好氧颗粒污泥培养及不同阶段除污性能的研究

以某味精污水处理厂厌氧池的厌氧颗粒污泥作为接种污泥,采用人工模拟配水,通过控制运行条件在序批式反应器(SBR)中成功培养出了好氧颗粒污泥。研究表明,该好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能及除污性能。好氧颗粒污泥的形成阶段的粒径为0.1～0.5 mm,成熟后的平均粒径为2 mm。形成阶段SBR中MLSS为5 000～6 000 mg/L,对COD和NH3-N的去除率分别达到了88.1%和87.6%。成熟后SBR中MLSS为10 000 mg/L左右,对COD和NH3-N的去除率分别达到了94%和97.5%。通过电镜分析可知,好氧颗粒污泥表面主要聚集了球状菌,中部主要以丝状菌和杆状菌为主,内部为无机核心。这种明显的分层现象,充分说明了好氧颗粒污泥沿半径方向由于溶解氧的梯度分布,微生物呈层状分布,这种层状分布的结构为好氧颗粒污泥同步硝化反硝化提供了可能。     

好氧颗粒污泥颗粒化影响因素及应用现状

好氧颗粒具有良好的沉降性能、较高的生物量和高容积负荷条件下降解高浓度有机废水的良好生物活性,是提高生物反应器效能的重要物质。文章综述了好氧颗粒污泥的形成机制、颗粒化过程的主要影响因素以及在污水处理中的应用现状等三方面国内外好氧颗粒污泥的研究成果,并提出了好氧颗粒污泥的研究方向及发展趋势。     

好氧颗粒污泥的研究进展

污泥颗粒化(granulation)是指废水生物处理系统中的微生物在适当的环境条件下,相互聚集形成一种密度较大、体积较大、体质条件较好的微生物聚集体.按照微生物代谢过程中电子受体的不同,颗粒污泥可分为好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥两类.目前对污泥颗粒化的研究主要集中在两个方面:一方面是从宏观层面探讨颗粒化的形成模式,优化运行参数以达到更好的颗粒化效果;另一方面是从微观层面去研究颗粒化的机理、微生物菌群及其他化学成分在颗粒化过程中所起的作用.本文综述了好氧颗粒污泥近年来的研究进展,主要包括:好氧颗粒污泥的性质(形态及粒径、沉降性能、密度与强度、生物活性、细胞表面疏水性、胞外多聚物等)及结构,颗粒污泥的培养条件、形成机理及影响因素(有机负荷、基质成分、剪切力、沉淀时间、运行周期、进水模式、微生物饥饿期、反应器结构、溶解氧、温度等),以及颗粒污泥的应用(工业废水处理、城市污水处理、有毒污染物降解、脱氮除磷、重金属及放射性核素的去除等).此外,还介绍了全自养颗粒污泥,如硝化颗粒污泥方面的研究.分析表明,随着对好氧颗粒污泥研究的不断深入,将好氧颗粒污泥应用于实际废水处理得到越来越多的关注.好氧颗粒污泥的形成机理、颗粒污泥的微生物特性、颗粒污泥的长期运行稳定性及其工业化应用是今后需要重点关注的研究方向.     

沉降速率作为选择压对好氧颗粒污泥性质影响

在序批式反应器中以普通活性污泥驯化而得的好氧颗粒污泥为接种污泥,葡萄糖为碳源,研究作为选择压的沉降速率对好氧颗粒污泥性质的影响。结果表明:作为选择压的沉降速率与反应器中SV值和MLSS成反比关系;在沉降速率变化过程中,污泥龄、耗氧速率、胞外多聚物和COD去除率均产生变化。在本试验条件下,改变沉降速率,能改变反应器中生物量的洗出量并在一定程度上影响微生物群体的组成,从而影响活性的生物学性能;但生物相的改变限度在一定范围内,存在着动态平衡。污泥龄的波动与不同沉降速率下反应器中污泥中的胞外多聚物含量的变化有关。大量的胞外多聚物在颗粒污泥表面形成粘液层,对颗粒污泥形成保护。不同沉降速率下颗粒污泥的的胞外多聚物发生变化,进而影响颗粒污泥的稳定性。     

培养因素对好氧污泥颗粒化进程的影响

全面阐述好氧污泥颗粒化的影响因素,指出反应器构造和接种污泥是污泥颗粒化的两个基础性影响因素,污泥沉降时间、曝气量和有机负荷则是培养成败的关健性影响因素,而基质类型、有机负荷、饥饿期、含盐量、温度、pH值、多价阳离子或载体、循环时间、污泥龄、抑制物质只是一般性的影响因素。并对好氧颗粒污泥的研究方向进行了展望。     

SBR系统中好氧颗粒污泥的培养及脱氮除硫研究

采用SBR反应器进行了好氧颗粒污泥的培养和脱氮除硫研究.结果表明,以厌氧颗粒污泥为种泥,通过控制运行条件,在30d内可培养出好氧颗粒污泥.好氧颗粒污泥粒径以1~2mm为主, SVI为30~40mL/g,微生物组成以短杆菌为主,外部包裹大量丝状菌.当COD和NH4+-N负荷分别保持在1.65kg/(m3·d)和0.17kg/(m3·d),硫化物负荷从0.15kg/(m3·d)逐步提高到0.90kg/(m3·d)时,好氧颗粒污泥对硫化物、COD和NH4+-N的去除率分别>99%、>80%和>98%.在高硫化物浓度下,反应器仍然表现出良好的脱氮效果,可能是由好氧颗粒污泥的层状结构和硫化物能先于NH4+-N快速氧化的特点决定的.     

Ca2+在好氧颗粒污泥形成中的作用

通过运行序批式生物反应器与摇瓶实验相结合方法,在进水中投加不同数量Ca2+(0～200mg/L),考察了Ca2+在好氧颗粒污泥形成中的作用.当SBRⅠ、Ⅱ进水Ca2+含量分别为30、100mg/L,运行20d后,两反应器中均出现了好氧颗粒污泥.运行前50d,SBRⅠ中颗粒污泥浓度MLSS与污泥沉降指数SVI指标明显好于SBRⅡ;运行80d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥浓度MLSS均稳定在7.5g/L,SVI分别为46～48mL/g、45～47mL/g,差异很小.反应器运行90d后,SBRⅠ、Ⅱ中污泥Zeta(ζ)电位为-12.5～-12.6mV;摇瓶实验中,当进水Ca2+为0～200mg/L,运行至60d时,摇瓶中污泥Zeta电位为-14.1～-14.4mV;进水中Ca2+含量的增加对污泥Zeta电位影响很小,没有引起好氧颗粒污泥Zeta电位的明显差异,电中和在颗粒污泥形成过程中并不起重要作用.随着进水Ca2+浓度增加,颗粒污泥中的微生物数量与种类都逐渐丰富,Ca2+有助于促进污泥中微生物多样性.接种污泥及SBR中颗粒污泥的元素含量分析表明,好氧颗粒污泥Ⅰ、Ⅱ与接种污泥相比,颗粒污泥中Ca、Mg、K、Na含量均有所减少,Fe含量分别增加了4.42%、7.82%.具有良好絮凝作用的金属离子与EPS间形成的高分子生物聚合体可能是促进好氧颗粒污泥形成的主要原因.反应器运行期间,SBRⅡ对污染物的去除性能始终高于SBRⅠ,运行70d后,SBRⅠ、Ⅱ中颗粒污泥对NH4+、COD去除率较高达到90%以上,对TN、TP的去除率为65%～70%.     

好氧颗粒污泥快速培养影响参数及方法研究进展

针对好氧颗粒污泥培养速度慢、启动周期长等突出问题,通过综述好氧颗粒污泥的形成机理、颗粒化主要影响参数以及促进颗粒化的方法,发现调整反应器的水力剪切力、沉降时间、有机负荷、饥饿期等参数有利于诱导微生物分泌更多的胞外聚合物(EPS),促进初期微生物聚集体的快速形成,从而缩短好氧颗粒化时间。因此,当前快速颗粒化的方法基本上是基于诱导初期颗粒聚集体快速形成或直接投加聚集体的方法缩短好氧颗粒化时。最后,总结好氧颗粒快速培养过程中存在问题,并提出好氧颗粒污泥形成机理的明晰、好氧颗粒化的标准以及培养指标体系的建立是解决相关问题的关键,以及今后的研究重点。     

连续流膜生物反应器中好氧颗粒污泥的形成及机制探讨

为了探讨好氧颗粒污泥在连续流膜生物反应器(MBR)中的形成过程和机制,采用连续流试验的方法,研究了好氧颗粒污泥形成过程中膜反应器内污染物的去除效果和好氧颗粒污泥特性的变化,并对连续流MBR中好氧颗粒污泥的形成机制进行了探讨.结果显示,连续流MBR中好氧颗粒污泥的形成增强了MBR的运行稳定性和抗冲击能力.废水中微生物抑制物——黄连素的存在刺激了微生物胞外多聚物(EPS)的分泌,同时造成了稳定的环境选择压,促成了污泥的颗粒化并保证了好氧颗粒污泥的稳定运行.微生物抑制物造成的环境选择压是MBR中污泥颗粒化的主要驱动力.本研究对MBR中好氧颗粒污泥形成机制的探讨为好氧颗粒污泥的研究和应用提供了新的思路.     

利用好氧颗粒污泥持续增殖启动高性能亚硝化反应器

为了考察亚硝化颗粒污泥(NGS)的持续增殖能力,向柱状序批式反应器(SBR)内接种极少量种污泥,在130 d内,将氨氮容积负荷(NLR)从0.74 kg·(m~3·d)~(-1)提高到6.66 kg·(m~3·d)~(-1),成功使反应器内污泥浓度(MLSS)从0.1 g·L~(-1)增长至11.8 g·L~(-1),对应的亚硝态氮累积负荷从0.4 kg·(m~3·d)~(-1)升至4.9 kg·(m~3·d)~(-1).当NLR低于4.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,反应器内粒径200μm的污泥数量明显增多,颗粒平均粒径大幅减小.当NLR继续提高时,颗粒平均粒径的增长过程遵循修正的Logistic模型,其比增长速率k值约为0.022 9 d-1.在运行期间,较高的游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)浓度能够对亚硝酸盐氧化菌(NOB)起到联合抑制作用,这使得出水中亚硝态氮累积率(NAR)始终高于80%.上述实验结果将为工业化高效NGS反应器的启动操作提供重要参考.     

处理城市污水的好氧颗粒污泥培养及形成过程

在中试序列间歇式活性污泥法(SBR)反应器中采用有机物浓度低的城市污水培养好氧颗粒污泥. 运行过程中考察了污泥性能,并通过调整、优化沉淀时间和排水比等运行参数,培养出了高性能且稳定的好氧颗粒污泥. 活性污泥接种40 d后反应器内开始出现细小颗粒,160 d后颗粒污泥趋于成熟,粒径可达0.8 mm,且其周围有大量的原生动物. 颗粒化过程中,污泥密度、沉降速率和ρ(MLSS)分别从初期的1.004 0 g/cm3,6.8 m/h和4 000 mg/L升至1.010 5 g/cm3,38.5 m/h和8 000 mg/L,污泥容积指数(SVI₃₀)则从75 mL/g降至40 mL/g. 形成后的颗粒污泥对城市污水中COD_Cr和NH₄+-N有很好的去除效果,出水中ρ(COD_Cr)和ρ(NH₄+-N)分别在50和5 mg/L以下.      

好氧颗粒污泥降解氯苯胺类污染物的试验研究

以氯苯胺类混合物为唯一碳源和氮源、活性污泥为接种污泥,在SBR反应器中成功培养出能高效降解氯苯胺类物质的好氧颗粒污泥。成熟的好氧颗粒污泥平均粒径为321μm,SVI值为46mL/g,MLVSS为2700mg/L。当进水中氯苯胺总浓度为400mg/L,成熟好氧颗粒污泥对间氯苯胺、对氯苯胺和邻氯苯胺的去除率分别趋于100%、100%和85%,TOC去除率达80%以上,出水中Cl-浓度达126.9mg/L,Cl脱除率为89%,表明该体系对氯苯胺类混合物具有较高降解性能和矿化率。不同阶段序批实验结果表明,污泥颗粒化后氯苯胺的降解速率、降解效率及矿化率均明显提高。不同混合体系的降解模式表明,好氧颗粒污泥体系对氯苯胺类物质降解先后顺序为间氯苯胺、对氯苯胺、邻氯苯胺。PCR-DGGE指纹图表明,对氯苯胺类物质具有高降解性能的好氧颗粒污泥体系具有丰富、稳定的微生物种群结构。     

膜生物反应器中好氧颗粒污泥特性的变化

探讨了好氧颗粒污泥膜生物反应器(MembraneGranularSludgeBioreactor,MGSBR)处理模拟生活污水的可行性.结果表明:MGSBR中好氧颗粒污泥的颜色有明显变化,外部形状变化不大;颗粒污泥平均粒径随反应器的运行趋于小粒径化,污泥的微观结构也发生了显著的变化.由于好氧颗粒污泥中菌体结合紧密,其VSS/SS和OUR变化幅度并不显著,但由于一定程度上受到了微生物代谢产物的积累的影响而落有所降低.     

好氧颗粒污泥关键培养技术研究进展

概述了好氧污泥颗粒的关键培养技术及研究进展.迄今,只有在SBR反应器中通过控制运行条件,才能在常规条件下成功培养出好氧颗粒污泥.好氧颗粒污泥的形成和培养受很多因素的影响,其关键培养技术至今仍不清楚.沉降时间、交换比、溶解氧、剪切力、进水负荷和进料方式是比较重要的关键培养参数.     

好氧颗粒污泥的培养及其微观特性表征

采用厌氧颗粒污泥为接种污泥,在SBR反应器内培养好氧颗粒污泥,并对其微观特征进行了研究。COD负荷为1.5kg/m3·h～1.8kg/m3·h,表面气体流速在0.0052m/s之间,沉淀时间控制在10～8min时,有利于好氧颗粒污泥的形成。20d后完成好氧颗粒污泥的驯化和培养。研究发现培养的好氧颗粒污泥微生物相以杆菌和丝状菌为主,球菌较少。用扫描电子显微镜(SEM)观察好氧颗粒污泥的微观结构,颗粒污泥具有不平整的表面,轮廓清晰,表面有薄层粘液覆盖并有绒毛状结构。颗粒污泥表面和内部有明显的孔洞或孔隙。研究结果表明,好氧颗粒污泥具有良好的有机物降解能力和同步硝化反硝化能力。     

好氧颗粒污泥及其在污水处理领域的研究进展

好氧颗粒污泥的形成受物理、化学、生物等诸多因素的影响,例如进水有机负荷的高低、水力剪切力的大小、沉降时间的长短及“营养匮乏期”都会影响到好氧颗粒污泥的形成。好氧颗粒污泥好氧－缺氧－厌氧的特殊空间结构使其能在同一反应器中实现同步脱氮除磷,对高浓度有机废水、含氮磷污水、含重金属有毒废水及工业废水等具有较好的处理效果。序批式反应器（ SBR ）具有工艺简单、运行费用低,耐冲击负荷、适应性强等独特的优点,因此在好氧颗粒污泥的培养研究方面具有较理想的效果,是目前污水处理领域的研究热点。     

两种接种污泥在MBR中培养好氧颗粒污泥的研究

实验考察两种接种污泥——絮状活性污泥和厌氧颗粒在膜生物反应器(MBR)中培养好氧颗粒污泥过程中理化特性的差异,实验结果表明:好氧颗粒污泥均以丝状菌交织构成网状框架结构,球菌、杆菌穿插其间,并且外围附着一些原、后生动物;由厌氧颗粒污泥形成的好氧颗粒表面结构比由絮状污泥形成的好氧颗粒污泥表面结构更加规则致密。由絮状污泥和厌氧颗粒污泥培养成熟的好氧颗粒污泥平均粒径分别为1.3mm和1.5mm,它们的粒径比较接近,但都小于厌氧颗粒污泥。两种好氧颗粒污泥的SVI值75mL/g,沉降速度都随粒径的增大而增大,范围为25～89m/h,都具有良好的沉降性能。两种接种污泥在MBR反应器中培养好氧颗粒污泥的过程中,MLVSS的增殖率均先为负值,然后逐渐上升变成正值,并且在好氧颗粒成熟后稳定在一定的水平。     

相等容积负荷下好氧颗粒污泥脱氮特性研究

在序批式生物反应器(SBR)中,分别在运行周期为6h、12h条件下调节进水浓度使得两反应器的容积负荷相等,比较两个反应器中好氧颗粒污泥的性状、氨氮去除情况及氮的形态转化。结果表明:在相等的容积负荷下,与运行周期为6h相比,运行周期为12h时的好氧颗粒粒径稍大,其他物理性状无明显不同。运行周期为12h时的氨氮平均去除率更...