低强度超声波强化污水生物处理中超声辐照周期的优化选择

为了对低强度超声波强化污水生物处理的重要工艺参数———超声辐照周期进行优化,采用城市污水处理厂的好氧活性污泥为试验材料,以好氧呼吸速率(Oxygen Uptake Rate,OUR)和TTC-脱氢酶活性(2,3,5-triphenyl tetrazoliumchloride-dehydrogenase activity,TTC-DHA)为指标,研究了频率35kHz、强度0.3W/cm²的超声波辐照10min后0～48h污泥活性的变化规律,发现超声辐照处理后8h污泥活性达到最大值,24h后超声波的强化作用基本消失.随后分别以8h和24h为超声辐照周期,进行了反复超声辐照处理试验.结果表明,当采用超声辐照周期为8h时,第2次超声辐照后污泥的活性就开始明显下降,3次辐照后污泥的活性下降到对照的一半;当采用超声辐照周期24h时,每次超声辐照后污泥活性依然有所升高,但是随着超声辐照次数增加,其升高的幅度逐渐降低.考虑到设备投资及处理效果稳定性,应采用8h的超声处理周期,每次只处理反应器内一定比例的污泥以避免反复超声引起的污泥活性下降.根据上述现象分析了低强度超声波改善污泥活性的机理.     

不同工况的低强度超声波处理对活性污泥活性的影响

采用好氧活性污泥为试验材料,以污泥的比好氧呼吸速率(SOUR)、混合液悬浮固体浓度(MLSS)、COD去除率及污泥产率系数λ(ΔMLSS/ΔCOD)为指标,通过对超声频率、声强和作用时间3个参数设计的均匀试验,研究不同参数组合的超声处理对活性污泥的活性和代谢过程的影响.结果表明,采用28　kHz、20　W/L、2　min这一参数组合的超声处理可以有效增强活性污泥的活性,提高COD去除效果,并减少污泥产量.同时还研究了污泥浓度MLSS对超声处理效果的影响.通过单因素多水平试验,确定了适合于最佳超声参数组合的MLSS值.对于本次试验所用污泥,MLSS为3?000　mg/L时,超声处理达到了理想效果.根据试验结果,还对低强度超声波影响活性污泥活性和代谢过程的机理提出了假说性解释.     

低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制

通过测定超声辐射前后污泥性质的变化,不同处理方式对污泥活性影响以及自由基清除剂NaHCO3加入对超声作用效果影响,初步探讨了低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制.研究结果表明,低强度超声辐射的机械作用和空化作用,使污泥絮体破碎,强化了固-液对氧的传质,提高了酶活性以及增加了溶液中可利用基质,从而强化了污泥的生物活性;不过,超声辐射同时也产生大量自由基,会对污泥生物活性产生抑制或破坏.因此,低强度超声辐射对污泥活性影响是促进效应和抑制效应共同作用的综合表现.     

低强度超声波强化污水生物处理中超声辐照污泥比例的优化选择

通过超声波的SBR反应器与对照反应器处理人工配制生活污水的对比试验,研究了利用低强度超声波强化污水生物处理的另一个重要工艺参数———超声处理污泥比例(即超声处理污泥量占反应器内总污泥量的百分比).设置超声波反应器采用频率35kHz、声强0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中一定比例的活性污泥辐照10min后再返回反应器.结果表明,超声处理污泥比例为10%时,其COD和NH₃-N去除率可分别提高5%和0.5%左右,以好氧呼吸速率(Oxygen Uptake Rate,OUR)表示的污泥活性可提高12%以上.通过对污泥增长率的研究表明,当超声污泥比例为10%,超声波反应器内污泥的增长率比对照反应器降低了11%左右,减轻了后续污泥处理工序的负荷.随着超声处理污泥比例的增加,污泥体积指数SVI持续增大,但是超声污泥比例不超过10%对污泥沉降性能影响不大.因此,在超声强化污水生物处理工艺中,可采用强度0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中的10%的活性污泥辐照10min后再返回反应器,来提高反应器的生物处理效率.     

低强度超声波强化生物降解硝基苯的研究

考察了三株硝基苯降解菌R.mucilaginosa、S.albidoflavus和M.luteus在不同超声条件下其降解性能的变化。实验结果表明：超声功率180 W,频率35 kHz,作用时间1 5 min时,能有效地提高硝基苯降解菌的降解率。在最佳超声条件下,与对照组相比,培养96 h后,三株菌的降解率分别提高了11...     

低强度超声波处理微囊藻的生物效应研究

该研究采用低强度超声波直接作用微囊藻,其沉降性和凝聚性均得到显著提高,从而有利于进行沉淀去除。低强度超声波是一种温和的除藻方式,经过低强度超声波作用后,微囊藻的细胞壁、细胞膜和类囊体均完整,细胞膜通透性、生长速度和细胞活性均无显著影响;但胞外聚合物和藻青素增多,细胞发生轻微质壁分离,抗氧化酶活性和丙二醛含量有不同程度提高,其中丙二醛含量极显著增加。据分析,促使微囊藻发生凝聚和下沉的原因可能是微囊藻细胞内含物少量外渗和伪空泡破裂导致,也可能是微囊藻应对低强度超声波的自我保护机制。     

低强度超声波强化污水生物处理机制

研究发现低强度的超声辐照可以有效促进微生物的活性,可将其用于强化污水的生物处理,通过增强反应器内微生物的活性来提高污水的处理效率.本文综述了超声波在生物工程和生物学上的国内外研究成果,对低强度超声波的生物效应以及在促进生物活性中的主要作用机制进行了探讨,并分析了其在强化污水生物处理中的应用前景.     

低强度超声波强化SMBR处理中的超声波参数优化研究

研究了利用低强度超声波强化低温一体式膜生物反应器（SMBR）污水生物处理中最优超声波参数的选择。结果表明,功率密度为0.27 W/L、辐照时间为20 min时,超声波对低温SMBR中COD去除的强化效果最佳。SMBR对NH3-N去除效果达到最佳时,超声波功率密度和辐照时间分别为0.27 W/L和15 min。综合考虑,选择更有利于低温时NH3-N去除的超声波参数：功率密度0.27 W/L、辐照时间15 min。经此超声波处理后COD、NH3-N的强化效果在24 h均能保持,故可设置超声波处理的时间间隔为24 h。     

低强度超声波强化SBR处理生活污水

通过设置超声波(ultrasound,US)的SBR反应器(sequence batch reactor,SBR)与对照反应器的对比试验,研究了超声波对SBR处理生活污水的强化效果.结果表明,采用强度0.3 W·cm^-2的超声波,每隔8h取SBR反应器中10%的污泥进行10min辐射处理,对COD的总去除率提高3%～6%,其出水COD与对照反应器的出水相比降低了40%～53%,通过该辐射处理有效提高了SBR反应器对模拟生活污水的高负荷冲击和有毒物质冲击的耐受能力.对于实际生活污水,设置超声强化使污泥耗氧呼吸速率(oxygen uptake rate,OUR)增加14%左右,有效提高了微生物对难降解有机物质的分解能力.对污泥沉降性能的研究表明,超声波强化会引起污泥的SVI值升高,但升高的幅度仅为5%左右,不会对系统的沉降性能造成显著影响.根据电镜观测以及种群结构分析发现,超声波对细胞产生了损伤作用,其表面出现了明显的皱褶,但是活性污泥种群结构并未发生显著变化.通过对2个反应器中活性污泥的呼吸动力学分析表明,设置US反应器中活性污泥对底物具有更高的利用率.     

好氧消化污泥减量技术工艺参数研究

为研究不同溶解氧（DO）下细胞自溶过程对城市生活污水处理厂生化污泥减量效果的影响,实验通过控制污泥DO值分别为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 mg/L进行污泥好氧消化实验,并以MLSS、TN、TP的变化情况来表征污泥减量效果,结果表明：当DO值为6 mg/L和5.5 mg/L时,曝气作用时间大于5 d时,污泥减少量分别达59.0%和53.0%,减量效果十分显著。同时对污泥上清液TN、TP的考察表明,在污泥减量的同时应注意解决尾水的处理问题。     

Low intensity ultrasound stimulates biological activity of aerobic activated sludge

This work aims to explore a procedure to improve biological wastewater treatment efficiency using low intensity ultrasound. The aerobic activated sludge from a municipal wastewater treatment plant was used as the experimental material. Oxygen uptake rate (OUR) of the activated sludge (AS) was determined to indicate the changes of AS activity stimulated by ultrasound at 35 kHz for 0–40 min with ultrasonic intensities of 0–1.2 W/cm². The highest OUR was observed at the ultrasonic intensity of 0.3 W/cm² and an irradiation period of 10 min; more than 15% increase was achieved immediately after sonication. More significantly, the AS activity stimulated by ultrasound could last 24 h after sonication, and the AS activity achieved its peak value within 8 h after sonication, or nearly 100% higher than the initial level after sonication. Therefore, to improve the wastewater treatment efficiency of bioreactors, ultrasound with an intensity of 0.3 W/cm² could be employed to irradiate a part of the AS in the bioreactor for 10 min every 8 h. Translated from Environmental Science, 2005, 26(4): 124–128 [译自: 环境科学]     

ECOSUNIDE工艺中活性污泥生物代谢活性的测定研究

利用差压仪测定原理,设计了在差压瓶中密闭投加基质的试验方法,测定了ECOSUNIDE工艺和其它4个不同工艺的污水处理厂曝气池混合液中活性污泥的生物代谢能力,通过内源呼吸速率和投加基质后的外源呼吸速率来表达生物代谢能力,采用各自的比呼吸速率用来比较单位污泥浓度的生物代谢活性能力。研究结果表明,具有高效脱氮除磷能力的ECOSUNIDE工艺中活性污泥在1～2 d时段内的比内源呼吸速率为43 mg O2(/gVSS.d),投加醋酸钠和氨氮后比外源呼吸分别为450和283 mg O2(/gVSS.d),均高于其它不同工艺的普通进水方式污水处理厂混合液相应的呼吸速率。该工艺在提高活性污泥中异养菌和自养菌代谢能力,缩短污染物去除时间上有较明显的优势。     

用快速生物活性测定仪测定活性污泥生物活性的研究

基于快速生物活性测定仪,对污水处理厂好氧生物处理单元的重要运行指标--污泥活性的长期变化、酸碱性、温度、毒性等外部环境条件对污泥活性的影响进行了测定与研究.结果表明,长期运行的活性参数变化幅度在20%以内;pH值偏离正常值时,生物活性有不同程度的下降,但对酸性环境的耐受能力远大于对碱性环境的耐受能力;温度升高,污泥的活性增强,温度超过42.5℃后,污泥活性遭到强烈抑制,但内源呼吸速率受温度的影响不明显;毒性物质对生物活性有很强的抑制作用,而且抑制可能是有选择性的.最后还测量了一个实际污水处理厂的污泥活性,标准偏差在20%以内.这表明,污泥活性测定结果较稳定,所测量的活性参数能够表征污泥的活性状态.     

超声波强化剩余活性污泥缺氧/好氧消化的研究

试验选取超声波声能密度,超声时间、超声间隔3个因素没计正交实验,研究了超声波对城市污水剩余活性污泥(WAS)的缺氧/好氧消化的作用.结果表明,经超声辐照的WAS缺氧/好氧消化9天后,MLVSS去除率最高达50.9%,比未经超声辐照的提高了14.4%.对实验结果的分析表明,超声波强化WAS的缺氧/好氧消化的最佧参数为:超...     

基于水蚯蚓摄食活性污泥的生长动力学研究

基于水蚯蚓摄食活性污泥的批量培养试验,考察了水蚯蚓在活性污泥中的生长规律,以及底物、溶解氧浓度由低到高变化对水蚯蚓比增长速率的影响.结果表明,在水温25℃±0.5℃、溶解氧4 mg.L-1、底物浓度4 000 mg.L-1条件下培养18周,水蚯蚓体重随培养时间的变化趋势较好地符合Gauss函数,最大比增长速率μAWma...     

水流紊动特性对活性污泥沉降性能的影响

为优化活性污泥处理系统的设计和运行,在SBR反应器中通过改变搅拌浆的转速,调整水流的紊动条件,借助粒子图像测速技术分析了反应器内水流的紊动特性,研究了反应器内不同区域紊动强度对活性污泥沉降性能的影响.结果表明,搅拌浆叶周围15mm的范围内,紊动强度远高于距桨叶更远的区域,距离浆板5mm的1-1断面和距离浆板60mm的3-3断面搅拌轴心处的紊动强度值分别反映了反应器搅拌主体区和其他区的紊动特征.随搅拌浆转速的增加,反应器内各区域的紊动强度逐渐增加,活性污泥的沉降性能表现出先改善后恶化的规律.当反应器搅拌主体区紊动强度1.51%,其他区紊动强度0.31%时,本试验条件下形成的活性污泥沉降指数(SVI)达到最小值67mL/g,界面沉降速率(ZSV)达到最大值0.20mm/s,活性污泥的沉降性能最佳.搅拌主体区范围较小,紊动强度较高,增强该区的紊动强度会加剧污泥的侵蚀破坏;其他区范围较大,紊动强度较低,增强该区的紊动强度对改善污泥的沉降效果作用明显.工程中可通过降低搅拌主体区的紊动强度,选择其他区适当的紊动强度,改善活性污泥的沉降性能.     

不同盐度下活性污泥中微生物群落变化规律及其处理模拟染料废水

通过逐渐提高SBR反应器中活性污泥的盐度,探索不同盐度下活性污泥的活性、性质及其微生物群落变化,并研究结晶紫废水以及纳米四氧化三铁对微生物群落的影响.结果表明,随着盐度的增加,活性污泥的COD、氨氮去除率以及污泥体积指数SVI值均降低,在质量分数2%的盐度下,COD、NH_4~+-N的去除率为80%和75%,SVI值不足35 mL·g~(-1);随着盐度的增加微生物的多样性逐渐减少,系统中革兰氏阴性菌优势菌种的位置逐渐被真菌和放线菌取代,而革兰氏阳性菌依然为优势菌;加入结晶紫染料的活性污泥与盐度为2%的活性污泥样品相比发现:红细菌属、丽水菌属含量有所增加,产黄杆菌、农杆菌属含量减小.加入MNPs的结晶紫-活性污泥与不加MNPs的结晶紫活性污泥对比:酸胞菌属、产黄杆菌含量增加,红细菌属、农杆菌属含量减小.