酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的定量结构 活性相关研究

测定了酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的logIC₅₀值，以量子化学参数为自变量，应用偏最小二乘法（PLS），建立了酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的定量结构活性相关（QSAR）模型。模型所提取的PLS主成分所能解释的因变量总方差的比例Q²_cum为0.820，表明模型具有较好的稳定性和预测能力。模型的结果表明，影响酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的主要因素是logkow、CCR和E_homo，酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的logIC₅₀随着分子logkow的增大而减小，随着E_homo和CCR的增大而增大。     

硝化颗粒污泥的快速培养及其硝化特性分析

以好氧颗粒污泥接种小试柱形SBR，采用自配无机氨氮废水为进水，在中温（28～30℃）条件下通过逐步提升进水NH4^＋-N浓度（100～650mg／L）和缩短水力停留时间（8～4h）快速培养硝化颗粒污泥。实验结果证实，以好氧颗粒污泥接种可以促使硝化颗粒污泥快速形成，36d时粒径〉0．21mm的颗粒污泥占总数的93％，颗粒污泥NH4-N比去除速率为50．53mgNH4^＋-N／（gSS·h）。硝化颗粒污泥具有良好的短程硝化性能，亚硝酸盐产生速率和累积率分别保持在3．3kgNO2-N／（m^3·d）和85％以上。反应初期高FA和反应末期高FNA的共同抑制是该研究中实现和维持稳定短程硝化的关键因素。     

Zn(Ⅱ)、硫化物和苯酚对短程硝化污泥活性的抑制

重金属锌(Zn~(2+))、硫化物和苯酚是工业废水中常见的、困扰许多工业废水生物处理系统运行效果的污染物。采用批次实验分别研究了Zn~(2+)、硫化物和苯酚对短程硝化污泥的单一毒性以及抑制解除后的活性恢复情况,根据单因素实验结果选取实验水平,结合中心组合设计原理,采用2因素3水平的响应面分析法,考察了Zn~(2+)和苯酚以及硫化物和苯酚对短程硝化污泥活性的联合毒性抑制。Zn~(2+)、硫化物和苯酚的半抑制浓度IC50分别为38.29、139.13和3.46 mg·L~(-1),高浓度抑制剂实验组抑制解除后8 h,三者的短程硝化污泥活性恢复程度分别为7.46%、46.09%、22.69%。实验所得Zn~(2+)和苯酚以及硫化物和苯酚对短程硝化污泥活性的联合毒性抑制的二元二次响应面模型的多元相关系数R2分别为0.997 2和0.990 8,实验值与模型预测值吻合较好,可为短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理实际废水提供理论指导。     

硫化物对污水处理厂硝化菌活性的抑制作用

建于城市远郊区的污水处理厂由于长距离管道输送污水中通常含有一定浓度的硫化物。通过郊区和城区污水处理厂硝化菌最大比增长速率常数（μA）的测定和硫化物抑制实验研究了硫化物对硝化菌活性的影响。经测定,位于郊区的白龙港污水处理厂15、20和25℃下μA值分别为0.19 d-1、0.50 d-1和0.72 d-1,而15℃和20℃下位于市区的曲阳厂μA值分别为0.41 d-1和0.80 d-1。通过向曲阳厂污泥中加入硫化钠和氯化钠的实验发现,低浓度钠离子对硝化菌活性没有明显的抑制作用;而硫化物在曝气条件下直接与污泥接触对硝化菌活性几乎没有影响,但不曝气混合接触后再曝气则硝化菌μA值将下降50%左右。硫化物的抑制作用很可能是白龙港厂硝化菌μA值明显低于曲阳厂实测值和文献报道值的原因。     

反硝化聚磷菌颗粒污泥的培养、特性及活性恢复研究

以污水处理厂二沉池回流污泥为接种污泥,在序批式活性污泥反应器(SBR)中通过调整运行条件诱导培养反硝化聚磷菌(DPB)颗粒污泥,实现反硝化过程和聚磷过程的有效结合。经过3个阶段的培养,DPB颗粒污泥对COD、TP、氨氮的去除率均达90%以上,系统具备缺氧条件下同步反硝化聚磷的能力。获得的DPB颗粒污泥平均粒径为1.0～2.0mm,平均沉速为50～70m/h,具有良好的物理特性和沉降性能,有利于减小污泥处理负荷,提高脱氮除磷效率。DPB颗粒污泥胞外聚合物(EPS)含量明显提高,其中多糖和蛋白质分别为从原接种污泥的21.58、11.22mg/g提高到56.32、34.15mg/g;搁置30d后的DPB颗粒污泥,可在SBR重启30d内恢复原有活性及反硝化聚磷效果。     

反硝化除磷颗粒污泥的活性恢复及对生活污水处理能力

实验利用序批式反应器(SBR)考察反硝化除磷颗粒污泥搁置1个月后重新投入运行,其活性恢复能力及对实际生活污水的处理效果。结果表明,颗粒污泥搁置后外观由淡黄色转变为灰黑色,颗粒重新投入反应器,11 d后颜色基本恢复,污泥浓度及活性迅速增加;对COD处理能力的恢复历时14 d,去除率稳定在80.32%以上;颗粒污泥对NH4+-N和PO34--P的去除在40 d时也恢复到正常水平;反硝化聚磷菌(DNPAOs)活性恢复期为50 d。颗粒污泥对低碳氮比的实际生活污水处理结果显示,当C/N<5.1时(生活污水比例>60%),无法满足系统内微生物生长要求,需要外加适量碳源进行补充。     

3种污泥对活性黑KN-B的生物吸附及降解研究

对比研究了好氧污泥、厌氧污泥和厌氧颗粒污泥对染料活性黑KN-B的吸附和降解。结果表明,这3种污泥对活性黑的吸附均符合Freundlich模型(R~2为0.9665～0.9859)和Langmuir模型(R~2为0.9460～0.9906),但3种污泥对活性黑这种染料的吸附量较小;并且厌氧污泥对活性黑的吸附能力优于好氧污泥和厌氧颗粒污泥。实验还发现,3种污泥对活性黑的脱色主要是生物降解作用,而不是吸附作用。     

苯酚及其衍生物对氨氮生物硝化的抑制研究

利用富集培养的硝化污泥研究了苯酚及其衍生物2,4-二氯苯酚、对氨基酚、邻甲基酚和对硝基酚对氨氮生物硝化过程的抑制特性。结果表明，上述5种酚类化合物对硝化细菌的抑制类型均为非竞争性抑制，抑制常数K_I和EC₅₀值相等，分别为2.61、1.92、8.50、1.18和6.65 mg/L。上述5种酚类化合物对硝化细菌的抑制程度由大到小的顺序为：邻甲基酚>2,4-二氯苯酚>苯酚>对硝基酚>对氨基酚。酚类化合物对硝化细菌的抑制是可逆的，通过简单的抑制剂稀释或洗涤可以使硝化细菌恢复活性。在保证出水水质的前提下，抑制剂存在时硝化工艺的泥龄被迫延长，且抑制程度越大，泥龄延长的程度越大。当系统受到有毒物质冲击时，和调控泥龄相比，调节工艺的进水流量或改变容积负荷是缓冲冲击的更简捷、快速和有效的途径。     

NO2^-浓度对反硝化聚磷颗粒污泥缺氧吸磷的影响

以经过NO3-诱导的反硝化聚磷颗粒污泥为对象,研究了NO2-浓度对反硝化聚磷的影响.结果表明,反硝化聚磷过程中,当NO2-≤6.0 mg/L时,反硝化聚磷颗粒污泥可利用NO2-为电子受体进行反硝化聚磷,消耗单位N的最大聚磷量为3.45 mg;NO2-≥10.0 mg/L时,对颗粒污泥反硝化聚磷产生较强抑制,消耗单位N的聚磷量仅为1.00 mg;NO2-对反硝化聚磷的抑制主要与HNO2有关,HNO2对颗粒污泥反硝化聚磷的抑制阈值为0.000 8 mg/L.     

网络版摘要

高浓度氨氮的SBR反应器中污泥活性的变化特性丁原红1,2任洪强1杨小毛2(1.南京大学环境学院,江苏南京210093;2.北京大学环境学院,北京100871)低浓度氨氮下,污泥保持良好的硝化活性;但高浓度的氨氮对污泥的硝化活性和异养菌的活性都有很强的抑制作用。而驯化污泥可以逐渐适应高浓度氨氮的抑制环境,随着驯化时间的延长,硝化菌在污泥总降解菌群中的比率得到稳定的提高。高浓度氨氮水平下,驯化污泥的硝化菌耐氨氮抑制的能力更强。关键词高浓度氨氮硝化活性污泥活性PAMC掺杂PAM的制备及在磁场协同下的脱色研究鲁秀国焦玲任焕弟贺志强(河北大学…     

好氧硝化颗粒污泥的培养及其性能

为考察不同接种污泥培养好氧硝化颗粒污泥的可行性,分别采用絮状活性污泥和厌氧颗粒污泥作为接种污泥,在气升内循环序批式反应器(SBAR)中进行好氧硝化颗粒污泥的培养,探讨不同性质的种泥对好氧硝化颗粒污泥的培养及其性能影响.结果表明,以絮状活性污泥、厌氧颗粒污泥为接种污泥均可培养出好氧硝化颗粒污泥,其颗粒成熟时间分别为62和80 d,SVI为25.52和27.68 mL/g,氨氮去除率为93.15％和75.43％,COD去除率在90％以上,SOUR、Zeta和EPS显著提高,微生物活性及疏水性能增强,以絮状活性污泥培养的好氧硝化颗粒污泥性能更优.     

苯二酚对硝化污泥的抑制性

研究了对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚对硝化污泥抑制的机理,比较了氯化三苯基四氮唑(TTC)和碘硝基四氮唑(INT)污泥电子传递体系活性。结果表明:对苯二酚、间苯二酚主要抑制羟胺(NH_2OH)氧化为亚硝酸盐氮;邻苯二酚主要抑制亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮;3种苯二酚对硝化污泥的电子传递体系活性抑制程度为对苯二酚间苯二酚邻苯二酚,对应的TTC和INT的半数效应质量浓度(EC_(50))分别为4.85、5.28、38.37mg/L和5.75、6.31、40.33mg/L。     

颗粒污泥与絮状污泥处理垃圾渗滤液的耐盐性能比较

通过批次实验系统研究了好氧颗粒污泥和絮状污泥处理垃圾渗滤液时的耐盐性能。实验结果表明,进水含盐量小于10 000 mg/L时,实验所用好氧颗粒污泥和絮状污泥的有机物去除能力、沉降性能、污泥活性基本上不受进水含盐量变化的影响。当进水含盐量大于10 000 mg/L时,随着进水含盐量的增大,絮状污泥的污泥沉降指数(SVI)快速减小,污泥活性及去除有机物的能力下降;相比而言,好氧颗粒污泥沉降性能更为稳定,SVI基本维持在30 mL/g左右,污泥活性及去除有机物的能力缓慢下降。当进水含盐量重新降低时,好氧颗粒污泥沉降性能变化不大,污泥活性及去除有机物的能力恢复迅速;而絮状污泥沉降性能变差,污泥活性及去除有机物的能力仍受较大抑制。     

常温下基质与时间对ANAMMOX污泥活性保藏影响

采用厌氧氨氧化污泥,通过脱氮效能的测定,研究了常温（15±2）℃下保藏过程中基质添加与保藏时间对污泥活性的影响以及探讨长期保持污泥活性的保藏策略。结果表明,在无营养物添加的情况下,保藏的前45天厌氧氨氧化污泥氮去除速率由0.107 kg/（m3·d）下降到0.025 kg/（m3·d）,其速率下降最快,但是经过6 d培养,污泥的活性可以得到恢复;当保藏365 d后,厌氧氨氧化污泥活性基本消失,即使通过11 d恢复也无明显的厌氧氨氧化特性。说明常温下保藏时间对厌氧氨氧化污泥活性影响显著,随着保藏时间的延长污泥氮去除速率会大幅降低,甚至消失。根据衰减指数模型拟合出常温状态下厌氧氨氧化污泥活性衰减模型为y=0.547×exp（-0.0109×t）。通过定期（15 d）投加营养物,经过150d和365 d保藏后的厌氧氨氧化污泥仍然保持48%和31%的活性。说明定期投加营养物可以有效缓解厌氧氨氧化污泥活性在常温保藏过程中的衰减,适用于厌氧氨氧化污泥常温下长期保藏。     

低浓度乙酸盐诱导下厌氧氨氧化与异养反硝化高效耦合脱氮

通过连续流实验研究了低浓度乙酸盐诱导下厌氧氨氧化颗粒污泥与异养反硝化菌的耦合脱氮性能,同时采用批试实验考察耦合系统中的氮素转化及去除途径。结果表明:采用低浓度乙酸盐对厌氧氨氧化颗粒污泥进行驯化,可以实现厌氧氨氧化与异养反硝化的高效耦合脱氮。系统在稳定时期,进水NH_4~+-N为30~40 mg·L~(-1)、NO_2~--N为45~55 mg·L~(-1)、CH_3COONa为60~80 mg·L~(-1),NH_4~+-N、NO_2~--N和TN的去除率分别为93.84%、94.62%和86.46%。耦合系统中的颗粒污泥同时存在厌氧氨氧化特性、硝化特性和反硝化特性。颗粒污泥表现出良好的厌氧氨氧化特性,总氮去除速率为12.46 mg·(g MLSS·h)~(-1)。系统中存在的硝化细菌可以消耗进水中的溶解氧从而缓解溶解氧对ANAMMOX菌的抑制,其中AOB活性高于NOB活性。系统中颗粒污泥对硝氮的反硝化作用强于对亚硝氮的反硝化作用,亚硝氮反硝化和硝氮反硝化的降解速率分别为1.89和3.59 mg·(g MLSS·h)~(-1)。当亚硝氮和硝氮同时存在时,反硝化菌优先将硝氮还原成亚硝氮。     

不同C/N条件下纳米零价铁对反硝化颗粒污泥性能的影响

为了探明纳米零价铁(nZVI)在反硝化处理系统中的"剂量-效应"关系,采用批次实验,考察了不同C/N比条件下,nZVI投加量(0~100 mg/L)对反硝化颗粒污泥(DGS)脱氮性能的影响,分析了氮素形态、比反硝化速率(μ值)、胞外聚合物(EPS)组成及铁元素分布的变化规律。结果表明,当原水中nZVI浓度高于5 mg/L时,DGS对硝态氮和COD去除率均出现下降,导致剩余亚硝态氮浓度上升。在不同C/N比条件下,nZVI对DGS比反硝化速率的抑制符合Haldane模型,R~2在0.944~0.995之间。随着C/N比的增大,颗粒污泥对nZVI的吸附量明显提高,抑制系数(KIH)大幅降低,DGS对nZVI抑制作用的抗性逐渐减弱。当nZVI投加量超过25 mg/L时,EPS中蛋白质与多糖含量开始下降,这不利于维持DGS颗粒结构的稳定性。     

硝酸盐反硝化颗粒污泥的快速培养与理化特性

以甲醇为碳源,在USB反应器内接种活性污泥,50 d内培养出优质的反硝化颗粒污泥。颗粒污泥的形成历经3个阶段:启动运行期,颗粒污泥出现期以及颗粒污泥成熟期。颗粒污泥床底层反硝化效率最高可达总量的78%,中部颗粒污泥湿密度与沉降速率较大,分别为1.077 g/m L和194 m/h。成熟的颗粒污泥具有湿密度大,沉降速率高等特点,颗粒表面丝状体互相缠绕,有明显的孔隙结构。     

高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养及其特性分析

为实现高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养,以反硝化颗粒污泥为接种污泥,对高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养进行了研究。在降低进水硝酸盐(NO_3~-)浓度的同时,采用逐步升高进水高氯酸盐(ClO_4~-)浓度的方法,考察了高氯酸盐还原颗粒污泥培养过程中ClO_4~-的去除以及颗粒污泥的特性。结果表明:以反硝化颗粒污泥为接种污泥,经过50 d快速培养出高氯酸盐还原颗粒污泥,ClO_4~-去除速率达96%以上;其混合液悬浮固体浓度(MLSS)为50.68 g·L~(-1),混合液挥发性固体浓度(MLVSS)为40.58 g·L~(-1),主要粒径分布在0.60 mm和1.00～2.00 mm。NO_3~-浓度逐步降低的培养方式可缓解ClO_4~-对颗粒污泥中各类微生物的毒性,为高氯酸盐颗粒污泥的快速培养提供了新的方法,具有重要的理论和实践意义。     

混合重金属对硝化颗粒污泥毒性作用的析因实验研究

分别测定了Cu2 、Zn2 和Cd2 对硝化颗粒污泥的单一毒性,采用析因实验研究了二元和三元重金属混合体系对硝化颗粒污泥的联合毒性.结果表明,Cu2 、Zn2 和Cd2 的2 h半抑制浓度EC50分别为95.23、62.11和12.48 mg/L,由析因实验所得的响应曲面模型具有较好的优度(其R2＞0.95),能够对混合体系的联合毒性很好地进行预测,析因实验可以用于环境领域混合体系联合毒性的研究.     

高负荷条件下好氧颗粒污泥同步脱氮除碳特性及微生物群落结构分析

为研究高负荷条件下好氧颗粒污泥的形成过程、同步脱氮除碳效果和微生物群落结构特点,构建了一个序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)。结果表明,C/N=40进水条件下能够完成颗粒化,成熟后的好氧颗粒污泥呈表面光滑结构紧实的椭球体。随着颗粒粒径增大,其比好氧速率提高、含水率下降、沉降性能变好、生物量增加。颗粒形成过程产生的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)先增加后受水质冲击减少,之后又明显提高,整个过程中多糖与蛋白质之比(PS/PN)持续下降,EPS中的蛋白质对颗粒的形成影响较大。SBR中的好氧颗粒污泥能够同时高效去除进水中的COD、N H_4~+-N和TN,去除率分别为94%、96%和93%,反应器的反硝化性能良好。C/N=40时,采用MiSeq高通量测序方法对成熟好氧颗粒污泥中的群落结构进行研究,发现存在促进颗粒化的优势菌门(包括Saccharibacteria、Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes和Chloroflexi)。同时,在颗粒污泥中,异养硝化、好氧/缺氧反硝化菌属丰度较高,表明异养硝化-好氧/缺氧反硝化菌属可能存在于好氧颗粒污泥中。