接种不同污泥源条件下厌氧氨氧化菌的特性

2组ASBR接种污泥源分别为好氧硝化污泥、好氧硝化污泥和厌氧氨氧化污泥按2：1比例}昆合的混合污泥。在相同条件下，经过驯化培养均实现了厌氧氨氧化的稳定运行。接种好氧硝化污泥的反应器的适应期为29d，经过105d的培养反应器成功启动；接种混合污泥的反应器的适应期为13d，经过49d反应器启动成功。从2组ASBR污泥中提取细菌总DNA，经过厌氧氨氧化菌特异引物Pla46rc／Amx820对污泥样品进行PCR扩增、克隆和测序等分析。实验结果表明，接种不同污泥源条件下的反应器中厌氧氨氧化菌的特性存在差异，接种污泥源为好氧硝化污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusKuenenia，而接种混合污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusAnammox—oglobus，与最初接种的混合污泥中的厌氧氨氧化菌相同。当接种污泥中存在厌氧氨氧化菌时，该菌株经过长时间的驯化可成为优势菌种，而当接种污泥中无厌氧氨氧化菌存在时，CandidatusKueneniasp．可以在反应器中占主导，具有更强的竞争优势。     

厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养研究

为了防止微生物流失,向厌氧序批式反应器(ASBR)中投加纤维膜(无纺布)作为厌氧氨氧化菌的载体,而使ASBR改为厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),研究了厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养过程中氮负荷提高对ASBBR的影响。经过23d的培养,厌氧氨氧化菌的活性恢复到原有的水平,然后提高TN容积负荷培养厌氧氨氧化菌。至132d时,反应器TN容积去除负荷达到了2.060kg/(m3·d)。整个过程中NH4+-N和NO2--N去除率一直保持在98%以上。当厌氧氨氧化菌活性恢复后,NH4+-N、NO2--N消耗量与NO3--N生成量之比最终趋于一定值(1.00∶1.30∶0.25)。在培养过程中,污泥颜色逐渐由灰色变为红棕色,最终变为浅红色。结果表明,反应器运行很稳定,NH4+-N、NO2--N出水浓度非常低,在短时间内能提高到较高的容积去除负荷。可见,ASBBR很适合厌氧氨氧化菌的富集培养。     

污泥颗粒化快速启动厌氧氨氧化反应器的探讨

厌氧氨氧化工艺处理成本低,被认为是有应用前景的废水脱氮技术.但是,厌氧氨氧化菌生长缓慢,厌氧氨氧化反应器启动困难.探讨了几种快速启动厌氧氨氧化反应器的方法,包括投加颗粒污泥、惰性载体、絮凝剂及多价阳离子等,并对其作用机理进行了分析.     

不同污泥源厌氧氨氧化污泥的比较

采用厌氧序批式反应器,以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为污泥源,通过对氨氮、亚硝酸盐氮、pH等指标的监测和数据分析、污泥颜色变化和菌落电镜照片的观察,研究2种不同污泥源厌氧氨氧化污泥的差异.结果表明,不同污泥源厌氧氨氧化污泥的颜色不同,污泥中具有厌氧氨氧化作用的优势菌不同;由厌氧颗粒污泥为污泥源培养出的厌氧氨氧化污泥具有较高的厌氧氨氧化活性.     

温度变化对不同污泥形态厌氧氨氧化菌活性的影响

以Ca.Brocadia为主要种属的厌氧氨氧化颗粒污泥和生物膜为研究对象,通过测定不同温度下厌氧氨氧反应活化能以探讨温度对以不同污泥形态存在的厌氧氨氧化菌的短期影响.结果表明,在15～25℃和25～35℃,以颗粒污泥及生物膜形态存在的厌氧氨氧化菌的反应活化能不同.在15～25℃,颗粒污泥和生物膜中的厌氧氨氧化反应活化能...     

厌氧氨氧化菌接种污泥的选择培养过程研究

厌氧氨氧化菌的2种不同接种污泥培养实验表明,厌氧消化污泥和好氧硝化污泥均可成功启动厌氧氨氧化过程.接种厌氧消化污泥比好氧硝化污泥培养的厌氧氨氧化菌启动快,但后者去除效果较好.接种好氧硝化污泥的反应器的厌氧氨氧化速率随着氨氮基质进水浓度的增加呈线性增加.进水氨氮浓度为280 mg/L时的氨氮平均去除率达91%;而接种厌氧消化污泥的相应氨氮平均去除率仅为52%.厌氧氨氧化过程以接种好氧硝化污泥来启动为宜.     

厌氧氨氧化颗粒污泥的快速培养与形成机理

利用反硝化颗粒污泥掺杂少量厌氧氨氧化污泥启动厌氧氨氧化反应器,掺杂体积比为10∶1,旨在快速启动厌氧氨氧化反应器并培养厌氧氨氧化颗粒污泥。结果表明,反应器连续运行60 d,成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥。反应器启动可分为细胞自溶期、活性提高期以及活性稳定期3阶段,细胞自溶期,颗粒污泥大量裂解,PN/PS由0.6升高到1.25,VSS/SS由0.45降低至0.38。活性提高期,PN/PS比值降低,VSS/SS比值回升。反应器进入活性稳定期,NH4-N、NO2-N、NO3-N 3种氮素转化比率维持在理论值1∶1.32∶0.26左右,PN/PS比值继续降低至0.6,VSS/SS比值回升至0.41。培养过程中污泥颜色由黑经棕逐渐变为红色,内部有大量类似于厌氧氨氧化菌的球型菌和椭球型菌。     

上流式厌氧污泥床反应器中厌氧氨氧化脱氮性能的研究

研究了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中厌氧氨氧化工艺的脱氮性能。接种体积比为1∶1的已驯化半年的厌氧氨氧化污泥混培物和城市污水处理厂回流污泥,采用提高基质浓度和缩短水力停留时间(HRT)2种方式提高UASB反应器的脱氮性能。结果发现,2种方式结合可在UASB反应器中获得较高的脱氮速率,经过280d后,最高总氮去除速率达到5.16kg/(m3·d)。缩短HRT并未对UASB反应器的脱氮效果产生不良影响,反而强化了脱氮性能。HRT由0.4d缩短至0.2d时,总氮去除速率由1.89kg/(m3·d)增加到3.66kg/(m3·d)。形成的颗粒污泥中的细菌的细胞形态不规则,内部有厌氧氨氧化体,为典型厌氧氨氧化菌结构特征。污泥的比基质转化速率为3.15kg/(kg·d)。经16SrDNA检测,污泥中的厌氧氨氧化菌属于"Candidatus Kuenenia"属。     

污泥接种策略与联氨促进垃圾渗滤液厌氧氨氧化工艺快速启动及其运行效果

针对厌氧氨氧化工艺启动速度慢及在垃圾渗滤液中脱氮效率低的问题,探究了厌氧氨氧化工艺在处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液中的快速启动及稳定运行策略。结果表明,厌氧氨氧化工艺接种反硝化污泥:anammox颗粒污泥=9:1的启动效果最佳,100 d时TN去除率可达75.1%。但由于垃圾渗滤液中COD较高,异养反硝化菌生长迅速且严重影响厌氧氨氧化菌活性。通过投加6 mg·L^-1的N₂H₄之后,异养反硝化菌活性受到抑制,反应器内厌氧氨氧菌占据主导地位,Candidatus Kuenenia菌相对丰度由0.2%提升到10.6%,TN去除率及氮去除速率分别达90.6%和0.143 kg·(kg·d)^-1以上。在厌氧氨氧化工艺中投加适量N₂H₄可实现垃圾渗滤液的稳定高效自养脱氮。     

有机碳源条件下厌氧氨氧化SBBR中的微生物多样性

研究有机碳源对SBBR厌氧氨氧化菌群等微生物的影响。采用16S rDNA序列与PCR-DGGE分析技术相结合的方法,对稳定运行的反应器内的活性污泥和生物膜样品,进行细菌多样性图谱分析,同时采用巢式PCR-DGGE技术对浮霉状菌属(Planctomycetes)细菌进行分析。结果表明,在有机碳源反应系统细菌条带数和多样性指数均高于无机系统,与活性污泥相比,生物膜表尤为明显。当进水不含有机碳源时,氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB),厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia oxidizing bacteria,ANAMMOX)为优势功能菌;当进水含有机碳源时,系统中存在的AOB以亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp.)为优势菌群,同时存在反硝化菌,如索氏菌(Thauera sp.)以及厌氧氨氧化菌,它们共同作用完成N的去除。此外,与无机碳源系统相比,有机碳源的存在,有利于浮霉状菌的积累,但压缩了ANAMMOX的生存空间。本研究可为厌氧氨氧化工艺处理低C/N比有机废水提供了理论依据。     

不同污泥源条件下ANAMMOX启动及其与反硝化协同脱氮对比

采用城市生活污水配水同时启动两组ASBR,R1接种好氧硝化污泥,R2按2∶1混合接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥,研究2个ANAMMOX反应器启动的可行性及其差异。实验结果表明,R1和R2均可成功启动ANAMMOX,R1需130 d,R2仅需73 d;稳定期R1和R2反应器NH4+-N、NO2--N和TN去除率分别达95.30%、91.30%、76.28%和96.2%、98.3%、90.1%,且周期内NH4+-N、NO2--N和NO3--N降解规律相似;R1和R2反应器发生的主要反应为厌氧氨氧化,但同时存在反硝化作用;2组反应器稳定运行后污泥颜色、形态及微生物组成相似,经SEM观察多为球状菌。     

活性污泥体系中聚糖菌的富集与鉴定

活性污泥体系中，聚糖菌(GAOs)在厌氧环境下与聚磷菌(PAOs)形成对底物的竞争关系，对聚糖菌的研究对于优化生物除磷工艺有重要意义。以葡萄糖为惟一碳源，在磷限制条件下，利用特殊运行方式对活性污泥进行驯化培养出了稳定的聚糖菌颗粒污泥，厌氧阶段磷释放量与有机物吸收量浓度(mg/L)比从7.4%下降为0.25%。从培养好的活性污泥反应器中分离获得2株聚糖菌，经菌落PCR和16S rRNA序列分析确定了所得聚糖菌菌株G1和菌株G2分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和解鸟氨酸克雷伯氏菌(Klebsiella ornithinolytica)。     

硫自养高氯酸盐还原菌培养与驯化

考察了以污水处理厂的好氧污泥作为接种污泥,以S0作为电子供体培养驯化硫自养高氯酸盐还原菌的过程,并利用PCR-DGGE技术对不同阶段的污泥样品进行群落分析。结果表明,接种污泥在经过短暂的适应期后能具有较高的还原ClO-4的性能,随着驯化时间的延长,降解速率显著提高。培养驯化过程中微生物种群结构发生了演替变化,菌种Dechloromonas sp.CL、Quadrisphaera granulorum、Comamonadaceae bacterium 32-4、Acidovorax caeni、filamentous bacterium Plant1Iso8、Candidatus Nitrospira defluvii存在整个驯化培养阶段。随着培养驯化时间的延长,菌种Bacteroidetes bacterium S22-33、Herbaspirillum huttiense逐渐消失,出现新菌种Methyloversatilis universalis、beta proteobacterium HTCC379、beta proteobacterium CDB21和Clostridium bifermentans,并逐渐成为优势菌种。     

ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验.在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮.氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH 4-N)、亚硝氮(NO-2-N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3·d)和0.063 kg/(m3·d)和0.126 kg/(m3·d)提升到了0.239 kg/(m3·d)、0.315 kg/(m3·d)和0.554 kg/(m3·d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间.     

Stabilization of heavy metals in municipal sewage sludge by freeze–thaw treatment with a blend of diatomite,FeSO4, and Ca(OH)2

In this work, the effects of diatomite with 15% FeSO₄?7H₂O and 7.5% Ca(OH)₂ on sludge stabilization were investigated using batch leaching tests. The influence of cell rupture caused by freezing and thawing on stabilization was also evaluated. The results indicated that the optimal diatomite percentage was 2%. Cell rupture by freezing and thawing reduced heavy metal leachability, followed by cell death and decrease of organic groups. The concentration of heavy metals in sludge leachate increased after cell rupture, indicating that the heavy metal leachability was reduced after freezing and thawings. Moreover, the stabilization effects were generally improved after freezing and thawing. As compared with the stabilization of the original sludge, the unstable fractions decreased and the residual fractions of the heavy metals increased in the stabilized sludge after cell rupture.

Implications: This study developed a method to stabilize heavy metals in municipal sewage sludge. Diatomite combined with FeSO₄·7H₂O and Ca(OH)₂ improved the treatment of sewage sludge contaminated by heavy metals. Cell lysis by freeze–thaw treatment reduced the risk of leaching heavy metals caused by cell death and decreased major organic groups in the sludge.     

Emission characteristics for co-combustion of leather wastes,sewage sludge,and coal in a laboratory-scale entrained flow tube furnace

Four different mixed fuels consisted of leather waste, coal, and sewage sludge were combusted in a lab-scale entrained flow fluidized bed furnace. The influence of blending ratio on emission characteristics of SO₂, NO_x, HCl, particulate matter (PM), heavy metals, and polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans (PCDD/Fs) was studied. Results showed that the mixing of coal with sewage sludge had a complex effect on the emission characteristics. On the one hand, with more sewage sludge blending in the mixed fuel, the acid gas pollutant (SO₂, NO_x) decreased a lot, and the recovery of volatile heavy metals (Cd, Pb) increased at the same time. Furthermore, the leaching toxicity of Cr in the fly ash and bottom ash went down below the national standard with the adding of sewage sludge. On the other hand, the mixing of sewage sludge which consisted of more ash content resulted in the increase of the PM emission. Moreover, the high content of Cu and chlorine in the sewage sludge can promote the formation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans (PCDD/Fs) when the fuel 3 and 4 were combusted. Most importantly, the concentration of toxic PCDD/Fs in the flue gas produced from fuel 3 and fuel 4 was successfully controlled down below 0.20 ng I-TEQ/Nm³ by the active carbon.

     

ASBR厌氧氨氧化反应器的快速启动及脱氮原理分析

以城市生活污水为基本水质进行配水,采用ASBR研究了厌氧氨氧化反应器的快速启动过程及脱氮性能。实验条件如下:T为(35±1)℃、HRT为24 h、pH为7.2～7.5,进水NH4+-N、NO2--N浓度为40～160 mg/L,TN负荷为0.08～0.34 kg TN/(m3.d),按2∶1比例混合接种好氧短程硝化污泥和厌氧氨氧化污泥,经49 d运行成功启动厌氧氨氧化反应器,并实现稳定运行。实验结果表明:稳定运行期NH4+-N、NO2--N去除率分别达96%和98%;NH4+-N、NO2--N去除量与NO3--N生成量比值为1∶1.05∶0.29,较为接近理论值;成功启动的反应器出水pH高于进水;系统TN去除率平均值为79.7%;反应器内存在反硝化与厌氧氨氧化的协同作用,实现了部分COD去除;污泥由深棕色絮状变成红褐色颗粒状,经SEM扫描电镜观察污泥菌群种类单一,多为球状菌,有漏斗状缺口,具有典型氨氧化菌形态特征。