夏季高温下污水处理厂生物处理系统的硝化性能及强化方法

本文模拟夏季高温,考察了温度(30～45℃)和氨氮容积负荷对污水处理厂好氧池活性污泥硝化功能及微生物群落的影响,同时探讨中温富集硝化污泥高温驯化前后用于强化受高温冲击的生物处理系统的硝化效果.结果表明,在30～40℃水温下好氧池活性污泥的氨氮去除效果保持在90%以上,硝化菌含量也逐步升高至4. 55%;当水温升至45℃时氨氮去除率和硝化菌含量均分别降至40%和1. 97%.为快速恢复受夏季高温冲击的生物系统,将中温富集硝化污泥在40℃下驯化61 d后,获得硝化活性为(60±5) mg·(L·h)-1的硝化污泥,考察中温富集硝化污泥驯化前后对受高温冲击的生物处理系统的强化效果,发现驯化后的中温富集硝化污泥只需投加5%(体积分数)即可提高10%的氨氮去除率,而未驯化的则需要投加10%(体积分数).上述结果表明,中温富集硝化污泥经驯化后能更好地用于强化受高温冲击的生物处理系统的硝化功能.     

一株嗜热嗜盐亚硝化单胞菌的氨氧化活性

作者从皮革废水中分离得到一种亚硝化单胞菌富集物,研究了其对高温高盐的适应性。测定了17～47℃和0.2%～6.2%盐度条件下的亚硝氮积累量,以及温度与盐度的交互作用对耗氧量的影响,并比较了该富集培养物与不耐盐不耐热的Nitrosomonas eutropha CZ-4在39℃的高盐皮革污水中的氨氧化效果。结果表明,本富集培养物种只有一种AOB,其16S rRNA基因序列与Nitrosomonas halophila的相似度为97.40%,故命名为N. halophila LFY-1。LFY-1最适于亚硝氮积累的温度和盐度分别为40.5℃和1.2%,亚硝氮积累的半数抑制温度和半数抑制盐度分别为45.9℃和3.3%;LFY-1最适于耗氧的温度和盐度分别为39℃和2.2%,耗氧的半数抑制温度和盐度分别高于45℃和4.2%,但高温高盐对耗氧量无交互作用;LFY-1在高温高盐皮革污水中的亚硝氮积累速率可以达到0.84 mg/(L·h),平均代时为15.5 h,均显著优于CZ-4。上述结果说明本富集培养物具有嗜热嗜盐且耐热耐盐的特性,具有在高温/高盐污水中的应用优势。     

针对硝化菌抗盐机理的研究

为研究盐度对硝化菌的影响,以及硝化菌对盐度的抵抗机理,以模拟皮革废水为处理对象,考察了硝化菌硝化作用过程中的脱氮效率,脱氮数率,pH值,溶解氧,以及硝化菌胞外聚合物的含量与成分变化。结果表明在盐度逐步提高的情况下,出水氨氮从几乎检测不出升高到80 mg/L左右,硝化菌脱氮效率下降明显,并且有一定的规律性。pH值先降后升,溶解氧随着时间推移逐渐升高,但是随着盐度提高规律性越来越不明显。硝化菌所产生的胞外聚合物随着盐度提高,胞外聚合物总量有所提高,其主要成分含量发生变化,即多糖所占比例从35.2%升高到63.6%,蛋白质所占比例从58.8%减少到30.9%,从而影响活性污泥的絮凝性,从机理方面来解释盐度对硝化菌硝化作用的影响。     

亚硝化颗粒污泥对温度变化的响应特性研究

采用序批式反应器(SBR),以实验室已经培养好的具有良好亚硝化积累的颗粒污泥(短程硝化积累率90%以上)为接种污泥,考察了温度变化对亚硝化颗粒污泥特性、稳定性、氮转换性能及活性的影响.结果表明,温度对亚硝化颗粒污泥的结构和短程硝化性能都有着重要的影响.在30℃时,亚硝化颗粒污泥具有良好的絮凝和沉降性,污泥结构紧密,亚硝化积累率维持在96.17%,污泥容积指数(SVI)为39 mL.g-1,平均粒径为3.03 mm.当温度降至25℃时,由于胞外多聚物(EPS)浓度升高,蛋白质与多糖比值的下降,导致亚硝化颗粒污泥的电负性升高,同时污泥表面的疏水性减弱,结构变得松散,亚硝化颗粒污泥发生了解体,亚硝化积累率在35%以下,短程硝化被破坏.在15℃时,虽然亚硝化颗粒污泥也发生了解体,并且解体现象加剧,但是由于颗粒污泥表面氧气传质深度的增大,使得反应器中氨氧化菌(AOB)的数量相对增大,出水亚硝化积累率最终稳定在68%左右.     

异养硝化-好氧反硝化菌HY3-2的分离及脱氮特性

从经过高盐驯化的好氧颗粒污泥系统中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌HY3-2,通过形态学观察及16S rDNA序列分析得出HY3-2为Klebsiella quasipneumoniae subsp.quasipneumoniae.研究了HY3-2对氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的去除特性,结果表明该菌具有良好的异养硝化和好氧反硝化功能,对氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的去除率分别达63.57%、88.11%和98.38%.对菌株脱氮性能研究表明：HY3-2以甘油为碳源,C/N为25,温度为20℃或30℃,转速为150r/min,盐度低于50g/L时,对100mg/L的NH₄⁺-N去除效果良好,去除率达90.7%;以柠檬酸钠为碳源,C/N为25,温度为30℃,转速为150r/min,盐度低于15g/L时能进行良好的好氧反硝化作用,NO₃^--N去除率达99%以上.     

低溶解氧环境下全程硝化活性污泥的特性

为了了解低溶解氧下硝化活性污泥的特性以及相关微生物的种群结构,以人工配水模拟实际生活污水,在SBR反应器中,培养驯化低溶解氧硝化活性污泥,溶解氧浓度为0.3~0.5mg/L,成功驯化后检测其种群数量及结构并对其进行影响因素的分析.结果表明,低氧驯化的硝化活性污泥最适温度为25℃,最适pH值为8.5;在pH值为7.5,温度为20℃,溶解氧在0.5~4mg/L的条件下,比氨氧化速率和比亚硝氧化速率基本保持在0.3和0.6mg N/(mg MLSS×d)左右.通过高通量测序,低氧驯化的硝化反应器中主要亚硝酸氧化微生物为Nitrospira菌属,占总菌属的33%;主要氨氧化微生物为Nitrosomonas菌属,占总菌属的7%.     

高效硝化细菌的筛选及特性研究

利用选择性培养基从SBR活性污泥中分离出一株硝化细菌N4,采用比色法和离子色谱法检测该菌株培养液里残余NO2-含量,可知该菌株的硝化速率达到(52.0±3.5)mg/(L·d).通过形态、生理生化和16S rDNA分析表明,该菌属于固氮弧菌属(Azoarcus).在15℃下对N4进行耐低温驯化表明,在10%接种量条件下,该菌能在8d内稳定地实现NO2-→NO3-全部转化,硝化速率达到120.7mg/(L·d)以上.对驯化菌株N4-L在15℃下的硝化特性进行研究表明,在pH值为8.0、葡萄糖浓度为2g/L、NaNO2浓度为1g/L时其硝化能力最强.提取N4-L总DNA及冬季活性污泥絮体的总DNA,扩增16S rDNA的V3可变区,进行DGGE分析说明,N4-L不是污泥絮体中的优势菌.研究表明,采取有关措施使N4-L菌株成为絮体优势菌可能是提高SBR脱氮运行效率的有效途径.     

夏季高温下污水处理厂生物处理系统的硝化性能及强化方法

本文模拟夏季高温,考察了温度(30~45°C)和氨氮容积负荷对污水处理厂好氧池活性污泥硝化功能及微生物群落的影响,同时探讨中温富集硝化污泥高温驯化前后用于强化受高温冲击的生物处理系统的硝化效果。结果表明,在30~40°C水温下好氧池活性污泥的氨氮去除效果保持在90%以上,硝化菌含量也逐步升高至4.55%;当水温升至45°C时氨氮去除率和硝化菌含量均分别降至40%和1.97%。为快速恢复受夏季高温冲击的生物系统,将中温富集硝化污泥在40°C下驯化61 d后,获得硝化活性为(60±5)mg·(L·h)-1的硝化污泥,考察中温富集硝化污泥驯化前后对受高温冲击的生物处理系统的强化效果,发现驯化后的中温富集硝化污泥只需投加5%(体积比)即可提高10%的氨氮去除率,而未驯化的则需要投加10%(体积比)。上述结果表明,中温富集硝化污泥经驯化后能更好用于强化受高温冲击的生物处理系统的硝化功能。     

油烟污染物降解优势菌的驯化培育及其性能

通过驯化污水厂曝气池中的活性污泥,获得以细菌、真菌为主的降解油烟污染物的优势菌种.驯化21d后,细菌的数量由16000cfu/mL减少到1500cfu/mL,种类由8种减少为2种.真菌包含丝状真菌和酵母状真菌,且数量显著增加.对驯化后的菌种进行形态学、生理学和分子生物学鉴定,结果为芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeraginosa)、青霉菌(Penicillum)和红冬孢酵母菌(Rhodosporidiumtoruloides).在30℃,初始油烟污染物浓度为70.6mg/L条件下,铜绿假单胞菌、芽孢杆菌、青霉菌、红冬孢酵母菌的最大油烟比降解率分别为0.627,0.916,2.102,2.453mg/g菌,优势菌群降解能力最高可达到7mg/g菌.     

反硝化生物滤池反冲洗前后的生物膜特征研究

依托实验室稳定运行的反硝化生物滤池反应器,研究其反冲洗前后生物膜活性和胞外聚合物的变化特征。反硝化生物滤池进水NO3--N平均浓度为32.35 mg/L,出水NO3--N浓度低于0.95 mg/L,对NO3--N去除率达99.2%;COD进、出水平均浓度分别为290.84和154.43 mg/L。反硝化生物滤池的反冲洗周期为14 d,生物膜活性由反冲洗前的11.92 mg TF/g SS提高到反冲洗后的40.06 mg TF/g SS;生物膜胞外聚合物由反冲洗前的50.28 mg/g SS降低到反冲洗后的38.20 mg/g SS,且蛋白质与多糖含量之比也由3.28降低为3.16。反冲洗后生物膜的活性明显提高,胞外聚合物含量减小。     

亚硝酸盐对聚磷菌好氧摄磷的影响研究

利用批量试验研究了不同浓度的亚硝酸盐对聚磷菌好氧摄磷过程的影响,以及在含盐废水硝化过程中亚硝酸盐的累积对聚磷菌好氧摄磷的影响.试验结果表明:亚硝态氮浓度为4 mg/L时,对聚磷菌摄磷有抑制作用,其对摄磷速率的抑制系数为0.08;亚硝态氮浓度为15 mg/L时,对聚磷菌摄磷产生明显的抑制,抑制系数增加到0.61.亚硝酸盐对聚磷菌的抑制作用主要与亚硝酸有关.本研究中亚硝酸浓度在0.000 2 mg/L以上时即对聚磷菌产生较强的抑制作用.亚硝酸盐对聚磷菌的抑制作用只是在亚硝酸盐存在的条件下才发生,一旦亚硝酸盐消失,对聚磷菌的抑制作用即可解除.含盐废水硝化过程中,在好氧反应开始1～2 h内,由于亚硝态氮浓度低,其对聚磷菌摄磷抑制作用小.随着亚硝态氮的逐步累积,亚硝态氮浓度达到8～9mg/L以上时,其对聚磷菌摄磷的抑制作用逐渐增强.进水氨氮浓度高时,好氧反应过程中pH值较低,会导致亚硝酸浓度增高,致使磷酸根的吸收量减少.     

SBR反应器中全自养硝化颗粒污泥的特性研究

在SBR反应器中接种硝化污泥,研究了污泥颗粒化过程中某些性能的变化,包括沉降性能、胞外聚合物、氧利用速率等.结果表明,当SBR沉淀时间由39min缩短至10min时,污泥SVI由接种时的110mL/g降低至24～42mL/g.EPS(以VSS计)中蛋白质含量由接种时的163mg/g增长到250～270mg/g;而EPS中多糖变化不大,基本在20～30mg/g;硝化颗粒污泥中EPS的蛋白质/多糖的比例基本在9～13左右.反应器中污泥浓度(以VSS计)约2.5g/L,VSS/SS基本保持在85%～90%.在反应器运行初期,污泥中氨氧化菌的活性(SOUR-A)和亚硝酸氧化菌的活性(SOUR-N)不断升高,在第17d,SOUR-A和SOUR-N分别达到259mg/(g·h)和119mg/(g·h);为接种污泥的2.4和5.3倍.当硝化颗粒形成且粒径不断增大后,污泥的SOUR-A和SOUR-N开始降低.污泥中异养菌的活性(SOUR-H)和内源呼吸活性(SOUR-E)在颗粒化过程中都保持在10mg/(g·h).     

黄河水体石油类污染物生物降解模拟实验研究

采用模拟实验的方法研究了自然条件下石油类污染物的生物降解规律.结果表明,向泥沙含量为0g/L或0.5g/L的黄河水样中加入大约10mg/L的石油类污染物,经过一星期左右的驯化期后,石油降解菌菌落水平逐步升高;当石油类污染物的初始浓度为11.64mg/L,温度为20℃时,泥沙含量为0.5g/L的黄河水样中大约85%的石油类污染物在63d内能得到微生物降解;水体中泥沙的含量和石油类污染物的初始浓度均显著影响石油类污染物的生物降解速率,且在不同时段的影响不一;水体中泥沙的存在亦影响到石油类污染物的生物降解动力学.     

厌氧-缺氧下反硝化除磷对低碳污水的处理性能研究

采用厌氧-缺氧条件运行的序批式移动床生物膜反应器,考察了NO3--N进水浓度及其投加方式对低碳废水(COD=200mg/L)反硝化除磷的影响.经驯化后,反硝化聚磷菌(DPB)在总聚磷菌的份额从15.7%增长到71.3%,富集了DPB.NO3--N的浓度对处理有较大影响.在NO3--N为30mg/L(即C/N=6.7:1)时,COD、PO43--P和NO3--N的去除率分别为97.8%、82.0%和81.2%,实现低碳污水的高效处理.NO3--N较低或较高浓度(20mg/L和40mg/L)时,缺氧段吸磷不充分,PHB由厌氧开始时的2.2mg/g左右分别积累至5.1mg/g和3.5mg/g,影响下一周期磷的释放.1次投加、2次投加和连续流加NO3--N,除对缺氧初期的反硝化吸磷速率有影响外,对反硝化除磷的效率影响不明显.     

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮同时降解苯酚特性

研究了异养硝化-好氧反硝化菌Diaphorobacter sp. PDB3去除氨氮同时降解苯酚的特性.在最佳碳氮比7和摇床转速160r/min下,该菌在21h内对初始浓度365mg/L苯酚的降解率达94.9%,总有机碳去除率达90.8%,同时40mg N/L氨氮被完全去除,中间代谢物硝态氮和亚硝态氮逐渐积累并在后期降低.氮平衡分析表明,52.3%的氨氮转化为胞内氮,37.2%转化为氮气,菌株主要通过细胞同化作用和异养硝化-好氧反硝化作用去除氨氮.检测到羟胺氧化酶、硝酸还原酶及亚硝酸还原酶活性,表明菌株PDB3具有完整的异养硝化-好氧反硝化偶联途径.随着苯酚浓度升高,抑制作用增强,脱氮效率降低.     

温度对好氧颗粒污泥脱氮性能及颗粒稳定性的影响

以乙酸钠与葡萄糖混合基质为碳源,采用间歇式气升内循环反应器(SBAR),以颗粒解体后含有大量丝状菌的污泥为接种污泥,考察了颗粒污泥反应器的启动及温度对好氧颗粒污泥脱氮性能与颗粒稳定性的影响.结果表明,在温度为20℃时,成功实现了颗粒污泥反应器的启动,形成的颗粒结构致密,表面光滑;污泥容积指数(SVI)为70mL/g,平均粒径为3.2mm,平均湿密度为1.029g/mL.当温度直接升高到26℃时,出水NH4+-N由10.6mg/L降为0.2mg/L,同时出现了出水亚硝酸盐的积累,积累率达到93.9%.但是,在温度升高后的47d中,由于胞外多聚物(EPS)中蛋白质与多糖比值的降低,导致颗粒表面的电负性的增加,最终使得颗粒逐渐解体.     

一株高适应性Nitrosomonas eutropha CZ-4的脱氨特性

从垃圾渗滤液中分离得到了一株亚硝化单胞菌Nitrosomonas eutropha CZ-4,其16S rDNA序列与N.eutropha C91的相似性达99%.研究了pH值、温度、游离亚硝酸浓度、盐度等对其生长的影响,并测试了其在垃圾渗滤液、黑臭水和富营养化湖水中的脱氨效果.结果表明,该菌的最适生长pH值为7.3~8.7,最适生长温度为30.9℃,游离亚硝酸和盐度对该菌的半数抑制浓度分别约为0.11mg/L与2%.在最佳发酵条件下,该菌的最大氨氮去除速率为58mg/（L·h）,最短倍增时间为8.2h;在不同类型的污水/地表水（初始氨氮浓度为0.66~603mg/L）中,该菌的最大氨氮去除速率为11.4mg/（L·h）,最短倍增时间为10.9h,最低残余氨氮浓度为0.11mg/L.     

低温驯化对自养脱氮颗粒污泥功能活性与菌群结构的影响分析

低温驯化是提高部分亚硝化-厌氧氨氧化（PN/A）组合工艺低温脱氮效能和运行稳定性的有效方法.为探究低温驯化对污泥特性的具体影响,本文从温度敏感性、颗粒外观形态、胞外聚合物（EPS）组成和微生物群落结构等方面,对中高温培养（30℃）和低温驯化（15℃）PN/A颗粒污泥之间的差异性进行了分析.反应热力学的研究结果表明,驯化污泥（G_L）在低温区（10~20℃）的脱氮性能较中高温培养污泥（G_H）有了显著提高,总无机氮去除的表观反应活化能（E_a）降低了28.4%.与G_H相比,G_L的平均粒径减小了25.8%,EPS含量增长了16.6%,颗粒的沉降性能明显下降.由高通量测序结果可知,G_L具有更高的菌群多样性,同时,污泥中好氧氨氧化菌（Nitrosomonas）与厌氧氨氧化菌（Candidatus_Kuenenia）的丰度比值（0.04）远小于G_H的0.34.这意味着颗粒污泥在低温环境中对慢速生长自养菌仍具有较强的截留能力.上述发现为解析PN/A污泥在低温条件下的自适应机制,推动组合工艺的工程化应用提供了重要参考.     

高浓度氨氮废水的短程硝化研究

采用普通好氧活性污泥驯化培养启动亚硝化反应器，探索了在实验室条件下，亚硝化反应的最适宜条件。结果表明．在温度（T）为35℃，pH值为7．5左右，初始污泥浓度0．7g／L时，控制较高的初始进水氨氨浓度和较低的DO浓度，有利于亚硝化反应的启动：驯化后，反应器内氨氮处理效果良好，即使进水氨氮浓度高达2400mg／L时，氨氮去除率也能达到95％以上;在实验中，亚硝化的最适宜条件为，温度：29～35℃．pH值：7．0～8．0。同时．实验结果表明，在一定范围内，溶解氧浓度越高，亚硝化反应速率越快：C／N比过高会严重抑制亚硝化反应。     

盐度对污水硝化过程中N_2O产量的影响

采用调节盐度(7.5 g/L)和未调节盐度(0.1 g/L)实际生活污水驯化的活性污泥,分别考察了其相应硝化过程中N2O的产量和转化率.结果表明,盐度7.5 g/L生活污水硝化过程中N2O产量是未调节盐度N2O产量的2.85倍.考察其他盐度下污水硝化过程中N2O产量与转化率的结果表明,盐度从7.5 g/L降低到5.0、2.5 g/L后,N2O产量变化不大,但系统比氨氧化速率随着盐度的下降有所增加;当盐度从7.5 g/L急剧增加到10 g/L后,硝化过程中N2O产量和转化率均有大幅升高,产量达到7.5 g/L时的2.2倍,比氨氧化速率大幅下降.因此处理含盐污水时,应尽量避免盐度的过高波动,防止污水硝化过程中N2O产量和转化率大幅地升高.