污水生物处理系统中微型动物的生态

一、概 述 微型动物(主要指原生动物与后生动物)是污水(废水)生物处理系统中生物种群的主要构成部分。它们虽然不是污水生物处理的主角,但人们从运转经验中发现,对微型动物种类和数量的观察可以起到指示生物处理状态的作用。此外,微型动物的存在还能有效地促进活性污泥或生物膜表面活性再生和处理水的澄清作用。     

膜生物反应器工艺中基于生物捕食作用的污泥减量效果研究

采用序批式投加剩余污泥方式,连续34d考察了膜生物反应器(MBR)工艺的污泥减量效果,研究了MBR中微型动物种类与数量的变化规律以及生物捕食作用对污泥减量效果的贡献.研究发现,MBR中出现密度较高的原生动物和后生动物共13种,其中以红斑顠体虫平均密度最高,达到了338.5个/mL；MBR在运行过程中,MBR内的微型动物呈现出“纤毛虫—轮虫—红斑顠体虫”的演替变化规律；MBR内的污泥减量效果与微型动物的种类和数量有关,在试验初始阶段,MBR内污泥质量保持相对稳定,之后随着MBR内红斑顠体虫的快速增殖,开始大量生物捕食其他原生动物和轮虫,MBR内微型动物总量降低,导致试验后期(运行约20 d后)MBR内的污泥质量迅速增加,可见保持MBR内原生动物和后生动物种类与数量的相对稳定是MBR工艺能够长期实现污泥减量的关键.整个试验期间,向MBR中投加的待处理污泥总量为126.9 g,污泥累积减少量为100.2 g,污泥总减量率为78.96％,其中生物捕食作用引起的污泥累积减少量占总的污泥累积减少量的73.9％,是MBR工艺实现污泥减量的主要贡献者.     

猪场沼液处理过程中溶解性有机质的光谱学特征

猪场沼液无序排放会导致严重的水环境问题,探索猪场沼液处理过程中有机物变化的检测方法,可以为养殖废水处理和排放管控提供技术支撑。利用三维荧光光谱法和紫外—可见分光光度法对猪场沼液处理过程中溶解性有机物(DOM)的光学参数进行分析。结果表明:猪场沼液DOM的三维荧光图谱显示其主要存在类腐殖质、类色氨酸和类酪氨酸3类物质,以类腐殖质物质为主;经AO处理后猪场沼液中的类色氨酸物质部分转化为类酪氨酸物质;经序批式生物膜反应器(SBBR,由SBBR1和SBBR2组成)工艺处理后,类色氨物质全部被分解转化。猪场沼液经SBBR2和氧化塘处理后,DOM浓度和各荧光组分含量有所升高,需要进一步调试优化。DOM在254nm处的光吸收系数(A254)、各特征荧光峰强度以及特征荧光峰总强度与TN、溶解性有机碳(DOC)均具有显著正相关性,因此利用猪场沼液DOM的光谱学特征,不仅可以指示废水中DOM成分的转化状况,也可作为判断工艺流程处理效果的依据,还能较好地表征TN和DOC,具有广泛的应用前景。     

多孔载体中微型动物与原位剩余污泥减量的相关性

通过投加多孔载体处理人工配制的生活污水,培养驯化活性污泥挂膜成功后,在稳定运行60 d内,对系统污泥减量效果以及其与载体中微型动物进行了研究。结果表明:系统剩余污泥真实产率为0.054 g SS/g COD,表观产率为0.045~0.052 g SS/g COD之间,剩余污泥真实产率与表观产率基本吻合,稳定运行期间,多孔载体中生物膜生长代谢良好;与传统活性污泥法比较,污泥减量效果明显;固着型纤毛虫和后生动物数量的变化,对剩余污泥浓度影响较大;筛选具有代表性微型动物与系统中剩余污泥浓度进行了相关分析,发现其中钟虫和红斑瓢体虫相关系数最大,分别为0.915和-0.813,可作为剩余污泥浓度的指示性微生物。     

栅藻和小球藻在4种养殖废水中的生长及净化效果对比研究

利用经过处理的鸡场养殖废水、猪场沼液(简称猪沼)、池塘养殖废水和BG-11培养基分别培养斜生栅藻和普通小球藻,对比2种微藻在各培养液中的生长、对废水中氮磷的净化效果以及微藻油脂的积累情况。结果表明:经过23 d的培养,小球藻处理组中,小球藻+猪沼培养液中可收获藻粉0.353 1 g·L~(-1),小球藻+BG-11中可收获藻粉0.189 8 g·L~(-1),高于其他3种培养液中的收获量。栅藻处理组中,栅藻+BG-11中收获的藻粉最多,为0.168 5 g·L~(-1),其次为栅藻+猪沼培养液(0.131 1 g·L~(-1))。2种微藻对不同废水培养液的净化效果不同,但总体来说,栅藻和小球藻对总磷的去除效果最好,去除率在89.32%~98.69%。对硝氮的去除率也在60%以上。另外,利用猪沼培养的小球藻油脂含量最高,达到50.34%;培养的栅藻油脂含量与BG-11中相近,并高于其他培养液。因此,利用猪场沼液培养栅藻和小球藻具有可行性。     

光合细菌利用沼液废水制氢的影响因素

沼液资源化利用将是未来热点问题,首次尝试研究利用光合细菌处理沼液废水的产氢工艺条件,探讨反应预处理时间、光照度、温度、沼液的pH值和接种量因素对光合细菌产氢过程的影响。结果表明,在光照厌氧的条件下,光合细菌产氢的最佳工艺条件为:温度35℃,光照度1 000 lux,pH值9,接种量50%,反应预处理时间24 h,最大产氢量达到500mL/(200 mL沼液),对进一步研究开发光合细菌处理沼液废水和产氢有重要的参考价值。     

污泥减量技术的新进展

占污水处理厂基建和运行费用４０￣６５％的污泥处理和处置,因费用高 及污泥最终处置对环境污染的潜在危害等问题,一直制约着污水处理厂的建设与运行。因此,如何减少剩余污泥的产量已成为污水自理的研究热点。概括介绍了目前在国内外正在研究和开发的新和新工艺。如：原生动物和后生动物摄食细菌的方法,能减少污泥产量６０％以上。对于固定式淹没生物膜法甚至没有剩余污泥产生;微生物强化方法,利用外投优化菌种减少污泥排放量     

预处理沼液与餐厨废弃物的厌氧产气发酵特性

为了实现对餐厨废弃物能源化的梯度利用,将沼液进行水浴加热、超声波和曝气等预处理后与餐厨废弃物混合,在中温(35±1)℃条件下进行产氢和产甲烷梯度厌氧发酵实验。考察了不同预处理沼液对产氢率、产氢相缓冲能力、产氢过程可溶性代谢产物成分以及其进行产甲烷发酵的潜力。结果表明,未经处理的沼液与餐厨废弃物混合发酵的产氢率很低,并且相分离不彻底有甲烷产生;各预处理组的产氢率均明显高于未处理组,并很少或几乎没有甲烷产生,其中超声波处理组产氢率最高为52.3 m L·g~(-1)VS。水浴加热和超声波处理组的产氢流出液经产甲烷发酵,可以获得与餐厨废弃物直接进行产甲烷发酵相当的甲烷产率。这表明,将餐厨废弃物进行产氢和产甲烷梯度厌氧发酵可获得更高的能源化效率。     

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。     

沼液培养小球藻生产油脂的研究

为了节约微藻生物柴油的生产成本,用沼液作为小球藻生长的培养基,可以得到微藻油脂,还可以净化沼液,从而起到了防治环境污染的作用。研究小球藻在不同浓度沼液(25%、50%、75%和100%沼液浓度)中生长和油脂积累情况,结果表明小球藻在各低浓度沼液(25%、50%沼液浓度)中能很好地生长,延滞期较短,而在高浓度沼液(75%、100%沼液浓度)中,延滞期较长,并且50%浓度沼液培养的小球藻总油脂含量最高。因此选取50%浓度沼液作为小球藻的基本培养基,研究了在50%浓度沼液中,小球藻在不同接种量、光照强度、光暗周期、初始pH条件下的生长和油脂积累情况。得出最适小球藻生长和油脂积累的条件是接种OD值1.023左右、光强4 000 lx、光暗周期20∶4、初始pH值为7.0。     

超滤在乙醇厌氧沼液资源化回用中的应用

厌氧沼液经资源化处理后回用于生产,可有效解决传统乙醇生产过程耗水量大和废水处理成本高等突出问题。鉴于超滤是去除厌氧沼液中微生物的常用手段,该方法对管式超滤膜用于处理乙醇厌氧沼液的可行性开展了研究。结果表明:在沼液温度50℃、膜面流速为4.5m·s~(-1)、产水率30%的最佳条件下,膜通量达到174L.(m~2·h)~(-1);膜污染包括无机污染和有机污染,无机污染主要有Ca~(2+)、Mg~(2+)和Fe~(3+)等,有机污染较为复杂,包括烃、脂肪酸及其衍生物以及腐殖酸、富里酸等;最佳清洗策略是先用柠檬酸和NaClO清洗,然后用NaOH进行清洗,膜通量恢复率达到了98%以上。超滤可以有效去除厌氧沼液中的微生物,避免拌料粉浆的酸化。     

曝气+化学絮凝法预处理环氧丙烷废水简

根据环氧丙烷废水的特点，应用电化学法处理具有较高的可行性。运用电化学法处理PO废水前必须进行废水预处理，用以提高电流效率和延长极板寿命。采用曝气和化学絮凝结合的方法去除PO废水中的Ca²⁺，同时去除部分COD。对曝气、无机絮凝剂（PACl、PFS）和有机絮凝剂（PAM）对PO废水处理过程中的曝气量、曝气时间、投药量、复配和沉降时间等主要影响因子进行了实验研究，通过比较Ca²⁺、COD的去除效果、絮凝剂用量、沉降时间、处理成本等方面，在设定的实验参数下得到最佳预处理方案为：曝气量为2.5 L/min，曝气45 min，投加Na₂CO₃粉末24 kg/t 废水，充分混匀后加入PFS+PAM复配絮凝剂。本方案具有废水处理效果好（Ca²⁺的去除率为77.03%，COD的去除率为37.46%）、投药量少（（100+7.5）g/t废水）、沉降时间短（5 min）、处理成本低（0.675元/t废水）等优点。通过对比经预处理和不经预处理后电化学法对COD去除效果、电流和处理后阴极表面，验证了预处理方案的必要性与可行性。     

沼液中氮的回收利用技术研究进展

沼液中营养元素回收和高附加值利用技术是沼液处理与资源化利用研究的新方向。近年来,如何高效回收利用沼液中的氮,同时降低沼液后处理难度,是研究的热点和难点。对不同发酵原料所产生沼液的理化特性和沼液中氮回收利用技术的应用效果进行了综述,阐述了沼液中氮的回收利用技术的研究重点及发展方向,以期为沼液处理与资源化利用提供技术支撑。     

青霉素菌渣厌氧发酵沼液对红三叶种子萌发及幼苗生长的影响

为解决青霉素菌渣厌氧发酵沼液的综合利用问题,采用浸种实验和盆栽实验探究了不同稀释倍数的沼液对红三叶种子萌发及植株生长的影响。结果表明,沼液原液对红三叶种子萌发及植株生长均有显著且不可逆的抑制作用,适当稀释后可以显著促进红三叶种子萌发及植株生长。综合考虑浸种实验与盆栽实验结果,沼液的最适稀释倍数应为10。该研究可为抗生素菌渣厌氧发酵沼液的合理利用提供技术支撑,也为进一步研制商品化沼渣沼液肥提供了基础数据。     

沼液中臭味物质的去除方法及其对营养物质的影响

采用臭氧曝气法、粉末活性炭吸附法、颗粒活性炭过滤法、臭氧曝气-粉末活性炭吸附联用法、空气曝气-粉末活性炭吸附联用法对沼液中的氨气、硫化氢、吲哚、挥发酚类等主要致嗅物质的去除情况进行了研究,同时分析了不同方法对沼液中营养物质TN、DN、TP、DP等的影响。结果表明,采用粉末活性炭吸附法处理沼液,臭味物质的去除情况以及营养物质的保留效果最好,当粉末活性炭投加量为15 000 mg/L时,沼液中的硫化氢、吲哚、挥发酚已经完全去除,氨氮、氨气的去除率分别为11.42%、13.98%;DN、DP含量分别减少了10.46%、19.53%,但是TN、TP含量分别增加了6.26%、9.63%。     

藻菌共生生物接触转盘反应器的研制和运行

借助城市污水培养高脂微藻,既达到培养微藻目的,又可有效处理污水。将藻菌共生系统与生物接触转盘反应器有机结合,研制藻菌共生生物接触转盘反应器。在反应器内接种高脂二形栅藻(Scenedesmus dimorphus),与反应器内细菌构建菌藻共生系统,进入系统的城市污水为微藻生长补给氮、磷等元素,体系中的细菌分解有机物为微藻补给碳源。微藻光合作用产生的氧气,为细菌代谢提供保障。通过运行反应器小试装置,探究了反应器最优进水负荷、微藻的生长状况以及反应器对污水中目标污染物的去除效能。结果表明:该体系相对最优有机负荷(以COD计)为2.71 kg·(m3·d)-1,藻接种体积占反应器总体积的9.4%,用外加光源强化后,反应池中生物量明显提高1.50×106、1.75×106和2.10×106cell·m L-1;此外,体系引入微藻后,氨氮去除率也得到显著促进。     

规模化养殖场畜禽粪便发酵还田负荷估算及风险评价——以四川省邛崃市为例

以邛崃市为研究对象,结合其规模化畜禽养殖量、畜禽粪便排放量以及农作物氮肥需求量等,对研究区域耕地畜禽粪便最大氮负荷量进行了估算,将其与畜禽粪便发酵副产物沼渣沼液还田产生的实际氮负荷量进行比较,由此对现有养殖规模下的环境风险进行了评价.结果表明,当前邛崃市除孔明乡、火井镇、回龙镇受到沼渣沼液还田污染以外,其他各养殖区域沼渣沼液还田尚未造成明显污染.因此,邛崃市规模化养殖还存在较大的发展空间,但必须从实际出发,合理规划,才能实现农业和环境的可持续发展.     

猪粪沼液的磁混凝预处理工艺优化及评估

以高悬浮物、高氮磷与高有机物的猪粪沼液为研究对象,采用磁混凝进行预处理,以浊度去除率为主要考察指标,结合单因素实验和正交实验,优化磁混凝工艺参数,并简要分析磁混凝机制及评估其作为沼液资源化利用的预处理工艺的效能。研究结果表明,优化的磁混凝条件是PAC、PAM、磁种的投加量分别为5 g·L~(-1)、120 mg·L~(-1)、3 g·L~(-1),转速为250 r·min-1。经磁混凝处理后,猪粪沼液的浊度、SS、COD、TP与PO34--P浓度降为2 235 NTU、 3.84 g·L~(-1)、10 302 mg·L~(-1)、133 mg·L~(-1)和62.58 mg·L~(-1),去除率分别为92.90%、84.42%、70.63%、91.90%和50.3%。同时,磁混凝对氨氮与K的去除率较低,分别为6.49%和16.12%,浓度分别为4 072.5 mg·L~(-1)和4 176 mg·L~(-1),利于后续的沼液资源化利用。磁种加载后在混凝过程中被絮体包裹,形成密实的磁絮体,显著提高了沉降性能,沉降时间由传统混凝的25 min降为5 min,同时污泥量显著减少。综上,磁混凝可高效削减沼液的悬浮物,且保留氮与钾等营养物质,促进沼液资源化利用。     

净化剂对猪场沼液中COD的去除及其应用条件的响应面优化

利用活性炭为载体结合微生物菌株制备畜禽养殖厌氧污水(即沼液)净化剂,选取净化剂的投加量、沼液的水力停留期(HRT)和温度这3个主要影响因素,以COD降解率、BOD5降解率作为应用过程响应指标,运用响应面法(RSM)优化沼液净化剂应用条件。随着沼液水力停留期的延长,COD降解率随之升高,而BOD5降解率随之降低,采用Design-expert软件设计响应面实验可以得到两者共同的优化条件。结果表明,沼液净化剂最佳应用条件为:净化剂投加量为11 g/L、水力停留期为3.26 d、温度为26.4℃,在此条件下,利用净化剂去除沼液中COD、BOD5,沼液中COD、BOD5降解率分别为85.6%和80.3%,该研究为净化剂的应用推广提供理论参数。     

曝气＋化学絮凝法预处理环氧丙烷废水

根据环氧丙烷废水的特点，应用电化学法处理具有较高的可行性。运用电化学法处理PO废水前必须进行废水预处理，用以提高电流效率和延长极板寿命。采用曝气和化学絮凝结合的方法去除PO废水中的Ca2＋，同时去除部分COD。对曝气、无机絮凝剂（PACl、PFS）和有机絮凝剂（PAM）对PO废水处理过程中的曝气量、曝气时间、投药量、复配和沉降时间等主要影响因子进行了实验研究，通过比较Ca2＋、COD的去除效果、絮凝剂用量、沉降时间、处理成本等方面，在设定的实验参数下得到最佳预处理方案为：曝气量为2．5L／min，曝气45min，投加Na2CO3粉末24kg／t废水，充分混匀后加入PFS＋PAM复配絮凝剂。本方案具有废水处理效果好（Ca2＋的去除率为77．03％，COD的去除率为37．46％）、投药量少（（100＋7．5）g／t废水）、沉降时间短（5min）、处理成本低（0．675元／t废水）等优点。通过对比经预处理和不经预处理后电化学法对COD去除效果、电流和处理后阴极表面，验证了预处理方案的必要性与可行性。