溶解氧对活性污泥系统的脱氮效果和硝化细菌群落结构的影响

通过改变推流式活性污泥系统曝气池内的溶解氧(DO)浓度,考察了DO对脱氮效率的影响,以及硝化细菌的群落结构和多样性随DO浓度降低的变化规律.水质监测结果显示,系统曝气池中DO浓度从3 mg·L~(-1)降低到0.5 mg·L~(-1)运行时,曝气池中的硝化和脱氮效果并未受影响,且氨氮和总氮的去除效果可分别达到98%和85%以上.当DO浓度进一步降低到0.3 mg·L~(-1)和0.2 mg·L~(-1)时,系统的脱氮效果变差,而且难以达到稳定状态.PCR-DGGE和基因测序分析结果显示,氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)所属的Nitrospira的群落结构随DO的变化并不显著,群落结构的动态变化水平分别为20%~40%和10%~40%.Nitrobacter的群落结构随DO浓度的降低发生了明显的变化,不同DO工况下的Nitrobacter群落结构存在较大差异.测序结果显示,AOB中的Nitrosomonas oligotropha,NOB中的Group1 Nitrobacter和Group 1 Nitrospira均是低DO条件下贡献硝化作用的硝化细菌.因此,在低DO(0.5 mg·L~(-1))工况下,完全可以实现稳定的硝化作用,这为污水处理厂降低DO运行提供了可靠的理论依据.     

碳纳米材料对活性污泥系统的影响研究进展

碳纳米材料(carbon nanomaterials)是近年来研究和应用最为热门的纳米材料之一,广泛用于复合材料、电学力学等领域,它们会通过各种途径进入到生物污水处理系统中,文章主要以碳纳米材料中最为热门的富勒烯(C_(60)),碳纳米管(CNTs)及其衍生材料作为研究对象;综述了它们在环境中的污染现状以及迁移行为,并通过讨论它们对活性污泥系统的影响,来探究对污水中微生物群落的毒性效应,分析其毒性机理,为开发环保型碳纳米材料提供新的思路和有效的参考。     

A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(二)系统性能和SND现象的研究

应用A/O中试装置处理实际生活污水,研究了低DO浓度下系统对有机物、氨氮和总氮的去除效果.研究结果表明,低DO浓度下COD和氨氮的平均去除率分别为85%和92%.由于进水C/N比仅为2.93,总氮平均去除率仅为64%,但提高亚硝酸氮积累率可以提高总氮去除率,当亚硝化率从15%增加到85%,总氮去除率将增加12%.氨氮去除率和硝化速率、总氮去除率具有较好的相关性.维持低DO浓度可以实现亚硝酸型同步硝化反硝化反应,基于氮的物料平衡可知它占系统总氮去除率的5%～12%,增加DO浓度将破坏同步硝化反硝化(SND)现象.     

DO对SBBR工艺同步硝化反硝化的影响研究

实验研究了序批式生物膜反应器(SBBR)同步硝化反硝化生物脱氮城市污水处理工艺。试验结果表明:DO是影响SBBR工艺实现同步硝化反硝化的一个重要因素,将DO控制在2.8～4.0mg/L的范围内,可以取得较好同步硝化反硝化效果,总氮去除率可达67%以上。通过好氧反应过程中溶解氧在生物膜内反应扩散模型以及扫描电镜对生物膜的形态结构观察,分析了SBBR工艺同步硝化反硝化机理。SBBR工艺同步硝化反硝化主要是由微环境引起的,生物膜在好氧条件下能创造缺氧微环境,DO浓度直接影响生物膜内部好氧区与缺氧区比例的大小,进而影响硝化和反硝化的效果。DO浓度升高,使氧传递能力增强,使生物膜内部原来的微环境由缺氧性转为好氧性;反之DO浓度降低,生物膜内部微环境倾向于向缺氧或厌氧发展。     

A/O工艺曝气量控制及pH和DO的变化规律

对A/O工艺研究了不同运行条件下曝气量对硝化过程的影响,以及好氧区pH和DO浓度的变化规律。发现随着曝气量的增加,平均硝化反应速率提高,平均DO浓度增加,但增加幅度降低。需通过控制曝气量大小,间接的控制硝化反应速率,使出水达标排放。可以应用平均溶解氧浓度和pH曲线上是否出现拐点,来判断反应系统的曝气是否过量、适量或不足。     

温度对污水脱氮系统污染物去除效果及氧化亚氮释放的影响

污水生物脱氮过程是大气中的氧化亚氮(N2O)的一个重要来源.以anoxic-oxic sequencing batch reactors(A/O SBRs)工艺为研究对象,考察了5组不同温度(10、20、25、30、35℃)条件下系统的污染物去除效果和氧化亚氮释放情况.结果表明,温度对COD的去除无显著影响,但对氮素的去除有明显影响:在一定范围内,随温度的升高氮的去除率升高,但温度超过25℃后,随着温度的上升氮的去除效果下降;温度对氧化亚氮的释放量有重要影响,随温度的升高氧化亚氮的释放量逐渐降低[释放量(以MLSS计)依次为:530.1、260.8、218.3、104.7、57.7μg.g-1].对于A/O SBRs工艺,氧化亚氮的释放主要集中的好氧段,缺氧段几乎无氧化亚氮释放.     

多壁碳纳米管长期作用对活性污泥系统的影响

为研究MWCNTs(multi-walled carbon nanotubes,多壁碳纳米管)对活性污泥长期作用的影响,建立3组(每组包括3个平行反应器)序批式活性污泥反应器,研究了2种质量浓度(1、20 mg/L)的MWCNTs长期(120 d)作用对活性污泥系统废水处理效果的影响,并采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究MWCNTs长期作用后活性污泥中细菌群落结构的变化. 结果表明:20 mg/L的MWCNTs对生物脱氮效果存在明显的抑制作用,TN平均去除率由83.4%降至71.7%;1 mg/L的MWCNTs长期作用后TN平均去除率由83.7%降至79.7%. 1和20 mg/L的MWCNTs对磷的去除均有抑制作用,TP平均去除率分别由98.0%和98.2%降至52.0%和34.0%. Illumina MiSeq高通量测序结果表明,不同质量浓度的MWCNTs长期作用后降低了活性污泥中细菌群落的多样性. 同时,活性污泥中细菌群落结构也发生了变化,其中α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria的丰度升高,Bacteroidetes的丰度降低. 1 mg/L的MWCNTs长期作用可致以Defluviicoccus和Micropruina为代表的一类聚糖菌(glycogen-accumulating organisms, GAOs)丰度显著升高,20 mg/L的MWCNTs长期作用可致16个核心属的丰度明显降低.      

一体化A/O工艺中溶解氧对脱氮除碳的影响

根据好氧-缺氧生物脱氮的工艺原理,设计了一体化A/O反应器,并就DO对其脱碳、脱氮处理效果的影响进行研究。结果表明,在水力停留时间HRT=12h,进水COD为300mg/L左右时,COD的平均去除率为93%。当好氧区DO在5mg/L左右时,脱氮效率最高,TN去除率达到70%。当好氧区DO为3￣4mg/L时,氨氮和总氮的去除可达到动态一致,它们的去除率均在50%～60%之间。     

好氧池DO分级对改良A~2O工艺的影响研究

分级设置改良A2O工艺中两级好氧池的溶解氧(DO),并对工艺脱氮、除磷能力进行了研究。当两级好氧池DO浓度均保持在约2.0 mg/L时,TN去除率为51.7%、TP去除率为75.6%,COD去除率为77.3%。适当降低好氧池1的DO浓度至约1.0 mg/L、好氧池2的DO浓度约2.0 mg/L时,脱氮除磷能力均增强,分别达到56.3%和77.5%,COD去除率77.5%。既提高了工艺对氮磷及有机污染物的去除效率,同时也降低了工艺运行时的曝气强度。保持好氧池1的DO浓度约1.0 mg/L、进一步升高好氧池2的DO浓度至约3.0 mg/L时,TN去除率降至42.2%、TP去除率进一步升高至82.1%,COD去除率也有所升高,达到80.4%。因此,两级好氧池DO梯度设置还可作为应对不同进水水质时,调节改良A2O工艺脱氮或除磷侧重能力的一种手段。     

A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(一)短程硝化反硝化的研究

应用A/O生物脱氮中试试验装置处理实际生活污水,从pH、污泥浓度(MLSS)、自由氨(FA)、温度、污泥龄(SRT)、溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)等方面系统的分析了A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要影响因素.结果表明,DO浓度是A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要因素,由FISH检测发现长期控制低DO浓度(0.3～0.7 mg·L-1)可以导致亚硝酸盐氧化菌(NOB)的淘洗,从而实现稳定的亚硝酸盐积累率,试验获得平均亚硝酸氮积累率为85%,有时甚至超过95%.提高DO浓度,1周内亚硝酸氮积累率从85%降到10%,继续维持低DO浓度,大约需要2个污泥龄时间才可重新恢复到较高的亚硝酸氮积累率(＞75%).低DO浓度下,试验初期污泥沉淀性能随着亚硝酸氮积累率的增加而变差,而在试验后期,无论亚硝酸氮积累率多高,污泥沉淀性能一直很好,SVI值处于80～120 mL·g-1     

Simultaneous nitrogen and phosphorus removal under low dissolved oxygen conditions

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＮｉｔｒｏｇｅｎ(Ｎ)ａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ(Ｐ)ｉｎｍｕｎｉｃｉｐａｌｓｅｗａｇｅ ,ｗｈｉｃｈｍａｉｎｌｙｃｏｍｅｆｒｏｍｄｏｍｅｓｔｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｓｏｍｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ,ｗｉｌｌｃａｕｓｅｍａｎｙｈａｒｍｓａｎｄｒｅｓｔｒｉｃｔｔｈｅｎｏｒｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｆｔｅｒｅｎｔｅｒｔｈｅｗａｔｅｒｂｏｄｙ .Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎｈａ…     

多种进水碳源条件下侧流活性污泥工艺的脱氮除磷机制

为提高污水氮磷营养盐的去除能力和稳定性,侧流活性污泥工艺开始被应用于世界多地的污水处理项目.污水有机碳的水解代谢行为影响侧流工艺的营养盐去除机制,但目前的研究多侧重简单碳源物质.本文采用多种碳源种类(简单碳源乙酸钠,大分子碳源葡萄糖、淀粉、蛋白胨、豆油及其组合)模拟实际污水有机碳组成,以探索更复杂碳源在侧流工艺(主流一...     

Intercross real-time control strategy in alternating activated sludge process for short-cut biological nitrogen removal treating domestic wastewater

To develop technically feasible and economically favorable dynamic process control(DPC)strategies for an alternating activated sludge(AAS)system,a bench-scale continuous-flow alternating aerobic and anoxic reactor,performing short-cut nitrogen removal from real domestic wastewater was operated under different control strategies for more than five months.A fixed-time control(FTC) study showed that bending-points on pH and oxidation-reduction potential(ORP)profiles accurately coincided with the major biolo...     

缺氧生物吸附活性污泥法生物脱氮工艺中试研究

结合生物作用机理,提出缺氧生物吸附活性污泥法生物脱氮（ABSAS工艺）工艺,在小试的基础上,进行了中试研究。结果表明,通过强化缺氧吸附作用可提高反硝化作用速率,在仅有污泥回流而无硝化混合液回流的前提下,TN去除仍可达60％～80％。在冬季（8～13℃）进水NH^＋₄－N60mg/L左右、HRT10小时时,NH^＋₄－N去除率达88％以上,出水小于15mg/L。此工艺具有很好的工业应用前景,可在设备投资增加不大的情况下,实现将传统活性污泥法工艺改造为具有生物脱氮功能的工艺     

活性污泥法低温硝化及其运行控制条件研究

以我国大庆乘风庄污水厂5年运行实践为基础，研究了低水温条件下实现高效硝化的运行控制条件，指出通过保持较高的污泥浓度，控制较低负荷（＜0．5kg(BOD5）／（kg(MLSS).d）下运行，即使水温为8－10℃，仍然可达到80％以上的硝化效果和较好的有机物去除。     

Nitrogen removal from wastewater and bacterial diversity in activated sludge at different COD/N ratios and dissolved oxygen concentrations

The impact of the organic carbon to nitrogen ratio (chemical oxygen demand (COD)/N) in wastewater and dissolved oxygen (DO) concentration on carbon and nitrogen removal efficiency, and total bacteria and ammonia-oxidizing bacteria (AOB) communities in activated sludge in constantly aerated sequencing batch reactors (SBRs) was determined. At DO of 0.5 and 1.5 mg O₂/L during the aeration phase, the efficiency of ammonia oxidation exceeded 90%, with nitrates as the main product. Nitrification and denitrification achieved under the same operating conditions suggested the simultaneous course of these processes. The most effective nitrogen elimination (above 50%) was obtained at the COD/N ratio of 6.8 and DO of 0.5 mg O₂/L. Total bacterial diversity was similar in all experimental series, however, for both COD/N ratios of 6.8 and 0.7, higher values were observed at DO of 0.5 mg O₂/L. The diversity and abundance of AOB were higher in the reactors with the COD/N ratio of 0.7 in comparison with the reactors with the COD/N of 6.8. For both COD/N ratios applied, the AOB population was not affected by oxygen concentration. Amplicons with sequences indicating membership of the genus Nitrosospira were the determinants of variable technological conditions.     

磁性活性炭强化SBR脱氮除磷及微生物种群分析

为了提高传统活性污泥法脱氮除磷效率,改善污泥易膨胀等问题,在序批式活性污泥反应器（SBR）中,投加140目1.00g/L的磁性活性炭构建磁性炭基活性污泥系统（1^#）,同时,以不投加任何材料（单独活性污泥系统）为对照组（0^#）,研究磁性活性炭对活性污泥系统除污性能和主要微生物种群结构组成的影响,探讨了磁性活性炭强化活性污泥系统脱氮除磷机理.结果表明：1^#对TN和TP的平均去除率分别为68.59%和78.25%;而0^#对于TN和TP的平均去除率则为53.17%与54.10%,1^#出水NO₃^--N浓度平均降低了7.03mg/L,两系统对NH₄⁺-N和COD的去除效率差别不大,均在95.00%以上.典型周期内1^#中TN、NH₄⁺-N、TP、COD的下降速率快于0^#;0^#同步硝化反硝化效率为60.31%,反硝化速率为4.44mg/（L·h）,1^#同步硝化反硝化效率为80.74%,反硝化速率为6.13mg/（L·h）,实验组1^#脱氮速率明显快于空白对照组0^#.高通量测序结果表明,1^#内污泥的优势菌门为Saccharibacteria（38.74%）、Proteobacteria（22.52%）、Actinobacteria（18.54%）和Chloroflexi（8.40%）.此外,与0^#相比,1^#引发污泥膨胀密切相关的Actinobacteria菌门的微生物相对丰度显著下降;与脱氮除磷功能相关的Micropruina、Shinella、norank_f_Anaerolineaceae和norank_f_Xanthomonadaceae 4种菌属的相对丰度都明显上升.SBR系统中加载一定量的磁性活性炭既能抑制引起污泥膨胀微生物的生长,又能利于脱氮除磷微生物的富集,整个污泥系统表现出良好的稳定性和脱氮除磷性能.     

PCR-DGGE技术分析倒置A~2/O工艺处理染织废水中的微生物区系

基于16S rDNA的PCR-DGGE(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)技术研究了倒置A2/O(anoxic-anaerobic-aerobic)工艺处理染织废水过程中的微生物群落结构.从兼氧、厌氧和好氧区共取6个不同处理阶段的样品,测量了不同处理阶段样品的COD、pH、NH4+-N、H2S、总磷(TP)、污泥含量(TS)、色度及其脱除率,并分析了这些指标的变化规律.结果显示,COD在处理后期降到了145mg·L-1,NH4+-N的脱除率可达到85%,硫化氢的去除率达到了90%以上,磷的脱除率可达80%以上,TS处于逐渐升高的趋势,色度的脱除率达到65%.DGGE图谱显示,好氧处理阶段的微生物多样性明显比兼氧处理和厌氧处理的阶段的要丰富.     

短泥龄活性污泥系统碳磷污染物去除机制及微生物结构分析

在污泥停留时间（SRT）为3 d的条件下,探究了不同水力停留时间（HRT）条件下（4、6、8、12和16 h）的超短龄活性污泥系统碳、磷去除效果、机制,以及微生物群落结构特征.结果表明,在HRT=8 h及以上时短活性污泥系统才会有稳定的碳、磷去除效果,去除率分别能达到80%和90%以上;去除机理为吸附和生物作用,但COD和磷以吸附的方式去除比例随HRT的延长而减小,分别从47.2%和89.1%降低至35.9%和33.6%.微生物群落结构分析表明,短SRT系统中主要的优势微生物种类与传统活性污泥系统相似,除磷由传统聚磷菌（PAOs）和反硝化聚磷菌（DPAOs）共同完成,相对丰度随着HRT的延长而增加.