进水底物浓度对蔗糖废水产酸合成PHA影响研究

混合菌群合成生物可降解塑料(PHA)成为目前研究的热点,三段式PHA合成工艺(水解产酸、产PHA菌富集、PHA合成)被广泛应用.在三段式工艺中,产PHA菌的富集非常关键,只有稳定产生PHA菌才能保障PHA合成的产量.针对产PHA菌富集系统容易出现污泥膨胀的问题,本研究考察了进水底物浓度对产PHA菌富集效率及运行稳定性的影响.在560mg·L-1、1 120 mg·L-1、1 680 mg·L-1这3组不同进水底物浓度的对比实验中,证实了COD 1 120 mg·L-1条件下富集反应器能够在较短污泥龄下稳定富集具有较高污泥浓度的高效产PHA菌,且不会发生污泥膨胀.在94 d的富集期后其批次实验最大PHA含量、PHA转化率(COD/COD)及PHA比合成速率能分别达到50%、0.714 5及0.191 2 mg·(mg·h)-1.研究还同时证实细胞内糖原水平高低与其PHA合成能力密切相关,可采用其作为富集效果的重要检测指标之一.     

静置/好氧/缺氧序批式反应器（SBR）脱氮除磷效果研究

以静置段代替传统厌氧段,采用后置缺氧方式,考察了静置/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)(R1)的生物脱氮除磷(BNR)性能,并与传统厌氧/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)(R2)进行对比.两反应器进水乙酸钠、氨氮(NH+4-N)及磷酸盐(PO3-4-P)浓度均分别为350 mg·L-1(以COD计)、40 mg·L-1及12 mg·L-1,水力停留时间(HRT)为12 h.研究结果表明,R1长期运行中磷的去除率与R2相当,分别为92.4%和92.1%,而总氮(TN)去除率则较R2高,分别为83.5%和77.0%.R1静置段省去搅拌但仍能起到厌氧段的作用,为好氧快速摄磷奠定了基础,同时R1缺氧段发生反硝化摄磷,使出水磷降至0.91 mg·L-1.好氧段内R1发生了同步硝化-反硝化(SND),贡献了18.0%的TN去除量,R2也存在SND,但脱氮贡献率较少,仅为9.8%.R1和R2后置缺氧反硝化均以糖原驱动,反硝化速率分别为0.98、0.84 mg·g-1·h-1(以每g VSS产生的N(mg)计),出水TN分别为6.62、9.21 mg·L-1.研究表明,静置段代替传统厌氧段后,可获得更好的脱氮效果,且工艺更为简化.     

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.     

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.     

pH值对SBR单级好氧生物除磷的影响

在2个序批式反应器(R1、R2)中,以合成废水为对象,研究了不同pH值(R1:pH8±0.2;R2:pH7±0.2)对单级好氧生物除磷的影响;并通过比较周期中主要储能物质的变化,探讨了产生不同除磷效果的原因.结果表明,R1与R2均具有较高除磷性能,R1与R2中的平均去除率分别为94.9%,83.5%,pH值对SBR单级好氧生物除磷有一定的影响.导致R1具有较高除磷性能的原因是其对聚磷的依赖程度更大.好氧段R1糖原积累量低于R2(R1为1.42mmol/g,R2为1.55mmol/g),但降解量却高于R2(分别为1.41,1.19mmol/g);静置期,R1中糖原无明显变化,R2中则观察到明显的糖原降解.R1与R2均有明显的释磷现象,R1释磷量高于R2(释磷量分别为9.65,7.33mg/L).整个周期中,R1中PHA无明显变化,而R2中则在好氧段有少量减少,静置期有少量上升.     

生物除磷过程厌氧释磷的代谢机理及其动力学分析

运用充分曝气后的好氧末端活性污泥进行了厌氧释磷实验.结果表明,在厌氧释磷过程中VSS呈现出上升的趋势,而MLSS及灰分均呈现出下降的趋势.当微生物体内的糖原耗尽时,会引起厌氧吸收HAc及释磷过程的中断.得出ΔρPΔρPHB、ΔρGLYΔρPHB、ΔρPΔCOD、ΔρPHBΔCOD各比值的平均值分别为0.48、0.50、0.44、0.92.通过对厌氧吸收HAc及释磷动力学过程进行模拟,得到QHAc,max为164mg·g-1·h-1,QP,max为69.9mg·g-1·h-1,KGYL为0.005,KCOD为3mg·L-1.ΔρPΔCOD与溶液中pH呈明显的线性关系,且得到了二者之间的线性方程.     

聚糖菌颗粒污泥的有机物吸收及胞内储存特性

 采用特殊运行方式的厌氧-好氧SBR系统(厌氧后排水),在乙酸钠、葡萄糖及葡萄糖-乙酸钠混合基质条件下均培养出了稳定的聚糖菌颗粒污泥.通过对典型周期有机物、磷酸盐、胞内糖原及聚β-羟基丁酸(PHB)变化的测定分析,证明有机基质的种类对于聚糖菌能量利用模式、有机物吸收速率及胞内储存物质种类具有显著的影响.污泥初始胞内糖原水平是有机物吸收数量及吸收速率的关键影响因素,当糖原水平低于0.05g/gSS时,厌氧有机物去除率与糖原水平直接相关:而糖原水平高于0.05g/gSS时,厌氧有机物去除率趋于稳定.不同糖原水平污泥厌氧吸收有机物的速率具有明显差异,在厌氧初期有机物快速吸收阶段,有机物厌氧吸收速率随胞内糖原水平升高而增加.     

厌氧序批操作反应器中糖原储存及代谢模式研究

文章研究了在以葡萄糖为基质的厌氧序批操作反应器(ASBR)中糖原的储存及代谢模式,结果表明:当进水结束时,基质水解的量占36.22%,基质储存的量占50.48%。胞内糖原的代谢受到糖原总量和胞外挥发性脂肪酸(VFA)含量的影响,糖原总量和代谢速率成正比,最高可达26.36 mg/(g VSS·h);胞外VFA含量和代谢速率成反比。"快速吸收储存、缓慢利用"是微生物利用糖原的过程中的主要特点,糖原的代谢模式为"葡萄糖-胞内糖原储存-VFA"。     

厌氧条件下序批操作与连续操作对基质利用的影响

研究了在厌氧条件下以葡萄糖为基质的序批操作与连续操作反应器中微生物利用基质的不同途径。结果表明，在连续操作中，反应器内的VFA及污泥中的糖原含量保持不变，葡萄糖被用于产生甲烷和微生物增殖，两者分别占进水COD的79.34%和20.62%。在序批操作中，当进水结束时，50.17%的葡萄糖被转化为糖原储存于细胞体内，反应器内的VFA、产生的甲烷及微生物增殖分别占进水COD的25.05%、11.56%和13.22%；当反应结束时，葡萄糖转化为甲烷和微生物细胞的部分分别占进水COD的78.13%和20.6%，积累的VFA及储存的糖原被微生物代谢。两种不同操作模式下葡萄糖的代谢途径不同，序批式反应器中由于糖原储存的存在，减缓了VFA的积累，为厌氧系统的高效、稳定运行提供了保证。     

营养限制对厌氧序批操作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序批操作反应器(ASBR)中营养物浓度限制对基质吸收和储存的影响及其恢复重建过程。结果表明,营养物限制条件下,发酵细菌表现为过量吸收基质并储存为糖原,形成隐性增殖以维持其细胞的正常结构和代谢功能;而甲烷菌由于无储存能力,其表现为活性逐渐降低。短期营养限制条件下(1个周期),基质中无磷时,储存量增加29%;基质中无氮时,储存量增加90%;基质中既无氮也无磷时,储存量增加26%。长期(31个周期)营养限制(基质中氮磷含量减小50%)下,胞内储存糖原量可高达正常状态下的4.8倍,但甲烷活性减少为正常状态下的17.78%。营养物限制对发酵细菌影响较小,对甲烷菌影响较大。将氮磷浓度恢复正常后,反应器的产甲烷能力恢复较快,出水COD经31周期后恢复正常,而胞内糖原在85周期后恢复正常。