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.     

超声波强化污水生物处理的可行性探讨

通过对超声波空化处理难降解有机废水机理和超声波辐射促进微生物活性作用机制的分析研究，提出将超声波应用于强化污水生物处理的可行性。同时设计了利用超声波空化反应单元作为污水生物处理的前处理工艺，提高污水的可生化性，和在生物处理反应器中直接进行超声波辐射提高生物处理能力的工艺。分析了超声波强化污水生物处理的影响因素，并对未来的研究方向进行了展望。     

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.     

低强度超声波对低温下污水生物处理的强化效果及工艺设计

为了研究低温条件下超声波对污水生物处理的强化效果,采用强度0.3 W·cm-2的超声波对好氧活性污泥进行10 min的辐射处理,然后在4℃条件下进行模拟SBR(sequencing batch reactor)反应.以耗氧呼吸速率(oxygen uptake rate,OUR)、脱氢酶活性(dehydrogenase activity,DHA)和COD为指标,研究了低温条件下超声波对污泥生物活性以及有机物去除效果的改善.结果表明,低温条件下,经超声波处理后污泥活性可提高30%,COD的去除率也可保持常温水平.通过比较可以看出,低温条件下超声波的强化效果较常温条件下更为明显.本研究还以典型的城市二级处理污水处理厂和采用SBR工艺的污水处理厂为例,对低强度超声波在污水处理工艺中的设计和操作进行了说明.     

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。     

低强度超声波改善污泥活性

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(OxygenUptakeRate,OUR)为指标,研究活性污泥在超声波强度0～1.2W/cm²、辐照时间0～40min处理后活性的变化.发现当采用超声波强度0.3W/cm²,辐照时间10min,对提高污泥活性的效果最为显著,不适当的处理时间与处理强度则不利于污泥活性的提高.因此,利用超声波激励污泥活性存在最佳的超声波强度和辐照持续时间.另外,研究了强度0.3W/cm²,辐照时间10min超声波辐射处理后0～48h中污泥活性的变化规律,发现超声辐照8h后污泥活性达到最大值,为辐射处理后初始活性的2倍,24h后超声波的强化作用基本消失.因此,可采用强度0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中的部分活性污泥辐照10min后再返回反应器,来提高生物反应器的处理效率.本文还对低强度的超声波改善污泥活性的可能机制进行了假说性解释.     

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。     

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.     

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]     

低强度超声对醌介导偶氮染料脱色的影响

厌氧条件下,微生物的代谢速率很缓慢。而低强度超声辐照则可以有效促进微生物的活性,进而增强生化反应速率。基于此,文章采用低强度超声预处理耐盐醌还原菌群,研究在富盐环境下其对醌介导偶氮染料的厌氧生物脱色速率的影响。研究结果表明,低强度超声(辐射频率40 kHz)处理耐盐醌还原菌群的最佳条件为超声强度0.15 W/cm2,超声时间3 min。在50 g/L NaCl存在条件下,处理后的耐盐醌还原菌群能够使蒽醌-2-磺酸钠、蒽醌-2,6-二磺酸钠、2-羟基-1,4-萘醌和2-甲基-1,4-萘醌介导的偶氮染料酸性大红3R脱色速率分别提高8.8%,23.0%,4.2%及20.4%。通过透射电镜分析推测,低强度超声可能是通过增大生物细胞壁的比表面积来提高其传质能力,从而提高醌介导的偶氮染料脱色速率。     

棉浆粕综合废水的生物处理研究

浆粕厂在生产粘胶纤维原料时产生的有机废水，其组分较为复杂，废水治理具有一定的技术难度。采用水解酸化－好氧法与传统活性污泥法两种方案对棉浆粕生产综合废水进行生物处理的平行对照表明，驯化活性污泥可有效地去除废水中易生物降解的有机物。娄浆粕废水进水ＣＯＤｃｒ浓度在（１２００～１８００）ｍｇ／Ｌ范围内，ＣＯＤｃｒ负荷（１．８～２．８）ｋｇ／（ｍ＾３．ｄ）时，ＣＯＤｃｒ去除率可达５８％～６４％，ＢＯＤ５去除