苯酚对活性污泥硝化与反硝化动力学的影响

通过批次试验,研究苯酚与活性污泥缺氧和好氧接触对微生物硝化和反硝化作用的影响。结果表明:(1)苯酚对缺氧2h后的活性污泥硝化有抑制作用,且苯酚浓度越高,抑制作用越强。当苯酚浓度较低时对自养菌的最大比氨氧化速率(AUR)的抑制作用能用竞争性抑制Monod方程拟合,半数抑制质量浓度(IC50)为19.2mg/L。(2)苯酚对直接曝气的活性污泥比对缺氧接触2h后再曝气的活性污泥的硝化抑制作用更强,当苯酚从0mg/L增加到10.0mg/L,AUR由2.51mg/(L·h)降至0.36mg/(L·h),且在10.0mg/L时,硝化抑制率(IR)高达85.7%。(3)苯酚的抑制效应随着缺氧时间延长而逐渐降低。当苯酚为10.0mg/L时,直接曝气的活性污泥受到的硝化抑制最强,IR为85.8%,并在缺氧4h后IR降为0。(4)当碳源充足时,活性污泥的反硝化菌对苯酚的耐受力较强,苯酚对活性污泥的反硝化过程没有影响,微生物的反硝化速率(NUR)维持在5.279～5.308mmol/(mg·h)。     

不同DO下亚硝态氮氧化菌硝化系统N 2O减量化研究

采用序批式活性污泥反应器(SBR),在富集亚硝态氮氧化菌(NOB)的基础上,考察了DO对连续进水模式下硝化过程中N_2O减量化的影响。结果表明,在污泥氨氧化菌(AOB)和NOB的比耗氧速率(SOUR)分别为(2.36±0.31)、(7.62±0.43)mg/(L·h)条件下,不外加碳源进行小试实验,氨氮均小于1.0mg/L,亚硝态氮均小于0.5mg/L。DO由0.2mg/L增至3.0mg/L过程中,随着DO增加,积累的硝态氮浓度逐渐上升,而累计产生的N_2O浓度先上升后下降。DO为0.2mg/L时,积累的硝态氮和累计产生的N_2O浓度最低,可以实现N_2O的最大减量化。在进水连续投加氨氮的方式下,氨氮氧化速率不是引起N_2O生成的关键步骤,碳源缺乏的情况下NOB硝化系统中低DO可以有效控制N_2O的释放。     

活性污泥絮凝沉降速率计算方法研究

污水处理厂二沉池的运行效率受活性污泥沉降行为的影响十分显著,由于缺少有效的监测手段,有关活性污泥絮凝沉降速率的研究开展较少。基于固体一维通量的连续性方程,提出了一种计算活性污泥絮凝沉降速率的新方法。结果表明:活性污泥的絮凝沉降速率随着沉降柱深度的加深而增加,随絮凝沉降时间的增加而减小;活性污泥初始浓度和离子强度对絮凝沉降速率有很大影响,当活性污泥初始质量浓度从195mg/L增加到815mg/L时,最大絮凝沉降速率可从4.6cm/min增大到12.8cm/min;铝盐投加量从0mg/L增加到20mg/L时,最大的絮凝沉降速率可从3.9cm/min增大到10.1cm/min。     

盐度对活性污泥驯化前后硝化特性的影响

通过批量试验系统研究了盐度对常规活性污泥硝化作用的影响以及污泥在含盐环境中经过驯化后其硝化功能的变化.试验结果表明,硝化菌比亚硝化菌对盐度更敏感,废水中含盐浓度为5 g/L时,对常规活性污泥中的亚硝化菌影响不大,硝化菌会受到一定程度的抑制;当含盐浓度超过10 g/L时,硝化菌和亚硝化菌均会受到严重抑制;含盐浓度大于30 g/L时,亚硝化菌和硝化菌已经完全受到抑制.在污泥驯化初期,耐盐硝化菌群数量较少,比硝化速率较低,硝化产物中亚硝态氮大量积累;随着驯化时间的延长,耐盐硝化菌群数量增加,比硝化速率增加,亚硝态氮累积量减少.污泥经过驯化后,硝化菌群可以逐渐适应高盐环境,在含盐浓度为30 g/L时硝化反应仍能进行.     

Ni~(2+)对活性污泥活性及群落多样性的影响

通过检测活性污泥的电子传递体系活性以及生物多样性,研究Ni2+对活性污泥微生物活性及群落多样性的影响。结果表明:与对照系统相比,5 mg/L的Ni2+对2,3,5-triphenylteltrazolium chloride(TTC-ETS)活性未产生显著的影响;但当Ni2+的浓度进一步增大到10、20和40 mg/L后,其对序批式反应器内活性污泥TTC-ETS活性的抑制率分别达到(36.79±11.14)%、(55.88±13.90)%和(70.97±6.78)%。低浓度Ni2+能增强活性污泥微生物对碳源的利用,但高于10mg/L的Ni2+则显著抑制了活性污泥微生物对碳源的利用。各个SBR系统中微生物群落最常见的物种相近,物种丰富度和均一性则均有所不同,其中群落物种丰富度随着Ni2+浓度的增加而逐渐减小。TTC-ETS活性、平均每孔颜色变化率、Shannon指数和Simpson指数,与Ni2+的胁迫浓度之间的显著相关性表明,它们均可有效地表征Ni2+胁迫对活性污泥微生物活性及群落多样性的影响程度。     

厌氧、好氧、厌氧/好氧交替状态对活性污泥性质的影响

实验采用活性污泥处理模拟印染废水,研究厌氧、好氧、厌氧/好氧交替3种条件对活性污泥性质的影响。3种实验条件下,污泥沉降比(SV%)均基本保持在18%~25%之间,污泥容积指数(SVI)保持在62~66 m L/g之间。活性污泥混合液中胞外聚合物(EPS)除EPSB-蛋白质浓度持续升高外,其余形式均呈现积累、达到最大值后下降的趋势,其中厌氧/好氧交替条件下EPS浓度最高而好氧条件下最小。在整个实验期间,活性污泥的脱氢酶活性基本呈上升状态,在厌氧/好氧间歇曝气条件下脱氢酶活性最高、好氧条件次之、厌氧条件最低,最终3种条件下的脱氢酶活性分别为31.27、26.63和24.37 mg/(g·h)。活性污泥中ATP浓度基本呈现先增加后减小、再趋于稳定的变化趋势。实验结果表明,活性污泥表观产率系数顺序是好氧厌氧厌氧/好氧交替运行,厌氧/好氧交替实现了系统内污泥减量,微生物的产率系数和能量状态密切相关。脱氢酶活性对污染物的降解影响明显,而实验条件下微生物能量状态和污泥减量并不对污染物降解产生影响。     

实际污水与模拟污水活性污泥系统的特性差异

实验中经常采用人工配置的模拟生活污水,为了研究其与实际生活污水活性污泥系统的特性差异,采用2个序批式间歇反应器(SBR)进行平行实验(厌氧、好氧方式运行),系统地考察了在进水主要组分和运行参数相同的情况下,不同原水对活性污泥系统脱氮、除磷、比好氧速率、污泥絮体形态和出水水质等方面的影响。结果表明,模拟污水系统的硝化活性强于实际污水系统,两者的平均硝化速率分别为7.43 mg NH4+-N/(L.h)和5.55 mg NH4+-N/(L.h)。在前置厌氧段,模拟污水系统的释磷量比实际污水系统高出36.45%。两者在后续好氧阶段都能够充分吸磷。模拟污水系统的平均比好氧速率(SOUR)高达64.54 mg O2/(g MLSS.h),而实际污水系统的则只有32.81 mg O2/(g MLSS.h)。模拟污水系统的污泥絮体疏松,粒径小,形状不规则,沉降性差,沉后出水平均悬浮物浓度(SS)为20 mg/L;而实际污水系统的污泥絮体则密实、粒径大,沉降性好,沉后水十分清澈,SS几乎检测不出。     

复合式膜生物反应器处理校园生活污水

采用投加悬浮填料的复合式膜生物反应器(HMBR)中试装置处理校园生活污水,考察其对有机碳和氨氮的去除效果。实验结果表明,反应器具有较好的污染物去除效果,HMBR对COD的平均去除率为88%,对氨氮的平均去除率超过97.5%。采用比耗氧速率(SOUR)来表征活性污泥的生物活性,SOUR随着有机负荷的变化逐渐从80 mg/(kg.min)降到30 mg/(kg.min)。实验过程中,经历有机负荷率(OLR)和氨氮负荷率(NLR)的变化,结果显示,其对污泥特性和膜污染速率有较大影响。     

含重金属水处理污泥的固化和浸出毒性研究

工业危险固体废物在进行安全填埋前需要进行固化稳定处理。针对电镀厂和皮革厂含重金属的水处理污泥 ,用不同比例的水泥、粉煤灰进行固化稳定处理。考虑酸雨环境 ,浸出实验采用TCLP标准。电镀厂污泥单独固化时 ,其浸出液中铜离子浓度由 78 0mg/L下降到 1 5mg/L ;镍离子浓度由 2 2 4 5mg/L下降到 2 2 2mg/L ,高于危险废物允许进入填埋区 15mg/L的控制限值。电镀厂污泥与皮革厂污泥混合后固化 ,浸出液毒性明显降低。铜离子的浸出浓度降低到1 98mg/L ,镍离子降低到 4 10mg/L ,总铬降低到 0 4 0mg/L ,各项指标均低于国家危险废物允许进入填埋区的控制限值 ,可安全填埋。     

活性污泥法处理高钙废水中污泥特性的变化

通过单级SBR法处理模拟高钙废水,研究了活性污泥法处理高钙废水的过程中钙离子对COD,MLVSS,MLSS,SVI,污泥增长速率,污泥形态结构及生物相的影响,揭示活性污泥法处理高钙废水的过程中污泥量巨大的原因。采用逐步增加钙离子浓度的方法,检测到在污泥培养期([Ca2+]=0 mg/L),COD去除率为98.1%,MLVSS和MLSS稳定在4 900~5 500mg/L,污泥增长速率为67 mg/(L·d),SVI为55~60 mL/g;在驯化处理期([Ca2+]=120~2 400 mg/L),COD去除率降至87.37%,MLVSS降至2 500 mg/L,MLSS增加至19 300 mg/L,污泥增长速率为212.31 mg/(L·d),SVI降至25 mL/g;在冲击期([Ca2+]=4 000 mg/L),COD去除率降至69.23%,MLVSS降至1 600 mg/L,MLSS迅速增加至24 200 mg/L,污泥增长速率为816.67 mg/(L·d),SVI降至14 mL/g。经显微镜观察发现,污泥絮体由松散变得密实,生物相由钟虫等指示性微生物变为不适应环境的胞囊结构。结果表明,随Ca2+浓度的增加,COD去除率下降,MLSS迅速增加,MLVSS和SVI急剧缩小,说明活性污泥中的活性微生物逐渐减少,而无机物组分逐渐增多;钙离子的加入促使系统碳酸平衡向右移动,使离子状态的钙大部分转化为难降解的碳酸盐,并附着于污泥絮体上,污泥绒粒被压缩,使污泥颗粒密实度及MLSS迅速增加,导致污泥排放量巨大。     

Measuring biomass specific ammonium, nitrite and phosphate uptake rates in aerobic granular sludge

Aerobic granular sludge (AGS) technology offers the possibility to remove organic carbon, nitrogen and phosphorus in a single reactor system. The granular structure is stratified in such a way that both aerobic and anaerobic/anoxic layers are present. Since most of the biological processes in AGS systems occur simultaneously, the measurement and estimation of the capacity of specific conversions is complicated compared to suspended biomass. The determination of the activities of different functional groups in aerobic granular sludge allows for identification of the potential metabolic capacity of the sludge and aids to analyze bioreactor performance. It allows for comparison of different sludges and enables improved understanding of the interaction and competition between different metabolic groups of microorganisms. The most appropriate experimental conditions and methods to determine specific ammonium, nitrite and phosphate uptake rates under normal operation of AGS reactors were evaluated and described in this study. Extra biomass characterization experiments determining the maximum uptake rate of these compounds on optimized conditions were performed as well to see how much spare capacity was available. The methodologies proposed may serve as an experimental frame of reference for investigating the metabolic capacities of microbial functional groups in biofilm processes.     

移动床生物膜反应器中模拟微生物耗氧速率对微孔曝气氧传质效率的影响研究

为研究移动床生物膜反应器(MBBR)中微生物呼吸作用对微孔曝气氧传质效率(OTE)的影响,向清水中持续通入一定浓度的消氧剂——亚硫酸钠溶液,通过亚硫酸钠的氧化来模拟微生物的呼吸耗氧。基于不同填充率和曝气量工况条件下,考察了微生物耗氧速率(OUR)对OTE的影响。结果表明:在40L/h曝气量条件下,装置填充率在20%~50%时,标准氧传质效率(SOTE)与OUR存在着明显的正相关性,其线性拟合R2介于0.789 8~0.976 2;填充率为60%时,SOTE随OUR的增大无明显变化。装置填充率在50%、曝气量分别为40、80、100L/h时,SOTE随OUR的增大无明显变化;而曝气量为60L/h时,SOTE随OUR的增大明显增大。进一步分析试验结果得出,MBBR中,微生物OUR可用来近似表征OTE,但不同填充率和曝气量会对两者的相关性产生一定影响。     

自动混合呼吸测量仪的开发与验证

呼吸测量技术通过测量和解析氧利用速率(OUR)能够反映活性污泥微生物代谢状态、监控废水处理工艺运行状况、获取反应动力学参数和污水组分参数.混合呼吸测量原理即是为满足这些应用而提出的具有高测试精度和频率的OUR测试方法.依据该原理,本研究提出了一种新的具体实现形式.实验证实,所研制的自动混合呼吸测量仪通过测量室的设计解决了流速和流态差异对DO电极测量值的影响,通过温控和磁力搅拌系统实现了系统整体恒温,通过测试软件开发,减小了干扰,提高了测试精度,实现了测量过程可视化.实用结果表明,自动混合呼吸测量仪具有很好的精度和长期稳定性,有较好的应用前景,值得进行深入研究.     

SBR工艺活性污泥比耗氧速率与控制参数的关系

活性污泥的比耗氧速率(SOUR)是表征污泥生物活性的重要参数之一,从微生物呼吸速率角度反映了活性污泥生理状态和基质代谢状况.通过监测SBR工艺活性污泥的SOUR,考察了SBR工艺中活性污泥SOUR的变化规律,研究了活性污泥的SOUR与各项控制参数之间的相关关系.试验结果表明,活性污泥的SOUR可以有效地表征SBR工艺的生化反应进程,并与DO、氧化还原电位(ORP)和pH之间存在良好的相关关系.     

快速生物活性测定方法的仪器化

好氧活性污泥法在污水处理中应用广泛.保持污泥活性,是良好处理效果的前提,也是运行控制的主要目标.活性污泥的呼吸速率,或者氧利用速率(oxygen uptake rate,OUR),能够指示污泥的活性变化.本研究开发的快速生物活性测定仪(rapid biological activity tester,RBAT),能够快速测定污泥活性参数,满足工程设计与运行的迫切要求.     

膜序批式反应器运行特性研究

膜生物反应器采取序批式运行方式,实验室人工配水,系统不排泥,运行220 d.结果表明,系统对COD、氨氮的去除率均在96%以上,细菌胞外多聚物(EPS)以蛋白质为主,污泥浓度达到10 g/L以上,污泥沉降性能得到改善时,跨膜压力(TMP)呈缓慢增长趋势,出现了相当数量的纤毛虫、轮虫等原后生动物.     

活性污泥硝化过程的动态响应信号

把pH值在线监测与药品自动投加系统与已开发的混合呼吸测量仪集成,组成自动呼吸-滴定测量仪,同时测得废水生物处理过程溶解氧（DO）、pH、氧气利用速率（OUR）和质子变化速率（HVR）。分别监测了只投加NH4＋-N底物的活性污泥硝化过程和实验室脱氮除碳SBR曝气阶段的DO/pH响应,结果显示,两信号呈一定规律变化,在反应...     

活性污泥数学模型中异养菌产率系数测定方法的研究

采用间歇活性污泥法和呼吸计量法测定活性污泥数学模型中异养菌产率系数.研究结果表明,间歇活性污泥法测定结果受试验控制条件特别是污泥有机负荷的影响非常大,且试验周期比较长;人工配水条件下,呼吸计量法测定异氧菌产率系数(YH)在0.71以上,比活性污泥数学模型推荐值高,其结果与底物性质有关,该方法准确性高,重现性良好.     

不同共代谢基质下四氯乙烯厌氧生物降解研究

分别用葡萄糖、乳酸盐和醋酸盐作为驯化好的厌氧污泥的共代谢基质 ,对四氯乙烯 ( PCE)的降解进行研究。结果表明 ,PCE是通过还原脱氯发生生物降解的。实验的回归结果表明 ,反应均符合一级动力学方程 ;反应速率常数的大小依次为 k乳酸盐 >k葡萄糖 >k醋酸盐 ;以乳酸盐作为共代谢基质时 ,PCE的降解速率较快 ,在实验条件下乳酸盐是最合适的共代谢基质