天氧膨胀床处理低浓度污水的污泥颗粒和生物活性变化

污泥的聚集形态和活性，是影响厌氧反应器处理效率的关键因素。通过对厌氧膨胀床反应器（anaerobicex—pandedblanketreactor，AEBR）处理低浓度城镇污水在启动和稳定运行期的污泥活性研究，AEBR在启动运行期内，接种颗粒污泥为适应低浓度基质条件，污泥粒径经历从大变小，再重新颗粒化粒径变大的过程。在运行期第103天，粒径小于1000μm污泥的体积比达到44．7％，平均粒径为952μm，到运行期第173天，粒径小于1000μm污泥的体积比降为28％，平均粒径达1179μm，污泥重新颗粒化完成。颗粒污泥适应新的环境后，单位重量污泥的最大比产甲烷活性（specificmetha．nogensisactivity，SMA）值和胞外聚合物含量增加，分别达到112mLCH4／（gVSS·d）和215mg／gVSS。在处理实际城镇污水的AEBR反应器内，辅酶F420含量可以有效指示污泥样品的产甲烷活性，AEBR反应器不同高度位置的污泥活性不一样，反应器底部污泥活性低于中上部区域污泥的活性。     

厌氧膨胀床处理低浓度污水的污泥颗粒和生物活性变化

污泥的聚集形态和活性，是影响厌氧反应器处理效率的关键因素。通过对厌氧膨胀床反应器（anaerobicex—pandedblanketreactor，AEBR）处理低浓度城镇污水在启动和稳定运行期的污泥活性研究，AEBR在启动运行期内，接种颗粒污泥为适应低浓度基质条件，污泥粒径经历从大变小，再重新颗粒化粒径变大的过程。在运行期第103天，粒径小于1000μm污泥的体积比达到44．7％，平均粒径为952μm，到运行期第173天，粒径小于1000μm污泥的体积比降为28％，平均粒径达1179μm，污泥重新颗粒化完成。颗粒污泥适应新的环境后，单位重量污泥的最大比产甲烷活性（specificmetha．nogensisactivity，SMA）值和胞外聚合物含量增加，分别达到112mLCH4／（gVSS·d）和215mg／gVSS。在处理实际城镇污水的AEBR反应器内，辅酶F420含量可以有效指示污泥样品的产甲烷活性，AEBR反应器不同高度位置的污泥活性不一样，反应器底部污泥活性低于中上部区域污泥的活性。     

微氧条件下厌氧折流板反应器运行特性研究

对厌氧折流板反应器（anaerobic baffled reactor,ABR)在微氧条件下的运行特性进行试验研究，分析了ABR在微氧条件下高效运行的可行性。研究结果表明，适量氧的加入能使ABR的COD去除率提高，出水VFA浓度降低。进水COD为4 000 mg/L,HRT为12 h的相同条件下与厌氧相比，微氧ABR出水COD和VFA浓度的降幅分别为63.7%和66%；微氧ABR内氨氮的去除主要通过同步硝化反硝化和短程硝化反硝化作用；适量氧的加入可以提高微生物的产甲烷活性。     

处理造纸废水的EGSB反应器内颗粒污泥特性

为了解高效厌氧反应器的颗粒污泥特性，研究了生产性EGSB反应器处理造纸废水不同高度的颗粒污泥的固体浓度、外观形态和产甲烷活性。采用甲烷势自动测试系统测试产甲烷活性，测试时间3d。结果表明，颗粒污泥的固体浓度以及溶解性COD随高度的增加逐渐降低，有机质含量沿整个反应器高度不变。反应器内固体浓度和有机质含量平均值为Ts：（123±4）g／L，VS：（75±3）g／L，VS／TS：（61±3）％。溶解性COD浓度由723mg／L降低到449mg／L。反应器内的颗粒污泥产甲烷活性为（0．32±0．03）gCOD／gVSSd（112mLCH。／gVSSd）。反应器底部和顶部颗粒污泥的当量直径分别为169μm和145μm，颗粒污泥呈椭球状（圆度为2．6）。EGSB反应器内由于进水的上升流速较高，污泥颗粒处于膨胀状态，致使颗粒污泥特性沿反应器高度变化不大。     

渗滤液回灌频率对生物反应器填埋场的影响研究

通过模拟实验研究了渗滤液回灌周期为1、2、3和5 d的4个模拟垃圾柱的产甲烷过程和渗滤液水质的变化情况.在用NaOH调节回灌渗滤液pH值的前提下,回灌频率越高,模拟厌氧型生物反应器填埋垃圾柱先开始产甲烷,但当回灌周期低于3 d时,开始产甲烷的时间相差不多.从渗滤液水质看,回灌周期为3 d的垃圾柱渗滤液COD、VFA等有机污染物浓度下降最快.综合考虑启动时间、运行费用和填埋场的稳定进程,在厌氧型生物反应器填埋场中,实施3 d/次的渗滤液回灌频率最为合适.     

2种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性比较

厌氧产甲烷菌生长缓慢,对生境环境尤为敏感,其富集难且慢,所以厌氧反应器的快速启动一直是热点研究问题。为摸清连续流搅拌槽式反应器(CSTR)处理糖蜜废水的适宜启动条件和调控方法,比较了两种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性。结果显示,以啤酒废水污水处理车间的剩余污泥为种泥,在HRT为18 h、温度35℃条件下,进水COD为4 000 mg·L~(-1)时直接启动CSTR厌氧反应器,系统因挥发酸积累,产甲烷菌群活性受限,难以富集培养,经过近103d的运行,系统未形成高效的厌氧甲烷发酵微生物菌群结构体系;而当采用保持HRT18 h不变,进水COD阶段性提升至4000 mg·L~(-1)的启动方式时,产甲烷菌群活性较高,能在较短时间内得到有效富集和培养,CSTR能成功培养具有完整甲烷发酵功能的微生物菌,COD去除率可在65 d内达到56%,反应器成功启动。     

低接种污泥量强化循环厌氧反应器(SCAR)处理生活污水

采用强化循环高效厌氧反应器(SCAR)处理生活污水研究反应器的启动过程和运行特性。在低接种污泥量、回流比R=0.5、HRT为16 h条件下经过65 d完成反应器启动,系统出水COD稳定在约80 mg·L~(-1),VFA浓度约240 mg·L~(-1),颗粒污泥性状良好,微生物活性增强。SCAR反应器对污染物的去除受水力停留时间和反应器外回流比影响,微生物生化反应时间和在反应器中的空间分布状态共同决定着反应器的运行效果。SCAR反应器脱氮作用明显,实验条件下反应器对总氮的去除主要是通过反硝化作用实现。     

冲击负荷对厌氧序批式反应器的影响及其恢复重建过程

研究了在厌氧条件下以葡萄糖为基质的厌氧序批式反应器(ASBR)中冲击负荷对基质吸收和储存的影响及其恢复重建过程.结果表明,正常状态下,反应器在进水COD为5 000.0 mg/L,出水COD为188.6 mg/L,当进水负荷提高至正常状态2倍后,反应器中COD大量累积,其中51.13％为挥发性有机酸(VFA),48.87％则被转化为糖原储存在细胞体内,出水COD最高为2 368.9 mg/L,污泥糖原储存量最高为273.55 mg/g(以挥发性固体计),是正常状态的4.2倍.在冲击负荷条件下,反应器的产甲烷能力恢复较快,胞内糖原储存恢复较慢,出水COD和胞内糖原分别经过20、41 d后恢复冲击负荷前水平.     

UASB反应器处理链霉素废水启动及运行性能

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器处理链霉素生产废水,研究了中温条件下反应器启动和稳定运行中废水处理性能及厌氧污泥颗粒化过程。结果表明,通过逐步提高链霉素废水进水比例和负荷,可以实现UASB反应器的启动和稳定运行,并对高浓度链霉素实际废水具有良好的处理性能,COD去除率稳定在80%以上,COD去除负荷达7.2 kg/(m3·d),CH4产生量达到6.2 L/d。UASB反应器启动运行过程中,链霉素废水对污泥活性具有抑制影响,造成短期反应器运行性能明显下降,而后很快恢复。同时高负荷链霉素废水造成甲烷产率降低。污泥性状变化显著,污泥形态逐渐转变为颗粒态,污泥粒径增大,出现大量0.5~1.0 mm颗粒污泥,污泥VSS/SS比值升高,污泥沉降性明显增强,比产甲烷活性显著升高,表明污泥开始实现颗粒化。     

基质组分对厨余与污泥共发酵动力学特性的影响

通过厌氧发酵4阶段动力学实验、产甲烷抑制实验及单一VFA的产甲烷动力学实验,探明了厨余和污泥共发酵过程中,典型组分对其潜在的酸积累类型以及甲烷化过程的影响。结果表明,不同基质组分在厌氧发酵过程中的VFA组成比例以及单一VFA的产甲烷化动力学特性,对其产甲烷潜能及速率有着决定性影响。乙酸的甲烷化速率高达44.80 mL·d~(-1),丁酸略慢于乙酸,而丙酸和戊酸的甲烷化速率不足乙酸的1/2,其中丙酸的延滞期长达1.76 d。因此,产酸类型以乙酸为主的污泥、菜类在产甲烷阶段不存在延滞期;而蛋肉类及油的产甲烷速率受到丙酸、戊酸动力学特性的影响相对较慢。通过调整共发酵基质配比不仅能够提高发酵潜能,还能够优化VFA组成比例,实现较高的甲烷产率及甲烷化速率。     

UASB处理硫酸盐有机废水的启动

为了考察上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理含硫酸盐有机废水的特性,采用有效容积为10 L的UASB,研究了启动运行过程中COD和SO2-4降解情况、出水VFA和pH值、产气量及颗粒污泥比产甲烷活性(SMA)变化状况。结果表明,接种厌氧颗粒污泥,保持进水COD为1 500 mg/L,SO2-4浓度为100 mg/L,将HRT由24 h缩短至12 h以提高负荷,经历55 d成功启动了UASB反应器;当HRT为12 h,进水COD和SO2-4负荷为3.0 kg/(m3·d)和0.20 kg/(m3·d),COD和SO2-4的去除率分别达到80%和89%,出水VFA为3 mmol/L,产气量达9.5 L/d,颗粒污泥的SMA为86.4 mL/(g VSS·d)。     

厌氧序批式反应器中丝状颗粒污泥的形成

以葡萄糖为基质,研究浮动盖式ASBR中颗粒污泥的形成。实验结果表明,污泥在120 d时完全颗粒化,颗粒污泥具有良好的沉降性能(25 m/h)及良好的产甲烷活性,甲酸、乙酸、丙酸及丁酸最大代谢活性分别达到0.216、0.825、0.237和0.796 g COD/(g VSS.d)。电镜扫描(SEM)发现,整个污泥结构均一,均由丝状菌构成。     

常温下IC反应器启动过程中的颗粒污泥性能研究

在常温下用自配葡萄糖废水启动IC反应器,研究了厌氧颗粒污泥的形成过程和特性。IC反应器进水浓度为3 000 mg COD/L,水温为14.5～26℃,25 d内形成了颗粒污泥。结果表明,随着运行时间和容积负荷的增加,颗粒污泥粒径逐渐增大。反应器启动完成后,反应器中2 mm的颗粒污泥增加到6.6%,0.3 mm的颗粒从57.7%减少到39.4%;VSS浓度从24.7 g/L上升到48.2 g/L;VSS/SS从34.4%增加到72.8%。颗粒污泥的沉降速度与颗粒粒径成正比,0.3～3 mm的颗粒污泥的沉降速度介于34.05～109.75 m/h之间,具有良好的沉降性能。初始接种污泥几乎没有产甲烷活性,与第30 d的初期颗粒污泥相比,成熟的颗粒污泥的产甲烷活性提高了46.7%。     

厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养研究

为了防止微生物流失,向厌氧序批式反应器(ASBR)中投加纤维膜(无纺布)作为厌氧氨氧化菌的载体,而使ASBR改为厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),研究了厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养过程中氮负荷提高对ASBBR的影响。经过23d的培养,厌氧氨氧化菌的活性恢复到原有的水平,然后提高TN容积负荷培养厌氧氨氧化菌。至132d时,反应器TN容积去除负荷达到了2.060kg/(m3·d)。整个过程中NH4+-N和NO2--N去除率一直保持在98%以上。当厌氧氨氧化菌活性恢复后,NH4+-N、NO2--N消耗量与NO3--N生成量之比最终趋于一定值(1.00∶1.30∶0.25)。在培养过程中,污泥颜色逐渐由灰色变为红棕色,最终变为浅红色。结果表明,反应器运行很稳定,NH4+-N、NO2--N出水浓度非常低,在短时间内能提高到较高的容积去除负荷。可见,ASBBR很适合厌氧氨氧化菌的富集培养。     

Influence of the organic loading rate on the performance and the granular sludge characteristics of an EGSB reactor used for treating traditional Chinese medicine wastewater

The effects of the organic loading rate (OLR) on the performance and the granular sludge characteristics of an expanded granular sludge bed (EGSB) reactor used for treating real traditional Chinese medicine (TCM) wastewater were investigated. Over 90 % of the COD removal by the EGSB reactor was observed at the OLRs of 4 to 13 kg COD/(m³ day). However, increasing the OLR to 20 kg COD/(m³ day) by reducing the hydraulic retention time (HRT 6 h) reduced the COD removal efficiency to 78 %. The volatile fatty acid (VFA) concentration was 512.22 mg/L, resulting in an accumulation of VFAs, and propionic acid was the main acidification product, accounting for 66.51 % of the total VFAs. When the OLR increased from 10 to 20 kg COD/(m³ day), the average size of the granule sludge decreased from 469 to 258 μm. There was an obvious reduction in the concentration of Ca²⁺ and Mg²⁺ in the granular sludge. The visible humic acid-like peak was identified in the three-dimensional excitation-emission matrix (EEM) fluorescence spectra of the soluble microbial products (SMPs). The fatty acid bond, amide II bond, amide III bond, and C–H bond bending were also observed in the Fourier transform infrared (FTIR) spectra of the SMPs. Methanobacterium formicicum, Methanococcus, and Bacteria populations exhibited significant shifts, and these changes were accompanied by an increase in VFA production. The results indicated that a short HRT and high OLR in the EGSB reactor caused the accumulation of polysaccharides, protein, and VFAs, thereby inhibiting the activity of methanogenic bacteria and causing granular sludge corruption.     

厌氧发酵系统中回流沼液的产甲烷活性研究

为确定两阶段厌氧发酵系统合理的污泥回流时段,对厌氧发酵系统排出沼液产甲烷活性进行了研究。通过对这些沼液在后储罐放置的不同天数(0~5 d)测定其不同的活性,用间歇实验方法测定最大比产甲烷活性(Um ax.CH4)作为厌氧污泥的产甲烷活性指标。结果表明,排出的沼液产甲烷活性在不同的时间段有所不同,经实验得出沼液放置第2 d时的产甲烷活性最高,从而确定该两阶段厌氧发酵系统排出污泥合理的回流时段应该是沼液进入后储罐的第2 d。进而为在线活性污泥与后储罐最佳活性时段污泥混合的污泥回流工艺提供理论依据。     

Treatment of wastewater from red and tropical fruit wine production by zeolite anaerobic fluidized bed reactor

A study of the anaerobic treatment of wastewaters derived from red (RWWW) and tropical fruit wine (TFWWW) production was carried out in four laboratory-scale fluidized bed reactors with natural zeolite as bacterial support. These reactors operated at mesophilic temperature (35 degrees C). Reactors R1 and R2 contained Chilean natural zeolite, while reactors R3 and R4 used Cuban natural zeolite as microorganism support. In addition, reactors R1 and R3 processed RWWW, while reactors R2 and R4 used TFWWW as substrate. The biomass concentration attached to zeolites in the four reactors studied was found to be in the range of 44-46 g volatile solids (VS)/L after 90 days of operation time. Both types of zeolites can be used indistinctly in the fluidized bed reactors achieving more than 80%-86% chemical oxygen demand (COD) removals for organic loading rates (OLR) of up to at least 20 g COD/L d. pH values remained within the optimal range for anaerobic microorganisms for OLR values of up to 20 and 22 g COD/L d for RWWW and TFWWW, respectively. Toxicity and inhibition levels were observed at an OLR of 20 g COD/L d in reactors R1 and R3 while processing RWWW, whereas the aforementioned inhibitory phenomena were not observed at an OLR of 24 g COD/L d in R2 and R4, treating TFWWW as a consequence of the lower phenolic compound content present in this substrate. The volatile fatty acid (VFA) levels were always lower in reactors processing TFWWW (R2 and R4) and these values (< 400 mg/L, as acetic acid) were lower than the suggested limits for digester failure. The specific methanogenic activity (SMA) was twice as high in reactors R2 and R4 than in R1 and R3 after 120 days of operation when all reactors operated at an OLR of 20 g COD/L d.     

Ca2+对上流式多级厌氧反应器处理蔗渣渗滤液的影响

研究了上流式多级厌氧反应器(UMAR)处理蔗渣渗滤液过程中Ca2+浓度对反应器运行特性和颗粒污泥性质的影响。结果表明,对于蔗渣渗滤液而言,进水中低浓度的Ca2+浓度(80～300 mg/L)对颗粒污泥产甲烷活性无抑制,COD去除率最高可达93.3%;Ca2+浓度达到500 mg/L以上时,对厌氧颗粒污泥的活性有抑制作用;随着Ca2+浓度进一步升高,抑制作用加强,污泥灰分明显升高,活性成分下降,COD去除效率明显降低,污泥粘结沉积在反应器底部,导致系统内循环出现障碍。因此,在实际生产中应减少废水中Ca2+的引入量。