好氧颗粒污泥特性、应用及形成机理研究进展

好氧颗粒污泥因具有良好的沉降性能、较高的生物量、对污染物较高的去除能力,以及在工程应用中占地面积较少和运行成本较低,近年来被广泛关注.本文综述了絮状污泥的颗粒化过程,好氧颗粒污泥形成的影响因素及其物理、化学和生物学特性.研究发现,好氧颗粒污泥在生活污水、高浓度有机废水和富含有毒有害物质的废水处理中均可发挥重要作用,可以高效去除污水中的氮磷污染物、工业废水中的有机物、毒性物质和重金属等.好氧颗粒污泥的形成机理存在4种假说,基于絮状污泥颗粒化过程中形成的胞外聚合物及其助凝作用被普遍认为是好氧颗粒污泥的形成机理.最后进行了问题分析和前景展望,认为突破培养过程相对漫长、培养条件相对严苛技术瓶颈的好氧颗粒污泥技术对废水处理效能的提升具有重要意义.图3参110     

好氧颗粒污泥胞外聚合物的产生及其分布

考察了不同操作条件和基质条件对好氧颗粒污泥中胞外聚合物(EPS)产生的影响及其在污泥和体系上清液中的分布.结果表明:随体系操作条件和基质条件的变化,好氧颗粒污泥内部和上清液中的EPS含量呈规律性变化.相对而言,好氧颗粒污泥中EPS含量的变化幅度较小,过多的EPS则释放到上清液中.大量EPS的释放只发生在颗粒污泥解体时,而酸性条件和不适当的C/N比不利于好氧颗粒污泥的形成及形态保持.体系溶解氧为4.5 mg·l-1,pH为中性,污泥负荷小于等于0.37kgCOD·kg-1MLSS·d-1,碳氮比为20∶ 1时,好氧颗粒污泥中EPS的含量约占污泥总质量的9%-12%,与厌氧颗粒污泥(0.6%-20%)相近,但远低于絮状活性污泥(80%),此时,EPS在上清液中的含量最低或接近最低,为14-26 mg·l-1.     

污水处理好氧颗粒污泥生产运行中的结构与稳定性

在过去的20多年里,好氧颗粒污泥(AeGS)技术在污水生物处理领域得到广泛研究和实际应用.目前,国内外已在AeGS形成机制、工艺参数优化、功能菌群解析、微生物代谢分泌强化等方面取得了研究进展,尤其在揭示颗粒化机理和加速颗粒化过程上成果显著,基于AeGS形成过程的四步理论和三大假说,已能实现AeGS在30 d甚至更短期内...     

好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化

采用人工配制的模拟生活污水，通过对运行条件的调控，在序批式反应器(SBR)中培养出了高活性的好氧颗粒污泥，颗粒污泥浓度达到4．55g/L以上，SVI值在32.5左右，反应器对于COD、NH3—N的去除率分别在83.6％—92.8％和82.3％—98.5％之间。实验结果表明：由于好氧颗粒污泥的存在，SBR反应器内发生了同步硝化反硝化(SND)反应，而不是通常所认为的顺序式硝化反硝化(SQND)反应。     

低碳氮比废水好氧颗粒污泥系统稳定性及微生物种群多样性研究

低碳氮比(C/N)废水处理是含氮废水处理中的难题之一.本实验在C/N为4:1和2:1(COD和NH₄⁺-N浓度分别为400 mg·L^-1和100 mg·L^-1,400 mg·L^-1和200 mg·L^-1)条件下,考察好氧颗粒污泥系统对低碳氮比废水的处理效果、长期运行稳定性,研究C/N对好氧颗粒微生物结构变化的影响.研究结果表明,在C/N为4:1的废水中接种活性污泥培养好氧颗粒污泥,形成的颗粒沉降性能良好,MLSS为4.94 g·L^-1,SVI30为40 mL·g^-1,COD去除率90%以上,氨氮去除率接近100%.降低碳氮比,即C/N为2:1后,好氧颗粒的物理及硝化性能无明显变化,MLSS为11.38 g·L^-1,SVI₃₀/SVI₅维持在1左右,COD去除率大于85%,氨氮去除率98%.碳氮比降低使颗粒微生物多样性减少,其中陶厄氏菌受影响较小,而硝化功能菌出现更替:噬氢菌、食酸菌、里德拜特氏菌消失,鞘氨醇单胞菌、束缚杆菌等成为优势菌种.实验表明,该低碳氮比条件下好氧颗粒污泥系统能够稳定运行,且具有优良的处理性能.     

好氧颗粒污泥耐受高碳氮负荷过程中的群体感应

为了探究好氧颗粒污泥耐受高负荷碳氮的生物学机制,对比分析了不同负荷条件下好氧颗粒对污染物的去除、形体结构和群体感应现象.结果表明,好氧颗粒污泥具有同时耐受高碳氮负荷的能力,当进水COD负荷为12.9 kg m-3 d-1时去除率为90%以上,NH4+-N负荷为0.455 kg m-3 d-1时去除率在80%以上.随着负荷的提高,颗粒的粒径不断减小,这可能增强颗粒的传质传氧作用.在进水负荷COD 8.9-10.9 kg m-3 d-1、NH4+-N 0.355-0.455 kg m-3 d-1时,AI-2活性较强,微生物之间相互交流比较活跃,并且保持较好的COD和NH4+-N去除效果.好氧颗粒污泥内部的AI-2活性高于出水溶液.研究表明,群体感应可能在好氧颗粒污泥同时耐受高碳氮负荷中发挥着重要的作用.     

好氧颗粒污泥对水溶液中酸性淡黄2G的生物吸附

利用好氧颗粒污泥对酸性淡黄2G溶液进行吸附脱色研究,考察了pH值、吸附剂用量、初始酸性淡黄2G的浓度、温度以及NaCl浓度对吸附过程的影响.实验结果表明,吸附过程对溶液pH值具有很高的依赖性,其最佳pH值为2.0.Temkin等温线在整个实验染料浓度范围内能够很好地描述吸附过程.吸附动力学符合准二级动力学模型.内部扩散和边界层扩散都可能影响生物吸附速率.热力学分析表明,吸附过程是一个自发的放热过程.采用FTIR分析的结果进一步揭示了颗粒污泥上官能团(如胺基、羧基和羟基等)可能是染料生物吸附的活跃结合位点.这些结果表明,好氧颗粒污泥可以作为吸附剂以去除水中的酸性淡黄2G。     

异养硝化微生物菌剂及其好氧颗粒污泥的脱氮试验

在3个相同的反应器(No.1、No.2、No.3)中,向活性污泥中投加异养硝化微生物菌剂,以批次试验和SBR试验的方式,研究了异养硝化微牛物菌剂对模拟废水的处理效果.结果表明,该菌剂可以大幅度提高活性污泥对氨氮和COD的去除率.批次运行试验中,反应器No.1运行3 d,氨氮去除率大于98.11%,COD去除率大于99%.该投加菌剂的活性污泥每克干污泥的脱氮能力为15.77 mg d-1.以SBR方式运行16 d的试验中,可能是由于功能菌株的流失导致3个反应器的脱氮效果有逐步降低的趋势.采用该异养硝化脱氮微生物菌剂培育出的异养硝化好氧颗粒污泥对模拟废水进行了脱氮试验.在较低运行温度(11～13℃)下以SBR方式运行10 d,反应器处理效果稳定,氨氮去除率70.75%～76.42%,COD去除率在90%以上.该异养硝化好氧颗粒污泥每克干颗粒的脱氮能力为372.00 mg d-1.以上试验都没有发现硝酸氮和亚硝酸氮的积累.图5表1参19     

城市污泥中邻苯二甲酸酯的好氧降解规律研究

为评价邻苯二甲酸酯类环境激素在环境中的滞留情况,妥善解决城市污泥的处理处置问题,对城市污泥中6种邻苯二甲酸酯的好氧生物降解规律进行了研究。结果表明,邻苯二甲酸酯的好氧生物降解性随烷基链含碳数的增加而降低;其好氧降解过程可用一级动力学模型描述;其好氧生物降解速率常数与烷基链含碳数、降解半衰期与烷基链含碳数、降解速率常数与正辛醇—水分配系数之间存在良好的相关性。     

城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态转化

城市污泥是一种富含作物生长需要的多种养分的生物固体废弃物,但重金属问题又成为影响污泥农用的关键因素,而重金属的生物活性、迁移性及毒性不仅取决于总量,很大程度上取决于其存在的形态.该实验通过调节城市污泥的水分和C/N比,利用笔者所在课题组自行开发的好氧堆肥反应器进行城市污泥堆肥处理,经过为期20 d的好氧堆肥处理,研究堆肥前后污泥中的重金属总量和化学形态的变化.实验结果表明:堆肥处理由于添加能源调理剂等,使堆肥产品中的重金属含量低于原污泥,符合了农用污泥污染物控制标准;同时堆肥也改变了重金属的化学形态,降低了剧毒性的Cd的生物有效性.对污泥及堆肥的重金属形态研究发现:大部分重金属主要以残渣态形式存在,生物毒性很小,农用时的重金属污染度也很低.     

4种短链全氟化合物替代物在城市污水处理厂的污染特征研究

全氟辛烷羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛烷磺酸(perfluorooctyl sulfonate,PFOS)等长链全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)具有持久性、生物累积性和毒性,近年来发现一些短链PFCs具有相对较短的半衰期,可以成为PFOA和PFOS的替代品,这些物质包括C4和C6结构的PFCs,如全氟丁烷羧酸(perfluorobutanoic acid,PFBA)、全氟己烷羧酸(perfluorohexanoic acid,PFHx A)、全氟丁烷磺酸(perfluorobutyl sulfonate,PFBS)和全氟己烷磺酸(perfluorohexyl sulfonate,PFHx S)。为解析我国城市污水厂短链PFCs污染水平和地域分布特征,本研究调查了我国不同地区17座城市污水处理厂的进水、二沉出水和污泥中4种短链PFCs的分布和浓度水平。结果表明4种短链PFCs、PFOA和PFOS在17座污水厂进水中检出率均为100%(6种目标物单体浓度范围:0.19~274.72 ng·L-1);污泥中PFOS和PFOA检出率为100%(PFOS:2.08~72.31 ng·g-1,PFOA:1.03~24.81 ng·g-1),PFBA、PFHx A检出率为100%(0.60~3.33 ng·g-1),PFBS和PFHx S的检出率分别为42.11%和63.16%。在污水厂进水中,将PFOA和PFOS与其同类的短链PFCs浓度进行比较,发现短链PFCs分别相对于PFOA和PFOS的比例最高可达93.47%和94.57%。4种短链PFCs、PFOA和PFOS的地域分布差异明显,总浓度呈现出华东、华南地区高于西北、东北、华北地区的趋势,其中华东地区调查的污水处理厂浓度最高。污水厂4种短链替代物主要通过污水排放,不同污水厂的日排放总量(污泥和出水)为0.25~273.07 g·d-1,万吨水排放量范围为0.04~1.37 g。研究将为我国全氟化合物替代物污染和控制提供数据基础和科学依据。     

上海某城市污水处理厂污水中药物和个人护理用品(PPCPs)的调查研究

通过两次采集上海某大型污水处理厂的水样,采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-M S/MS)技术对水样中的94种典型药物和个人护理用品(PPCPs)进行分析,并初步分析了污水处理工艺对典型药物的处理效果.结果显示,该厂污水中有咖啡因、布洛芬、酮洛芬、双氯酚酸、氧氟沙星、睾酮、诺龙、磺胺吡啶、磺胺甲恶唑、甲砜霉素、氟甲砜霉素、氯贝酸、磺胺二甲基嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、氯霉素和诺龙等15种药物被检出和定量.初沉出水中药物总浓度为8 643～10 481 ng·L1,主要为咖啡因,出厂水中药物总浓度为1 005 ～1 076 ng·L1.其中,磺胺二甲基嘧啶、甲砜霉素和氟甲砜霉素在相关报道中较少进行检测或没有检出.磺胺二甲基嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、氯霉素和诺龙4种药物经生化反应池(A/A/O)和二沉池处理之后未检出.以A/A/O为核心技术的污水处理工艺对咖啡因、氯霉素、甲砜霉素和诺龙等药物处理效率较好(85％～99％),但对大部分药物处理效果并不显著.     

城市污水处理厂沼气发电的两种方式

作为污泥厌氧消化处理的副产品,沼气是城市污水厂极具有使用价值的能源,本文主要介绍了城市污水处理厂沼气发电的两种方式：沼气发电机和沼气燃烧电池发电。     

革新的UNITANK法处理城市污水的特性

对UNITANK法的传统运行模式做了改进。在此基础上，考察了水力停留时问、溶解氧浓度和泥龄等重要因素对处理效果的影响。结果表明，将系统控制在适宜的条件下，出水COD和NH3-N均可达到污水综合排放一级标准。提出了后续研究中改善除磷效果的措施。     

剩余污泥好氧堆肥生产有机复混肥的肥分及效益分析

城市污水处理厂剩余污泥含有大量有机质和氮、磷等营养元素,是农业生产宝贵的肥源。将污泥制成有机复混肥可以使作物增产,并改善土壤结构、提高土壤肥力。     

寒冷地区城市污水处理厂污泥膨胀及其控制

结合大庆乘风庄污水厂运行 5年来两次污泥膨胀的实例 ,对活性污泥系统发生污泥膨胀的主要原因进行了分析 ,提出在寒冷地区活性污泥系统中 ,除低氧、低负荷外 ,低温也是造成膨胀的原因之一。对此提出采用减小曝气池污泥浓度或单池连续运行以提高负荷和鼓风机进风口空气加热提高曝气池水温的方法 ,可使膨胀得到有效控制。     

城镇污水二级处理和再生水三级处理过程的雌激素活性变化

环境雌激素污染与野生动物性别比例和繁殖密切相关,是人体生殖功能紊乱、发育异常、心血管疾病和癌症发生等的重要因素之一。针对污水处理厂排水造成的环境雌激素污染,采用重组酵母菌方法研究大连、沈阳、哈尔滨和天津的5个典型城市污水厂和再生水厂水处理过程中雌激素活性的变化规律,分析二级处理和再生水厂三级处理对环境雌激素的削减效率。4个采用活性污泥法和紫外消毒工艺的污水厂出水的雌激素当量(EEQ)为0.5～1.5 ng·L~(-1)。再生水厂三级处理工艺的出水雌激素活性低于检测限(0.02 ng·L~(-1))。分级组分测试结果显示,污水雌激素活性主要由强极性组分和弱极性组分引起,紫外消毒后强极性组分雌激素活性升高。4个城市污水处理厂一级处理和活性污泥处理对环境雌激素的削减率为46%～81%,紫外消毒的削减率为5.2%～22%。某再生水厂混凝、微滤和反渗透对环境雌激素的削减率分别为63%、16%和98%。研究表明,活性污泥法二级处理排水回用仍造成一定程度环境雌激素污染,三级处理工艺可有效提高环境雌激素污染物削减率。     

我国城市污水处理的有效措施

我国水环境污染和水资源短缺,促进了污水处理厂的建设,而污水处理工艺在很大程度上决定了污水处理厂的投资、基建费用、用地和运行管理费用。文章介绍了我国有污水处理厂的工艺、投资和运行费用。结合我国的基本国情,提出了建立经济有效的处理工艺的措施。     

Formation of disinfection by-products during sodium hypochlorite cleaning of fouled membranes from membrane bioreactors

•HAAs was dominant among the DBPs of interest. •Rising time, dose, temperature and pH raised TCM and HAAs but reduced HANs and HKs. •Low time, dose and temperature and non-neutrality pH reduced toxic risks of DBPs. •The presence of EPS decelerated the production of DBPs. •EPS, particularly polysaccharides were highly resistant to chlorine. Periodic chemical cleaning with sodium hypochlorite (NaClO) is essential to restore the membrane permeability in a membrane bioreactor (MBR). However, the chlorination of membrane foulants results in the formation of disinfection by-products (DBPs), which will cause the deterioration of the MBR effluent and increase the antibiotic resistance in bacteria in the MBR tank. In this study, the formation of 14 DBPs during chemical cleaning of fouled MBR membrane modules was investigated. Together with the effects of biofilm extracellular polymeric substances (EPS), influences of reaction time, NaClO dosage, initial pH, and cleaning temperature on the DBP formation were investigated. Haloacetic acids (HAAs) and trichloromethane (TCM), composed over 90% of the DBPs, were increasingly accumulated as the NaClO cleaning time extended. By increasing the chlorine dosage, temperature, and pH, the yield of TCM and dichloroacetic acid (DCAA) was increased by up to a factor of 1‒14, whereas the yields of haloacetonitriles (HANs) and haloketones (HKs) were decreased. Either decreasing in the chlorine dosage and cleaning temperature or adjusting the pH of cleaning reagents toward acidic or alkaline could effectively reduce the toxic risks caused by DBPs. After the EPS extraction pretreatment, the formation of DBPs was accelerated in the first 12 h due to the damage of biofilm structure. Confocal laser scanning microscopy (CLSM) images showed that EPS, particularly polysaccharides, were highly resistant to chlorine and might be able to protect the cells exposed to chlorination.     

循环式活性污泥法处理城市污水

循环式活性污泥法工艺（ＣＡＳＴ）是序批式活性污泥法工艺（ＳＢＲ）的一种变型。它综合活性污泥法和ＳＢＲ工艺特点,与生物选择器原理结合在一起,真有抗冲击负荷和除磷脱氮功能。本文介绍了该工艺的特点,以及处理城市污水的工程设计。