基于不同填料的海水养殖系统的水质净化

氨和亚硝酸盐是海水养殖系统的主要有毒物质,两者的高效去除是水产养殖领域的主要目标。为得到一种安全、高效、经济的海水养殖系统,建立了由3种不同填料构建的海水养殖系统,对在海水盐度与循环流水的胁迫下滴流滤器硝化功能的建立与运行状况进行了研究,并用高通量测序的方法对系统中具有硝化功能的种群结构进行分析。结果表明,在挂膜阶段,以3D益菌屋为填料的滤器硝化功能建立最快,陶瓷生物珠次之,中空培菌球最慢。不同填料对挂膜成熟后的滴流滤器的硝化速率有较大影响,对氨氮和亚硝氮去除效果由高到低的顺序是:3D益菌屋陶瓷生物珠中空培菌球。水力负荷对不同填料的影响不同,以3D益菌屋和中空培菌球为填料的滤器对氨氮去除效果随水力负荷增加而增强,在水力负荷为93.56 m~3·(m~3·h)~(-1)时效果最优,而以陶瓷生物珠为填料的滤器在水力负荷为46.78 m~3·(m~3·h)~(-1)时效果最优。滤器中共检测出以亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、硝化球菌属(Nitrococcus)、硝化刺菌属(Nitrospina)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)为主体的7种具有硝化功能的菌群,3种滤器中硝化细菌占比差距较大,分别为7.73%、2.06%和1.46%,硝化速率与硝化细菌占比呈正相关。     

垂直折流厌氧污泥床（VBASB）反应器的研究

本项研究的目的在于开发一种具有广泛适应性的高效率厌氧处理新工艺。VBASB将厌氧接触法(ACP)、厌氧滤器(AF)和升流式厌氧污泥床(UASB)组合在一个单元体反应器中,兼有三者的功能。立式套筒结构迫使料液垂直折流,内筒和中筒处于全混合状态,发挥ACP的优势,外筒下部的污泥层和顶部的三相分离器,发挥UASB的优势,外筒的中上部设置填料层,发挥AF的优势。通过进料泵和回流泵,在管道中使进水和升温用的蒸汽与回流料液充分混合并用以控制反应pH值和温度。用有效容积为25m~3的VBASB反应器处理酒精废醪的结果为:当进水COD平均为45g/l,SS平均为18g/l时,在55℃高温发酵下,正常运行的COD容积负荷为17kg/m~3·d,最高达到26～29kg/m~3·d,COD去除率平均为95％。研究结果证明,VBASB比AF和UASB对商SS有机废水的厌氧处理有更好的适应性,在进水SS高达18g/l时仍可保持高COD容积负荷和高COD去除率的厌氧处理。     

厌氧氨氧化工艺的启动及微生物群落结构分析

构建了2个装载不同填料的厌氧污泥床(UASB)反应器(R1:载活性炭的K3填料;R2:普通K3填料),对比研究了2种厌氧氨氧化系统的启动特征、脱氮性能,分析了R1反应器的微生物群落结构变化规律,并对R1不同高程的基质去除特征和微生物群落组分进行了解析。结果发现,R1在第86天启动成功,短于R2的100 d,长期运行后R1和R2的最大氮容积负荷(NLR)分别为2.156和2.122 g·(L·d)~(-1),最大氮去除负荷(NRR)分别达到1.855和1.815 g·(L·d)~(-1)。在R1中,内部基质浓度随高度增加而降低,进水NH_4~+-N浓度较低时(50、100 mg·L~(-1))和较高时(350、450 mg·L~(-1)),基质的去除分别集中在反应器高度0~7 cm和17~37 cm处,而且厌氧氨氧化菌含量与氮去除率间呈正相关关系。另外,R1运行过程中厌氧氨氧化优势菌种由Candidatus brocadia(20 d)变为Candidatus Jettenia和Candidatus Kuenenia的混合菌种(134 d)。     

循环水养殖系统中流化床水处理性能及硝化动力学分析

为综合评价流化床生物滤器的水处理性能,选用玻璃珠和石英砂为生物填料,将两滤器应用于罗非鱼循环水养殖系统,探讨了其对养殖水体中营养盐和有机物的去除效果。结果表明,两滤器经过4周的流水挂膜后,生物膜稳定成熟,通过扫描电镜观察填料表面,发现挂膜前后载体表面发生了显著的变化。在优化工况下,以玻璃珠为填料的滤器对TAN的平均去除负荷达到了(346.8±150.5)g/(m3·d),显著高于以石英砂为填料的滤器,但两滤器对COD、BOD5和PO3-4-P的去除率无显著差别,去除率稳定于20%~21.4%、50.1%~58.4%和7.9%~31.9%之间,显示出较好的水处理性能,出水水质符合罗非鱼生长要求。最后,基于Monod方程,拟合了实际工况下以玻璃珠为填料流化床生物滤器的硝化动力学方程,为该滤器在循环水养殖系统中的高效运行和应用提供一定的技术支撑。     

硫酸盐还原菌包埋固定化及微生物群落分析

为实现硫酸盐还原菌(SRB)批量富集培养与包埋技术的工业化应用,采用纤维丝挂膜方式进行SRB的批量富集培养,以高通量测序方法分析SRB培养前后微生物种群变化,并采用生物包埋技术对富集后的厌氧污泥进行包埋;研究了SRB纤维丝填料、包埋填料活性恢复过程及对高浓度硫酸盐的去除情况;探讨了饥饿环境对于该包埋填料的影响。结果表明:采用间歇运行的小空间厌氧移动床进行SRB的培养,历时50 d,硫酸盐去除率最终稳定在80%以上;富集后的硫酸盐还原功能菌Desulfomicrobium比例由36.06%上升至58.68%,还原速率由49.32 mg·(L·h)-1上升至338.7 mg·(L·h)-1;采用聚乙烯醇(PVA)制作了SRB生物活性包埋填料,在包埋填料填充率为20%情况下,包埋填料对硫酸盐的去除效率最高可达91.96%;经15 d的饥饿环境后,对SRB包埋填料进行短期恢复,即可实现重复利用。该包埋填料具有良好的硫酸盐还原性能和恢复性能,为其工业化应用提供技术参考。     

牛粪工业化厌氧发酵生产工艺实验研究

针对牛粪的厌氧发酵设计了一套工业化试验装置,该装置是由降流式厌氧滤器(AF)和升流式厌氧污泥床(UASB)有机结合的新型动态序批式厌氧发酵系统,在此装置上对影响系统效果的进料浓度、日进料量和污泥回流量 3 个主要参数安排了二次正交同归试验研究,以产气量和 COD 去除率为目标甬数进行了分析,结果表明,系统整体产气效率较高,处理牛粪的产气率最高可达 2.3 L/(L·d),污泥回流量对产气效果的影响明显.在本实验设计的范围内,进料浓度在8.9%,日进料量在 7.2 L/d(相当于 0.15 L/(L·d)),污泥回流比在 25%时产气效果最佳,而进料浓度在 7.6%,日进料量在 6.8 L/d(相当于 0.142 L/(L·d)),污泥回流比大约在 25%时 COD 去除效果最佳.     

填料对厌氧移动床生物膜反应器运行效果的影响

通过对装有不同填料的2个厌氧移动床生物膜反应器(R1和R2)的有机负荷、COD去除率、沼气产量及其组成、出水挥发性有机酸(VFA)和出水pH值的对比,得出在填料充填率相同、进水COD和进水pH相似的情况下,填料比表面积是影响厌氧移动床生物膜反应器运行效果的主要因素.R1中填料的比表面积为528 m2/m3,R2中填料比表面积为211m2/m3.在整个运行阶段,填料比表面较大的R1反应器的运行结果较好.试验结束时,R1与R2的有机负荷比为1.61,而R1与R2填料上的污泥量之比为4.42.     

海水生物滤器除氮性能及硝化动力学研究

生物滤器是封闭循环水养殖系统的关键水处理单元,主要用于去除水体中的氮化物。采用人工模拟海水养殖废水,在系统运行的水力停留时间为30 min,水温为14~25℃,pH为8.05~8.53条件下,对4种填料生物滤器的挂膜过程及其氨氮去除性能差异进行了实验研究,结果表明:在0.5 mg/L的进水氨氮浓度条件下,竹环、麦饭石、陶粒和塑料生物滤球4种填料生物滤器的最大氨氮去除速率分别为331.38、425.73、310.38和128.24 mg/(m3.h),竹环填料滤器的出水亚氮较低,小于0.07 mg/L,麦饭石和陶粒填料滤器的出水亚氮较高,峰值分别达0.28 mg/L和0.13 mg/L;从除氮性能、造价、能耗等方面综合考虑,竹环填料的性能优于其他3种填料。研究了竹环填料生物滤器处理海水养殖废水的硝化动力学特性,实验结果表明:用Monod方程能够很好地表达养殖废水处理的硝化动力学,并用积分法求得反应动力学常数:最大氨氮去除速率Vmax=1 828.70 mg/(m3.h),半饱和常数Ks=0.3916 mg/L,且R2=0.9752。经过模型验证,建立的动力学方程能预测实际状况。     

强化循环厌氧反应器处理印染废水的中试启动研究

应用自主研制的强化循环厌氧反应器(SCAR)中试规模处理实际印染废水,研究反应器的启动特性。反应器接种厌氧颗粒污泥后启动运行83 d,形成连续内循环并实现了对印染废水处理的高效稳定运行。在进水COD浓度1 000~3 650 mg/L、系统容积负荷0.7~6.4 kg/(m3·d)条件下,废水COD和色度平均去除率分别达到55%和73%。反应器内较高浓度的NH+4-N保证了系统pH的稳定性,350~600 mg/L的NH+4-N浓度没有对强化循环厌氧反应器产生抑制作用,系统内也没有出现VFA(以乙酸计)积累。启动过程中,厌氧颗粒污泥的粒径增大、沉降性能变好。启动实验完成时,反应器内微生物的脱氢酶活性(以TF计)和辅酶F420浓度分别为3.4973 mg/(g·h)和0.1872μmol/g。     

常温下HAR处理低浓度生活污水中试启动

对有效容积为315L的复合式厌氧反应器(hybridanaerobicreactor,HAR)处理低浓度生活污水的启动情况做了研究,结果表明,HAR在常温下是可以启动的,复合式厌氧工艺在启动初期有利于厌氧污泥和有机物的积累。HAR的启动期可分为3个阶段,水温>15℃时,HAR运行34d后,反应器完成启动。水力停留时间(HRT)为6h,COD和SS去除率可达60%以上。容积负荷从0.775kgCOD/m3·d增加到2.227kgCOD/m3·d,去除效率不受影响。下部污泥床层和上部填料层的污泥特性不同,在启动期末,污泥床层有少量颗粒污泥出现。     

BLR厌氧反应器处理垃圾焚烧厂渗滤液工程运行效能

采用1 100 m3BLR(biogas-lift reactor)厌氧反应器对垃圾焚烧厂渗滤液进行工程化处置,接种污泥为消化污泥,正常运行温度控制在(33±2)℃,启动负荷为1 kg COD/(m3·d),120 d后容积负荷达到10 kg/(m3·d)并稳定运行,出水COD浓度为4 500~6 500 mg/L,COD去除率为88%~92%,出水VFA含量为200~600 mg/L,p H值稳定在7.4~7.7,出水SS含量为1 000 mg/L左右,并可观察到沉降性较好的颗粒化污泥。反应器运行初期将VFA/ALK控制在1.6以内,系统并未因VFA积累而酸化崩溃,运行后期VFA/ALK值小于0.3,系统稳定运行。运行过程中进水氨氮浓度从400 mg/L升高到2 200 mg/L,未发现氨氮对厌氧生物处理的明显抑制现象。垃圾渗滤液中平均每去除1 kg COD产生沼气量为0.32 m3。     

上流式厌氧污泥床（UASB）工艺处理高浓度发酵药物混合有机废水

本文主要报道应用上流式庆氧污泥床(UASB)工艺处理高浓度发酵药物混合有机废水的实际运转情况。本装置规模1320米~3(330米~3×4)。两年多时间运转结果表明,UASB工艺用于大型生产性装置处理高浓度有机废水是可行的,它具有操作简单,稳定性能好,滞留时间短,有机负荷高,占地面积少等特点。运行条件:温度40～50℃,滞留时间为1.0天左右,有机负荷12～15公斤COD/米~3·天,COD去除率85～90％,产气率0.45米~3沼气/公斤COD。     

固定床厌氧反应器处理高浓度禽畜粪尿

为开展高效厌氧生物技术处理家禽粪便的应用研究,试验依据固定床厌氧反应器(anaerobic pecked bed reac-tor)的特点,设计了一个有效容积为20 L的高效厌氧反应器,以猪粪尿为发酵原料,进水COD浓度范围在4 820~54 000mg/L,实验过程为55 d。按进料的水力停留时间可将实验划分为2个阶段:前期(44 d)和后期(11 d),前期通过提高进料浓度直接提高反应器处理浓度,水力停留时间保持为2 d,每7~8 d为一个周期;后期通过缩短水力停留时间间接提高反应器处理浓度,进料浓度保持不变,每2~3 d为一个周期。通过对厌氧处理系统运行过程中COD、pH、挥发性成分、TN、TP和NH3-N含量的测定,分析了该系统运行特点。结果表明:在发酵的第1~55 d,整个厌氧处理系统能够稳定运行,COD去除率稳定在67%~88%之间;对TN、TP、NH3-N都有很好的去除能力。     

PCR-DGGE研究亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌多样性

采用分子生物学手段PCR-DGGE技术对亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌的多样性进行了研究。结果表明,亚硝化段内主要的细菌种群为相似于Nitrosomonas sp.(AJ224410)和Nitrosomonas sp.NM41(AF272421)的种群,相似性分别为97%和94%;电化学生物反硝化段细菌类群主要有β-proteobacteria类群、γ-proteobacteria类群和Chlo-roflexi类群。填料上生物膜细菌种群较底部泥水混合物丰富,两者细菌种群相似性为75%;底部泥水混合物样中存在与厌氧氨氧化菌Brocadia anammoxidans(AF375994)相似性为93%的菌种,而填料上生物膜中存在与Thioalkalivibrio sp.K90mix(EU709865)和Thiobacillus thioparus(AJ243144)相似性分别为94%、97%的菌种,其中Thiobacillus thioparus(AJ243144)是典型的硫自养反硝化菌,表明填料上生物膜中有大量的硫自养反硝化菌。     

生物滴滤器处理间二氯苯废气的性能分析

从土壤中筛选1株能够降解间二氯苯能力的菌株,鉴定为土壤短芽孢杆菌(Brevibacillus agri),该优势菌最佳生长条件为:降解时间48 h,菌液接种量10%,pH=7,温度25℃。以间二氯苯为模拟有机废气,采用生物滴滤器接种土壤短芽孢杆菌的方法对其进行生物处理。结果表明,在空床停留时间为90 s、进气浓度为1 000 mg·m~(-3)、进气负荷为60 g·(m~3·h)~(-1)条件下,间二氯苯的去除率可以维持在85%以上。生物滴滤器稳定运行后,菌体表面官能团发生改变,通过傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱分析发现,菌株通过逐步加氧羧化后开环降解间二氯苯;对菌株再进行16S rRNA基因序列的同源性分析发现,生物膜中Brevibacillus agri占比达69.39%,并可以良好生长。研究可为间二氯苯的工业化处理提供参考。     

降流式厌氧悬浮填料床工艺特性分析

厌氧生物技术能在无氧条件下,通过厌氧微生物的新陈代谢将废水中的有机物转化为无机物,同时产生具有能源回收价值的甲烷,并减少温室气体(CO2)的排放,符合节能环保的原则和发展趋势.在回顾厌氧技术以及厌氧反应器发展的基础上,从现代厌氧反应器的发展理念角度分析了新型厌氧反应器-降流式厌氧悬浮填料床(DASB)的工艺特性.降流式厌氧悬浮填料床在生物量的保持、微生物的多级多相和推流流态等方面较好地符合了新型现代厌氧反应器的发展要求,结构、运行简单,具有较好的处理效果,是中国农村污水处理或预处理的较佳选择.     

填料对厌氧移动床生物膜反应器运行效果的影响

通过对装有不同填料的2个厌氧移动床生物膜反应器（R1和R2）的有机负荷、COD去除率、沼气产量及其组成、出水挥发性有机酸（VFA）和出水pH值的对比,得出在填料充填率相同、进水COD和进水pH相似的情况下,填料比表面积是影响厌氧移动床生物膜反应器运行效果的主要因素.R1中填料的比表面积为528 m^2/m^3,R2中填料比表面积为211m^2/m^3.在整个运行阶段,填料比表面较大的R1反应器的运行结果较好.试验结束时,R1与R2的有机负荷比为1.61,而R1与R2填料上的污泥量之比为4.42.     

厌氧/特异性移动床生物膜反应器处理低碳氮比工业废水脱氮效果优化分析

采用SDC-03型填料作为生物载体,对厌氧/特异性移动床生物膜反应器(A/SMBBR)工艺处理低碳氮比工业废水的挂膜启动及稳定运行过程进行优化分析。通过单因素试验和基于Box-Behnken设计的响应曲面法考察了碳源投加量(以乙醇为碳源)、水力停留时间(HRT)及填料填充率对系统TN去除率的影响及其交互作用。结果表明:(1)3个参数对TN去除率影响顺序为填料填充率碳源投加量HRT,其中填料填充率和HRT之间的交互作用最显著。(2)模型预测的最佳条件为碳源投加量90mg/L、HRT=3.0d、填料填充率55%,TN去除率预测值为90.78%。在该条件下TN去除率实际值达91.02%,与模型预测值基本一致,表明响应曲面模型与实际情况拟合良好。     

核桃壳-陶粒填料曝气生物滤池去除氨氮的研究

对核桃壳-陶粒填料曝气生物滤池(BAF)的挂膜启动和处理效果进行了研究,同时考察不同的水力负荷、气水比、填料层高度对污染物去除效果的影响。结果表明:微生物在核桃壳-陶粒填料上成功挂膜仅需21d,运行稳定后核桃壳-陶粒填料BAF的COD、氨氮去除率分别稳定在92.0%、88.3%左右;在水力负荷为0.06~0.08m3/(m2·h)、气水比为9∶1(体积比)的条件下,核桃壳-陶粒填料BAF处理效果较好且较稳定,氨氮和COD去除率可达70%以上;填料层0~15cm段为核桃壳-陶粒填料BAF去除COD的高效段,15~30cm段为去除氨氮的高效段。     

本期推荐

正本期"水污染防治"栏目刊发了《低温等离子体技术改性填料前后Anammox工艺运行及微生物群落变化》(王淑雅,刘灵婕,王芬,季民)一文。近年来,厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)技术已日益成为废水生物脱氮领域的关键技术。Anammox生物膜工艺是常用的Anammox工艺类型,填料性能对Anammox