苯酚对厌氧颗粒污泥的毒性研究

通过改变苯酚的浓度,研究厌氧颗粒污泥的产甲烷比活性(SMA)、胞外多聚物(EPS)产生量和组分多糖、蛋白质以及辅酶F420的变化情况,以明确苯酚对厌氧颗粒污泥的毒性作用影响,并采用红外光谱分析了不同浓度苯酚作用对EPS分子结构的影响.结果表明,苯酚浓度<100 mg/L时,对厌氧颗粒污泥的影响很小,污泥的产甲烷活性、辅...     

EGSB反应器内厌氧颗粒污泥的特性研究

采用接种厌氧污泥的EGSB反应器处理含油废水,运行40d后启动,考察稳定运行期内从第73d以后反应器内厌氧颗粒的污泥浓度、胞外多聚物(多糖)、辅酶F420、产甲烷活性等特性指标,并且对反应器进出水COD、油含量连续监测。结果表明,反应器内厌氧颗粒污泥具有较强活性,颗粒污泥SS均值为139.8g/L,VSS/SS均值为0.642,胞外多聚物(多糖)、辅酶F420含量和产甲烷活性均值分别为4.860mg/gVSS、0.435μmol/gVSS和134mL/gVSS·d,反应器对COD、油去除率分别稳定在92.7%和82.4%以上,出水COD、油的含量分别稳定在150mg/L和20mg/L以下。     

COD/SO42-对硫酸盐有机废水厌氧处理颗粒污泥活性的影响

为了考察COD/SO_4~(2-)值对硫酸盐有机废水厌氧处理颗粒污泥活性的影响,文章采用五隔室厌氧折流板反应器(ABR),通过逐步降低COD/SO_4~(2-)值,研究了运行过程中各隔室COD和SO_4~(2-)的去除、挥发性脂肪酸(VFA)和硫化物的分布规律以及颗粒污泥活性变化情况。结果表明:(1)在COD/SO_4~(2-)值由12.5降至4.0的过程中,COD的去除主要由第3隔室承担,SO_4~(2-)的去除由第1隔室后移并波及到第1、2、3隔室,COD和SO_4~(2-)总去除率在90%左右;VFA主要在第1、2隔室产生,在第3隔室急剧下降,而硫化物的产生由第1隔室后移至第2隔室;第3隔室颗粒污泥保持较高的比产甲烷活性(SMA)和辅酶F_(420)含量,其平均值分别为55.23 mL CH4/(gVSS·d)和10.45μmol/L,第3、4隔室的颗粒污泥的脱氢酶活性(DHA)随COD/SO_4~(2-)值变化波动较大,同时出现胞外聚合物(EPS)的积累。(2)当COD/SO_4~(2-)值降至3.0,COD的去除主要由第4隔室承担,总去除率降低至40%,SO_4~(2-)的去除则后移并波及到第1、2、3、4隔室,总去除率最终稳定在90%左右;第3隔室VFA去除不明显,出现VFA积累,硫化物的产生后移至第3隔室;第3隔室颗粒污泥的DHA、SMA、辅酶F_(420)含量均急剧下降,其数值分别为0.278μmol TTC/(g·min)、6.84 mL CH_4/(gVSS·d)和5.71μmol/L,第4、5隔室颗粒污泥的DHA和SMA总体升高,但辅酶F_(420)含量和EPS浓度均降低。     

2-丁烯醛生产废水对厌氧生物处理的毒性

以厌氧颗粒污泥为受试生物、乙酸钠为底物,研究了2-丁烯醛废水的厌氧处理毒性及污泥胞外聚合物(EPS)的组成变化.结果表明,2-丁烯醛废水COD￡850mg/L时,厌氧颗粒污泥的比产甲烷活性(SMA)几乎不受影响;当废水COD从2125mg/L提高到4249mg/L时,厌氧颗粒污泥的比产甲烷活性(SMA)从70.5mLCH4/(gVSS·d)降低至9.4mLCH4/(gVSS·d);COD为8499mg/L时,厌氧颗粒污泥的SMA仅为4.7mLCH4/(gVSS·d),且废水中有毒物质表现为杀菌性毒素.随着COD升高,EPS(TOC表征)、多聚糖、蛋白质含量呈现先降低后升高趋势.三维荧光光谱结果显示,不同COD条件下EPS荧光峰数量及位置相同,分别为类酪氨酸荧光峰peak A (λex/λem=275nm/305nm)、类色氨酸荧光峰Peak B (λex/λem=275nm/350nm)、辅酶F420贡献的荧光峰Peak C (λex/λem=415nm/470nm)及类富里酸荧光峰Peak D (λex/λem=335nm/450nm),其中荧光峰peak A和peak B峰强度较强.     

纳米零价铁(NZVI)对厌氧产甲烷活性、污泥特性和微生物群落结构的影响

重点比较了纳米零价铁(NZVI)和微米级铁(ZVI)短期暴露条件下,厌氧产甲烷过程中污泥产甲烷活性、污泥生理生化特征、细胞膜磷脂组成和微生物群落结构的变化.结果表明,NZVI组中累积产甲烷量随着NZVI投加浓度的增加降低.5 000mg·L~(-1)ZVI组累积产甲烷量未受影响.5 d时NZVI(100~5 000 mg·L~(-1))组铁离子浓度是空白组的1.6~7.4倍,5 000mg·L~(-1)ZVI组铁离子浓度略高于空白组.5 000 mg·L~(-1)NZVI组胞外聚合物总量大幅下降为空白组的21.1%,而活菌比仍可保持在空白组的79.7%.辅酶F420和辅酶M含量在5 000 mg·L~(-1)NZVI组中为空白组的40.2%和61.6%,但100 mg·L~(-1)NZVI组和5 000 mg·L~(-1)ZVI组中辅酶F420含量升高为空白组的1.3倍.不同实验组污泥支链脂肪酸和不饱和脂肪酸的总含量为:ZVI-5 000(21.18%)空白组(19.37%)NZVI-1000(16.69%)NZVI-5000(15.94%)NZVI-100(12.08%).NZVI可使环境中铁离子浓度升高和细胞膜流动性下降,降低细胞活性和产甲烷关键辅酶活性,从而对产甲烷过程造成抑制;主成分分析和冗余分析表明,厌氧系统中微生物群落组成可受到NZVI的影响发生较大变化,Nakamurella、Bacillus、Trichococcus和Petrimonas对NZVI耐受性高.     

基质配比及硫酸盐对AnMBR产甲烷性能的影响

针对厌氧膜生物反应器污泥,研究了不同基质及硫酸盐对厌氧污泥产甲烷活性(SMA)及产甲烷潜能(BMP)的影响,阐述了硫酸盐还原及产甲烷过程的作用机制.结果表明:乙酸/丙酸比值为60%时,乙酸与丙酸的协同作用最佳,其厌氧污泥的SMA最快;乙酸/丙酸比值低于40%时,丙酸转化为乙酸的速率成为甲烷生成的限制因素,其厌氧污泥的SMA减缓;乙酸/丙酸比值高于60%时,SMA受到乙酸的抑制.在硫酸盐存在条件下,当COD/SO_4~(2-)-S20时,SMA和BMP均受到抑制,当COD/SO_4~(2-)-S10时,乙酸代谢受到抑制.从硫代谢情况来看,当COD/SO_4~(2-)-S25时,80%以上的硫酸盐转化为稳定价态的硫(H_2S,HS~-,S~(2-)),硫化氢对产甲烷菌产生抑制作用;当COD/SO_4~(2-)-S25时,仅有14%的硫酸盐转化为稳定价态的硫,硫酸盐还原菌因底物不足而活性受到抑制.     

木薯废水的厌氧生物降解特性及动力学研究

通过静态小瓶试验,研究了木薯废水的厌氧降解特性,并对其厌氧降解动力学进行分析;同时利用傅里叶红外光谱(FTIR)与三维荧光光谱(EEM)对颗粒污泥的胞外聚合物(EPS)进行分析。结果表明,当木薯废水COD浓度由6 000 mg/L增大到10 000 mg/L时,COD去除率由81.23%下降到71.67%,而VFA由5.07 mmol/L增大到21.33 mmol/L。木薯废水的厌氧降解动力学模型符合一级反应动力学。当木薯废水COD浓度由6 000 mg/L增大到10 000 mg/L时,颗粒污泥EPS的红外光谱中出现了N—H的伸缩振动、C—H的伸缩振动、C O的伸缩振动以及C—N的弯曲振动。木薯废水COD浓度为6 000 mg/L时,在颗粒污泥EPS的三维荧光光谱中,出现了显著的辅酶F420吸收峰(Ex/Em=420/470),表明在此条件下,颗粒污泥产甲烷活性良好。     

混合污泥中温两相厌氧消化中试的启动试验

在小试基础上,以北方城市污水处理厂混合污泥为处理对象,研究了中试规模中温(35℃)两相厌氧消化工艺的启动性能及运行效果.结果表明,在启动过程中,初沉污泥与剩余污泥按1:1 比例混合有助于提高处理效率;当水力停留时间(HRT)为10d,VS 容积负荷为2.15kg/(m3&#8901;d)时,系统VS 去除率达36%左右,相应产甲烷相的比产甲烷活性(SMA)约为0.31L/(g&#8901;d);系统运行约60d,产酸相VFA 浓度稳定在1600~2000mg/L.经产甲烷相消化后,VFA 浓度稳定在300~500mg/L;产甲烷相pH 值保持在6.8~7.2,有利于产甲烷菌生长.     

亚硝酸盐对厌氧产甲烷反硝化反应的抑制机理

为了研究亚硝酸盐作为反硝化底物时的厌氧同时产甲烷反硝化的反应机理,拓展厌氧同时脱碳脱氮理论在高氮有机废水中的实际应用,文章采用批式实验方法,对比研究亚硝酸盐对厌氧颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能的影响。结果表明,亚硝酸盐浓度对厌氧颗粒污泥的活性有影响,在适宜的浓度条件下,随着亚硝酸盐的降解,颗粒污泥的活性会逐渐恢复,当亚硝酸盐浓度达到一定的抑制阙值时,例如试验条件下的400和600 mg/L,其对颗粒污泥的活性抑制是不可逆的;亚硝酸盐浓度对其本身参与的反硝化反应也有影响,但影响不大;亚硝酸盐浓度从20 mg/L增加到600 mg/L,其降解速率由22.26 mg/(h·g)增加至44.07 mg/(h·g)。在产甲烷活性恢复试验中,当反应样中的亚硝酸盐浓度分别为100、200、400、600 mg/L时,厌氧颗粒污泥的产甲烷活性比之前分别降低了4%、10%、100%、100%。     

抗生素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响

通过血清瓶批试实验,研究了3种具有不同抑制机理的抗生素(青霉素G钠、土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E)对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的短期抑制特性.不添加抗生素时,厌氧氨氧化颗粒污泥的NH_4~+-N和NO_2~--N降解速率分别为0.252,0.375kg N/(kg VSS·d).浓度为3000mg/L的青霉素G钠对厌氧氨氧化颗粒污泥的活性抑制作用较小.土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E对厌氧氨氧化颗粒污泥的活性抑制作用较强.土霉素盐酸盐浓度分别为50,100,150,200,400mg/L实验组的NH_4~+-N降解速率分别为0.250,0.237,0.200,0.117,0.062kg N/(kg VSS·d);N0_2~--N降解速率分别为0.324,0.304,0.296,0.244,0.069kg N/(kg VSS·d).硫酸多粘菌素E浓度分别为30,70,90,100,300mg/L实验组的NH_4~+-N降解速率分别为0.230,0.134,0.094,0.022,0.007kg N/(kg VSS.d);N0_2~--N降解速率分别为0.351,0.203,0.133,0.039,0.004kg N/(kg VSS·d).青霉素G钠、土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E对厌氧氨氧化颗粒污泥活性的抑制作用依次增强.     

规模化猪场原水氨氮对厌氧微生物活性的影响

通过厌氧毒性测定试验,研究模拟废水及猪场原水氨氮对厌氧微生物活性的影响。结果表明,模拟废水氨氮对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响具有多重性,当氨氮浓度低于400mg/L时,表现为促进产甲烷作用。当氨氮浓度为800mg/L时,开始表现为抑制产甲烷作用,并且随着氨氮浓度的升高,抑制作用增强。猪场原水在进水浓度下均表现为抑制作用。模拟废水50%抑制浓度为1900.1mg/L,猪场原水50%抑制浓度为1725.9mg/L;在相同的抑制程度下,模拟废水氨氮浓度均高于猪场原水,平均相差594.1mg/L。     

高固体污泥微波热水解特性变化

考察浓度7%、9%和13%的高固体污泥微波热水解特性,通过生化产甲烷潜能(BMP)实验,分析热处理污泥厌氧消化性能的变化.结果表明,微波加热升温速度快,污泥中悬浮性挥发固体(VSS)和悬浮固体(SS)溶解,液相COD、TOC、氨氮、TN和TP浓度增大, pH值降低.水解效率受污泥浓度影响显著,浓度13%的污泥VSS和SS溶解率低于7%和9%的污泥.170℃热水解5min,9%污泥的VSS和SS溶解率分别为23%和18%, SCOD浓度为41g/L, TOC和氨氮浓度达到30g/L和1g/L.热水解污泥厌氧消化性能提高,9%污泥的产气量在170℃、5min和10min比未处理污泥增加27%和30.8%.热水解时间对提高消化性能影响不大,热水解由5 min到10min,120℃、150℃和170℃的产气量分别增加4%、3.6%和5.7%.     

碳酸氢盐对嗜氢和嗜乙酸产甲烷菌的影响机制

分别以H_2/CO_2和乙酸盐为底物,研究了HCO_3~–浓度([HCO_3~–])对厌氧活性污泥中嗜氢产甲烷菌(HM)和嗜乙酸产甲烷菌(AM)活性的影响,并从群落结构、反应动力学和热力学等方面进行了分析.结果表明,0.05~0.20mol/L的[HCO_3~–]对HM的产甲烷活性具有刺激作用,刺激浓度随着系统氢分压的升高而降低.但高[HCO_3~–](0.05~0.20mol/L)对AM的产甲烷反应有抑制作用.HM中的Methanobacterium formicium和AM中的Methanosarcina mazei是厌氧活性污泥的优势菌群.随[HCO_3~–]的升高,M.formicicum的丰度逐渐增加,而M.mazei的丰度则呈现先增加([HCO_3~–]￡0.10mol/L)后降低([HCO_3~–]30.15mol/L)的趋势.[HCO_3~–]可显著改变发酵体系的p H值和产甲烷反应的吉布斯自由能变化,进而影响HM和AM的产甲烷效能.     

IC反应器处理啤酒废水的效能及其微生物群落动态分析

在35℃下连续运行内循环厌氧反应器(IC),通过不断提高进水容积负荷,研究不同运行负荷下反应器处理模拟啤酒废水的运行情况,并探讨微生物的种群结构与其活性变化之间的相互关系.IC反应器效能分析表明其最大进水容积负荷(以COD计)可达20 kg.(m3.d)-1,COD去除率为85%以上,最大比产甲烷活性(以VSS计)可达210 mL.(g.d)-1;污泥脱氢酶活性与细菌DGGE图谱表明反应器中脱氢酶活性的变化趋势与细菌DGGE条带总光强度的变化趋势一致,DGGE图谱中细菌条带的总光密度值可作为厌氧体系中生物量的一个参考指标;辅酶F420与古细菌DGGE分析表明,污泥中辅酶F420含量与甲烷鬃菌属(Methanosaeta sp.)的相对丰度有一定的相互联系,在低负荷条件下甲烷八叠球菌属(Methanosarcina mazei)优势地位比较显著,随着负荷的提高,甲烷鬃菌属(Methanosaeta sp.)优势地位逐渐显著,且辅酶F420含量随之升高,当最大负荷为20kg.(m3.d)-1时,辅酶F420的含量(以VSS计)达到0.16μmol.g-1,而此时甲烷鬃菌属(Methanosaeta sp.)占据尤为明显的优势地位;聚类分析(UPGAMA)和Shannon指数也表明在不同反应负荷下,微生物的群落结构变化明显.     

溶解氧对厌氧颗粒污泥活性的影响

采用血清瓶培养法,以厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中接种的厌氧颗粒污泥为对象,研究了溶解氧(DO)对其产甲烷活性的影响.结果表明,水中溶解氧的升高会致使厌氧颗粒污泥的活性降低.常温22℃下,当溶解氧浓度从000mg/L上升到700mg/L时,其最大比产甲烷速率(SMA)值先后两次分别由75.9 mL·(g·d)^-1, 91.1 　mL·(g·d)^-1下降到47.6 　mL·(g·d)^-1,71.4 mL·(g·d)^-1.但温度的升高可以显著提高其活性并削弱这种变化趋势.与第1次产气实验结果相比,恒温28℃与35℃时,SMA值分别平均提高了54.0%和114.4％.进水中溶解氧的存在并不会对处理系统的运行造成不利影响,厌氧颗粒污泥对溶解氧有较强的耐受性和适应能力.因此,在工程实践中可以不考虑溶解氧因素的影响.     

不同污泥含固率的高温微好氧-中温厌氧消化工艺研究

为探讨城市污泥高温微好氧-厌氧两级消化耦合工艺(TAD-MAD)中CH_4产气情况,考察了不同污泥含固率条件下TADMAD工艺中的p H、总碱度、VSS去除率、挥发性脂肪酸(VFA)和沼气产量以及沼气中CH_4含量,并与中温厌氧消化工艺(MAD)进行对比。试验结果表明,在未调节污泥初始p H的条件下,在消化过程中污泥p H能维持在6.5~7.8之间,适宜甲烷菌生长。TAD-MAD工艺中高温微好氧消化2 d,VFA含量大幅度增加,最高为8 524.70 mg/L,有利于后续中温厌氧消化产甲烷。TAD-MAD工艺系统中累积单位VSS甲烷产气量和CH_4含量均高于MAD工艺。TAD-MAD工艺最佳进泥TSS为7.12%,污泥经过24 d的消化,VSS去除率能达到40%,而MAD的VSS去除率仅为35.12%。TAD-MAD工艺累积单位VSS甲烷产气量为116.56 m L/g VSS,超过MAD的85.72 m L/g VSS。且TAD-MAD工艺产甲烷持续时间较MAD工艺长,CH_4含量总体高于MAD工艺,表明TAD-MAD工艺在VSS去除、甲烷产气量和甲烷含量方面均优于MAD工艺。     

3-硝基酚厌氧毒性和厌氧降解动力学研究

在中温(35±1)℃厌氧条件下,以葡萄糖为共基质,采用间歇试验方法,首先,研究了3-硝基酚(3-NP)的厌氧产甲烷毒性。试验以累计产甲烷量和相对活性(RA)为指标,评价了不同浓度3-NP对产甲烷菌的抑制程度,结果表明,3-NP浓度<40 mg/L时,对产甲烷菌几乎没有抑制作用,浓度为80 mg/L时产生轻度抑制,浓度为160 mg/L时产生中度抑制,浓度为320~800 mg/L时产生重度抑制。然后,分别用未驯化污泥和经3-NP驯化的污泥研究了3-硝基酚的降解动力学,结果表明,驯化后污泥比未驯化污泥对3-NP的降解能力提高了很多;驯化污泥的3-NP动力学可用方程R=SRm/Ks++SS2/Ki来描述,并利用非线性拟合求得动力学参数Ks、Rm、Ki分别为52.4 mg/L,1.70 mg/(g.h),87.9 mg/L,方差R2=0.99,拟合效果很好。     

城市生活污水SNAD生物膜脱氮特性

通过批试实验研究了同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)生物膜的脱氮性能.SNAD生物膜具有良好的厌氧氨氧化和反硝化活性.厌氧氨氧化NH_4~+-N、NCV-N和总无机氮(TIN)去除速率分别为0.121,0.180,0.267kgN/(kgVSS·d);反硝化和亚硝态氮氧化活性分别为0.211,0.053kg NO_2~--N/(kg VSS·d).SNAD生物膜厌氧氨氧化适宜的pH值范围为5~9,生物膜有助于缓解pH值对厌氧氨氧化菌的抑制作用.SNAD生物膜对NO_2~--N和FNA的抑制作用表现出良好的耐受能力.当NO_2~--N浓度分别为100,150mg/L时,对应的FNA浓度分别为70,100ng/L,厌氧氨氧化NH_4~+-N去除速率分别为0.087,0.029kg N/(kg VSS·d).扫描电镜显示,在SNAD生物膜表面主要是一些短杆菌.在SNAD生物膜内部主要为火山口状细菌,应为厌氧氨氧化菌.     

游离亚硝酸预处理强化剩余污泥和烟草废物共消化产甲烷

为了提高污泥厌氧消化产甲烷的效率,本研究报道了一种通过向污泥中添加烟草废弃物(TW)和游离亚硝酸(FNA)的新方法.实验结果表明污泥和TW的最佳混合比例为1:1,相应的甲烷产量为203.6m L/g每克挥发性悬浮固体(VSS),是污泥单独消化的1.3倍.污泥和TW混合消化有助于消化基质中蛋白质,多糖和纤维素的消耗.进一步应用FNA提高污泥和TW混合消化效率,FNA的最佳浓度为1.5mg/L,相应的甲烷最大产量为286.4m L/g VSS.FNA预处理能够促进有机物的水解和酸化过程进而为产甲烷古菌提供了充足的消化基质.此外,FNA预处理还强化了功能微生物Bacteroidetes和Firmicutes的相对丰度.     

A/O交替运行钢渣基复合滤料生物滤池处理模拟生活污水脱氮除磷特性

利用两级钢渣基复合滤料生物滤池(SSMBF)构建厌氧/好氧(A/O)交替运行工艺系统.在单池HRT=2h,A/O交替周期48h,厌氧DO=0.2~0.5mg/L,好氧DO=3~5mg/L,T=23~27℃的运行条件下,考察了SSMBF系统对模拟生活污水(pH=6.8~7.5,COD=260~330mg/L,NH4+-N=35~40mg/L,PO43--P=9~11mg/L)的处理效果,分析了其氨氮和磷去除特性.结果表明,两级A/O交替SSMBF系统具有良好的生活污水处理能力,对氨氮、磷和COD的去除率分别为95%、40%~60%和83.3%,出水氨氮、磷和COD浓度分别为0.5mg/L?3~6mg/L和50mg/L.在厌氧/好氧交替周期为48h的工况下,SSMBF系统的氨氧化菌和聚磷菌分别可在10h和8h恢复最佳活性.SEM?EDS表征和污染物去除特性分析结果显示,A/O交替运行SSMBF系统充分发挥了钢渣基复合滤料的离子和碱度释放特性,通过聚磷菌的厌氧释磷效应,在厌氧SSMBF中诱导促进了生物-结晶协同除磷,结晶产物为以羟基磷灰石为主的磷酸盐化合物.