IC反应器处理制药废水的颗粒污泥驯化和快速启动

试验研究了厌氧内循环(IC)反应器处理化工合成制药废水时,颗粒污泥的驯化培养启动过程.IC反应器控制在中温条件运行,接种颗粒污泥取自处理味精废水的厌氧上升流式污泥床反应器,驯化开始采用葡萄糖基质与制药废水混合废水,然后很快转化为全部是生物难降解的合成制药废水.结果表明,采用高负荷、高进水浓度的启动控制条件,经历23d的启动运行,IC反应器的容积负荷达到5 kgCOD/(m3·d), COD去除率达到70%~80%.在容积负荷达到7.4kgCOD/(m3·d)时,COD的去除率仍可稳定在70%左右.IC反应器中的成熟颗粒污泥形状规则、密实、粒径大.扫描电镜观察发现,颗粒污泥中古细菌产甲烷鬓毛菌(Methanosaetaceae)占优势. IC反应器处理难降解废水在高负荷、高进水浓度条件下可实现快速培养驯化和启动.     

固定化包埋颗粒对二级出水深度脱氮特性研究

采用包埋固定化颗粒对北京市某污水处理厂的二沉池出水进行深度脱氮处理,研究了驯化启动及稳定运行的条件和脱氮特性,对比了不同水力停留时间(HRT)、不同进水TN负荷的脱氮效能.结果表明,在水温为25℃、pH =7.2、水力停留时间为70 min、包埋颗粒填充率为30％时,投加碳源驯化一周后包埋固定化颗粒即能保持稳定高效的脱氮率,并具有良好的耐冲击负荷能力;进水TN负荷从0.5 kg·m-3· d-1逐渐提高至2.0 kg·m-3·d-1时,TN平均去除率达到86.6％.进水TN负荷为2.5 kg·m-3·d-1时,TN平均去除率仍能达到70％;在HRT为20 min时,出水硝氮＜1 mg·L-1,TN ＜5 mg·L-1;填充率由30％逐渐降低到20％时,TN去除率均能达到80％以上;填充率低于20％时,TN去除率随着填充率的减少而下降.试验确定包埋固定化菌的最佳填充率为20％.     

高效反硝化菌和包埋填料性能及微生物群落分析

为考察高效反硝化细菌及其包埋填料对低温、低底物浓度的适应性和恢复性,实验采用2个条件(适宜、不利)、3个阶段(D_1、D_2、D_3),探究二者的反硝化能力,即:将初始适宜条件下培养的高效反硝化细菌[300 mg·(L·h)~(-1)]置于不利条件下运行(D_1),反硝化性能稳定后将其包埋,仍置于不利条件下运行(D_2),90 d后恢复到适宜条件(D_3).结果表明分别经过17d和16 d的运行,反硝化细菌和包埋填料在D_1、D_2阶段的速率最终稳定在5.4 mg·(L·h)~(-1)、4.8 mg·(L·h)~(-1),说明细菌及其包埋填料能够适应低温、低底物的不利条件;在D_3阶段发现,经过12 d运行填料的反硝化速率就可达到300mg·(L·h)~(-1),表明其具有快速的自我恢复能力.利用扫描电镜分析包埋填料的内外结构,发现其内外结构均利于细菌生长代谢和传质.高通量测序分析结果表明,D_2阶段的优势菌属仍为具有反硝化功能的Pseudomonas、Thauera、Gelidibacter,因而证明了细菌在不利条件的适应性;D_3阶段包埋填料的优势菌属Thauera、Petrimonas、Pseudomonas,与初始适宜条件下培养的高效反硝化细菌的优势菌属完全相同,这也充分证明了细菌包埋填料具有良好的恢复能力.     

包埋固定化微生物厌氧反应器启动特性研究

为克服难降解废水厌氧微生物反应器启动初期生物易流失和启动过程缓慢的缺点,将厌氧絮状污泥进行固定化包埋作为厌氧反应器的接种污泥处理有毒难降解的PTA废水,同时考察固定化细菌在厌氧反应器启动过程中的变化特性.结果表明,经过136 d的运行,反应器在COD有机负荷为3 kg.(m3.d)-1,水力停留时间为3~4 d的运行条件下,PTA废水的COD去除率可以达到75%~85%,且系统具有比较好的稳定性和生物量保持能力.另一方面,胞外聚合物(EPS)的变化、产甲烷菌DNA特异性扩增和包埋颗粒的扫描电镜观察结果表明,虽然包埋载体在一定程度上限制了传质速度,但包埋颗粒中的厌氧微生物在微生物相和数量上都仍有显著的变化和增长.     

生物膜对纳米铁-微生物去除地下水中NO-3-N的影响

采用液相还原法制得纳米Fe<'0>,并采用自制恒化器从活性污泥中驯化出自养反硝化细菌.对比单独投加纳米Fe<'0>与投加纳米Fe<'0>及微生物时硝酸盐培养液体系的脱氮效果,包括采用分光光度法监测三氮(NO<'-><,3>-N、NO<'-><,2>-N、NH<,3>/NH<'+><,4>-N)的浓度变化,使用pH计监测...     

闭合循环系统中固定化活性污泥降解氨氮的研究

采用聚乙烯醇(PVA)—硼酸包埋固定化法,包埋固定驯化过的活性污泥,制成固定化活性污泥颗粒;以流化床作为生物反应器,对人工配制的含氮废水进行处理实验。结果表明,固定化活性污泥对氨氮的降解速率达 32.5mg/g(MLSS)·d,而悬浮活性污泥对氨氮的降解速率为18.3mg/g(MLSS)·d。同时研究了温度、氨氮负荷、盐度、COD/TN比及 pH等因素对固定化活性污泥硝化活性的影响。     

不同低温驯化策略下的厌氧氨氧化活性

 在3种不同的低温驯化策略下启动3套规格相同的厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),在对运行过程中氮素变化规律进行分析的同时,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对生物膜上的细菌种群结构进行分析,初步考察了厌氧氨氧化的活性.结果表明,对应a1、a2和a33种不同的低温驯化策略,A1、A2和A33个反应器分别经过62,56,70d的驯化后,表现出不同的厌氧氨氧化活性.以氮素转化效率作为衡量标准,其活性依次为A3>A1>A2.DGGE分析进一步说明,在不同的驯化策略下,反应器表现出不同的种群多样性,但种群结构基本保持一致;在接种物相同的策略中,降温幅度对种群多样性的影响与其对厌氧氨氧化活性的影响具有一致性.     

几种氯代苯甲酸的生物可降解性及其动力学

2 ,4-二氯苯甲酸、4-氯苯甲酸、3-氯苯甲酸、2 -氯苯甲酸经过污泥的驯化作用可以达到降解 ,但是不同的接种污泥对相同的底物达到同样的降解效果所需的驯化时间不同 ,经 9d驯化的膜生物反应器中的污泥即具有经 2 8d驯化的一般活性污泥相当的降解活性 ,但 4种氯代苯甲酸的生物可降解性次序是一定的 :2 ,4-二氯苯甲酸 >4-氯苯甲酸 >3-氯苯甲酸 >2 -氯苯甲酸 ,不随污泥的驯化期及接种污泥而改变 .降解动力学研究表明 ,这 4种氯代苯甲酸在不同的污泥驯化期其降解动力学模式不同 ,在驯化初期底物的降解符合零级反应 ,在驯化后期符合一级反应 .     

固定化微生物处理抗生素废水

研究PVA复合载体包埋固定化微生物颗粒处理抗生素废水的工艺条件，活性微生物为经抗生素废水以10％浓度增幅驯化75d后的活性污泥。结果表明：进水ρ（CODα）为2000mg/L、曝气为20h、温度在10-45℃、pH值7—10、固定化颗粒与废水比例1：4是固定化活性污泥处理抗生素废水的最佳工艺条件，CODCr去除率可迭80．57％。     

包埋反硝化填料强化二级出水深度脱氮性能研究及中试应用

利用包埋广谱性高效反硝化填料处理城市污水厂二级出水,可有效降低出水总氮(TN)浓度,本研究共分为两部分,D1阶段研究了包埋反硝化填料对污水厂二级出水的适应性、TN去除效果、稳定运行及填料反冲洗的工况条件; D2阶段研究了填料在中试条件下稳定运行1 a脱氮性能的变化,并通过高通量测序和荧光定量分析(q PCR)手段,研究对比了包埋填料运行前后微生物种群的变化规律.通过研究发现,包埋反硝化填料在水温为(24±1)℃、pH为7. 1、HRT为1 h和填充率为10%,投加乙酸钠保证碳源充足的条件下稳定运行7 d,即可适应二级出水水质,实现出水总氮5 mg·L~(-1).通过对比研究不同水力停留时间(HRT)对填料TN去除效果的影响,得出适宜的HRT为30 min,填充率为10%的运行条件,在7. 2 m~3·d~(-1)的进水条件下经过1 a的稳定运行,TN去除率最高可达到90. 42%,出水总氮可稳定在5 mg·L~(-1)以下.通过对比反冲洗效果,确定了反冲洗强度为5. 2 L·(m~2·s)~(-1),周期为每3 d进行一次.高通量测序和荧光实时定量PCR分析结果表明,运行前后填料上反硝化功能菌属的丰度及拷贝数都有了明显增长,这说明细菌在包埋条件下可实现良好的自我生长.     

生物膜反应器厌氧氨氧化脱氮效能研究

利用厌氧氨氧化生物膜反应器,分别研究提高基质浓度和缩短水力停留时间(HRT)对提高反应器总氮容积去除负荷的影响。实验之前总氮容积去除负荷达到2.11kgN(/m·3d),总氮去除率为87.9%。以提高基质浓度的方式经过50d的培养,总氮容积去除负荷稳定在4.0kgN(/m·3d),进水总氮浓度从300mg/L逐渐提高到700mg/L,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到70mg/L和100mg/L;以缩短HRT的方式经过55d的培养,总氮容积去除负荷达到7.0kgN(/m·3d),HRT由3h缩短至0.67h,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到40mg/L和60mg/L。实验结果表明随着进水基质浓度的增加水中游离氨和亚硝酸的浓度随之增加,从而抑制厌氧氨氧化菌活性,不利于反应器脱氮效能的提高。在相同总氮容积负荷下缩短HRT有利于厌氧氨氧化细菌的富集,但过短的HRT容易导致微生物流失。     

微压流化式复合生物反应器处理含酚废水效能的研究

通过连续动态试验,对新型微压流化式复合生物反应器(MP-FHBR)处理模拟苯酚废水的效能进行研究.结果表明,MP-FHBR的COD容积负荷可达4.86kg/(m3·d)、苯酚容积负荷可达1.96kg/(m3·d),出水COD低于200mg/L、出水苯酚浓度低于1mg/L,COD和苯酚去除率分别达到90%和99%以上.当苯酚容积负荷达到2.04kg/(m3·d),苯酚在反应器中逐渐累积,反应器内微生物的TTC-比脱氢酶活性下降.当MP-FHBR进水苯酚浓度为800mg/L时,最佳水力停留时间为9～10h.水力负荷对反应器沉淀池的泥水分离效果影响较大,限制了反应器的进水量,所以MP-FHBR主要适用于处理较高浓度的含酚废水.     

两相厌氧处理有机废水快速启动试验研究

针对试验设计的两相厌氧反应器(TPAD)进行启动研究,寻求快速启动的方法.试验采用人工配水,以淀粉、葡萄糖作为主要碳源.采用低负荷启动方式,快速提高进水ρ(CODcr),缩短水力停留时间(HRT),使产酸相尽快维持在酸性最佳条件下.间歇投加粉末状CaO调节产酸相出水pH在7.0 4 0.3,从而保证产甲烷相在最佳条件下.经过36 d的启动过程,在产酸反应器和产甲烷反应器中均出现了性能良好的厌氧颗粒污泥.启动后第36天,当两相厌氧反应器的水力停留时间(HRT)为17.03 h,CODCr负荷(VLR)为8.46 kg,(M3·d),水力负荷为0.059 m3/(m2·h)时,系统整体CODCr去除率达到最优,为96.66%.     

硫自养反硝化系统运行效能和微生物群落结构研究

启动了单质硫自养反硝化反应器并研究其脱氮性能,通过血清瓶批式实验测定了污泥的反硝化活性,并采用扫描电镜和高通量测序手段揭示了系统内微生物群落结构特征.结果表明,SBR反应器进水NO₃^--N浓度为80mg/L,随水力停留时间由12h逐渐缩短为6h,反应器的自养脱氮性能逐渐增强,稳定期反应器的总无机氮去除率达99.1%,总无机氮去除负荷平均值为0.158kg N/（m³·d）;SBR周期内NO₂^--N浓度最大值为13.3mg/L,NO₃^--N还原为NO₂^--N过程pH值由7.38降低至6.94,NO₂^--N还原为N₂过程pH值基本不变;批式实验结果表明,硫自养反硝化和异养反硝化NO₃^--N去除速率分别为0.515,0.196kg N/（kg VSS·d）,硫自养反硝化污泥NO₂^--N降解速率为0.117kg N/（kg VSS·d）,污泥同时具有自养反硝化和异养反硝化活性;扫描电镜显示,污泥中存在大量的杆状细菌和球状菌;污泥中主要的硫反硝化细菌分别为Thiobacillus、Sulfurimonas和Thermomonas属,其相对丰度分别为14.5%、7.6%和6.0%.     

硫自养反硝化系统运行效能和微生物群落结构研究

启动了单质硫自养反硝化反应器并研究其脱氮性能,通过血清瓶批式实验测定了污泥的反硝化活性,并采用扫描电镜和高通量测序手段揭示了系统内微生物群落结构特征.结果表明,SBR反应器进水NO₃^--N浓度为80mg/L,随水力停留时间由12h逐渐缩短为6h,反应器的自养脱氮性能逐渐增强,稳定期反应器的总无机氮去除率达99.1%,总无机氮去除负荷平均值为0.158kg N/（m³·d）;SBR周期内NO₂^--N浓度最大值为13.3mg/L,NO₃^--N还原为NO₂^--N过程pH值由7.38降低至6.94,NO₂^--N还原为N₂过程pH值基本不变;批式实验结果表明,硫自养反硝化和异养反硝化NO₃^--N去除速率分别为0.515,0.196kg N/（kg VSS·d）,硫自养反硝化污泥NO₂^--N降解速率为0.117kg N/（kg VSS·d）,污泥同时具有自养反硝化和异养反硝化活性;扫描电镜显示,污泥中存在大量的杆状细菌和球状菌;污泥中主要的硫反硝化细菌分别为Thiobacillus、Sulfurimonas和Thermomonas属,其相对丰度分别为14.5%、7.6%和6.0%.     

一体化全程自养脱氮(CANON)工艺的效能及污泥特性

在氨氮浓度梯度升高的条件下,通过控制DO等方式在一体化CSTR反应器中实现了一体化全程自养脱氮(CANON—completely autotrophic nitrogen removal over nitrite).结果表明随进水氨氮浓度(76.05~583.93mg/L)的升高,系统的氨氮和总氮去除负荷逐渐提高,试验期间无亚硝态氮的积累,反应器后期在高氨氮进水下最高氨氮去除率84.4%,最高去除负荷0.42kg/(m3·d);最高总氮去除率72.0%,最高去除负荷0.35kg/(m3·d).污泥氧消耗速率实验得出好氧氨氧化菌的耗氧速率为169.46 mgO2/(gVSS·h)、硝酸化细菌的好氧速率为39.63 mgO2/(gVSS·h).采用总氮去除量和硝态氮产生量的比值(△TN /△NO3-)表征硝酸化反应对出水氨氮浓度的影响.试验进一步研究了反应器内污泥形态的变化,得出第102d的污泥粒径(86.36μm)比第30d(54.09μm)增加60%,污泥的SEM分析得出实验后期相对于前期污泥表面丝状菌减少,胞外聚合物增多.以上结果表明该反应器具备良好的造粒功能,有利于自养脱氮工艺的启动与稳定.     

上流式多级厌氧反应器（UMAR）处理木薯淀粉废水的研究

对自行研制的上流式多级厌氧反应器（UMAR）处理木薯淀粉废水的启动和运行特性进行了研究.结果表明,UMAR反应器启动周期短,易培养出活性高的颗粒污泥,经过40 d的运行,COD去除率可达84%,VSS/TSS由78%增加到90.4%.UMAR处理效率高,水力停留时间（HRT）为4 h,进水COD为6 250 mg/L,容积负荷为24 kg/(m³·d)时, COD去除率在75%以上.UMAR反应器对负荷提高、低pH冲击、进水水质的改变表现出良好的耐受能力.     

厌氧氨氧化微生物颗粒化及其脱氮性能的研究

利用厌氧颗粒污泥作为种泥,启动SBR反应器,旨在培养厌氧氨氧化颗粒污泥以及研究其脱氮性能.结果表明,水力停留时间(HRT)是富集厌氧氨氧化微生物的1个重要控制因素,以HRT为30 d,第58 d时,SBR反应器就出现厌氧氨氧化现象,与此同时,颗粒污泥由灰黑色变为棕褐色,粒径减小.到第90 d时,成功培养出厌氧氨氧化颗粒污泥,NH⁺₄-N和NO^-₂-N同时被去除,最大去除速率分别达到14.6 g/(m³·d)和6.67 g/(m³·d).从第110　d开始,逐步降低HRT,以提高基质负荷促进厌氧氨氧化菌生长.到目前t＝156　d,HRT降到5　d,氨氮和亚硝酸氮的去除率分别达到60.6%和62.5%,亚硝酸氮/氨氮的比率为1.12.污泥也由棕褐色变为红棕色,形成红棕色的具有高厌氧氨氧化活性颗粒污泥,总氮负荷达到34.3 g/(m³·d).     

厌氧氨氧化菌的培养与推流式反应器氨厌氧工艺

采用推流式固定化絮体生物反应器培养出高活性的厌氧氨氧化(ANAMMOX)红色颗粒污泥.在稳定运行后,反应器的NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率皆大于98%,TN平均去除率为86%,NO₃^--N的生成率约为14%,TN去除负荷达2.56kg/(m³·d).同时考察了进水基质比例对反应器性能的影响,并用扫描电镜观察了颗粒结构.     

两种释碳材料的制备及其性能研究

应用固定化技术制备了包埋淀粉的聚乙烯醇(PVA)释碳材料和海藻酸钠(SA)释碳材料,采用红外光谱和扫描电镜对其物化特性进行分析,研究了二者的释碳性能以及作为碳源对硝态氮的去除效果.结果表明,PVA释碳材料中淀粉混合较好,释碳过程满足二级动力学方程,单位质量材料释放的饱和COD达到99.60mg/(g·L).在温度为18~22℃,pH7.2~8.0,硝态氮浓度为35mg/L的条件下,PVA释碳材料的平均反硝化速率为18.5g/(m3·d),SA释碳材料的平均反硝化速率为15.5g/(m3·d),在稳定运行15d后,出水硝态氮浓度逐渐升高,脱氮效果开始下降.