ASBR处理热水解污泥的启动试验研究

进行了中温、高温厌氧序批式反应器(ASBR)处理热水解污泥的启动试验,同时与中温连续流搅拌反应器(CSTR)进行对比,ASBR 启动期包括种泥驯化期、过渡期和稳态期 3 个阶段.启动过程中污泥固体物质在 ASBR 中不断积累而保持较高的固体停留时间(SRT),有助于提高处理效率.污泥中蛋白质生化降解产生的氨氮提高了体系的缓冲能力,pH值保持在 6.60~7.72之间.当水力停留时间(HRT)为 20d、容积负荷为 2.71kg COD/(m3d) 时,中温 ASBR、高温 ASBR 和中温 CSTR 的总 COD(TCOD)去除率分别为 67.71%、64.55%、60.25%.相应地, ·中温、高温 ASBR 的平均日产气量比中温 CSTR 分别提高 15%、10%.     

高温ASBR处理热水解污泥的梯度升温法启动试验研究

采用序批式运行方式、梯度升温方法进行了高温ASBR处理热水解污泥的启动实验.结果表明,梯度升温法能在131 d内较快地启动高温ASBR反应器.在3个梯度升温阶段中（35℃→40℃→47℃→53℃）,反应器的性能都出现了一定的波动,其中在中温→中温（35℃→40℃）、高温→高温（47℃→53℃）阶段出现的波动比较小,而在中温→高温（40℃→47℃）阶段反应器的产气量、甲烷含量、出水COD和反应器内微生物量都出现了较大的变化,反应器的性能波动较大,40℃和47℃分别为中温和高温的上限和下限.在反应器启动过程的稳态期,反应器的平均产气量为2.038 L/d,甲烷含量为72.0％,COD产气率（CH₄/COD_投入）为188.8　mL/g,TCOD和SCOD平均去除率分别为63.8％和83.3％.扫描电镜和DGGE分析结果表明,启动过程中反应器中的微生物形态和种类都发生了变化,启动初期（35℃）和稳定期（53℃）的优势菌种明显不同.     

高温ASBR处理水热改性污泥的工艺特性

采用高温ASBR处理水热改性污泥.结果表明,高温ASBR处理水热改性污泥的有机负荷(COD)由7.762kg/(m3·d)提升到13.106kg/(m3·d)后,会导致反应器内VFA的积累,pH和产气量的下降,反应器出现"酸化"现象.这种酸化现象属可恢复性酸化.系统恢复后,ASBR的有机负荷(COD)能达到10kg/(m3·d).高温ASBR在有机负荷(COD)为2.523、4.196、7.762、10.091kg/(m3·d)时的产气率(CH4/COD投入)分别为250、247、219、187mL.高温ASBR的有机负荷OLR与产甲烷速率MPR和COD产气率之间都呈现良好的线性关系,随着OLR的增加,产甲烷速率增大,COD产气率减少.     

城市生物质废物热水解-ASBR厌氧消化研究

通过热水解预处理提高城市生物质废物的固体有机物溶解率,使用厌氧序批式反应器(ASBR)提高生物质废物厌氧消化效率.结果表明,热水解的优化条件为175℃、60 m in,餐厨垃圾、果蔬垃圾和污泥的挥发性悬浮固体(VSS)的溶解率分别为31.3%、31.9%和49.7%.热水解后餐厨垃圾、果蔬垃圾和污泥中液态有机物占总有机物的比例分别为54.28%、58.14%和40.91%.在水力停留时间(HRT)20 d的条件下,2个ASBR反应器(简称A1和A2)与1个连续流完全混合反应器(CSTR,简称C)同时启动,COD容积负荷3.2~3.6 kg/(m3.d),3个反应器的平均日产气量分别为:5 656 mL/d(A1)、6 335 mL/d(A2)、3 103 mL/d(C);VSS的降解率分别为45.3%(A1)、50.87%(A2)、20.81%(C).TCOD的去除率分别为88.1%(A1)、90%(A2)、72.6%(C).ASBR反应器通过沉降使固体有机物和厌氧微生物获得较长的停留时间,在HRT 20 d时获得的污泥停留时间(SRT)超过130 d,因此,获得比CSTR更高的处理效率.     

多孔聚合物载体与活性炭载体用于厌氧流化床处理有机废水的比较

比较了多孔聚合物载体 (HP)与颗粒活性炭载体 (GAC)厌氧流化床处理合成废水与造纸废水时的性能 .研究表明 ,HP载体反应器处理合成废水时 ,进料COD容积负荷最大 65.6kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 84% ,沼气容积产气率为 16.5m³/(m³·d) ;GAC载体反应器最大进料COD负荷 63.26kg/(m³·d)时 ,COD去除率为74.2% ,沼气容积产气率为 14.5m³/(m³·d) .HP载体处理造纸废水 ,反应器进料COD容积负荷为 14.5～36.15kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 64.7%～54.5% ,沼气产气率为 1.89～2.7m³/(m³·d) ;GAC载体进料COD容积负荷为 9.16～19.06kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 61.0 %～52.1% ,沼气产气率为 0.73～2.01m³/(m³·d) .微生物固定化效果、废水处理效率及综合经济性HP载体反应器明显优于GAC载体反应器 .     

林可霉素生产废水的厌氧生物处理工艺

采用单相中温升流式厌氧污泥床(UASB)反应器厌氧生物工艺处理含有有毒难降解有机物的林可霉素生产废水.当进水COD 8000～14000 mg/L,HRT约10h时,COD容积负荷可达20～35kg/(m³·d),COD去除率为50%～55%.适时调整并维持较高的表面水力负荷[0.2～0.4 m³/(m²·h)]、较高的进水有机基质浓度(COD为2000～3000mg/L)和污泥COD负荷[0.2～0.5 kg/(kg·d)],并适当延长启动驯化时间可培养出沉降性好、污泥活性较高的颗粒污泥.废水厌氧生物降解动力学符合Monod方程,动力学常数V_max=1.3 d^-1,K_s=8133mg/L.废水中不可生物降解物质占总COD的比例约为30%,这是废水COD去除率偏低的重要因素.     

ASBR处理高浓度悬浮固体废物的工艺特性

在水力停留时间(HRT)分别为20、10、7.5、5d的条件下,进行了中温、高温厌氧序批式反应器(ASBR)处理热水解污泥的试验,在此基础上总结了ASBR处理高浓度悬浮固体废物的工艺特性.ASBR可以有效积累悬浮固体从而保持较高的固体浓度,但ASBR存在一“临界点”,即最大积累悬浮固体的能力,超过此临界点,反应器运行不稳.在稳态运行条件下,ASBR能保持较高固体停留时间(SRT)和微生物平均细胞停留时间(MCRT),在处理热水解污泥时,SRT和MCRT分别是水力停留时间(HRT)的2.53～3.73倍、2.03～3.14倍.因此,与传统的连续流搅拌反应器(CSTR)相比,ASBR的处理效率提高7.13%～34.68%.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器的运行特性

以人工合成模拟废水对好氧颗粒污泥膜生物反应器(MBR)的运行特性和膜污染进行了研究.结果表明:在HRT为6h,溶氧浓度为4～6mg.L^-1,COD的容积负荷为7.24kg·(m³·d)^-1的条件下,COD的去除率可达96%以上.当NH₃-N的容积负荷为0.17kg·(m³·d)^-1时,NH₃-N的去除率可达60%.COD/N比的变化,对好氧颗粒污泥MBR的COD及NH₃-N去除率基本没有影响.稳定运行过程时,MBR中好氧颗粒污泥浓度(MLSS)基本维持在14～16mg·L^-1.较高的污泥浓度和颗粒污泥内部缺氧和厌氧环境的存在,使MBR中硝化和反硝化过程能同时存在.同时,比较了2种不同形态的活性污泥(颗粒污泥和絮状污泥)在MBR运行过程中膜通量的变化趋势,结果表明,颗粒污泥MBR膜通量的下降速度明显比絮状污泥MBR的下降速度慢很多,且通过空气反冲或用水清洗即可使通量基本恢复.     

污泥龄及pH值对反硝化除磷工艺效能的影响

以SBR成功富集后的反硝化聚磷菌（DPBs）为研究对象,分别考察了污泥龄（SRT,35、25、15 d）及pH值（7.5、8.0、8.5）对反硝化除磷过程的影响.结果表明,SRT从35d缩短至25d,使活性污泥浓度（MLVSS）从2821 mg·L^-1降低为2301 mg·L^-1,而污泥负荷（F/M,以COD/MLVSS计）从0.256kg·（kg·d）^-1增加至0.312 kg·（kg·d）^-1,虽然净释磷量及净吸磷量有所下降,但是由于污泥活性的增加,此阶段厌氧释磷、缺氧吸磷及比反硝化速率均达到最高,分别为25.07、15.92及9.45 mg·（g·h）^-1,污泥含磷率从4.78%升为5.33%,出水PO₄^3--P浓度保持在0.5 mg·L^-1以下,即PO₄^3--P去除率稳定在95%以上;当SRT进一步缩短为15d时,MLVSS低至1448 mg·L^-1,污泥中DPBs占聚磷菌（PAOs）的比例从82.4%骤降为65.7%,表明过短的SRT使得DPBs逐渐从系统中流失,此阶段污泥含磷率降至3.43%,释磷、吸磷及比反硝化速率亦出现不同程度的降低.随着pH值的升高（7.5~8.0）,厌氧释磷及缺氧吸磷速率也升高,pH值为8.0时分别达到25.86mg·（g·h）^-1和16.62 mg·（g·h）^-1;当pH超过8.0后,除磷效率快速下降,推测为磷化学沉淀导致.     

泳动床/好氧颗粒污泥新技术处理生活污水的特性研究

基于生物膜法和活性污泥法的联合工艺技术,开发了泳动床/好氧颗粒污泥污水处理新技术.试验阶段,泳动床/好氧颗粒污泥技术表现出高效处理生活污水和实现污泥减量的显著特性.在水力停留时间HRT为3.2 h, COD负荷与NH⁺₄-Ｎ负荷分别为2.03 　kg/(m^３·d) 和0.52 　kg/(m^３·d)时,分别获得COD 90.9%和NH⁺₄-Ｎ 98.3%的平均去除效果.系统运行16 d开始出现好氧颗粒污泥,颗粒呈球形、椭球形和棒形,试验阶段混合液悬浮固体浓度MLSS最高达5 640 mg/L, MLVSS/MLSS平均高达0.87.此外,镜检表明好氧颗粒污泥与生物膜均聚集大量的原生动物和后生动物,形成较长和较稳定的食物链,有利于污泥减量,运行过程中污泥产率（MLSS/COD_removed）为0.175 5,仅为普通好氧工艺的50%左右.     

高温厌氧消化污泥的培养试验研究

在试验室半连续装置中培养高温厌氧消化污泥,以中温厌氧污泥作为种泥,中温启动运行一段时间后,再逐步升温,经过100d运行可达到高温厌氧消化运行的良好状态。整个试验过程中无需人为调节碱度,pH值比较稳定。45℃以下,升温对厌氧消化系统的扰动比较小,之后继续升温至48℃,厌氧消化系统不稳定。认为45～48℃可能存在着中温和高温厌氧消化的临界温度,在这一温度下,中温细菌可能会大量死亡,但是不适合高温菌生长或对应着较低的生长速率。     

污泥与秸秆共基质中温两相厌氧消化特性

以污泥和秸秆为共基质,以沼气产量、ρ（VFA）（VFA为挥发性脂肪酸）和COD_Cr去除率等为指标,探究污泥与秸秆配比（以COD_Cr计,质量比分别为1:0、1:1、2:1、3:1）对中温两相厌氧消化工艺运行效能的影响,以及最佳配比时SRT（污泥停留时间）对产甲烷相厌氧消化稳态特性的影响.结果表明:与污泥试验组相比,添加秸秆试验组的厌氧消化效能均较好;污泥与秸秆的最佳配比为2:1,该稳定状态下产酸相COD_Cr的去除率最高,为17.5%,ρ（VFA）为752 mg/L;产甲烷相COD_Cr的去除率为33.5%,ρ（VFA）为250 mg/L,产气量为47.7 mL/d,总体运行效能较高.在最佳污泥与秸秆配比（2:1）并设定产甲烷相反应器的SRT为20 d时,稳定状态下产甲烷相各组分的变化情况:COD_Cr去除率为41.20%,ρ（VFA）为238 mg/L,产气量为51.3 mL/d,沼气产率为8.4 mL/（d·g）.研究显示,当控制污泥与秸秆配比为2:1、SRT为20 d时,中温两相厌氧消化工艺运行效果良好.      

Removal of sulfamethazine antibiotics by aerobic sludge and an isolated Achromobacter sp. S-3

Removal characteristics of sulfamethazine (SMZ) by sludge and a bacterial strain using an aerobic sequence batch reactor (ASBR) were studied. Operating conditions were optimized by varying the reaction time and sludge retention time (SRT). An Achromobacter sp. (S-3) with the ability to remove SMZ was isolated from the ASBR. The effects of different operating parameters (pH and temperature) on the biodegradation of SMZ by S-3 were determined. The results indicate that, between 0.5 and 4 hr, reaction time of the ASBR had a significant effect on the SMZ removal efficiency in the system. The SMZ removal efficiency also increased from 45% to 80% when SRT was prolonged from 5 to 25 days, although longer SRT had no impact on SMZ removal. The SMZ adsorption rate decreased with increasing temperature, which fitted Freundlich isotherm well. The removal of SMZ in the ASBR was due to the combined effects of adsorption and degradation, and degradation played a leading role.     

活性污泥及其与秸秆共基质的厌氧消化特性

为分析秸秆对污泥厌氧消化特性的影响,在中温[（35±1）℃]条件下,研究了活性污泥单基质及其与秸秆共基质在SRT（固体停留时间）分别为10和15 d,以及C/N（质量比）分别为5.5:1、10.0:1的情况下,厌氧消化产沼气量及其组分、ρ（NH₄+-N）、ρ（TP）、ρ（COD_Cr）及ρ（VFA）[以ρ（乙酸）计,其中VFA为挥发性短链脂肪酸]的变化特性.结果表明:活性污泥-秸秆共基质厌氧消化在SRT为10、15 d时,累积沼气产量为5 818.0、9 026.0 mL,比活性污泥单基质的沼气产量（4 930.0、7 760.0 mL）分别提高了15.3%、14.0%;共基质所产沼气中φ（CH₄）最高为69.3%,比活性污泥单基质高出15.4%.此外,在SRT为10和15 d时,活性污泥-秸秆共基质厌氧消化COD_Cr去除率分别为25.0%和28.0%,优于单基质的10.2%和13.1%;共基质平均ρ（NH₄+-N）分别为278.5和254.9 mg/L,单基质平均ρ（NH₄+-N）分别为215.6和213.5 mg/L;活性污泥-秸秆共基质平均ρ（TP）分别为168.6和175.9 mg/L,高于活性污泥单基质的129.2和152.2 mg/L.共基质有利于厌氧消化液中有机物的提高,从而增加ρ（VFA）、提高甲烷产量.研究显示,共基质可优化厌氧消化底物的C/N,促进厌氧消化反应,提高产气量.      

Preliminary study of acrylamide monomer decomposition during methane fermentation of dairy waste sludge

Polyacrylamide(PAM) used in sludge dewatering exists widely in high-solid anaerobic digestion. Acrylamide is registered in the list of chemicals demonstrating toxic, carcinogenic and mutagenic properties. Therefore, it is reasonable to ask about the mobility of such residual substances in the environment. The study was carried out to assess the impact of the mesophilic(39 ± 1°C) and thermophilic(54 ± 1°C) fermentation process on the level of acrylamide monomer(AMD) content in the dairy sludge. The material was analysed using high-performance liquid chromatography(HPLC) for quantification of AMD. The results indicate that the process of methane fermentation continues regardless of the temperature effects on the degradation of AMD in dairy sludge. The degree of reduction of acrylamide monomer for thermophilic fermentation is 100%, while for mesophilic fermentation it is91%. In practice, this means that biogas technology eliminates the risk of AMD migration to plant tissue. Moreover, it should be stressed that 90% of cumulative biogas and methane production was reached one week earlier under thermophilic conditions — the dynamics of the methanisation process were over 20% faster.     

ANAMMOX流化床反应器性能的研究

直接以氨为电子供体的反硝化反应是一种新的生物反应，可实现对两种氮素污染物的同时去除．探索了用流化床反应器开发这一反应，以处理厌氧消化污泥压滤液的可行性．试验发现，用该技术处理，无需供氧，也无需中和，并可有效地避免基质的抑制作用；平均氨和亚硝酸容积负荷率为４２８８３和４６４９１ｍｇ／（Ｌ·ｄ），平均氨和亚硝酸去除率为８８４９％和９９０４％；由于ＡＮＡＭＭＯＸ混培物产率较低，需要较长的ＳＲＴ（＞１００ｄ），有必要进一步研究ＡＮＡＭＭＯＸ混培物的生长条件，以保证ＡＮＡＭＭＯＸ反应器长期稳定运行．     

鸡粪中高温厌氧甲烷发酵产气潜能与动力学特性

采用富含氮素的鸡粪为原料,包括原料鸡粪、鸡粪固相部分和鸡粪液相部分,选取以鸡粪为原料连续稳定运行超过90d的中高温厌氧反应器新鲜出料为接种污泥,在中温（35℃）和高温（55℃）条件下开展动力学和产甲烷潜能试验.采用Gompertz模型、一级动力学模型和两阶段模型对鸡粪中高温累积产甲烷量进行拟合.结果表明,鸡粪中高温甲烷发酵均呈现明显的快速产气期和慢速产气期两阶段特征,快速产气期的动力学常数K₁分别为0.4174和0.2104d^-1,快速产气分别在4.5和6.5d结束,快速产气量占到总产气量的69%和58%.原料鸡粪和液相部分的中温发酵动力学常数（K₁）分别为0.4177和0.2330d^-1,均高于高温的0.1721,0.2214d^-1,发酵产气速率较快.鸡粪固相部分中温发酵的动力学常数为0.1960d^-1,低于液相中温发酵的0.2330d^-1和固相高温的0.2310d^-1,中温条件下,水解过程是限制鸡粪甲烷发酵速率的主要因素之一.鸡粪固体和鸡粪液体高温发酵的动力学常数K分别为0.2310,0.22214d^-1,鸡粪固体发酵产甲烷的速率快于液相部分,水解过程不是限制鸡粪高温发酵产甲烷速率的最主要因素.产甲烷潜能试验表明鸡粪在中温和高温下产甲烷潜能分别为212,177mL/gTS.因此,仅从发酵效率的角度考虑,鸡粪中温发酵比高温发酵的产甲烷潜能更高,产甲烷速率更快.