纳米磁粉协同解偶联剂作用下活性污泥性能的研究

为了促进解偶联剂作用下活性污泥减量化效果及污泥沉降性能,本研究在序批式活性污泥工艺的设施中同时添加解偶联剂和纳米磁粉,分析其协同作用下对活性污泥性能产生的影响.研究发现2,4,5-三氯苯酚(TCP)单独作用下污泥减量达41%,但活性污泥基质降解性能及沉降性能降低,而纳米磁粉与TCP联合作用下污泥减量仍达34%,且对C、N、P去除效能和污泥沉降性能均无明显影响.运行31 d后,脱氢酶活性提高10%～18%,且具有一定的时间累积效应;在光学显微镜下观察可发现污泥絮体结构紧实,原生动物和后生动物种类和数量增多.结果还表明,在活性污泥工艺中运用纳米磁粉与TCP协同作用可抑制剩余污泥的产生,并能提高活性污泥系统的运行效能.     

化学解耦联剂对活性污泥工艺中污泥产率的影响

采用3,3′,4′,5-四氯水杨酰苯胺(TCS)作为代谢解耦联剂添加到活性污泥工艺中,连续曝气分批培养实验结果表明,TCS在浓度高于1.0mg/L时是一种有效的化学解耦联剂,能显著地降低污泥产率.当TCS浓度为6.0mg/L时,污泥产率可降低约50%.在40d的运行期间,隔天分别在3个反应器中添加TCS 2.0、2.8和3.6mg/L,基质的去除能力和出水氨氮及总氮浓度均未受影响,污泥的SOUR值和脱氢酶活性相应增加,污泥的沉降性能也未见有明显影响.镜检发现,对照反应器中的污泥经40d运行后仍有丝状菌存在,而添加解耦联剂反应器中的污泥几乎无丝状菌的存在.以上结果表明,可以应用TCS来降低活性污泥工艺中的剩余污泥产量.     

ZnO纳米颗粒对SBR活性污泥活性的影响

建立了模拟的SBR反应器,并研究了ZnO纳米颗粒(ZnO-NPs)对SBR活性污泥活性的影响.结果表明低浓度(10mg/L)ZnO-NPs对活性污泥活性无明显抑制作用.较高浓度下,ZnO-NPs对活性污泥沉降性能?呼吸速率?EPS和SMP产量及其组成?有机物降解效率等具有明显影响.20,50,100mg/L ZnO-NPs使COD去除率分别降低8.1%, 19.5%和27.7%,使污泥沉降性能分别降低24.2%,35.0%和36.0%,使MLVSS/MLSS比值分别降低8.0%,14.7%和21%,使活性污泥呼吸速率抑制率达到54.0%, 79.0%和80.3%;使EPS产量分别降低29.0%,49.9%和65.4%,使SMP产量分别升高48.9%,102.6%和203.0%.研究表明,较高浓度ZnO-NPs能够抑制污泥代谢,降低活性污泥生物量,显著抑制活性污泥活性.     

化学解耦联剂对活性污泥工艺中剩余污泥的减量作用

采用合建式曝气沉淀池模拟装置,将3,3′,4′,5 四氯水杨酰苯胺(TCS)作为代谢解耦联剂添加到完全混合活性污泥工艺中.连续培养试验结果表明,在每g固体悬浮物中含量为0 5mg时,TCS是一种有效的化学解耦联剂,可降低剩余污泥产量约30%.在60d的运行期间,活性污泥工艺的COD去除效率和污泥的沉降性能未见有明显影响,但出水氨氮及总氮浓度升高,污泥的SOUR值相应增加.镜检发现,添加解耦联剂运行60d后,污泥中的丝状菌增多,原生动物和后生动物数量和种类减少,且活性也降低.以上结果表明,可以应用TCS来降低活性污泥工艺中的剩余污泥产量,但对污泥的种群结构有一定的影响.     

氨基苯酚和四氯水杨酰苯胺对活性污泥产率的影响

对邻氨基苯酚(AP)和3,3′, 4′,5-四氯水杨酰苯胺(TCS)对活性污泥产率以及工艺运行效能的影响进行了研究,分析了这2种化学物质污泥减量化效果及对COD和氨氮去除率影响程度的差异及原因.结果表明,AP和TCS都能有效地降低污泥产率,均可以作为解偶联剂.与对照组相比,当AP和TCS的质量浓度分别为15和1.2 mg/L时,污泥减量效果最好,分别达到21%和52%,而COD去除率仅有轻微下降.TCS造成氨氮去除率降低约32%左右,而AP则对其影响很小.同时研究了2种解偶联剂对污泥脱水性能、沉降性能的影响.结果显示,污泥的脱水性能受2种解偶联剂影响不大, SVI值受TCS影响而略有升高.镜检发现,和对照组相比,投加解偶联剂的污泥微生物结构发生了变化,且原生动物和后生动物的种类和数量减少.     

MPSR无污泥外排系统长期运行机制分析

针对日益凸显的剩余污泥产量大、处置难的问题,实验采用微压内循环生物反应器(MPSR)在无污泥外排运行方式下处理污水.MPSR的有效容积为36L,序批式运行,运行参数为曝气量0.14m³/h,排水比50%,循环周期12h,进水温度(20±1) ℃,连续运行225d.实验结果表明,MPSR具有良好的污染物去除效果,COD、TP、NH₄⁺-N、TN的平均去除率分别达到85%、95%、95%、75%.活性污泥SVI、EPS和生物相结果表明,无污泥外排MLSS大量增长下污泥仍具有高效沉降稳定性.由高通量测序分析可知,系统菌群具有较高的稳定性且稳定期具有丰度更高的脱氮除磷功能菌群,保证了无污泥外排MPSR系统可长期序批式运行和系统高效的污染物降解能力.     

纳米氧化镍长期暴露对活性污泥物化特性及微生物代谢的影响

为揭示纳米氧化镍(NiO NPs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,以活性污泥为研究对象,探讨了NiO NPs(0～200mg/L)长期暴露对序批式生物反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响.结果表明,低浓度(0～50mg/L)NiO NPs对活性污泥运行效能影响不显著,高浓度(100～200mg/L)NiO NPs对氨氮和COD去除有明显抑制作用,分别降低了8%和20%.随着NiO NPs的浓度增加,硝化过程关键功能酶氨单加氧酶(AMO)和羟胺氧化酶(HAO)活性分别降低55.71%和62.09%,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增加了113.06%.同时,NiO NPs对活性污泥絮凝性产生负面影响,污泥平均粒度增加,絮体形状松散,絮凝性略有降低.胞外聚合物(EPS)整体呈下降趋势,高浓度下蛋白质(N-H,C=O)和多糖(C-O,C-C,C-O-C,C-O-H)相关官能团的强度减弱,三维荧光蛋白特征峰强度大幅降低.但死亡微生物的生物分解和应激反应促进了EPS中微生物代谢和酪氨酸蛋白类物质生成.此外,活性污泥中微生物群落的多样性和稳定性均受到NiO NPs的影响.PICRUSt2预测...     

毒性物质苯酚对除磷系统污泥活性及性能的影响

为了探究毒性物质苯酚对生物除磷系统污泥性质及性能的影响,建立序批式厌氧/好氧(A/O)序批式反应器,通过控制进水苯酚含量分析了苯酚对生物除磷系统活性污泥及除磷性能的影响。结果表明:低浓度苯酚对活性污泥及生物除磷性能影响不明显,而高浓度苯酚(50 mg/L)条件下COD去除率为77. 8%～79. 2%,出水ρ(PO_4~(3-)-P)为1. 27 mg/L,PO_4~(3-)-P去除率仅为79. 3%。此外,高浓度苯酚能够减少污泥中总悬浮固体(MLSS)和提高污泥体积指数(SVI),从而导致污泥膨胀。苯酚存在可抑制聚磷菌厌氧释磷和好氧吸磷,当苯酚含量为50 mg/L时,厌氧最大释磷量仅为41. 9 mg/L,远低于空白组。此外,苯酚在活性污泥系统中能被部分降解,并且好氧降解高于厌氧降解。苯酚存在能够抑制生物除磷相关关键酶的活性。     

污泥停留时间对餐厨垃圾与剩余污泥中温厌氧混合发酵系统的影响

采用连续搅拌釜式反应器(CSTR)成功启动了餐厨垃圾与剩余污泥混合发酵平行系统,重点探究了不同污泥停留时间(SRT)缩减幅度对于餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统的影响.结果表明,较大幅度地缩减SRT( 8. 3 d)提升反应器运行负荷,不利于反应器的稳定运行;随着反应器运行负荷的增加,SRT缩减幅度应逐渐降低(5～0. 9 d),能够取得餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统的高负荷稳定运行.经过282 d的运行,CSTR混合发酵系统能够在SRT为9. 1 d,进料负荷(以COD计)为(12. 9±1. 5) g·(L·d)~(-1)的条件下稳定运行,相应的甲烷产量为3. 94～4. 25 L·(L·d)~(-1),甲烷产率(以COD计)为288～302 m L·g-1,p H和挥发性脂肪酸(VFA,以COD计)分别稳定在7. 80～7. 83和0. 32～0. 39 g·L-1.此外,还探究了高负荷条件下餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵污泥特性,结果表明,餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统甲烷转化途径以乙酸转化途径为主,具有较高的乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的产甲烷活性和辅酶F420的质量摩尔浓度.     

NASF-MBBR处理污水的试验研究

针对国内外剩余污泥处理处置现状,提出一种剩余污泥资源化利用方法。以剩余污泥、粉煤灰等固体废物为原料,制备新型活性污泥填料,设计制作新型活性污泥填料移动床生物膜反应器(NASF-MBBR),并处理城市生活污水。结果表明,新型活性污泥填料上微生物量的增加速率比普通填料上微生物量的增加速率快,生物膜的更新周期短。NASF-MBBR中填料的最佳填充率为30%左右,此时COD、NH_4~+-N和TP的去除率分别为95.8%、90.3%、68.6%。NASF-MBBR稳定运行时,对实际城市生活污水中COD、NH_4~+-N、TP的去除率分别保持在90%、66.7%、47.1%以上,平均去除率分别为91%、71%、53.1%左右,处理效果良好。填料表面生物膜脱氢酶活性测定结果表明,活性污泥的加入提高了填料表面生物膜的脱氢酶活性,提高了微生物对污水中污染物的去除效果。研究提出了一种新的剩余污泥的处理处置方法,实现了剩余污泥的资源化;若推广应用将减轻污水处理厂剩余污泥的处理处置压力。     

曝气膜生物反应器运行过程中污泥活性特征变化及其对膜污染的影响

研究了曝气膜生物反应器运行过程中活性污泥主要活性特征变化及其对膜污染的影响.通过排出剩余污泥的办法维持活性污泥浓度在4000 mg·L-1左右,并连续运行75 d.运行期间,每日检测活性污泥的各项性质指标便于反映污泥特性的变化.结果表明,随着反应器运行时间的延长,污泥脱氢酶活性逐渐增加,其对反应器的运行有着两方面的作用,一方面会强化微生物对污染物的去除,但另一方面则导致了胞外聚合物的增加,并加速膜污染.而污泥表观产率则随着运行时间的延长先增加后有所减少,其粒径逐渐减小,且胞外聚合物呈现增加的趋势,总的出水水质情况逐渐提高,与此同时,反应器内原生动物及后生动物在运行前期较少,而在后期大量出现.膜污染分析结果表明运行后期膜污染速度明显加快,其原因在于:污泥粒径的减小以及胞外聚合物的增加导致细小颗粒及胞外聚合物堵塞或在膜表面沉积数量增加.     

应用质子变化滴定测量法监测氨氧化的化学计量关系

开发了一套监测批式废水生物处理系统质子变化的自动滴定测量装置.装置由批式反应器、数据自动采集与保存系统和药品自动投加系统组成.通过实际测量活性污泥氨氧化反应中氢离子产生量与氨消耗量的化学计量比值,考察自动滴定测量装置的测试精度.在1L的反应器中改变氨氮浓度(以N计)分别为1.67、3.33、8.33、16.66和30.00mg/L下实测比值与其理论值十分接近,相对误差在2.09%～6.34%之间;保持氨氮浓度16.66mg/L,在1、2、3和4L的反应器中实测比值相对误差在2.09%～-18.57%之间,随反应器体积增大而明显增大.反应器系统中的碳酸氢盐和氨盐缓冲体系,特别是在较大容积反应器中的滴定动态效应是导致测试误差的重要原因.研究成果为滴定测量方法在废水生物处理过程中监测质子变化提供了一种重要方法.     

Comparison between inhibitor and uncoupler for minimizing excess sludge production of an activated sludge process

In order to study the minimization of excess sludge production, the reduction in the excess sludge production in the presence of an inhibitor and uncoupler was studied in this work. The experimental results show that such an addition could effectively reduce the production of excess sludge. With the energy uncoupling model established in this work, energy uncoupling coefficient (E _u) was used to evaluate the reduction in excess sludge production. The energy uncoupling coefficients in the presence of dinitrophenol (dNP), Zn²⁺, and Cu²⁺ was 0.75, 0.46, and 0.18, respectively. The analysis demonstrated that energy spilling occurred in the presence of dNP, and that dNP was an effective uncoupler for reducing the production of excess activated sludge without affecting the microbial respiration activity.     

Cost-performance analysis of nutrient removal in a full-scale oxidation ditch process based on kinetic modeling

A full-scale oxidation ditch process for treating sewage was simulated with the ASM2d model and optimized for minimal cost with acceptable performance in terms of ammonium and phosphorus removal. A unified index was introduced by integrating operational costs (aeration energy and sludge production) with effluent violations for performance evaluation. Scenario analysis showed that,in comparison with the baseline (all of the 9 aerators activated), the strategy of activating 5 aerators could save aeration energy significantly with an ammonium violation below 10%. Sludge discharge scenario analysis showed that a sludge discharge flow of 250–300 m3/day (solid retention time (SRT), 13–15 days) was appropriate for the enhancement of phosphorus removal without excessive sludge production. The proposed optimal control strategy was: activating 5 rotating disks operated with a mode of "111100100" ( "1"represents activation and "0" represents inactivation) for aeration and sludge discharge flow of 200 m3/day (SRT, 19 days). Compared with the baseline, this strategy could achieve ammonium violation below 10% and TP violation below 30% with substantial reduction of aeration energy cost (46%) and minimal increment of sludge production (< 2%). This study provides a useful approach for the optimization of process operation and control.     

PVA膜生物反应器去除效果的研究

应用了一种高亲水性的膜材料——PVA膜材料,处理生活污水,在污泥浓度为8000mg/L,HRT为3.5h的条件下,出水COD值维持在20mg/L以下,平均去除率达到93.3%;氨氮去除率达到90%以上;出水SS在1～3mg/L之间,平均去除率达到98.4%,有的甚至能达到100%;出水水质清澈透明,出水浊度平均在0.81NTU,小于1NTU,优于国家饮用水质标准。     

固定化细胞技术在废水处理中的应用

固定化细胞处理废水是近年发展起来的废水处理新技术,其优点是:①能在生物处理装置内维持高浓度的生物量,提高处理负荷,减少处理装置容积;②污泥产量低,固定化活性污泥的剩余污泥产量仅为普通活性污泥法的1/4—1/5;③可选择性地固定优势菌种,提高难降解有机物的降解效率;④抗有毒物毒性能力强,在废水处理中显示出极大潜力。本文主要介绍国内外有关固定化细胞技术及其在废水处理中的应用研究和发展前景。     

强化内源反硝化脱氮及污泥减量化研究

为提高传统污水处理工艺内源反硝化脱氮效率,在系统内部实现污泥减量,设计了水解酸化/缺氧/好氧(H/A/O)生物脱氮及污泥减量化工艺.试验采用连续流处理装置,以实际生活污水为研究对象.结果表明,在进水COD(220～410 mg/L)、NH4 -N(36～58 mg/L)、总水力停留时间为11h、硝化液回流比为300%、无外加碳源和碱度条件下,COD、NH4 -N和TN的平均去除率分别超过90%、95%和75%.在缺氧段碳源充足的条件下,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率升高;当碳源不足时,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率降低.污水经水解酸化预处理后,反硝化速率大大升高.水解酸化段利用水解酸化作用对回流剩余污泥的减量达到56.2%,污水、污泥经过水解酸化处理,大大提高了系统脱氮效率.以水解酸化作为传统的城市污水及污泥处理工艺,既可有效地改善污水的可生化性,提高系统污染物平均去除率,增强污水处理系统运行的稳定性,又可实现污水、污泥一体化处理.     

Enhanced atrazine removal using membrane bioreactor bioaugmented with genetically engineered microorganism

Bioaugmentation with genetically engineered microorganisms (GEMs) in a membrane bioreactor (MBR) for enhanced removal of recalcitrant pollutants was explored. An atrazine-degrading genetically engineered microorganism (GEM) with green fluorescent protein was inoculated into an MBR and the effects of such a bioaugmentation strategy on atrazine removal were investigated. The results show that atrazine removal was improved greatly in the bioaugmented MBR compared with a control system. After a start-up period of 6 days, average 94.7% of atrazine was removed in bioaugmented MBR when atrazine concentration of influent was 14.5 mg/L. The volumetric removal rates increased linearly followed by atrazine loading increase and the maximum was 65.5 mg/(L·d). No negative effects were found on COD removal although carbon oxidation activity of bioaugmented sludge was lower than that of common sludge. After inoculation, adsorption to sludge flocs was favorable for GEM survival. The GEM population size initially decreased shortly and then was kept constant at about 10⁴–10⁵ CFU/mL. Predation of micro-organisms played an important role in the decay of the GEM population. GEM leakage from MBR was less than 10² CFU/mL initially and was then undetectable. In contrast, in a conventionally activated sludge bioreactor (CAS), sludge bulking occurred possibly due to atrazine exposure, resulting in bioaugmentation failure and serious GEM leakage. So MBR was superior to CAS in atrazine bioaugmentation treatment using GEM.     

膜生物反应器与传统活性污泥工艺除污特性比较

比较了膜生物反应器（MBR）和传统活性污泥工艺（CAS）在相同运行条件下对生活污水的除污特性.结果表明,MBR系统对COD、NH3-N和TN的平均去除率比CAS分别高14.4%、51.2%和37.3%.但MBR中膜的截留使系统相对比较封闭,制约了通过排放高磷污泥的生物法除磷,除磷效率仅为32.9%,低于CAS工艺（43.0%）;将MBR与化学除磷工艺相结合,MBR系统除磷效率可达93.3%.