好氧颗粒污泥同步脱氮除磷的常温启动和低温维持

为了考察好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)同步脱氮除磷(simultaneous nitrogen and phosphorus removal,SNPR)能力,以及在低温条件下的适应情况,采用2个SBR反应器(命名为A、B)以厌氧/好氧方式处理实际生活污水,历时254 d.反应器以沉淀时间为选择压,均在20 d内培养获得AGS,在第42 d加入不同附加碳源(分别为丙酸钠+乙酸钠和葡萄糖),调节COD∶N∶P的比例约为360∶60∶6,2个反应器均获得了夏秋季4个月长期稳定的SNPR效果,A的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为98.42%、74.25%和94.79%,B的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为99.45%、75.96%和95.60%;在低温的影响下,2个反应器分别经35 d4、9 d逐渐恢复了稳定的SNPR效果,之后A的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为96.33%、79.49%和99.68%,B的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率则分别为93.85%、76.44%和98.44%....     

沉淀时间及生物膜对实际生活污水形成好氧硝化颗粒污泥的影响

利用3个间歇式活性污泥反应器（sequencing batch reactor,SBR,命名为R1、R2、R3）和1个间歇气提式内循环反应器（sequencing batch airlift reactor,SBAR,命名为R4）,处理低碳氮比实际生活污水,系统考察改变沉淀时间的方式及器壁生物膜对快速启动硝化好氧颗粒污泥（aerobic granular sludge,AGS）反应器的影响.结果表明,R1、R2、R4的沉淀时间骤降为2、4、2 min,由于一次性施加的沉速选择压过强,造成污泥大量流失,反应器崩溃,而后反应器器壁不断长出生物膜,混合液和出水中出现大量絮状、棒状、颗粒状污泥,经过35～40 d的培养,出水NH⁺₄-N小于1 mg/L,这主要是器壁生物膜的作用.反应器中的松软颗粒状污泥并非AGS,但它和AGS周围都有大量的轮虫等原生动物和后生动物,这表明生物膜和AGS同源.根据污泥沉淀的实际情况,逐步降低R3反应器的沉淀时间为8、6、5、4 min,当沉速达到10 cm/min时,污泥开始颗粒化;沉速达到12 cm/min时,污泥颗粒化基本完成,共经历了33 d.AGS与絮状污泥长期共存,以0.3 mm为界,两者质量比约为2∶1,AGS平均粒径在0.5　mm左右, NH⁺₄-N降解速率是污泥未颗粒化之前的5倍.     

有机碳源对低碳氮比生活污水好氧脱氮的影响

利用间歇式生物膜反应器研究了有机碳源对低碳氮比(COD/TN在3左右)实际生活污水好氧脱氮的影响.处理实际生活污水的实验结果表明,在好氧条件下总氮平均去除率为80%.投加葡萄糖进行5个碳氮比的对比实验,随着COD/TN的升高,好氧总氮去除率由67%(COD/TN=1.63)逐渐上升至93.6%(COD/TN=8.43);但是当COD/TN超过8.43后,总氮去除率提高的并不明显(当COD/TN为8.89时,总氮去除率为96.8%).最后进行了不含有机碳源的实验,其好氧总氮平均去除率为24%.综合分析表明,同时硝化反硝化和好氧脱氨共同导致了SBBR处理低碳氮比生活污水的好氧脱氮.此外,在所有实验过程中,好氧脱氮终点在DO和pH的变化曲线上有相应的跃升点.利用该特征点可以实时控制好氧脱氮的反应时间,并有利于实现短程好氧脱氮.     

处理实际生活污水短程硝化好氧颗粒污泥的快速培养

以普通序批反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR)和气提式序批反应器(Sequencing Batch Airlift Reactor,SBAR)处理低COD/TN的实际生活污水,考察了不同沉淀时间以及反应器类型对快速培养短程硝化好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)的影响.试验结果表明,沉淀时间为15min时,SBR和SBAR系统中均为全程硝化,当将沉淀时间分别改为5min、8min后的第17d和第16d时,两个反应器中均形成AGS,并且AGS与絮状污泥共存;此时两系统均由全程硝化转化为短程硝化,出水NO2-/(NO2- NO3-)平均值分别长期维持在98.7%和85.6%左右.本试验中以沉淀时间作为选择压,快速启动了具有短程硝化功能的序批式AGS反应器.由于AGS固有结构对氧传质的限制,使亚硝酸氮氧化受阻即抑制了亚硝酸氮氧化细菌的活性,从而产生了亚硝酸氮积累现象.DO是造成本研究中出现短程硝化的主要原因,而pH值、游离氨、温度、污泥龄等因素都不是导致短程硝化的关键因素.污泥颗粒化后,两个系统中NH4 -N降解速率分别提高了2.6倍和2.4倍.     

好氧颗粒污泥生物吸附酸性红B的试验研究

为了考察灭活好氧颗粒污泥(Aembic cranular Siudge,AGS)生物吸附偶氮染料酸性红B(Acid Red B,ARR)的能力,对初始pH值、吸附剂用量、ARB初始浓度以及NaCl浓度等条件对生物吸附的影响进行了批式试验.结果表明,初始pH值是影响ARB生物吸附的最苇要因素,最佳pH值为2.0.平衡吸附量随ARB初始浓度的增加而增加,随吸附荆浓度和NaCl浓度的增加而减少.通过傅立叶红外光谱分析得出AGS上的化学官能团(如胺基、羧基和羟基等)是吸附酸性红B的活性位置.研究表明,灭活ACS可以作为一种低成本的生物吸附剂来去除偶氮染料ARB及类似染料.     

罗红霉素短期冲击对活性污泥中氨氧化微生物丰度和多样性的影响

本研究基于amo A基因,结合实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,q PCR)和高通量测序技术研究罗红霉素(roxithromycin,ROX)短期冲击对活性污泥中氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)丰度和多样性的影响.本研究共设置10种ROX浓度,不同浓度的ROX对氨氧化作用的影响差异明显,环境浓度(0.3~30μg·L~(-1))与中等浓度(300μg·L~(-1)和3000μg·L~(-1))的ROX并未对氨氧化作用产生影响;较高浓度(5 000~12 000μg·L~(-1))的ROX对氨氧化作用产生明显的抑制作用.环境浓度和中等浓度的ROX刺激了AOA增长,而较高浓度的ROX导致AOA的丰度下降.此外,除了环境中的痕量浓度(0.3μg·L~(-1)),其余浓度的ROX均导致AOB丰度下降,且下降趋势比AOA显著,说明AOA对ROX的耐受性高于AOB.高通量测序结果表明,在ROX的选择压下,AOA的OTUs多样性减少,AOB的OTUs多样性增加;但3个样品中最主要的AOA Candidatus Nitrososphaera gargensis的相对丰度随ROX浓度增加而增多,最主要的AOB Nitrosomonas eutropha的相对丰度随ROX浓度增加而减少,这同样说明了AOA对ROX的耐受性高于AOB.冗余分析结果表明:AOA Ca.Nitrososphaera gargensis、Candidatus Nitrosoarchaeum koreensis和AOB Nitrosomonas oligotropha、Nitrosomonas watsonii、Nitrosomonas halophilus均与ROX浓度呈正相关.     

SBR反应器中不同粒径成熟好氧颗粒污泥的分形表征

为了表征SBR反应器中不同粒径的成熟好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)的密实和规则程度,试验采用实际生活污水培养AGS,利用Photoshop和Fips2软件对不同粒径AGS的SEM图像进行处理和分形计盒维数计算,其中粒径在1.25~1.60 mm的颗粒分形维数最高,达到1.888±0.014,较为致密。最小粒径(小于0.30mm)污泥颗粒的分形维数最低,为1.827±0.043,较为疏松。不同粒径AGS的边界计盒维数随粒径减小而降低,其中最大粒径(大于2.00mm)颗粒污泥的边界计盒维数平均值达到了1.223±0.039,其颗粒形状最不规则。粒径在0.60 mm以下范围的颗粒边界计盒维数较低,污泥颗粒形状较为规则。结果表明,大粒径的AGS更有利于一些大型后生生物的生长和附着,这也是导致大粒径的边界比起小粒径更显不规则的原因。大粒径颗粒表面的不规则程度也明显高于小粒径颗粒。粒径在0.80 mm以上的AGS其密实度较为理想。利用分形维数可以清晰地表征、区分不同粒径AGS的密实和规则程度,为AGS的形成、结构及理化特征研究提供了依据。     

SBR法反硝化模糊控制参数pH和ORP的变化规律

为实现SBR法处理啤酒废水反硝化的在线模糊控制,研究了啤酒原水及其不同投加量、不同投加方式以及乙酸钠、甲醇和内源呼吸碳源对反硝化过程中pH和ORP变化规律的影响.结果表明,pH不断上升直至反硝化结束转而持续下降;ORP则减速下降,在反硝化结束时突然下降速度增加出现拐点.不论使用何种碳源以及不论投加碳源的方式和数量如何都证明在反硝化结束时pH和ORP有特征点出现,通过pH上升的速度的差别可以判断碳源是否充足,调控碳源的投加.     

连续进水对好氧颗粒污泥稳定维持的影响

为了考察连续进水对好氧颗粒污泥稳定维持的影响,在SBR反应器中接种成熟的好氧颗粒污泥,采用连续进水、间歇出水的方式运行.在反应器运行过程中,部分好氧颗粒污泥解体,完整存在的好氧颗粒污泥表面附着生长树枝状污泥和少量丝状菌.SVI在最初的13d内逐步上升,随后趋于稳定.同时,考察了好氧颗粒污泥在连续进水运行过程中EPS含量的变化以及EPS的空间分布变化:胞外多糖的含量在运行过程中呈下降趋势;胞外蛋白的含量整体呈先上升后下降的趋势;反应器运行15d后,胞外蛋白和胞外多糖的含量趋于稳定.连续进水运行30d后,EPS空间分布最大变化是β-D吡喃葡萄糖,它大量聚集在颗粒的表层及颗粒中伸出的树枝状污泥及丝状菌的表层.本研究表明,连续进水的运行方式不利于好氧颗粒污泥的稳定维持,底物浓度梯度为好氧颗粒污泥稳定维持的重要因素之一;EPS的分泌量以及空间分布对好氧颗粒污泥的形成及其稳定维持起着至关重要的作用.     

冬季北京城区PM2.5诱导人肺上皮细胞系A549中多环芳烃受体(AhR)通路的激活

使用冬季北京市城区的细颗粒物（PM_2.5）评估其对人肺上皮细胞系A549中多环芳烃受体（AhR）通路的激活作用.利用CCK-8法检测细胞暴露PM_2.5后的存活率,选取50%抑制浓度（IC₅₀）作为细胞暴露剂量,采用Western blot和免疫荧光检测PM_2.5暴露诱导AhR定位变化,采用荧光定量PCR和Western blot检测AhR的靶基因CYP1A1的转录和翻译水平改变,应用双荧光素酶报告基因法测定AhR与靶基因结合位点（XRE）的活性,利用酶标仪测定CYP1A1的酶活性改变.结果显示,随着暴露时间的增加,AhR逐渐从细胞质易位至细胞核;CYP1A1 mRNA和蛋白质的表达水平也呈时间依赖性显著增加;AhR与XRE结合活性的增加表明了PM_2.5诱导CYP1A1增加的调节机制;最后引起细胞内CYP1A1酶活性显著增加.研究表明,来自冬季北京城区的PM_2.5样品可激活A549细胞的AhR通路,提示AhR介导的信号途径可能与PM_2.5的暴露毒性有关.