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.     

好氧颗粒污泥系统启动和颗粒特性研究

通过逐步缩短沉降时间和提高氮负荷的方法,考察水力选择压和生物选择压共同作用下的好氧颗粒污泥系统启动过程及污泥特性.试验结果表明,系统启动期间,颗粒平均粒径36 d增至0.5 mm,第90 d达到0.9 mm,粒径平均增速为9.3 μm·d-1;前53 d内污泥负荷为0.4～0.6 g·g-1·d-1,表观污泥产率为0.40～0.52 g·g-1,当生物量增长后,污泥负荷降至0.2～0.4 g·g-1·d-1,表观污泥产率减小至0.17～0.25 g·g-1;40 d后SVI稳定在(15±5)mL/g范围内,沉降性能良好;反应器除污染效果好,10 d后COD去除率稳定在80%左右,NH+4-N去除率达到98%以上,且随着氮负荷提高,单位质量污泥的NH+4-N反应速率提高,AOB、NOB和异养菌的活性都在增大.     

活性污泥-生物膜法系统的脱氮除磷效果研究

在中试试验条件下,考察了较高的有机负荷对活性污泥-悬浮载体生物膜法系统脱氮除磷效果的影响.试验表明,水温为20~33℃时,在系统污泥龄为4~9 d,污泥负荷(单位污泥单位时间内处理的生物化学需氧量BOD5的量)达到0.18~0.55 kg.kg-1.d-1条件下,对磷的去除效果稳定在90%左右,氨氮的去除率达到80%以上,出水总氮平均质量浓度为11 mg.L-1.同时,试验过程中也发现了联合系统的好氧池中存在明显的同步硝化反硝化现象.经分析认为,这与好氧池内合理的溶解氧值和较高的污泥质量浓度有关.     

EBPR的快速启动及其与同步硝化反硝化耦合实现污水的脱氮除磷

为了解处理生活污水的强化生物除磷(EBPR)系统的除磷和脱氮特性,采用SBR接种普通活性污泥,通过逐步提高进水COD浓度的方式,结合短污泥龄控制,实现了EBPR系统的快速启动,并对启动后系统的脱氮除磷特性进行了研究.试验结果表明:当进水COD浓度由200 mg/L左右逐步提高至500 mg/L左右时,29 d可实现EBPR系统的启动,此后30 d内出水磷浓度稳定维持在0.5 mg/L以下,磷去除率平均达99.4%.该系统还可长期高效稳定地用于高磷污水(含磷40mg/L)的处理.成功启动后的EBPR系统内聚磷菌(PAOs)为优势菌,占全菌总数的34%±3%,但也存在硝化反硝化菌和聚糖菌.在EBPR系统稳定运行时的好氧段,PAOs吸磷的同时伴随着脱氮菌群的同步硝化反硝化(SND)作用,使得平均总无机氮(TIN)损失达7.6 mg/L,系统总氮(TN)去除率在70%左右.EBPR系统内除磷耦合同步硝化反硝化,可实现污水的脱氮除磷.     

ASBR处理生活污水的启动研究

采用厌氧序批式反应器(ASBR)处理生活污水,通过接种不同体积的好氧污泥,探讨了3个反应器的启动可行性,并对接种不同污泥量反应器的启动情况进行了比较。结果表明,接种好氧污泥能够顺利启动ASBR,启动耗时45 d左右;ASBR启动时,接种污泥量以VSS浓度1.5 g/L较为适宜,当容积负荷(CODCr)在0.3～0.4(kg.m-3.d-1)时,反应器对CODCr的去除率可达55%以上;由于反应器中缺少适于生物脱氮除磷的底物及环境,反应器对TN、TP的去除效果较差。     

A 2O-MBR工艺反硝化脱氮除磷研究

以自行设计的双反应器A2O-MBR为研究对象.对模拟生活废水的脱氮除磷进行了研究.结果表明:当N、P负荷为0.14和0.3 kg·m-3·d-1时,COD、N、P去除率分别为90.5%、80.6%和67.7%,系统不必外投硝酸盐即可实现反硝化除磷.具有很强的反硝化脱氪除磷能力,反硝化聚磷菌(DPAOs)占总聚磷菌(PAO)的比例和反硝化除磷量占总除磷量的比率分别达70.00%和69.81%;污泥回漉中硝酸盐量超过一定范围会发生对厌氧释磷的抑制.本系统中当进水ρ(COD):ρ(TP)为30:1时,进水COD与回流污泥硝酸盐的比例应高于30:1.采用问歇抽吸出水有助于延缓膜污染,膜出水不受污泥沉降性的影响.     

高温厌氧颗粒污泥膨胀床中颗粒污泥的性质分析

考察了高温(55℃)条件下厌氧颗粒污泥膨胀床处理木薯酒精废水的运行特性和颗粒污泥的性质.结果表明,当进水有机负荷(OLR)在15.0 kg.m-3.d-1时,化学需氧量(COD)平均去除率为86.7%,平均产气量为15.1L.d-1.OLR最高可达24.0kg.m-3.d-1,COD平均去除率为88.5%,平均产气量为39.9L.d-1.颗粒污泥的颗粒化率随着运行时间的延长逐渐增加,运行至260d,直径大于2.00mm的颗粒污泥约占32%.颗粒污泥的有机组分主要是碳、氢和氮,无机组分主要是硅、磷、钙和铁.颗粒污泥表面的微生物以丝状菌为主,污泥内核组成可能主要为磷酸钙或碳酸钙等无机质.     

好氧段对反硝化除磷系统的影响

生物除磷系统在厌氧/缺氧交替变化的环境中可以发生反硝化除磷现象,通过研究发现:没有好氧段的A/A-SBR系统除磷能力低于有好氧段的A/AO-SBR系统,而且随着运行时间的增加A/A-SBR系统的除磷能力逐渐减弱,污泥产率也从起始的0.22 Gmlss/Gcod d逐渐下降趋于零增长甚至负增长.试验结果表明,设置后好氧段是保证反硝化除磷系统稳定运行的关键.但是,较长的好氧时间将导致NO3-N的积累,并抑制A/AO-SBR系统除磷,而 0.5 h的后好氧时间既可以确保A/AO-SBR反硝化除磷系统的稳定运行又可以获得好的除磷效果.     

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。     

除有机物除磷系统中好氧反应时间参数优化

在序批式反应器中考察不同好氧反应时间(tAHR)条件下两段式厌氧氨氧化工艺中除有机物除磷系统活性污泥吸附有机物和磷的能力,以及相应条件下系统的稳定性。研究结果表明:当好氧反应时间为40~60 min时,系统对污水中有机物及磷的去除能力较强,污泥沉降性能良好,但胞内贮存物聚-β-羟基烷酸(PHA)与污泥碳含量随好氧反应时间的递增而缩短;当好氧反应时间为30 min时,系统对污水中有机物及磷去除效果较差,且系统发生严重的污泥黏性膨胀,不适合长期运行。综合考虑除有机物除磷系统在不同好氧反应时间下对有机物与磷的吸附效果、资源与能源回收的潜力及系统长期运行的稳定性,推荐tAHR=40 min为"两段式厌氧氨氧化工艺"中除有机物除磷系统的最优好氧反应时间控制参数。     

MB(A2/O)反应器处理城市污水

研制了将MBR和A2/O工艺相结合的新型MB(A2/O)反应器,研究了MB(A2/O)反应器对城市污水的处理效果,并分析了其性能和机理.结果表明:出水COD小于20mg/L,平均去除率达93.80%;NH3-N质量浓度小于8mg/L,去除率可达88.42%;TN质量浓度小于30mg/L,去除率达46.05%;TP质量浓度小于0.3mg/L,去除率达94.70%.试验表明,MB(A2/O)反应器在保留对其他污染物良好去除效果的同时,对TP有极高的去除率,处理后水质满足<城市污水再生利用城市杂用水水质>(GB/T 18920-2002)的要求.     

厌氧池中pH值对生物除磷的影响

分析在A/O工艺下,从其机理和现场运行,研究pH值对生物除磷影响.研究发现,厌氧条件下,pH值在6.0到7.5时,随着pH值增加,液相中磷质量浓度也增加.pH值为7.5时,磷质量浓度达到最高.随后pH增加,磷质量浓度随着下降.如果一部分污泥回流到初沉池进行水解酸化,厌氧池pH值降低有助于磷的有效释放.     

有机碳源对生物除磷的影响

研究了不同浓度乙酸盐和不同基质的有机碳源对序批式生物膜法生物除磷的影响以及磷的厌氧释放量和好氧吸收量之间的关系。结果表明，为获得稳定良好的生物除磷效果，厌氧时间必须保证生物易降解有机物在厌氧过程基本去除，同时COD负荷也不能太低，还要满足反应器中生物量能够实现净增长。研究认为乙酸盐能够较好地刺激聚磷菌厌氧释磷达到过量生物除磷，磷的厌氧释放量和好氧吸收量具有良好的相关性，为提高除磷效率必须保证足够的厌氧磷释放量。     

序批式生物膜法生物除磷的试验研究

采用组合纤维填料作为载体的序批式生物膜反应器进行了生物除磷的试验研究.结果表明,在生物除磷过程中,污水中的VFA总量与溶解磷的吸收量具有较好的相关关系,去除1 mg溶解磷大约需要20 mgVFA-COD;为获得稳定良好的生物除磷效果,COD负荷不能太高,否则过多的有机物进入好氧段将引起非聚磷菌的好氧异养微生物异常增殖,导致聚磷菌被洗出;同时COD负荷也不能太低,还要满足反应器中聚磷菌量能够实现净增长;磷的厌氧释放量和好氧吸收量具有良好的相关性,为提高除磷效率必须保证足够的厌氧磷释放量.图5,表1,参12.     

低碳源浓度条件下聚磷菌特性

从北京城市排水集团高碑店污水处理厂二沉池回流污泥中分离获得两株高效聚磷菌株,确定出稀释倒平板分离技术更有利于聚磷微生物的筛选.经形态特征及生理生化实验初步鉴定为不动杆菌属(acinetobacter sp.).确定出A、E两菌的最优碳源选择分别为乙酸钠和谷氨酸钠;并在降低碳源质量浓度,即COD小于100 mg.L-1的条件下进行最佳生长条件优化:A、E两菌的最适pH值分别为8和7,最适温度分别为20℃和25℃;金属镁、钾和锰离子对聚磷微生物具有积极促进作用.聚磷微生物呈现出较好的厌氧放磷、好氧摄磷的特性.     

DNPAOs的富集及其同步除磷脱氮的实验研究

采用强化除磷反应器,通过厌氧/好氧和厌氧/缺氧过程,分两阶段对硝化菌和反硝化聚磷菌(DNPAOS)进行选择和富集,形成了以二者为优势菌群的同步强化生物除磷脱氮体系。实验结果表明,体系同时存在硝化和反硝化吸磷过程,达到在废水处理过程中同时脱氮除磷的效果,经过58周期的厌氧/缺氧驯化富集,污水氨氮和总磷的去除率分别达到了93%和97%,DNPAOS占总PAOS的48%。     

厌氧反应时间对反硝化聚磷功效及微生物种群的影响

采用厌氧/缺氧/好氧序批式反应器(An/A/O-SBR),考察了不同厌氧反应时间(分别为90,120和150min)长期运行条件下的反硝化除磷效果,并利用荧光原位杂交(FISH)技术分析了系统内微生物种群的结构变化.结果发现,厌氧反应时间为90 min系统合成的聚羟基烷酸酯(PHA)量最高,脱氮和除磷平均去除率分别达到92％和93％,聚磷菌占总菌的(58±2.3)％;厌氧反应时间为120 min的系统脱氮和除磷平均去除率分别达到97％和73％,聚磷菌占总菌的(50±2.2)％.而厌氧反应时间为150min的系统合成PHA最低,平均脱氮率仅为79％,聚磷菌数量也减少至(45±2.7)％.厌氧反应时间过长致使PHA含量水平下降,继而发生游离亚硝酸(FNA)的积累,这是导致系统脱氮除磷效率降低的主要原因.     

污水除磷工艺的研究动向

该文介绍污水除磷工艺的现状及研究动向;着重介绍污水强化生物除磷工艺及其影响因素如碳源、pH值、温度等,并结合此工艺探讨如何实现磷回收;指出实现从污水中去除磷的目的和磷资源的可持续发展的污水除磷和回收磷相结合工艺,应是将来的研究方向。     

不同运行模式序批式膜生物反应器中污泥特性研究

比较了不同运行模式(AO、AOA及A 2O)对序批式膜生物反应器(SBMBR)污泥特性的影响.结果表明:运行模式对污泥粒径存在明显的影响,曝气时间较长的AO MBR及厌氧末引入缺氧段的A 2O MBR,有助于形成紧密而细小的颗粒.而粒径大且结构松散的污泥耗氧速率较高;充分的好氧时间则有利于耗氧速率的提高.好氧吸磷速率受运行方式影响,且与耗氧速率呈正相关性.适宜的厌氧阶段时长有助于提高污泥厌氧释磷能力;缺氧段及其位置的设置对反硝化除磷菌的选择与富集影响较大.本试验中A 2O MBR中反硝化聚磷菌(DPAOs)比例为40.6%,分别比AO及AOA MBR中提高了0.57和0.34倍.膜反应器中膜污染主要由膜表面滤饼层导致.曝气时间只是控制膜污染的因素之一,膜污染随污泥平均粒径的减小而加重,运行方式对膜污染也起着不可忽视的作用.     

强化生物除磷工艺中聚磷菌和聚糖菌竞争影响因素的研究进展

强化生物除磷(EBPR)是一种高效、经济的除磷工艺,然而在某些条件下聚糖菌的过量繁殖导致除磷效果恶化。文章阐述了影响聚磷菌和聚糖菌生长的关键因素,并展望了今后的研究方向。