CASS工艺在处理低温生活污水中的应用研究

本文以CASS工艺为研究对象,重点探讨CASS工艺处理低温生活污水的可行性,为CASS工艺在我国寒冷地区的推广应用奠定基础,同时也为低温条件下污水处理厂的运行管理提供帮助。     

低温生活污水处理系统中耐冷菌的筛选及动力学研究

对长期在4℃条件下运行的生活污水处理系统中活性污泥的菌群组成进行分析鉴定,探讨了菌群降解低温污水中有机污染物的动力学过程.试验分离得到6株优势耐冷菌,分别隶属于动胶菌属、气单胞菌属、黄杆菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属.4℃时混合耐冷菌脱氢酶活性为25.44 mg/(L·h),比普通活性污泥高出了20.5倍.耐冷菌在中低温条件下对有机物的降解效果较稳定,COD的去除率分别为80.9%和73.4%,而中温菌在低温条件下基本丧失代谢能力.混合菌群降解COD的动力学分析表明：耐冷菌在中低温条件下和中温菌在中温条件下的COD降解过程均符合一级反应动力学模型.耐冷菌保持了与中温菌基本相同的反应速率,且具有比中温菌更宽的温度适应范围.采用固定化技术把高效耐冷菌固定到软性聚氨酯泡沫填料上,可以使高适应性的耐冷菌更有效地去除低温生活污水中的有机污染物,COD的去除率比未固定化耐冷菌提高了约18个百分点,其降解过程也符合一级反应动力学模型,以葡萄糖作为碳源配水时,固定化耐冷菌的反应速率比未固定菌提高了2.35倍.本实验条件下,采用固定化耐冷菌处理不同碳源配水时,其出水COD均达到一级B排放标准.     

低温条件下污水处理运行研究

低温是造成寒冷地区冬季生活污水生化处理效果差的主要原因。当温度降低至4cC左右时,活性污泥中大多数微生物的生长活性受到抑制,只有少数的耐冷微生物可以存活下来并保持一定的活性。本课题组以往的研究结果证明：在我国北方地区,完全可以分离到在低温下高效降解污水中有机物的耐冷细菌。通过投加耐冷茵可使污水的去除效率大大提高。但由于投加的耐冷茵的流失等原因,必须隔一定时间再次投菌,既费时费力,又增加投资。     

新型组合工艺深度去除DOM及其对低温运行的响应特征

我国城镇污水处理厂进水具有碳氮比低、可生化性差等特性,显著增加了污水处理厂稳定达标运行的难度.为应对我国特殊进水水质,本文研发了基于生物吸附-两级AO-活性焦吸附的高效污水处理组合工艺,分析了各工艺段溶解性有机物（Dissolved Organic Matter,DOM）和氮磷的去除特性,并对低温条件下组合工艺的响应特征进行解析,为该工艺的工程应用提供理论依据和技术支撑.结果表明,组合工艺经过60 d的连续运行,出水TN和TP平均浓度分别为8.5和0.25 mg·L^-1,平均去除率分别高达80.5%和95.5%.此外,活性焦对于污水中大分子芳香族类和环烷烃类DOM的去除效果较好,两级AO出水中芳香族类、环烷烃类和卤代烃类DOM的比例由50.23%降至10.24%.生物吸附工艺段菌群多样性较高,具有快速富集有机物能力的Acidobacteria菌门相对丰度达到10.23%.两级AO工艺菌群丰度和多样性略低,其中相对丰度较高的微生物为具有脱氮除磷功能的Proteobacteria菌门（79.39%）和Nitrospirae菌门（6.5%）.在5℃低温条件下,组合工艺出水TN、TP和COD等主要水质指标未出现显著波动,表明组合工艺具有良好的抗低温影响能力.对比常温运行中的菌群分析结果,低温环境下两级AO工艺段的Proteobacteria菌门相对丰度由66.22%降至54.27%,但具有抗低温等不利条件的Gemmatimonadetes菌门相对丰度由0.72%升高至9.67%,且生物吸附工艺段仍存活大量具备降解有机物功能的Acidobacteria菌门,有效缓冲了后段工艺处理负荷,使组合工艺具有良好的抗外界干扰能力.     

硝化菌载体低温处理生活污水中试

为了考察硝化菌包埋载体低温条件下处理城镇生活污水的技术可行性和可靠性并获得工程应用的参数,以A/O工艺中试系统为试验平台,重点研究了硝化菌包埋载体A/O生化系统低温条件下的启动条件和处理效果。结果表明:在低温条件下(13~15℃),接种普通好氧活性污泥,以已活化的硝化菌载体为核心的处理系统活化启动时间约10 d,不超过15 d;包埋硝化菌载体系统在适宜污泥浓度条件(3 000~3 500 mg/L)、投加率12%的情况下处理城镇生活污水,稳定运行阶段和负荷提高阶段(提高至设计负荷1.44倍)可使出水氨氮平均达1mg/L左右,去除率达99%以上,处理效果远远超出同条件下A/O系统。     

碳纤维增强尼龙复合材料低温环境适应性试验设计与分析

目的设计碳纤维增强尼龙复合材料低温环境适应性试验,分析低温环境中材料性能变化特征和老化规律,研究该材料在低温条件下的环境适应性。方法选取碳纤维增强尼龙复合材料的冲击强度为主要表征指标,对制备的缺口冲击试样开展-50℃低温试验和寒冷低温气候的自然环境试验,定期测试其冲击强度性能,分析各试验条件下力学性能特征和老化趋势。结果低温条件下碳纤维增强尼龙复合材料会发生明显脆化,表现为冲击强度下降达40%以上,而从低温恢复到常温状态,该材料性能亦会恢复到稳定值附近。结论针对碳纤维增强尼龙复合材料在低温环境下的环境适应性,其低温使用时抗冲击能力会明显下降,出现"脆化"现象,但该材料低温贮存性能较为优异,结合自然环境试验结果,可认为,低温环境下该材料具有较好的环境适应性。     

耐低温菌株C3对污水COD降解性能的试验研究

目的:筛选耐低温菌株并研究对模拟生活污水的降解效果,为利用微生物降解法处理低温生活污水奠定基础.方法:采用平板稀释分离法在低温条件下分离耐低温菌株,并进一步通过驯化提高菌株降解模拟生活污水COD效果.结果筛选出一株耐低温菌株C3;经进一步驯化后,在实验条件下耐低温菌株C3对模拟生活污水COD的降解率达90%.结论:采用耐低温菌株处理寒冷地区生活污水可大大提高处理效果.     

耐冷菌在低温下处理污水的研究进展

低温污水的生物处理一直是水处理领域的难点和热点,由于耐冷菌对温度的适应范围较宽,且在低温下仍然保持较高的代谢活性,因此在污水处理和污染环境生物修复领域中的应用逐渐受到重视。本文介绍了耐冷菌在环境中的分布、主要种类以及适冷机理,概述了耐冷菌在工业废水和生活污水处理中的主要研究进展。指出应进一步开发环境中耐冷菌菌种资源,揭示耐冷菌的冷适应特性和功能表达之间的关系,加强耐冷菌在水体修复与净化领域的理论和应用研究,从而为我国北方尤其是东北地区的水环境保护提供行之有效的新途径。     

低温微生物低温适应性的机制及其应用前景

低温微生物由于长期生活在寒冷的环境中,在自然选择的作用下形成一套独特的与低温环境相适应的细胞结构和分子机制。从细胞结构、组成的变化,以及分子水平等角度阐述了近年来国内外有关低温微生物低温适应性机制的研究进展;探讨了低温微生物在环境净化、食品化工和医药等行业中的广泛应用前景。     

低温条件下湿地氨氮强化净化技术及其氨氧化微生物机制

针对北方寒冷冬季水源地氨氮微污染水体的特征,构建间歇流人工湿地系统并同步采用分子生物学方法对湿地系统中的氨氧化古菌和氨氧化细菌的丰度和古菌的多样性进行分析,并结合硝化速率潜势来研究氨氧化古菌和氨氧化细菌在氨氧化过程中的作用.结果表明:平均气温为5℃时,最佳运行工况为:停留时间21 h,水力负荷4.2 cm·d-1,氨氮去除率达99%;平均气温为-5℃时,最佳运行工况为:水力停留时间为21 h,水力负荷3.6 cm·d-1,氨氮去除率达81%,去除效率稳定.在低温条件下,氨氧化古菌和氨氧化细菌中amoA基因的丰度会因温度降低而减少,古菌中amoA基因丰度高于细菌2.9~33.2倍,且硝化速率潜势与氨氧化古菌中amoA基因丰度呈正向变化趋势,而与氨氧化细菌无显著相关,表明氨氧化古菌在低温条件下的氨氧化过程中起主导作用.湿地系统中的氨氧化古菌的生物多样性具有季节性变化,系统发育分析显示,夏季样品8个OTU全部属于土壤支系;冬季样品11个OTU序列属于土壤支系,2个OTU序列属于海洋水体支系,多样性较高.夏季和冬季样品中氨氧化古菌均属于一个新命名的古菌类群——奇古菌门(Thaumarchaeota).本文建立了一种在低温条件下基于氨氧化古菌有效强化湿地氨氮净化处理的稳定运行技术,为寒冷地区强化湿地去除氨氮提供了理论依据.     

适冷微生物研究进展及应用现状

适冷微生物(包括嗜冷微生物、耐冷微生物)是在低温下仍具有生存和繁殖的能力的一类微生物,低温会对微生物产生如酶活性降低、膜流动性变差、蛋白质冷变性、不适当的蛋白质空间折叠和低温下细胞内部构造破坏等不利影响。适冷微生物能克服低温带来的消极影响,并能在极端环境下生长及代谢。随着宏基因组测序、蛋白质组学以及其它分析手段在环境微生物中的应用,作者对低温微生物的一些适应性改变有了新的认识。酶活性中心结构的改变、膜中脂质成分含量的增加,冷适应蛋白的快速表达等都被证明在对低温适应中起着重要作用。文章综述了适冷微生物的适冷机理及其在污染控制领域的应用,为适冷微生物的实际工程应用提供参考,为适冷微生物在环境工程中的进一步广泛应用奠定基础。     

Cold-loving microbes, plants, and animals—fundamental and applied aspects

Microorganisms, plants, and animals have successfully colonized cold environments, which represent the majority of the biosphere on Earth. They have evolved special mechanisms to overcome the life-endangering influence of low temperature and to survive freezing. Cold adaptation includes a complex range of structural and functional adaptations at the level of all cellular constituents, such as membranes, proteins, metabolic activity, and mechanisms to avoid the destructive effect of intracellular ice formation. These strategies offer multiple biotechnological applications of cold-adapted organisms and/or their products in various fields. In this review, we describe the mechanisms of microorganisms, plants, and animals to cope with the cold and the resulting biotechnological perspectives.     

入海排污口污水微生物群落结构及其影响因素研究进展

入海排污口污水中存在大量微生物,其进入海洋后会对邻近海域的海水水质及海洋生物健康造成巨大威胁。因此,研究入海排污口污水中微生物的群落结构及其影响因素对于了解排污口污水对海洋生态环境的影响具有重要意义。本文综述了国内外不同类型入海排污口微生物的群落结构特征,着重介绍了影响入海排污口微生物群落结构的重要因素,并进一步阐述了排污口污水中微生物对排污口邻近海域的海水水质和海洋生物的影响。     

农村污水处理技术综述

当前,农村污水污染是农村环境污染的主要表现,农村污水污染已对农村地区的水体、土地等自然环境产生严重影响,为确保农村水源安全和农民身体健康,农村污水治理刻不容缓。本文通过归纳和分析国内外农村污水处理技术及其特点,提出了适合中国国情的农村污水实用处理技术。从可持续发展、清洁生产和节能减排的角度来考虑,针对中国农村地区资金短缺、能源不足的情况,采取一次性投资低、能耗低、运行稳定、运行费用低、维护管理方便的实用技术是解决中国农村污水污染问题的主要途径。     

不同污水排海方式对南通通州湾海域水质的影响

采用数值模拟的方法,在污水排放规模为10万m3/d,COD浓度为50 mg/L的情况下,计算并分析了24 h连续排放、高潮时至落急、高潮时至低潮时3种排污时段下分别位于-4 m、-6 m、-8 m和-10 m 4个水深位置的不同污水排海方式情况下,污染物输移扩散对南通通州湾海域的影响。结果表明,由于水动力条件的不同,不同位置排放口的绝对影响范围也产生变化,且随着水深的增加,水交换能力越强,污染物影响范围越小;在排放总量一定的情况下,不同时段排放时,污染物影响范围也不同,24 h连续排放对水环境影响最小,高潮时到落急、高潮时至低潮时时段排放时一定程度上控制了高浓度污染物扩散对近海海域的影响。     

北方寒冷地区SBR设计参数的修正及其探讨

在城市污水处理系统中,通常的SBR工艺设计参数多适用于常温的环境即15～30℃。而我国北方寒冷地区,冬季水温一般在6～10℃,如果仍按照常规参数进行工程设计,在一定程度上不能满足北方城市污水处理系统的实际情况,出水水质很难达到排放要求。因此,应把温度参数与反应动力学联系起来,通过试验和工程实例对SBR的常规设计参数进行低温下的修正,以适应北方寒冷地区的城市污水处理厂的设计要求。     

污泥苯酚的释放特征及其风险评价与控制

在测定不同类型污泥中苯酚含量的基础上,通过模拟试验,研究自然状态和不同干化温度下污泥苯酚的释放特征及其影响因素,同时对污泥释放苯酚进行致癌风险评价,并提出收集与控制措施.结果表明,被测污泥中苯酚的含量范围在0.17～3.22μg/g之间,污泥中苯酚含量呈现出随暴露在空气下时间的增加而降低的趋势;污泥在低温干化时,苯酚释放量较低,主要来源于污泥中原有的苯酚,当污泥在较高温度下干化时,释放的苯酚主要来源于污泥的热解作用;杭州市政污泥在350℃干化时的苯酚释放量,对男、女性暴露人员均存在较高的致癌风险.降低污泥干化温度,控制苯酚的释放与扩散,并通过综合处理措施,可以有效地防治污泥干化过程苯酚污染对人体健康造成的威胁.     

人工快渗技术在我国农村地区水污染治理中的应用研究

概述了我国农村地区水污染现状、排放特征、主要处理工艺及其优缺点,在对人工快渗系统工艺原理和污染物去除机理深入分析的基础上,总结归纳了人工快渗工艺的技术经济优势,并结合技术的工艺改进和完善,探讨了人工快渗技术的适用性。然后结合深圳市白花洞村、四川省绵阳市北川县及北京昌平区农村工程实践,分析了人工快渗技术在村级分散型污水处理工程中的实际运行效果。理论研究和工程实践均表明:人工快渗技术及其改进工艺组合系统具有工艺简单、建设运行成本低、污染物去除效率高、出水效果好等特点,可有效地解决目前农村地区因受到资金、技术、人才等因素限制造成的污水处理能力低的问题,是一项十分适合我国农村地区的污水处理技术。     

系统化监测方法在污水处理提质增效中的应用

基于在线监测与人工水质相结合的方法,通过大量背景数据的收集,制定了系统化的监测方案,实现了区域内各污染物负荷的定量化分析工作。结果表明:在提质增效的"挤外水"中,污水管道入渗地下水的去除可将污水厂水质浓度提高36.01%;工企业污水的污染物负荷贡献率较低,部分企业需在预处理后继续排入污水处理厂;"收污水"中,对水厂浓度提高影响较大的是城乡接合部散排污水,全部纳管收集后,污水厂水质浓度将提高30.30%。同时,雨水管网混流污水与过河管道漏失污水虽对污水厂水质浓度的提高影响较小,但也会带来水体污染的危害,仍需进行改造纳管。     

石油降解低温细菌的筛选及降解特性的表征

从石油污染土壤中,通过低温富集,筛选并鉴定得到7株低温石油降解细菌。基于菌株降解石油组分特性,构建6组低温石油降解菌群,利用5 L发酵罐,并通过尾气分析仪在线监测菌群石油降解过程中的CO₂产生和O₂消耗变化,评价菌群的石油降解能力。由Arthrobacter sp. JLH 001,Acinetobacter baumannii JLH 002,Pseudomonas fragi JLH 003和Arthrobacter sp. JLH 006组成的菌群降解石油效果最佳,48 h后CO₂的产生值和O₂的消耗值达到最高,在15 ℃时、72 h后能完全降解1%的石油,并且在25 ℃时降解速度显著增强。结果表明:石油污染土壤的原位生物修复可通过低温石油降解菌群的添加实现高效及快速修复。