剩余污泥高温好氧消化及其影响因素

为考察污泥高温好氧消化(TAD)的效能及其影响因素,通过自制的高温好氧消化反应器,研究TAD对有机物的去除、消化液的成分以及污泥停留时间(SRT)、曝气量等影响因素,结果表明:高温好氧消化对污泥的稳定效果较好,在温度55℃,SRT=8d条件下,VS去除率均高于42%,粪大肠杆菌数120～600MPN/gTS,回用安全性较高。在实验中发现,TAD中氮的去除率相当低,由于高温对硝化作用的抑制,使氮氨不能进一步转化为硝态氮。高温好氧消化的污泥停留时间为7～8d较适宜,当适当降低曝气量,使DO为0.3～1.0mg/L时,也能够达到满意的VS去除效果,同时节约能耗。     

市政污水处理厂工艺运行探讨

目的在于探讨影响市政污水处理厂运行效果的工艺因素,提出可行的调控措施。通过对某市政污水处理厂2年的运行结果分析表明,有机物和悬浮物(SS)受水质和工艺等因素的影响较小,出水一般可以达标;NH3-N、TN去除效率偏低的原因除生物处理池水力停留时间(HRT)过短、有机负荷率偏高、好氧段曝气不均匀外,还与污泥消化上清液直接进入污水处理系统等有关;同样,TP和PO43--P的去除效率受污泥消化上清液和剩余污泥回流的影响也较大。研究认为,污水厂的二沉池富磷剩余污泥不宜直接回到初沉池浓缩处理,污泥消化和脱水上清液应除磷后再回到污水处理系统。     

单一好氧环境下的强化生物除磷研究

将乙酸钠为单一碳源、厌氧/好氧交替、具有较好除磷效果的传统生物除磷SBR系统,改为单一的好氧SBR运行方式,发现改变后的SBR系统仍可取得较好的除磷效果,除磷率最高达73.9%,最低约40%,平均维持在50%左右.这种现象可以维持长达80个周期.污泥含磷率由最初的1.43%增加到6.56%.对污泥微生物胞内PHB和糖原进行测定,结果表明此系统中微生物PHB和糖原在VSS中含量分别约为27 mg/g和26 mg/g,二者含量在好氧过程中都基本保持不变.通过对反应过程中碳源消耗与磷吸收关系的分析,认为该单一好氧条件下的生物除磷机制是由于长期以乙酸钠为唯一碳源下,试验系统中活性污泥被驯化,在胞内聚磷颗粒含量容纳能力范围内还可以在好氧环境下以乙酸钠氧化产生的ATP为能量进行磷吸收所致.     

水蚯蚓-微生物共生系统脱氮除磷最佳运行工况数值模拟研究

以前置厌氧池的氧化沟工艺为研究对象,根据氧化沟溶解氧分布情况,将氧化沟简化为1个缺氧段以及3个好氧段,并在第1好氧段中悬挂生物填料接种水蚯蚓,建立"水蚯蚓-微生物共生系统",通过溶解氧、混合液回流比、污泥回流比的控制保持该系统的微生态平衡.从水蚯蚓动力学角度改进提出T-FCASM新模型,建立并校验"水蚯蚓-微生物共生系统"生物场-水力场耦合模型(T-FCASM-Hydro),根据单因素试验和多因素正交试验分别模拟不同水平溶解氧、混合液回流比、污泥回流比对氧化沟中"水蚯蚓-微生物共生系统"脱氮除磷效果的影响.正交试验的方差分析结果显示,当好氧段1溶解氧为6.5mg.L-1、混合液回流比为100%、污泥回流比为100%时氧化沟可保持最佳脱氮除磷效果.     

富磷剩余污泥厌氧消化过程中的水解与生物释磷机制

以某采用A/O生物除磷工艺的污水处理厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,设计厌氧消化比较试验,讨论了富磷剩余污泥厌氧消化过程中的磷释放机制.结果发现,剩余污泥消化系统中的SOP(溶解性正磷)释放/PHA(聚羟基烷酸)合成比值大于活性污泥厌氧释磷系统,证实了剩余污泥厌氧消化过程中水解机制是磷释放的主导机制;剩余污泥消化系统中的PHA合成/糖原降解比值小于活性污泥厌氧释磷系统,表明污泥消化系统中的糖原降解不仅仅是生物释磷引起的;厌氧消化系统中抑菌剂的存在对于污泥消化系统的水解释磷机制与生物释磷机制均是不利的.     

多级厌氧缺氧好氧活性污泥法新工艺研究

多级厌氧缺氧好氧活性污泥法是由若干个厌氧缺氧好氧串联的形式组成,利用分段厌氧进水,形成多级厌氧-缺氧和多级缺氧-好氧同时交替运行,具有反硝化除磷和高效脱氮功能,采用无内回流技术,通过调节流量比值实现强化除磷与强化脱氮的控制目标,并具有污泥浓度高、抗冲击能力强、污泥减量、优化利用碳源、节省运行能耗和曝气量等特点,是节能型高效除磷脱氮新工艺,为城市污水高效除磷脱氮提供新的思路及途径。     

Ce~(3+)对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce3+对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce3+浓度＜1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce3+浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量＜3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce3+的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

温度对聚磷菌活性及基质竞争的影响

本研究以30℃高温条件下稳定运行的强化生物除磷(EBPR)反应器的污泥为对象,探讨温度对高温聚磷菌(PAOHT)活性及基质竞争能力的影响.结果表明,在15~30℃温度范围内,PAOHT的活性以及对基质的竞争能力随温度升高不断增强,当温度为30℃时,PAOHT的厌氧释磷(以P/VSS计)、好氧吸磷(以P/VSS计)以及乙酸吸收速率(以HAc/VSS计)分别为239.46、79.90、357.47 mg·(g·h)~(-1),对应的ΔP/ΔHAc为0.628,均高于常温PAO.利用简化的阿伦尼乌斯公式对不同温度下试验污泥的厌氧释磷、好氧吸磷和乙酸吸收速率进行拟合,得出其温度系数分别为1.08、1.07和1.05.     

聚烃基烷酸转化对强化生物除磷影响研究

通过丙酸和乙酸C-mol比为0.5和2的合成废水驯化微生物的SBR反应器(SBR1和SBR2)批式实验,研究了强化生物除磷系统中聚烃基丁酸(PHB)和聚烃基戊酸(PHV)的转化对磷吸收/释放及去除率的影响.结果显示,磷的释放/吸收和去除率与PHB和PHV的转化有很好的相关性(R²>0.90).回归系数表明,特定废水驯化的污泥,磷的吸收和释放主要受PHB转化的影响,但磷的去除率却主要依赖于PHV的合成与降解;对于不同比例丙酸/乙酸废水驯化污泥,SBR2比SBR1污泥的PHB合成和降解能力增强,PHV合成和降解能力减小,生物除磷效果平均增加16.69%.因此,进水丙酸/乙酸比例及驯化影响聚磷微生物的PHB/PHV转化量,进而影响对磷的吸收/释放和除磷效果,PHB与PHV的转化量应作为生物除磷系统的关键调控因素考虑.     

一体化生物除磷脱氮技术--反硝化除磷

介绍了一种高效、节能的生物除磷脱氮技术-反硝化除磷。通过与传统生物除磷技术的比较,总结反硝化除磷的机理、影响因素并探讨它在脱氮好氧颗粒污泥中的应用。     

污泥厌氧消化和后续处理中沙门氏菌杀灭及VBNC发生

应用最大或然数(MPN)培养法和反转录定量PCR(RT-qPCR)技术研究了4种污泥厌氧消化方式以及后续处理过程中沙门氏菌杀灭及有活性但不可培养(VBNC)状态的发生情况.中温厌氧消化(MAD)和高温预处理后中温消化(65℃+MAD)的沙门氏菌分别减少了2.8和5.6个数量级;高温厌氧消化(TAD)和高温-中温两相厌氧消化(TPAD)的沙门氏菌含量均低于检测限.沙门氏菌的杀灭速率常数排序为65℃+MAD>TAD>TPAD> MAD.结果显示高温对病原菌的灭活效果显著增加,高温短时预处理使得杀灭速率明显加快.TAD和TPAD的污泥VBNC沙门氏菌数量高于MAD和65℃+MAD 2个数量级,表明长时间的高温厌氧消化易导致沙门氏菌进入VBNC状态.消化污泥经过离心脱水后会出现沙门氏菌数量增加的现象,MAD、65℃+MAD、TAD和TPAD的消化污泥中沙门氏菌分别增加了1.1、2.4、3.7和2.5个数量级.但其中VBNC状态的沙门氏菌数量明显降低了1~3个数量级,表明消化后污泥中部分VBNC沙门氏菌在离心脱水过程中复活并生长,使得MPN检测得到的可培养沙门氏菌数量增加,初步解释了消化污泥经离心脱水后的病原菌再生长现象.消化污泥中沙门氏菌数量在室温放置过程中会进一步下降.     

城市污泥的高温好氧消化及动力学参数分析

高温好氧消化工艺是稳定化处理污泥的新工艺。文章分别研究了不同污泥类型(初沉泥、二沉泥)分别在高温(45℃、58℃)条件下的稳定化效果及动力学参数。结果表明,在45℃条件下,二沉泥在10d内达到稳定,而初沉泥需要15d;反应温度从45℃提高到58℃有利于二沉泥降解,而不利于初沉泥降解;VSS的动力学拟合曲线相关性好于TSS的拟合曲线。对于不同的污泥类型,二沉泥的拟合曲线相关性高于初沉泥;在相同停留时间条件下,初沉泥的衰减常数kd值随温度的增加而增加;在相同温度条件下,二沉泥kd值不随停留时间的延长而增加,在58℃时二沉泥的kd值还有所下降。说明二沉泥能立即被用作碳源,而初沉泥则不能。     

污泥厌氧消化上清液富集培养硝化菌的研究

为了给废水生物脱氮提供新思路。采用活性污泥厌氧消化的上清液进行硝化菌富集培养的实验研究。在一定的条件下,采用更代富集培养的方法,培养了五代硝化菌,并分别在人工配水中加入接种污泥和富集培养污泥进行对比实验,结果表明富集培养污泥的硝化效率比接种污泥高10%,证明上清液可以用来富集培养硝化菌。     

污泥超声处理及其在好氧消化中的应用

污泥好氧消化工艺可以有效实现污泥的稳定和减量,为了进一步提高好氧消化的效率,促进有机质的降解,在对污泥超声处理性能研究的基础上,考察了不同超声辅助处理手段对污泥好氧消化的影响.结果表明,经1.0 W/mL超声处理10 min后,污泥上清液中溶解性COD增加了5.4倍,污泥总悬浮固体减少了16%;而经0.05 W/mL超声处理10 min后,污泥比耗氧速率可提高29%.用这2种超声预处理好氧消化的进泥时,污泥有机质降解率没有明显改变,但用1.0 W/mL超声处理好氧消化的回流污泥时,污泥有机质降解率提高了15%,而且消化污泥的沉降性能良好,上清液中有机质含量增加很少,因此,后者可以用于改善污泥好氧消化工艺.     

不同温度下高温好氧消化工艺的溶氧特性

为探索ATAD(自热式高温好氧消化)污泥系统中ρ(DO)及其对污泥稳定化的影响,分别考察了在不同消化温度下不同成分污泥(初沉泥、二沉泥和混合泥)的E_h(氧化还原电位)、污泥溶胞效果和污泥稳定化效果. 结果表明:在消化的24 d中,尽管曝气充足,但消化前期E_h仍处于0 mV以下,并且随着消化时间的延长,E_h逐渐升至0 mV以上,说明ATAD工艺系统并不是全程好氧状态,消化前期处于兼氧或厌氧状态,后期才呈好氧状态. 65 ℃下容易使细胞破裂发生分解,污泥上清液中ρ(SCOD)(SCOD为可溶性化学需氧量)和ρ(TP)维持较高值,至消化结束时,ρ(SCOD)仍高达13 708 mg/L,ρ(TP)为126.4 mg/L,ρ(PO₄3+-P)为106 mg/L. 尽管消化前期E_h较低,但在15 d时VSS去除率仍超过38%,满足US EPA(美国国家环境保护局)A级污泥VSS去除率的标准. 消化初期的兼氧和厌氧状态没有减缓污泥达到稳定化,因此在合适范围内减少曝气量有利于ATAD工艺的工程化应用.      

沸石生物基材料促进污泥消化工艺研究

将活化沸石在厌氧状态下进行生物膜挂膜,制成沸石生物基材料并将其运用于城市剩余污泥消化中,研究沸石生物材料促进污泥厌氧消化的效果。结果表明:沸石生物基材料对污泥总固体量和挥发性固体都有较好的去除效果,去除率分别在50.4%～62.8%和56.8%～81.4%,其中粒径为200目的风干沸石生物基材料对污泥总固体减重率高达62.8%;对污泥上清液中氨氮和COD的去除效果明显且稳定,沸石生物基材料在风干状态下对污泥消化的促进效果更佳。     

颗粒活性炭促进高温厌氧消化的研究

近年来的研究表明,颗粒活性炭（GAC）可以通过种间电子传递（DIET）过程,来提高中温厌氧消化（MAD）产甲烷.然而,GAC是否能够提高高温厌氧消化（TAD）产甲烷,以及其促进产甲烷原理尚不明确.通过乙酸钠为基质的批试验研究了投加GAC对高温消化产甲烷的影响.批试验结果表明GAC的加入促进了高温消化效果.定量PCR结果表明GAC的加入对生物量的贡献微小,说明促进效果可能不是通过生物量实现的.高通量测序结果发现高温下添加GAC富集了Thermodesulfolbiaceae,Anaerobaculaceae,以及古菌Methanosacinacea.该研究推测GAC的促进作用可能与直接种间电子传递有关.     

PN/A-颗粒污泥工艺处理热水解污泥消化液

本研究构建了基于一体式厌氧氨氧化颗粒污泥及絮体污泥的部分硝化-厌氧氨氧化(PN/A)脱氮处理系统,通过运行参数优化调控实现了热水解污泥消化液的高效脱氮。试验结果表明,通过接种厌氧氨氧化菌(AnAOB)生物膜污泥与普通活性污泥、控制高游离氨(FA)(>20mg/L)和限制曝气(DO≤0.2mg/L)等运行条件,能够快速构建短程硝化-厌氧氨氧化反应,亚硝酸盐积累率可达85%以上,脱氮负荷达到0.60kgN/(m³·d)。稀释后的热水解污泥消化液仍对AnAOB活性具有一定的抑制作用,导致反应器总氮负荷降至0.20kgN/(m³·d)以下;但系统内AnAOB丰度总体呈增加趋势,说明AnAOB的增殖未受到完全抑制。系统内混合污泥的平均中位径由53μm缓慢增长至109μm。定量PCR数据及高通量分析显示,该处理系统富集了较高纯度的AnAOB,最大丰度占比可达8.06%,其优势菌属为Kuenenia菌属。此外,在第93运行周期下Kuenenia菌属在颗粒污泥的丰度占比大于AOB,为5.26%;絮体污泥中具有亚硝化效果的单胞菌属Nitrosomonas的丰度占比为1.64%,大于AnAOB。这展现了AOB和AnAOB丰度不同的空间分布特点。     

死菌DNA对厌氧消化污泥中抗生素抗性基因及微生物群落分析的干扰

为评估死菌DNA对厌氧消化污泥抗生素抗性基因(ARGs)和微生物群落分析的潜在干扰,本研究对3种不同类型厌氧消化污泥进行叠氮溴化丙锭(PMA)处理,比较在PMA屏蔽死菌DNA PCR扩增情况下污泥ARGs和微生物群落分析结果与未经PMA处理情况下的差异.结果表明,经PMA处理后,剩余污泥自厌氧消化样品和高含固厌氧消化污泥样品中的ARGs丰度分别下降了41%～86%和74%～98%;污泥水解液厌氧消化15 d后的污泥样品中ARGs下降幅度相对较小,但降幅最高也达到34%.PMA处理对3个来源不同的厌氧消化污泥微生物群落组成分析结果呈现不同程度的影响,对高含固厌氧消化污泥的微生物群落结构分析影响最为显著.在经PMA处理与未经PMA处理两种情况下,厌氧消化污泥ARGs与微生物群落组成相关性分析的结果也截然不同.研究证明了死菌DNA对厌氧消化污泥ARGs和微生物群落分析的潜在干扰,采用PMA预处理能够更准确地反映厌氧消化污泥中的微生物群落及菌体携带ARGs的特征.