运行,研究了厌氧/好氧和厌氧/缺氧两种模式富集驯化好氧聚磷菌和反硝化聚磷菌的效果.研究表明,以城市污水处理厂活性污泥为接种污泥,在8~11℃的低温环境下能有效完成好氧和反硝化聚磷菌的富集驯化,厌氧/好氧和厌氧/缺氧反应器分别在第40d和第80d达到稳定状态.厌氧/好氧反应器内污泥释磷和吸磷能力强于厌氧/缺氧反应器内污泥,分别为27.7 mg P/g MLVSS,35.2mg P/g MLVSS,17.4mg P/g MLVSS,23.1mg P/g MLVSS.反硝化聚磷菌可以在好氧条件下以氧为电子受体快速吸收磷,而好氧聚磷菌在缺氧环境中以硝酸盐为电子受体立即吸收磷的能力较弱,仅为6.9mgP/gMLVSS,占好氧吸磷的19.6%.厌氧/好氧和厌氧/缺氧两个反应器富集前后聚磷菌(Accumulibacter)的丰度分别由9.3%(接种污泥)增加到79.3%(好氧聚磷菌)和61.6%(反硝化聚磷菌),同样表明了在该低温环境下两个生物强化除磷工艺均实现了Accumulibacter的有效富集.     

活性污泥体系中好氧反硝化菌的选择与富集

采用SBR反应器,通过间歇曝气和连续曝气方式对活性污泥体系中好氧反硝化细菌的选择和富集效果作了比较.结果表明,这两种方式都能提高活性污泥在好氧条件下对TN的去除率.最终实现在好氧条件下(DO 值≥5 mg/L),TN (进水TN为500 mg/L)的去除率仍可达50%以上.从驯化后富集好氧反硝化菌的活性污泥中分离得到105株细菌,其中对TN去除率在50%以上的菌株有21 株,可以基本认为这些都为好氧反硝化细菌.对比污泥驯化前所筛菌株对TN的去除率,进一步证实了污泥驯化有利于好氧反硝化菌的选择和富集.图4,表2,参7.     

活性污泥对聚-β-羟基丁酸酯(PHB)积累能力的影响

为了实现活性污泥资源化,用序批式反应器,分析了典型周期内,聚-β-羟基丁酸酯(PHB)含量与化学需氧量(COD)和总磷(TP)浓度的相关性。用聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳方法对系统中的活性污泥种群结构进行鉴定,并在好氧曝气条件下,通过投加高浓度碳源,比较了不同PHB含量的活性污泥再次积累PHB的能力。结果表明:COD去除、PHB积累、TP浓度变化符合序批式反应器系统积累PHB的典型模型;转化为PHB的COD量比降解的COD量多出含碳量1.32mmol/L,存在固定CO2的现象;光合细菌红杆菌属是该系统中的优势种群;PHB含量较低、较高的微生物将COD转化为PHB的效率分别为46.54%、29.04%。     

活性污泥对聚-β-羟基丁酸酯(PHB)积累能力的影响

为了实现活性污泥资源化,用序批式反应器分析典型周期内聚-β-羟基丁酸酯(PHB)含量与化学需氧量(COD)和总磷(TP)浓度的相关性。用聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳方法对系统中的活性污泥种群结构进行鉴定,并在好氧曝气条件下通过投加高浓度碳源,比较不同PHB含量的活性污泥再次积累PHB的能力。结果表明:COD去除、PHB积累、TP浓度变化符合序批式反应器系统积累PHB的典型模型;转化为PHB的COD比降解的COD多出含碳量1.32mmol/L,存在固定CO2的现象;光合细菌红杆菌属是该系统中的优势种群;PHB含量较低、较高的微生物将COD转化为PHB的效率分别为46.54%和29.04%。     

低碳源下序列间歇式活性污泥法中反硝化除磷菌培养及驯化研究

采集某城市污水处理厂的A/O工艺回流活性污泥作为污泥样品,利用SBR反应器,以硝酸盐为电子受体,在低碳源下,培养和驯化反硝化除磷菌。第一阶段采用厌氧/好氧/沉淀/排水的运行方式10周期,第二阶段采用厌氧/好氧/缺氧/好氧/沉淀/排水运行方式40周期。反硝化脱氮除磷性能的测试结果表明,经培养驯化得到的反硝化除磷菌处理低碳源废水,PO43--P的去除率达96%,出水浓度稳定在0.4 mg/L以下;NH4+-N去除率达78%,出水浓度稳定在3 mg/L以下;COD的去除率达86%,出水浓度稳定在20 mg/L以下;表明采用SBR反应器进行反硝化菌的培养驯化是可行的。     

SBR法好氧段碳源浓度对吸磷的影响

以厌氧/好氧(A/O)生化反应器中的聚磷菌为研究对象,采用SBR工艺处理实际生活污水,探讨在好氧段碳磷质量比(m(C)/m(P))对聚磷菌(PAOs)合成聚β羟基丁酸脂(PHB)及吸磷效果的影响。研究结果表明:由于好氧段中易降解有机底物的存在,可使聚磷菌(PAOs)继续进行PHB的合成反应,并伴随磷的吸收,而不是磷的释放,这与传统理论不符;当好氧段挥发性脂肪酸(UFAs)质量浓度为150 mg/L时,PHB在好氧段的合成速率ηO远远高于反应开始在厌氧段的合成速率ηAn,前者约为后者的5倍;A/O运行模式有效地富集了PAOs,并有效抑制了普通异养菌(OHOs)的增长,并且氧化还原电位(ORP)可作为A/O除磷系统表征吸磷结束的特征点。     

MBR处理丁基黄药废水启动期好氧活性污泥特性

探讨利用膜生物反应器(MBR)处理丁基黄药(简称黄药)废水时的启动期及好氧活性污泥驯化过程的运行特征,分析其好氧活性污泥的形成过程、形态特征、性质及对污染物的去除机制.以啤酒污水处理曝气池污泥为接种污泥,以乙酸钠和黄药为碳源,培养及驯化絮体污泥.结果表明,MBR系统经过35 d启动及驯化即可达到正常运行状态,絮体污泥的SVI为100 mL/g,MLVSS/MLSS为0.75,生物量大且沉降性良好,COD及黄药去除率分别可以达到80%和90%.絮体污泥的形成及膜的高效截留增强了MBR运行的稳定性,为黄药废水的高效降解提供了保证.     

活性污染好氧／厌氧合成聚—3—羟基丁酸酯

聚－3－羟基丁酸酯（Polyhydroxybutyrate,PHB）是临床储藏于活性污染的微生物体内的能量和碳源聚 的，是完全可生物降解的热塑性塑料，文中探索把性污泥用于生产PHB的可能性，研究重点是如何增加活性污泥内PHB的含量，实验结果表明：没有经过特别驯化的活性污泥，以乙酸盐为过量碳源，厌氧条件培养，PHB含量达污泥干重的11.85%；好氧条件培养，PHB的含量达污泥干重的12.95%；而好氧－厌氧条件培养，PHB的含量达污泥干重的18.49%，产物经核磁共振谱图分析证明其主成分为PHB。     

低碳源下SBR中反硝化除磷菌培养及驯化研究

采集某城市污水处理厂的A/O工艺回流活性污泥作为污泥样品,利用SBR反应器,以硝酸盐为电子受体,在低碳源下,培养和驯化反硝化除磷菌。第一阶段采用厌氧／好氧／沉淀／排水的运行方式10周期,第二阶段采用厌氧／好氧／缺氧／好氧／沉淀／排水运行方式40周期。反硝化脱氮除磷性能的测试结果表明,经培养驯化得到的反硝化除磷菌处理低碳源废水,PO_43－-P的去除率达96%,出水浓度稳定在0.4mg/L 以下;NH₄₊-N去除率达78%,出水浓度稳定在3mg/L 以下;COD的去除率达86%,出水浓度稳定在20mg/L以下;表明采用SBR反应器进行反硝化菌的培养驯化是可行的。     

Cu2+对好氧颗粒污泥理化特性的影响分析

以普通活性污泥为接种污泥,葡萄糖和乙酸钠为碳源,在SBR反应器中培养好氧颗粒污泥,考察不同质量浓度Cu2+(0 mg/L、1 mg/L、3 mg/L、5 mg/L和10 mg/L)冲击作用对好氧颗粒污泥理化特性的影响。结果表明,随着Cu2+质量浓度从0 mg/L上升至10 mg/L,好氧颗粒污泥的理化特性均受到不同程度的影响。质量浓度为1 mg/L和3 mg/L的Cu2+对COD和NH+4-N的去除率影响较小,而质量浓度为5 mg/L和10 mg/L的Cu2+对COD和NH+4-N的去除率影响较大。随着Cu2+质量浓度的增加,好氧颗粒污泥的丝状菌逐渐增多,污泥浓度不断下降,沉降性能急剧恶化;密实度降低,结构越来越松散,粒径出现两极分化的现象,而且在质量浓度为10 mg/L的Cu2+作用下颗粒污泥解体。     

反硝化除磷-诱导结晶磷回收工艺试验

对反硝化除磷-诱导结晶磷回收工艺中硝化污泥和除磷污泥进行富集驯化试验,并通过化学分析、荧光原位杂交分析和电镜扫描考察污泥富集驯化效果以及富集驯化前后微生物种群结构和形态的变化.研究结果表明:经过55d的先厌氧/好氧(30d)、后厌氧/缺氧(25d)模式富集驯化后,磷去除率稳定在95%以上,且表现出明显的厌氧释磷和缺氧过量吸磷能力,其单位释磷量和吸磷量分别为8.47和11.13mg P/g MLSS;在好氧条件下,对接种污泥进行25d的强化富集驯化后,其氨氮去除率由78.5%提高到96.5%,明显增强了其硝化能力;污泥富集驯化前后聚磷菌和硝化细菌(AOB+NOB)质量分数分别由接种污泥的9.3%和45.3%增加到68.9%和74.7%,且AOB数量要多于NOB的分别占46.2%和28.5%;聚磷菌多呈杆状,而硝化细菌则以尺寸较小的球菌和杆菌组成,且以团聚体的形式存在.研究表明:该工艺可有效地克服传统单污泥脱氮除磷系统的不足,具有明显的经济效益和环境效益.     

低温好氧反硝化菌的选育以及脱氮性能

通过接种某污水处理厂循环活性污泥工艺(cyclic sludge system, CASS)反应池出口活性污泥到培养基,经过对污泥驯化从中分离出1株低温好氧反硝化菌IL-2,温度4℃.对IL-2菌进行常规的生理生化鉴定和16S rDNA测序,鉴定出IL-2菌为Pseudomonas属.考察了不同C/N质量浓度比、温度、溶解氧、接种量、处理时间对菌株IL-2反硝化脱氮效果的研究.随着C/N质量浓度比、处理时间、溶解氧的不断增加,菌株IL-2的脱氮效果逐渐增强;随着温度和接种量的不断增加,菌株IL-2的脱氮效果先逐渐增强后减弱.该菌株在初始硝态氮质量浓度为20 mg/L,C/N质量浓度比为10,温度为4℃,溶解氧为3.5 mg/L,接种量所占体积为30%,处理10 h的条件下硝态氮的去除效果最好,为95.95%.该菌株主要适用于冬季温度较低的市政污水的处理.     

pH对以亚硝酸盐为电子受体反硝化除磷的影响

利用驯化成功的反硝化聚磷污泥以SBR进行试验,研究pH对反硝化除磷的影响,比较不同pH下厌氧释磷过程中主要储能物质的变化,探讨产生不同除磷效果的原因,考察典型周期内系统的运行效果.研究结果表明:除磷效果与pH(pH=6～8)成正相关,当pH为8时,颗粒污泥最大比厌氧释磷速率和最大比缺氧吸磷速率分别为20.95 mg/(g.h)和23.29 mg/(g·h);厌氧段聚羟基丁酸(PHB)质量分数升高到62.87 mg/g,出水TP质量浓度为1.47mg/L;随着pH升高,厌氧反应吸收的乙酸、合成的PHB质量分数都随之升高,乙酸的吸收率和聚磷分解率变化趋势较相近;当pH超过8后,易形成磷沉淀,除磷率下降.     

高含盐甲醇废水的好氧处理研究

采用序批式活性污泥法(SBR)和序批式生物膜法(SBBR)进行高含盐含甲醇废水的处理研究。以SV30、污水COD的去除率和污泥生物相的变化为指标来培养和驯化好氧污泥,驯化成熟时,污泥菌胶团均密实,微生物以轮虫、钟虫为主。当污泥驯化成熟后,进一步探索高盐浓度对生物相以及甲醇降解率的影响。投加Na Cl质量浓度为39 000 mg/L时,SBBR中甲醇降解率为93%,SBR中为80%,SBBR的处理效果好于SBR。     

氮缺乏对活性污泥系统的影响

为了考察氮缺乏对活性污泥系统的影响,采用5个序批式间歇反应器(SBR),按照缺氧/好氧的方式平行运行,通过调节不同的进水COD∶N比,考察了氮缺乏状态下活性污泥污泥系统的污泥沉降性,脱氮除磷性能,以及出水水质等方面的表现.结果表明在氮缺乏时,活性污泥仍具有较好的沉降性能,并且没有发生污泥膨胀现象.当进水COD∶N比为100∶2时,活性污泥系统仍具有一定的脱氮除磷能力,比释磷量约为14 mg-PO43-—P/g-MLSS,硝化速率约为1.26 mg-O2/g-VSS h-1.当进水COD∶N比高于100/0.75时,活性污泥系统的脱氮除磷性能严重恶化,活性污泥质量浓度在逐渐的下降,MLSS由约2 200 mg/L下降至1 800 mg/L以下,微生物通过自食的方式缓解氮元素的缺乏.     

厌氧污泥接种好氧反应器处理生活污水的启动研究

以模拟乡镇生活污水为处理对象,利用厌氧污泥接种启动好氧小试反应器,采取连续进水连续曝气的方式,进行构建好氧生物处理系统,考察驯化过程反应器中污染物的去除效率.实验结果表明:常温条件下,模拟生活污水进水量为4 L/d,HRT(水力停留时间)为12 h,进水均值COD(化学需氧量)为400 mg/L,NH~+_4-N(氨氮)为20 mg/L,TN(总氮)为25 mg/L,TP(总磷)为4 mg/L,运行12 d,实验出水COD为39.80 mg/L,NH~+_4-N为0.98 mg/L,TN为8.32 mg/L,TP为0.96 mg/L;运行29 d,COD、NH~+_4-N平均去除效率均可稳定达到90.0%,活性污泥生长良好,初步构建好氧生物处理系统.     

以魔芋多糖为碳源的产聚羟基丁酸酯菌的筛选、鉴定及发酵研究

为充分利用发酵魔芋低聚糖所产生的菌体废弃物,降低微生物发酵法生产聚羟基丁酸酯(PHB)的成本,从云南省种植魔芋的土壤中分离得到一株以魔芋多糖为唯一碳源生长的菌株LKH,该菌可以分泌β-甘露聚糖酶水解魔芋多糖生长,并在胞内积累PHB。经形态学、生理生化特征及16S rDNA序列分析表明,菌株LKH归属于依利诺斯类芽孢杆菌。红外光谱和气相色谱分析结果显示,以魔芋多糖为碳源培养的细菌胞内提取的白色薄膜物质中含有PHB。当氮源(NH_4Cl)浓度为0.2g/L时,菌体以魔芋多糖为碳源合成的PHB质量最高可达0.85g/L,其含量达到69.55%,提取率为93.29%。     

双酚A的活性污泥法处理特性

研究了活性污泥法处理双酚A(BPA)废水的效果、降解动力学特性和净化机理。结果表明:污泥驯化与否对处理效果影响很大,驯化污泥对双酚A降解率可达90%以上。测得的最大比基质降解速率(qm ax)为0.35-d 1,半饱和常数(Ks)为15.5 m g/L,降解速率较慢。活性污泥法处理时BPA的去除主要是生物降解起作用,吸附作用很小,BPA不会在剩余污泥中积累。     

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.     

好氧颗粒污泥与普通活性污泥的同步培养与性能比较

研究用于焦化废水处理的好氧颗粒活性污泥和传统普通活性污泥的同步培养及其对COD和NH3-N的脱除特性比较。设置反应器1(R1)和反应器2(R2)两个平行装置,R1用作普通活性污泥的培养,R2用作好氧颗粒污泥的培养。两者均采用普通好氧曝气并以相同的进水在好氧厌氧交替工艺下同步运行,R2在出水前加5 min曝气和5 min沉淀。R2内培养出好氧颗粒活性污泥,颗粒直径0.5~2 mm,含水率为95%,污泥质量浓度(MLSS)为3101~6203 mg/L,污泥沉降指数(SVI)为100.5~128.7 mL/g。经对COD质量浓度380~1 200 mg/L和NH3-N质量浓度63.7~134.4 mg/L的焦化废水处理,COD和NH3-N同时去除率达到80%以上,优于R1的运行结果。