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.     

厌氧条件下不同种类污泥的释磷效果

采用A~2O工艺的厌氧池污泥和好氧池污泥,以实际生活污水为处理对象,探讨不同种类污泥在厌氧条件下的释磷情况及其对污水中COD_(Cr)的去除效果。结果表明,在420 min反应期间,厌氧污泥对污水中COD_(Cr)的去除效果总体优于好氧污泥,厌氧和好氧污泥对COD_(Cr)的去除率最高分别达到72.5%和50.0%;两种污泥的释磷速率随着反应时间的增加呈下降趋势,释磷量随反应时间的增加呈上升趋势;好氧污泥的释磷效果优于厌氧污泥,且前者的释磷速率大于后者的释磷速率,释磷速率最大值分别为0.26 mg·(g·min)-1,0.09 mg·(g·min)-1;达到相同释磷量时,好氧污泥所用时间短于厌氧污泥。     

食品废水A/O工艺的低温启动阶段膨胀污泥的微生物群落解析

污泥膨胀是污水处理工艺启动和运行中棘手的问题,食品废水采用A/O工艺进行低温下启动运行时,出现了污泥膨胀的现象,研究对A/O工艺段水质进行了分析,构建了16S r DNA克隆文库.通过对膨胀污泥微生物群落解析,探讨了污泥膨胀和工艺调控的关系.研究表明,厌氧膨胀污泥中Proteobacteria占总的细菌数的63.51%,Chloroflexi为16.22%,其中Thauera sp.占到总的细菌数的20.27%;好氧膨胀污泥中Proteobacteria占总的细菌数的36.08%,Chloroflexi为24.74%,Bacteroidetes为7.22%,出现了与污泥膨胀有关的细菌Uncultured Nocardia,Uncultured Leptolyngbya sp.,Thauera sp..导致污泥膨胀的主要原因是工艺的进水温度低,厌氧段厌氧程度不够,可生化性差,部分重金属超标,好氧段的曝气量不足.建议通过调控工艺的进水温度,提高厌氧段的厌氧程度,提高好氧段的曝气量,可以有效地控制污泥膨胀.     

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.     

序批式反应器脱氮除磷工艺的实验研究

为提高污水脱氮除磷的效率,降低运行成本,对SBR脱氮除磷工艺进行了研究.采用"进水-搅拌-曝气-沉淀-排泥-闲置"的SBR运行模式,在运行工况下通过对COD、氨氮、总磷去除效果的考察来探讨污泥质量浓度、缺氧/好氧时间、p H、溶解氧与脱氮除磷和有机物去除之间的关系,并确定最佳运行条件.实验结果表明,当污泥质量浓度为3 255 mg/L,脱氮除磷效果最好,COD、总磷、氨氮的去除率分别为73.33%、98.90%、85.90%;缺氧阶段p H先快速下降后缓慢下降,聚磷菌大量释磷,在厌氧2.5 h释磷效果达到最佳;在好氧阶段,溶解氧控制在1.05~1.09 mg/L,结合实际情况确定最佳好氧时间为4.0 h.     

升流式厌氧污泥床和连续流搅拌槽式反应器的废水处理效能及产甲烷菌群组成的对比分析

 分别运行升流式厌氧污泥床(UASB)反应器和连续流搅拌槽式反应器(CSTR)并使其达到稳定运行状态,在有机负荷率(OLR)均为6.0kg·m-3·d^-1的条件下,对比分析了二者在稳定期的运行特性和产甲烷菌群的组成。结果表明,UASB的化学需氧量(COD)去除率为95%,显著高于CSTR的COD 去除率(84%)。然而,CSTR系统中的活性污泥的比产甲烷速率(315L·kg^-1·d^-1)和比COD去除率(0.85 kg·kg^-1·d^-1)则显著高于UASB的260 L·kg^-1·d^-1和0.67 kg·kg^-1·d^-1。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)指纹分析技术对系统稳定期的活性污泥进行分析的结果表明,UASB系统的优势产甲烷菌为Methanosaeta concilii和Methanospirillum hungatei,而CSTR系统中的优势产甲烷菌为Methanosarcina mazeii和Methanobacterium formicicum。污泥微生物群落组成及其代谢特征的不同是造成厌氧处理系统效能差异的内在原因。UASB和CSTR在COD去除效能和污泥比活性方面各有所长,在实际应用中,须根据废水水质和预期处理程度合理选用。     

弹性填料强化A/O工艺处理炼化废水试验

目的改良A/O工艺的传统工艺,解决生物法处理炼化废水效能较差的问题.方法进行A/O工艺的小试驯化研究,在A/O工艺的好氧池内增加弹性填料,以期提高微生物活性,强化炼化废水的处理效果.结果填料的增加对工艺的启动效率,微生物的活性以及污染物的去除效果都有显著的提高.弹性填料的弹性结构,可以较稳定且持久地吸附炼化废水中的少量油份及微生物,这不但提高了被吸附截留的微生物的污泥龄,有助于其种群富集与特异性优化,而且减少了油份对悬浮污泥的影响,提高了悬浮污泥的微生物活性.填料对曝气气泡的切割,增加了溶解氧质量浓度,减少了厌氧池带来的质量浓度梯度对好氧池的影响,也提高了硝化细菌等好氧细菌的活性.改良后的A/O工艺COD去除率提高10%,氨氮去除率提高10%,总氮去除率提高15%.结论弹性填料的增加,有效地提高了生物法处理炼化废水的综合效能.     

A2O活性污泥工艺去除污水中雌激素的试验

试验研究了厌氧-缺氧-好氧(A2O)活性污泥工艺对雌二醇(E2)和乙炔雌二醇(EE2)的去除性能.基于同时去除雌激素和脱氮除磷的考虑,对A2O工艺的部分运行参数如水力停留时间、污泥龄和混合液回流比进行优化.试验结果表明,A2O工艺对污水中雌激素有较强的去除能力.在温度为20 ℃、污泥回流比为100%的情况下,除磷脱氮和去除雌激素最佳的工艺运行参数为:水力停留时间8 h,污泥龄20 d,混合液回流比300%.此时,总氮,PO3-4-P,COD的去除率分别达到81%,95%,84%;E2降到检测限以下,厌氧、缺氧、好氧池各段对E2的去除量分别占总去除量的72%,6%,22%;EE2的去除率大于80%,厌氧、缺氧、好氧各反应池对EE2的去除量分别占总去除量的45%,21%,34%.     

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.     

F/O法处理含氮有机废水工艺研究

采用F/O工艺对含己内酰胺废水的脱氮效果进行了研究。结果表明,此工艺的脱氮效果良好,剩余污泥产量低。系统的水力停留时间18h,好氧池溶解氧1.0～2.0mg/L,填料COD_(cr)负荷最高不超过1.29kg/m~3·d为宜,用剩余污泥作为内碳源效果不理想,有待进一步探讨,好氧池有机物的降解符合动力学方程。     

蜂窝陶瓷载体生物膜工艺的除磷试验

分别采用序批式生物膜反应器（SBBR）和A／O工艺进行比较,利用蜂窝陶瓷作为生物膜载体。分别处理模拟的受严重污染的地表水．重点研究磷的去除规律及影响因素,实验结果表明：厌氧时间为2．5h,好氧时间为6h;进水COD／TP为50—60,从SBBR出水中,磷浓度小于0．5mg·L^-1,总磷去除率大于85％,而A／O工艺的除磷率不到50％．     

交替式A~2/O系统碳源量对去除氮磷途径的影响

采用市政污水研究进水碳源含量不同时交替式A2/O工艺去除氮磷的途径以及效果.调控进水COD浓度分别在150、200、300、400 mg.L-1左右,氮磷浓度不变,跟踪厌氧池与缺氧池内NO3--N与总磷(TP)的变化规律.实验结果显示,几种进水水质下,系统都具有优良的除磷脱氮性能;进水COD在300、400 mg.L-1时,缺氧池内NO3--N浓度始终低于1 mg.L-1,而TP浓度由于推流作用逐渐上升,系统主要通过反硝化异养菌利用外碳源进行反硝化作用去除NO3--N;进水COD在150、200 mg.L-1时,缺氧池内TP浓度一直较低,有反硝化聚磷现象,表明交替式A2/O系统内存在专性好氧聚磷菌与反硝化聚磷菌.     

生物除磷体系中生物标志物的管理初探

通过研究MDA、电解质渗出量和Q2^-这3个损伤性指标，初步探讨了通过生物标志物来管理生物除磷体系的可行性。结果表明，MDA、电解质渗出量和Q．^-这3个指标中，利用SOD电极在线检测Q．^-的变化来管理除磷体系最为简便。从Q．^-的变化规律得出当体系由好氧交替到厌氧时。前90min对释放磷尤为重要，即受氧胁迫时，系统产生O2．^-浓度不能高于0．025mmol／g，否则磷的释放不会增加，进而影响系统的除磷效果。因此，可以通过在线监测O2．^-的浓度变化来动态管理除磷体系。     

倒置A2/O系统中碳、氮、磷的物料平衡分析

通过对以倒置A2/O工艺运行的某城市污水处理厂各生物处理单元及二沉池中碳,氮、磷等指标的分析,建立了物料平衡公式,研究了该工艺碳、氮,磷等物料的流向,并在物料平衡的基础上对各单元的脱氮除磷效率进行分析,结果表明:在好氧池中存在同时硝化反硝化现象;减少好氧池的曝气量,既能提高脱氮除磷效率,又能节约能源.     

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.     

A2/O与SCBP复合工艺除磷中试研究

研究了A2/O与悬浮填料生物膜(SCBP)中试复合工艺的除磷效率,并考察了影响因子COD/TP与DO对除磷的影响。结果表明:总磷平均去除率为82%,达到GB/T18921-2002景观用水水质要求。当硝酸盐含量急剧下降至0.20mg/L以下时,反硝化除磷菌不再以硝酸盐作为电子受体进行聚磷活动,厌氧磷释放的最佳碳磷比为60。添加纳米改性的悬浮填料后,好氧池的溶解氧为2.0mg/L时,出水TP为0.3～0.35mg/L。     

旁路化学除磷对A2 / O 工艺的影响研究

为考察旁路化学除磷对常规A2/O工艺系统脱氮除磷效果的影响,试验在常规A2/O工艺厌氧池末端接入旁路化学除磷池,并调节化学除磷池的pH值以达到除磷的目的。实验结果表明:改进后的A2/O工艺,当进水TN为40～50 mg·L-1、出水TN为11.8～15.5 mg·L-1时,TN平均去除效率为69.21%;当进水TP为4.2～8.9 mg·L-1、出水TP为0.50～0.75 mg·L-1时,TP平均去除效率为90.57%,较传统A2/O工艺,TN、TP去除率分别提高了4.04%、2.37%,说明旁路化学除磷对常规A2/O工艺系统脱氮除磷效果具有一定的改善作用。     

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。     

污泥回流比对双污泥BCR反硝化除磷效果的影响

以模拟华南地区的城镇污水研究对象,开展了污泥回流比对双污泥BCR反硝化除磷的影响研究. 结果表明：使超越污泥和回流污泥的回流比分别控制为0.6、0.4和0.2时, BCR工艺对COD去除率的均值分别为89.98%、89.48%和82.38%,出水COD平均质量浓度分别为20.94 、21.67 、37.66 mg/L;而总氮的去除率均值则分别为79.94%、80.58%和65.47%,出水总氮平均质量浓度分别为5.72 、5.75 、10.85mg/L;总磷去除率的均值分别为88.81%、91.64%和77.06%,出水总磷质量浓度均值为0.76 、0.59 、1.62mg/L,新工艺改善了传统双污泥连续流工艺出水NH4+-N质量浓度偏高的缺陷. 工艺在超越污泥回流比和回流污泥回流比均是0.4时处理效果最佳. 由于好氧硝化池与中沉池合建,好氧硝化池中的NO3--N与中沉池中的DPB接触而发生反硝化吸磷的反应而使部分总磷在好氧硝化池中被去除.