厌氧颗粒污泥启动复合式厌氧折流板反应器的研究

研究以厌氧颗粒污泥接种的复合式厌氧折流板反应器(HABR)启动：在HABR中直接接种厌氧颗粒污泥,以退浆废水为试验进水,在系统水力停留时间为168 h,中温(32±1) ℃,进水pH值6.5～8,碱度适当偏高条件下,进入反应器废水COD浓度由1 800 mg/L逐渐提高到13 520 mg/L,运行60 d后系统COD去除率最低为45%,并且保持稳定,出水pH值和碱度相对比较稳定,污泥明显呈颗粒状,反应器启动完成。反应器可以在短时间内重新启动,污泥活性很快得到恢复。     

厌氧颗粒污泥藻酸盐对铜离子的吸附研究

从厌氧颗粒污泥中成功提取出细菌藻酸盐并制备成藻酸钙吸附剂,研究其对水中Cu~(2+)的吸附性能。实验结果表明,接触时间、Cu~(2+)初始浓度和溶液初始pH是影响Cu~(2+)吸附性能的重要因素。吸附等温线研究表明,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述吸附过程。Cu~(2+)在藻酸钙上的吸附动力学过程可以很好地用Pseudo二级动力学方程来描述。以100 mmol/L HCI为解吸剂,可有效洗脱藻酸钙上95%的Cu~(2+),实现Cu~(2+)的回收。     

上流式多级厌氧反应器中厌氧颗粒污泥特性研究

高品质厌氧颗粒污泥是厌氧反应器实现高效、稳定运行的关键和基础.在实现上流式多级厌氧反应器(UMAR)处理木薯变性淀粉废水高效运行的基础上,对厌氧颗粒污泥的浓度分布、粒径分布、沉降速度、产甲垸活性,辅酶F420和生物相等作进一步的研究.根据在实验工艺条件下培养得到的厌氧颗粒污泥的性能,探讨厌氧颗粒污泥的可能形成机制.     

五氯苯酚在厌氧颗粒污泥中的吸附研究

在血清瓶中进行的分批实验中,研究了UASB和EGSB反应器厌氧颗粒污泥对五氯苯酚(PCP)的吸附、解吸规律.结果表明,吸附和解吸在接触PCP 2.5 h内达到平衡,吸附和解吸过程都符合Freundich等温方程,PCP的吸附机制为恒定的分配吸附.来自UASB反应器中活的颗粒污泥吸附能力大于灭活的颗粒污泥,Freundich等温方程吸附常数K值分别为0.557 0和0.037 9.UASB反应器颗粒污泥对PCP的吸附能力大于EGSB反应器颗粒污泥,Freundich等温方程吸附常数K值分别为0.557和0.263.     

Effect of different redox mediators during thermophilic azo dye reduction by anaerobic granular sludge and comparative study between mesophilic (30 degrees C) and thermophilic (55 degrees C) treatments for decolourisation of textile wastewaters

The impact of different redox mediators on colour removal of azo dye model compounds and textile wastewater by thermophilic anaerobic granular sludge (55 degrees C) was investigated in batch assays. Additionally, a comparative study between mesophilic (30 degrees C) and thermophilic (55 degrees C) colour removal was performed with textile wastewater, either in the presence or absence of a redox mediator. The present work clearly evidences the advantage of colour removal at 55 degrees C compared with 30 degrees C when dealing with azo coloured wastewaters. The impact of the redox mediators anthraquinone-2,6-disulfonate (AQDS), anthraquinone-2-sulfonate (AQS) and riboflavin was evident with all dyes, increasing decolourisation rates up to 8-fold compared with the mediator-free incubations. The generation of the hydroquinone form AH2QDS, i.e. the reduced form of AQDS, was extremely accelerated at 55 degrees C compared with 30 degrees C. Furthermore, no lag-phase was observed at 55 degrees C. Based on the present results we postulate that the production/transfer of reducing equivalents was the process rate-limiting step, which was accelerated by the temperature increase. It is conclusively stated that 55 degrees C is a more effective temperature for azo dye reduction than 30 degrees C, which on the one hand can be attributed to the faster production/transfer of reducing equivalents, but also to the decrease in activation energy requirements.     

厌氧颗粒污泥吸附去除废水中Hg~(2+)的研究

在实验室条件下,以静态、序批的方法研究了厌氧颗粒污泥对废水中Hg2+的吸附特性及环境条件对其吸附能力的影响,并通过红外光谱和能谱对比手段,初步探讨了厌氧颗粒污泥吸附Hg2+的机理.结果表明,厌氧颗粒污泥对Hg2+的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,其吸附等温线与Freundlich型拟合得较好(R2=0.9933);pH是影响吸附的重要因素,在pH值为3～8的范围内,吸附量较大,最大为64.64 mg/g,当pH值大于8或小于3时,吸附量逐渐下降;温度对吸附也有一定的影响,但影响程度不明显.红外光谱和能谱分析表明,厌氧颗粒污泥表面功能基团对Hg2+的络合作用是吸附的主要机理,这些基团包括-CH、-CH2、-cH,、P-H、C=O、C-N、P=O、S=O及=C-H,同时在吸附过程中还存在一定的离子交换吸附.     

Treatment of high-ammonium anaerobic digester supernatant by aerobic granular sludge and ultrafiltration processes

Anaerobic sludge digester supernatant characterized by 569 mg TKN L^?1, high color and a COD/N ratio of 1.4 was treated in granular sequencing batch reactors (GSBRs) followed by post-denitrification (P-D) and ultrafiltration (UF) steps. The use of granular sludge allowed for the oxidation of ammonium in anaerobic digester supernatant at all investigated GSBR cycle lengths of 6, 8 and 12 h. The highest ammonium removal rate (15 mg N g^?1 VSS h^?1) with removal efficiency of 99% was noted at 8 h.Since the GSBR effluent was characterized by a high concentration of nitrites, slowly-degradable substances and biomass, additional purification steps were applied. In P-D stage, the microbial activity of granular biomass in the GSBR effluent was implemented. The P-D was supported by external carbon source addition and the most advantageous variant comprised dosing of half of the theoretical acetate dose for nitrite reduction in the 3-h intervals. The use of the system consisting of the GSBR with 8 h, an optimal P-D variant and a UF for the treatment of anaerobic digester supernatant allowed for the 99%, 71% and 97% reductions of TKN, COD and color, respectively.     

生产性IC反应器厌氧颗粒污泥的生物学特征

IC反应器以絮状污泥接种用于处理酒糟废水,运行至第180d时分别测定反应器第1、第2反应室颗粒污泥的VSS、产甲烷活性、胞外多聚物和辅酶F420等各项生物学指标。结果表明反应器内颗粒污泥具有较强活性,反应器COD去除率基本稳定在95%以上,出水COD不超过1000mg/L。     

垃圾渗滤液对厌氧颗粒污泥稳定性的影响

在升流式厌氧反应器中,分别以模拟废水和最优进水浓度渗滤液持续进水,探讨COD、NH4+-N和SO42-浓度对反应器内颗粒污泥的稳定性的影响。结果表明,按照优化浓度进水,可以在一定程度上提高了厌氧生物处理效率,COD、NH4+-N和SO42-去除率分别约为60%、11%和42%。渗滤液中微量元素（如Fe、Co和Ni等）有利于提高污泥浓度,增大反应器内生物量。改变垃圾渗滤液进水的COD、NH4+-N和SO42-浓度,使得颗粒污泥多处于0.9~1.6 mm之间,具有高传质效率和不易破碎的特性。污泥颗粒的沉降速度保持在28.52~67.87 m·h-1之间,属于沉降性能良好的污泥。以最优进水浓度渗滤液为进水条件的反应器内的颗粒污泥浓度、粒径和沉降速度都要比模拟废水组更好,说明渗滤液中的微量元素存在,有利于颗粒污泥的稳定。     

厌氧颗粒污泥胞外聚合物的影响因素研究

为明确厌氧颗粒污泥胞外聚合物产生的影响机制,通过改变pH、污泥负荷（Ns)和C/N比,研究厌氧颗粒污泥及其上清液的EPS（胞外聚合物）产生量及组分多糖、蛋白质的变化情况,采用红外光谱对比分析了pH、Ns、C/N比对EPS分子结构的影响;结果表明,过酸、过碱和不适当的C/N比不利于厌氧颗粒污泥形态保持和微生物生长,但Ns对厌氧颗粒污泥形态的影响不大。红外光谱分析表明,蛋白质肽键在强酸、强碱条件下均发生了变化,羧基、醇和酚则在强酸条件下(pH 3)消失,C/N比和污泥负荷对EPS的分子结构影响不大。     

生活垃圾渗滤液对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响研究

通过厌氧毒性实验、恢复实验和特征毒性模拟实验,研究了生活垃圾渗滤液对厌氧颗粒污泥微生物产甲烷活性的影响。结果表明,1 000 mg/L氨氮浓度下产甲烷活性均大于85%,说明相应氨氮浓度范围,垃圾渗滤液基质对厌氧颗粒污泥的微生物没有明显抑制作用。恢复实验后活性得到完全恢复,属代谢毒性。模拟废水氨氮浓度大于1 000 mg/L浓度时,开始出现抑制;氨氮浓度大于3 000 mg/L时,有明显抑制,产甲烷活性下降32.1%;相同氨氮浓度下,渗滤液最大活性区间滞后于模拟废水,产甲烷活性也小于模拟废水,存在除氨氮以外的毒性物质的影响。     

垃圾渗滤液厌氧处理过程颗粒污泥生长特性

以上流式厌氧反应器为例,研究了渗滤液厌氧处理过程中颗粒污泥的生长特性。结果表明,反应器运行阶段,颗粒污泥粒径由0.96 mm增长至1.06 mm,MLVSS/MLSS大于0.76,污泥能够保持较高的活性。高污泥负荷有利于0.90 mm颗粒污泥生长,0.60~0.90 mm污泥颗粒生长过程中结构不稳定,易发生解体。厌氧颗粒污泥生长过程中,粒径较大的颗粒污泥的孔隙结构较为疏松,它对污泥的活性产生影响。随着孔隙率增大,污泥沉降速度由0.88 cm/s升至0.97cm/s。颗粒污泥表层与内部微生物分布不同,表层微生物以球菌为主,各微生物种群间紧密联系,颗粒污泥内部以短杆菌为主。     

胞外多聚物在厌氧污泥颗粒化成核过程中的特性

以模拟啤酒废水为底物在IC反应器中进行厌氧污泥颗粒化培养,并对污泥颗粒化过程中胞外多聚物(EPS)的主要成分变化及其与细胞表面疏水性和Zeta电位之间的相互关系进行分析,以此来阐述EPS对污泥颗粒化成核的作用。研究结果表明,好氧剩余污泥在经过56 d的培养后,平均粒径由接种时的54.72μm增长到103.46μm,实现了厌氧污泥颗粒化成核过程;EPS蛋白质含量(PN)在颗粒化过程中逐渐由接种时的18.1 mg/g增至54.3 mg/g,而EPS多糖含量(PS)则无明显变化;此外,PN/PS与污泥平均粒径、细胞表面疏水性(RH)以及Zeta电位之间呈正相关关系,相关系数分别为0.9727、0.9593和0.9274。由此可推测:厌氧污泥颗粒化成核过程的主要作用成分为胞外蛋白质,其可以改变污泥细胞表面疏水性和Zeta电位,从而在厌氧污泥颗粒化过程中有着重要的促进作用。     

温度对城市生活垃圾和厌氧颗粒污泥联合厌氧发酵的影响

针对无锡市垃圾填埋场堆体厌氧发酵所存在的产气率低、氨氮浓度高的问题,以无锡市生活垃圾为原料,在添加厌氧颗粒污泥的情况下,探讨了不同发酵温度下（25、35和45 ℃）对城市生活垃圾厌氧发酵过程中渗滤液的化学需氧量（COD）、氨氮、挥发性脂肪酸（VFA）、渗滤液产量和产甲烷量的影响。结果表明,25、35和45 ℃条件下氨氮的最终浓度分别为2 450、2 650和3 000 mg·L-1,COD的去除率分别为60.9%、85.2%和80.1%,最大产甲烷速率分别为67、552和397 mL·d-1,沼气中甲烷的平均体积分数分别为39.4%、66.9%和53.2%,累积产甲烷量分别为2 906、19 004和14 286 mL。以上结果表明35 ℃条件在能够缩短发酵周期,提高甲烷产量的同时,还能在一定程度减小渗滤液氨氮浓度,有助于减轻后续渗滤液处理的压力。     

厌氧颗粒污泥吸附去除废水中Hg2+的研究

在实验室条件下,以静态、序批的方法研究了厌氧颗粒污泥对废水中Hg²⁺的吸附特性及环境条件对其吸附能力的影响,并通过红外光谱和能谱对比手段,初步探讨了厌氧颗粒污泥吸附Hg²⁺的机理。结果表明,厌氧颗粒污泥对Hg²⁺的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,其吸附等温线与Freundlich型拟合得较好(R²=0.9933);pH是影响吸附的重要因素,在pH值为3～8的范围内,吸附量较大,最大为64.64 mg/g,当pH值大于8或小于3时,吸附量逐渐下降;温度对吸附也有一定的影响,但影响程度不明显。红外光谱和能谱分析表明,厌氧颗粒污泥表面功能基团对Hg²⁺的络合作用是吸附的主要机理,这些基团包括—CH、—CH₂ 、—CH₃、P—H、CO、C—N、PO、SO及C—H,同时在吸附过程中还存在一定的离子交换吸附。     

Copper and trace element fractionation in electrokinetically treated methanogenic anaerobic granular sludge

The effect of electrokinetic treatment (0.15 mA cm(-2)) on the metal fractionation in anaerobic granular sludge artificially contaminated with copper (initial copper concentration 1000 mg kg(-1) wet sludge) was studied. Acidification of the sludge (final pH 4.2 in the sludge bed) with the intention to desorb the copper species bound to the organic/sulfides and residual fractions did not result in an increased mobility, despite the fact that a higher quantity of copper was measured in the more mobile (i.e. exchangeable/carbonate) fractions at final pH 4.2 compared to circum-neutral pH conditions. Also addition of the chelating agent EDTA (Cu2+:EDTA4- ratio 1.2:1) did not enhance the mobility of copper from the organic/sulfides and residual fractions, despite the fact that it induced a reduction of the total copper content of the sludge. The presence of sulfide precipitates likely influences the copper mobilisation from these less mobile fractions, and thus makes EDTA addition ineffective to solubilise copper from the granules.     

厌氧颗粒污泥反应器对丙酸和丁酸冲击负荷变化的响应研究

采用升流式厌氧污泥床（UASB）反应器,对增大进水浓度和增大进水流量过程中,颗粒污泥对丙酸和丁酸冲击负荷变化响应进行了研究。实验表明,进水浓度从2 000 mg COD/L提高到5 000 mg COD/L,丙酸去除率骤降,而丁酸降解相对稳定;在保持进水浓度为3 000 mg COD/L的条件下,增大进水流量,负荷从7.5 kg COD/（m3.d）升高到15 kg COD/（m3.d）时,丙酸降解率骤降,丁酸降解率仍然相对稳定。实验结果符合降解热力学理论和传统抑制动力学的未解离挥发性脂肪酸理论,并发现改变反应器运行条件能够加剧未解离酸的抑制作用。同时提出了探讨厌氧过程中丙酸积累导致厌氧反应器运行失败的基础理论原因。     

好氧颗粒污泥降解苯酚

以人工配水启动SBR,逐步提高进水苯酚浓度,探究好氧颗粒污泥对苯酚的降解能力,同时分析苯酚对好氧颗粒污泥特性的影响。经过55 d的运行,进水苯酚浓度逐渐增到3 000 mg/L,苯酚、COD及NH+4-N去除率分别达到了98.33%、97.27%和57.58%,好氧颗粒污泥表现出对苯酚的良好的去除能力。扫描电镜照片显示投加苯酚后的颗粒污泥表面更加光滑,结构更为紧凑。胞外聚合物红外光谱分析表明投加苯酚前后好氧颗粒污泥EPS的主要组分没有明显改变。苯酚毒性刺激了颗粒污泥分泌更多胞外聚合物,胞外聚合物中多糖含量由初始的12.70 mg/g VSS增加到35.17 mg/g VSS,蛋白含量由4.93 mg/g VSS增加到8.01 mg/g VSS。投加苯酚后的污泥粒径明显增大,主要污泥粒径由0.5~2.0 mm增大到2.0 mm以上。     

多壁碳纳米管短期作用对厌氧颗粒污泥的影响

研究了不同质量浓度（1、20和100 mg·L-1） 多壁碳纳米管（multiwalled carbon nanotubes,MWCNTs） 短期（7 d） 作用对厌氧污泥系统的影响。结果表明：1、20和100 mg·L-1的 MWCNTs反应器出水中的COD、pH、VFA与对照组变化规律一致;其中,100 mg·L-1的MWCNTs可以诱导更快的底物利用率。不同质量浓度MWCNTs反应器的产气量和甲烷体积分数与对照组之间相比无显著差异（P>0.05）。运用修正Gompertz 方程拟合甲烷产量曲线以及计算最大比产甲烷速率（Umax,CH4）和最大比COD去除速率（Umax,COD）表明厌氧产甲烷菌产气特性没有受到MWCNTs的影响。实验研究结果为以后研究碳纳米管在厌氧废水处理中的影响提供了提供新的思路和方法。     

好氧与厌氧氨氧化复合颗粒污泥完全自营养脱氮影响因素

采用间歇实验,考察了初始NH⁺₄-N浓度、DO浓度和pH对颗粒污泥完全自营养脱氮的特性的影响。研究表明,在完全自营养脱氮系统中,当DO为0.6～0.8 mg/L,pH控制在7.5～7.8时,好氧氨氧化和厌氧氨氧化速率在一定范围内随NH⁺₄-N浓度（30～150 mg/L）的增加而增加,较高的氨氮浓度能提高自营养脱氮反应速率。较高的DO有利于提高亚硝酸盐氧化速率,但会导致亚硝酸盐的积累;DO浓度过低时,好氧氨氧化过程受到抑制。NH⁺₄浓度为36 mg/L,DO控制在0.6～0.8 mg/L的条件下,当pH值为7.8时,完全自营养脱氮的效果最佳,总氮去除速率达最大值为23.976 mg/(g MLSS·d)。