厌氧消化过程中温度骤降对酸化活动抑制性的研究

对于厌氧消化过程的酸化阶段,反应器内温度的快速下降将对碳水化合物的分解和产酸活动产生明显抑制。当温度依次从30℃下降到25、20和15℃时,反应器内厌氧微生物数量呈缓慢减少趋势,受温度影响不大;但是,厌氧酸化过程却明显表现出受到每一次骤然降温的影响,其碳水化合物的平均去除率随温度骤降从92%依次降低为84%、72%和25%,且最低分别达到78%、52%和10%。研究还表明,随着温度的骤降,厌氧酸化活动将立即受到强烈抑制,并需要一定的时间来恢复以适应发酵温度的改变。     

甘油基混合培养物合成PHA及其与OUR的关系

聚β羟基烷酸盐(PHA)以其较好的生物相容性、可生物降解性和再生性成为最有前途的生物高分子材料.本文基于甘油作为基质在饱食-饥饿模式下富集合成PHA的混培物,以乙酸、丙酸、丁酸、乳酸和葡萄糖作为基质考察混培物合成PHA的基质广谱性,结果表明乳酸和乙酸作为基质时PHA的产率系数较高;使用不同比例乙酸/丙酸混合基质时,PHA产量随着乙酸含量的增加而增大,乙酸/丙酸为3∶1时PHA产量最高.通过活性污泥同时贮存与生长模型模拟与线性回归两种方法证实,在单一基质或乙酸/丙酸混合基质情况下,PHA合成速率与OUR存在线性关系,因此,基于在线OUR测量数据可以实时估计PHA合成量.     

外加微量N2H4下SBR中硝化微生物特性

运行实验室规模单级硝化序批式反应器(SBR),研究长期外加微量N_2H_4(约3 mg·L~(-1))对硝化污泥中功能微生物好氧氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)的影响.结果表明,外加微量N_2H_4的硝化污泥中,AOB主要属于亚硝化球菌(Nitrosococcu)属和亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)属,另有少部分属于亚硝化螺旋菌(Nitrosospira)属,NOB属于硝化杆菌(Nitrobacter)属.外加微量N_2H_4前后,AOB amoA基因拷贝数(以干污泥计)由1.0×10~9copies·g~(-1)减少为2.09×10~4copies·g~(-1),NOB nxrB基因拷贝数由1.28×10~7copies·g~(-1)减少为2.56×10~5copies·g~(-1).AOB对环境因素较NOB相比更为敏感,N_2H_4对硝化微生物的抑制与毒性作用使外加微量N_2H_4的硝化污泥中AOB流失幅度大于NOB,但定量PCR方法无法准确比较N_2H_4对AOB与NOB活性抑制的强弱.长期外加微量N_2H_4破坏硝化微生物活性,使反应器崩溃.因此在没有厌氧氨氧化菌(AnAOB)消耗N_2H_4的亚硝化系统中,企图通过调控外加N_2H_4浓度水平抑制NOB活性,从而进一步洗脱NOB提高脱氮性能可能无法实现.     

氨氧化菌混培物在O2/微量NO2下的氨氧化动力学

运用序批式试验,在无分子氧条件下,确定了好氧氨氧化菌的NO₂型氨氧化动力学方程,得到了最大氨氧化速率［q_NO2,max=0.144　mg·(mg·h)^-1］、二氧化氮半饱和常数(k_NO2=0.821 μmol·L^-1）和二氧化氮抑制性常数（k_i=1.721 μmol·L^-1）.在微量NO₂气体中添加2% O₂氧气后,氨氧化速率明显提高,最大氨氧化速率发生在体积分数2% O₂和50×10^-6 NO₂的条件下,达到0.198 　mg·(mg·h)^-1.在21%　O₂和微量NO₂条件下,氨氧化速率继续大幅度提高;在21%　O₂和100×10^-6　NO₂时氨氧化速率达到0.477 　mg·(mg·h)^-1,比无NO₂空气曝气条件下氨氧化速率高3倍.提出了NO₂表观强化氨氧化函数的概念,建立了在O₂和微量NO₂混合气体下的氨氧化动力学方程,利用2%　O₂和微量NO₂条件下的实验结果验证了动力学方程,讨论了NO₂强化氨氧化的机理.     

混合呼吸仪评估pH 值和重金属对污泥活性的抑制

以自制混合呼吸测量仪进行活性污泥好氧呼吸测量,评估了pH 值和Cu²⁺、Zn²⁺、Cr⁶⁺对活性污泥的急性抑制作用.结果表明,pH 值从7.73 降至3.73 时,污泥活性受到轻微抑制,说明活性污泥对酸性环境有较强的耐受性.Cu²⁺、Zn²⁺和Cr⁶⁺对活性污泥有不同的抑制特性;多次测量得到的抑制率-浓度关系拟合结果较一致,相关性指标R2 多在0.98 以上. Cu²⁺、Cr⁶⁺和Zn²⁺的半抑制浓度(IC50)分别为3.24,54.40,957.70 mg/L.变动系数(CV)分别为5.56%,9.71%,44.78% [Zn²⁺的20%抑制浓度(IC₂₀)的CV 为18.59%].     

应用质子变化滴定测量法监测氨氧化的化学计量关系

开发了一套监测批式废水生物处理系统质子变化的自动滴定测量装置.装置由批式反应器、数据自动采集与保存系统和药品自动投加系统组成.通过实际测量活性污泥氨氧化反应中氢离子产生量与氨消耗量的化学计量比值,考察自动滴定测量装置的测试精度.在1L的反应器中改变氨氮浓度(以N计)分别为1.67、3.33、8.33、16.66和30.00mg/L下实测比值与其理论值十分接近,相对误差在2.09%～6.34%之间;保持氨氮浓度16.66mg/L,在1、2、3和4L的反应器中实测比值相对误差在2.09%～-18.57%之间,随反应器体积增大而明显增大.反应器系统中的碳酸氢盐和氨盐缓冲体系,特别是在较大容积反应器中的滴定动态效应是导致测试误差的重要原因.研究成果为滴定测量方法在废水生物处理过程中监测质子变化提供了一种重要方法.     

EGSB反应器中实现完全自营养脱氮与运行优化

同时接种好氧氨氧化污泥和厌氧氨氧化污泥启动EGSB反应器,培养完全自营养脱氮颗粒污泥,总氮去除速率达0.101 kg·(m³·d)^-1.基于边界层假设模拟颗粒污泥与液相主体间的传质过程,并将其与颗粒污泥内传质过程以及好氧氨氧化、厌氧氨氧化和亚硝酸盐氧化过程相耦合,建立了颗粒污泥完全自营养脱氮模型,应用实验结果对模型进行了验证.根据模拟结果对EGSB反应器运行条件进行优化,总氮平均去除效率由52%提高到61%,平均去除速率由0.103 kg·(m³·d)^-1提高到0.114 kg·(m³·d)^-1.     

EGSB-BAF集成系统实现厌氧氨氧化、甲烷化和短程硝化反硝化

将膨胀颗粒污泥床(EGSB)和曝气生物滤池(BAF)集成,EGSB出水进入BAF进行短程硝化,BAF出水外回流至EGSB反应器为后者提供亚硝态氮,在不需外部投加亚硝态氮的条件下,实现厌氧氨氧化、甲烷化和短程硝化反硝化的耦合,系统地处理ρ(氨氮)为50 mg/Lg和ρ(CODcr)为500 mg/L的合成废水.结果表明:当外回流比为200%时,系统CODcr,氨氮和总氨的去除率分别为92.4%,97.4%和80.6%;出水ρ(氨氮),ρ(亚硝态氮),ρ(硝态氮)和ρ(CODcr)分别为1.05,4.30,2.56和35.3 mg/L;CODcr,总氮和氨氮的去除负荷速率分别为1.770,0.137和0.164 kg/(m3·d).与传统的活性污泥过程相比,EGSB-BAF集成系统回收甲烷1.03 L/d,占系统CODcr去除量的37.0%;在系统总氯的去除过程中,厌氧氨氧化途径占35.9%,短程反硝化途径占47.4%.全程反硝化途径占16.7%.     

复杂水环境模拟研究与发展趋势

从水质变化过程、水体空间维度和边界条件三个方面简要回顾了水环境模拟的研究与发展进程。介绍了目前国内外广泛应用的综合性水质模型软件：QUAL2E/2K、CE-QUAL-RIV1、MIKE11、CE-QUAL-W2、MIKE21、Delft3D、WASP、EFDC、BASINS、WARMF、SMS的特点和适用范围,重点讨论了EFDC和WASP集成应用于复杂水环境模拟的优势。对复杂水环境模拟的发展趋势进行了展望。     

硝化过程中影响亚硝酸盐积累的因素

采用间歇式批试验法,改变pH值、DO浓度和温度,试验发现:当pH值分别为8.2、7.5、9.2、6.5和5.0,DO分别为1.0mg/L、2.0mg/L、4.5mg/L和温度为30℃、25℃、35℃和10℃时,氨氧化速率依次减小。进水氨氮浓度为50mg/L～250mg/L,保持pH值为8.0±0.2时,游离氨浓度为4.45mg/L～22.68mg/L左右,最大HNO2浓度远<0.2mg/L,游离氨和HNO2对好氧氨氧化菌的影响较小。结果表明,pH值、DO浓度和温度对好氧氨氧化菌的富集有显著影响。在富集过程中,控制pH值、DO浓度和温度是关键因素,游离氨和HNO2进行适当控制,以保证抑制亚硝酸盐氧化菌而不抑制好氧氨氧化菌。