生物因子控制反冲洗对BEAC滤池优势菌稳定性影响研究

针对用于生物增强活性炭工艺(BEAC)中的6株优势菌,利用生物因子研究反冲洗对优势菌群在活性炭表面稳定性的影响,确定适合的反冲洗方式及强度.中试试验表明,气冲强度对BEAC生物膜的影响作用要比水冲洗大,通过比较反冲洗前后优势菌群生物量,确定BEAC滤池启动期采用单独水反冲洗,稳定期采用气水联合反冲洗,优势菌群在活性炭表面的平均生物损失量为15.47%;利用生物量和生物活性的乘积(生物需氧量,BRP)确定最佳反冲洗气强度为8～10 L/(m~2·s),反冲洗前后的生物量和生物活性变化最小;扫描电镜和PCR-DGGE图片结果表明,启动期采用气水联合反冲洗导致优势菌数量减少,稳定期采用气水联合反冲洗可保持优势菌的稳定性,反冲洗前后优势菌在活性炭表面数量变化较小.     

ASBR处理食品废水中DOM转化过程的荧光光谱

利用厌氧序批式反应器(ASBR)处理食品废水,结合三维荧光光谱技术考察不同反应时段废水中溶解性有机物(DOM)的光谱特征和物质来源,并建立DOM特征峰荧光强度与氨氮浓度的关系.工艺运行结果表明:食品废水经过ASBR处理后,进水的COD从1100mg/L降至91mg/L,COD去除率达到91.73%,说明ASBR反应器可有效降解食品废水中的有机物质.三维荧光光谱显示,5种物质的特征荧光峰,即高激发波长色氨酸(峰A)、低激发波长色氨酸(峰B)、可见光区富里酸(峰C)、紫外光区富里酸(峰D)、类腐殖酸(峰E).随着厌氧生物处理的进行,峰A、峰B和峰C的荧光强度表现为先增加后减少的趋势;峰D荧光强度表现为微弱增加趋势;峰E荧光强度为先减少后增加趋势.荧光光谱指数FI、HIX、BIX表明,废水具有明显生物源特征.建立高激发波长色氨酸、低激发波长色氨酸特征峰荧光强度与色氨酸荧光强度之和与氨氮浓度在反应周期内的相关性,其相关系数分别为0.8136、0.9390、0.9153,说明可通过三维荧光光谱技术快速监测食品废水厌氧生物处理过程中的氨氮浓度.     

生物活性炭老化对滤池过滤阻力和处理效果的影响

利用饮用水厂运行10年的生物活性炭(BAC)装填滤柱,研究活性炭老化对滤柱过滤阻力和处理效果的影响.结果表明,活性炭老化会产生大量小粒径颗粒炭,沉积于活性炭池表层的小粒径颗粒炭产生的过滤阻力是滤柱总阻力的主要来源,其比阻约为底层炭的22倍.强化反冲洗仅可降低初始过滤阻力,移除表层细炭是降低活性炭滤池阻力的有效方法.强化反冲洗对滤柱过滤性能无显著影响.移除表层细炭后,老化活性炭滤柱对总有机碳的去除率由24.71%下降至7.04%,而后恢复至移除前的水平.移除表层炭后老化活性炭对UV₂₅₄和大于2μm颗粒数的去除率与对照组活性炭相似.降低活性炭滤池的反冲强度、延长过滤周期是延长老化活性炭寿命的有效方法.     

电解-水解-DMBR处理模拟造纸废水中DOM特性

采用UV-vis光谱、凝胶色谱和三维荧光光谱技术,对电解-水解-DMBR联合工艺处理模拟造纸废水过程中溶解性有机物(DOM)进行表征。结果表明,废水经过该工艺处理后有机污染物可以被有效的去除。反应器对COD和TOC的去除率分别为91.1%和89.6%。UV-vis光谱图和分子量分布图分析表明,废水经水解酸化池处理后,难降解的大分子物质被分解转化为较易降解的小分子物质。三维荧光光谱图分析表明,废水中DOM主要有高激发波长色氨酸荧光峰(峰A)、紫外光区富里酸荧光峰(峰B)和可见光区富里酸荧光峰(峰C)3个明显的特荧光峰。经电解处理后峰B有成峰趋势;经水解酸化池处理后峰A强度明显增大。荧光指数(FI)、生物源指数(HIX)和腐殖化指数(BIX)的值表明,处理过程中DOM主要是由于微生物代谢而产生的。     

废水DOM荧光强度与COD总氮的相关分析

采用三维荧光光谱技术考察某食品工业废水处理中溶解性有机物(DOM)的荧光光谱特征,并分析DOM各组分转化及来源,以及建立DOM特征峰荧光强度与总氮、COD浓度的关系。三维荧光光谱分析表明,原水中主要存在5种DOM的特征荧光峰,即高激发波长和低激发波长类色氨酸(分别为峰A和峰B)、可见区和紫外区类富里酸(分别为峰C、峰D)和腐殖酸(峰E、峰F和峰G)。荧光光谱参数表明,荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)、生物源指数(BIX)表明食品废水处理过程中DOM具有明显的生物源特征。建立腐殖酸(峰E、峰F和峰G)荧光强度与总氮浓度在处理过程中的相关性,其相关系数分别为0.965 5、0.961 2和0.914 1,以及建立高激发波长类色氨酸荧光强度、低激发波长类色氨酸荧光强度及其荧光强度之和与COD浓度相关关系,其相关系数分别为0.871 9和0.752 5和0.853 2。说明可以借助三维荧光光谱技术快速检测腐殖酸和类色氨酸荧光强度,来判断食品工业废水中总氮和COD处理程度,进而及时快速实现总氮和COD浓度的测定。     

反冲洗措施改善垂直潜流人工湿地水力特性的研究

人工湿地污水处理工程中难以解决的问题之一是湿地基质堵塞,本研究尝试用反冲洗措施解决此问题。采用不同反冲洗方案研究了反冲洗措施对人工湿地堵塞程度的改善效果,同时分析了反冲洗措施对垂直潜流人工湿地污染物去除效果的改变和水力特性的影响。结果表明,反冲洗措施对解决垂直潜流人工湿地的堵塞有明显地改善;人工湿地发生淤堵使COD去除率下降,反冲洗后随着实际水力停留时间的延长,COD去除率较反冲洗前有所提高;在几种反冲洗方案中,气水联合反冲洗方案在单位面积流量为8～10 L(/m.2s),反冲洗时间为5~7 min时反冲洗效果最好。     

曝气生物滤池反冲洗污泥特性研究

研究了曝气生物滤池(BAF)反冲洗污泥的生物相组成、生物活性、沉降特性及絮凝性能。结果表明,BAF反冲洗污泥具有较强的生物活性和絮凝性能,将其作为生物絮凝剂预处理生活污水时,最佳投加量为0.05～0.1体积比(反冲水占混合液体积比),对污水中COD和SS的去除率分别为21.2%～26.8%和34.2%～37.5%,能够达到预处理目的。     

间歇生物接触氧化工艺中DOM三维荧光光谱分析

采用三维荧光光谱技术研究间歇生物接触氧化工艺处理城市污水的反应过程中溶解性有机物(DOM)的降解特性及其变化规律,并建立DOM总荧光强度与COD浓度的关系。三维荧光光谱显示:DOM主要由低激发波长色氨酸特征峰(峰A)和高激发波长色氨酸特征峰(峰B)及可见光区富里酸特征峰(峰C)组成。峰A和峰B的荧光强度均在曝气阶段逐渐降低而在停止曝气阶段逐渐增强,峰C的荧光强度在整个反应周期内变化不大,揭示了色氨酸在曝气阶段逐渐被微生物降解,在停止曝气阶段被吸附的大分子有机物分解而增加提供了此阶段反硝化脱氮所需的碳源,而类富里酸属于难降解有机物。荧光指数(f_(450/500))、生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)平均值分别为1.75、1.05和1.83,均表明工艺中DOM主要由微生物代谢而产生。DOM总荧光强度与COD浓度关系表明,在曝气、停止曝气阶段分别具有较好的相关性,相关系数R~2分别达到0.966、0.947,说明通过三维荧光光谱技术检测DOM特征峰荧光强度可以快速分析COD浓度变化,为污水处理实时监测及避免二次污染提供技术理论支持。     

曝气生物滤池反冲洗的特性

试验根据曝气生物滤池区别于普通给水滤池的特点,从反冲洗方式、反冲滤床形状等方面进行深入地对照研究.结果发现在相同的反冲条件下,在反冲方式的对照中,脉冲反冲洗具有远大于气水连续反冲洗的效能;在滤池池型的选择中,扩展流池型曝气生物滤池较均匀流池型曝气生物滤池易于洗净和生物滤层的恢复.最后优化组合了反冲方式和滤池池型,即脉冲反冲方式与扩展流曝气生物滤池组合后,对应既定的运行工况,确定了最佳的反冲运行参数为:气冲强度8～10L/(s·m² )、水冲强度2～4 L/(s·m² )、反冲时间5min.     

A/O-MBR处理餐饮废水过程中DOM特性解析

借助凝胶过滤色谱(GFC)分子量测定技术和三维荧光(EEM)光谱技术,对厌氧微网与好氧平板膜-生物反应器(A/O-MBR)联合处理餐饮废水过程中各阶段的溶解性有机物(DOM)及污泥胞外聚合物(EPS)的性质进行研究。分子量研究表明:好氧段污泥滤液的GFC谱图中在10 min以前有大分子物质析出,分析是微生物代谢产物;且随着处理过程的进行水样DOM中的分子量分布范围不断变宽。EEM光谱研究表明:进水、好氧段出水、好氧段污泥滤液的DOM中的2种主要荧光物质为高激发波长类色氨酸和可见区类富里酸,而厌氧段出水中仅有高激发波长类色氨酸,且峰强较强。同时,厌氧段出水中在形成可见区类富里酸的区域内有成峰趋势,分析是由较强的类色氨酸峰的掩蔽作用造成的。好氧段污泥EPS中存在3个明显的荧光峰,指示了色氨酸和腐殖酸的存在。     

强化除磷曝气生物滤池反冲洗优化及其污泥特性

为探讨BAF(曝气生物滤池)最佳反冲洗强度及其选择依据,以某处理石化二级出水的强化除磷BAF为研究对象,采取不同的反冲洗强度进行气-水联合反冲洗,探讨反冲洗过程中出水污泥量峰值出现时间、污泥的SOUR(比好氧呼吸速率)变化、反冲洗前后微生物量和微生物脱氢酶活性(DHA)的变化以及反冲洗后的恢复效果,并对反冲洗强度参数的选择进行了优化. 结果表明:在该研究条件下,采用气洗〔强度为12 L/(m2·s)〕4 min,气-水联合洗〔气洗强度为12 L/(m2·s),水洗强度为6 L/(m2·s)〕5 min,最后用清水漂洗9 min的反冲洗方式,排水中污泥的ρ(SS)可在最短时间(3 min)达到峰值;反冲洗排水中污泥的SOUR较低,平均值为0.5 mg/(mg·h);距离底端进水口1.3和2.2 m处的滤料层微生物的量损失较小,分别为4.4%和5.3%,其相应微生物的活性有所增加. 研究显示,该条件下反冲洗可有效清除滤料颗粒间所截留及滤料表面脱落的老化生物膜,并可保留适量活性较高的生物膜,强化了传质条件,反冲洗后对污染物的处理能力能恢复迅速.      

间歇曝气实现上覆水脱氮及氨氮的荧光法表征

为实现河流上覆水有效脱氮及快速表征氨氮的变化,采用间歇曝气研究二十埠河上覆水中氮的转化规律及去除效果,并结合三维荧光技术研究DOM(溶解性有机物)荧光强度与氨氮浓度的关系.工况运行结果表明:间歇曝气实现了上覆水的硝化反硝化脱氮,氨氮在硝化阶段呈现明显下降趋势,在反硝化阶段则呈现明显上升趋势;硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在硝化阶段呈现明显升高而在反硝化阶段呈现明显下降趋势,而总氮呈现一直下降趋势,随着DO(溶解氧)增加,氨氮和总氮去除效果均增加,当DO分别为3.5,4.5,5.5,6.5mg/L时,上覆水中总氮分别降为5.11,1.42,1.13,0.91mg/L,氨氮分别降为4.13,1.30,0.85,0.72mg/L;荧光强度变化表明:低激发波长类酪氨酸和类色氨酸荧光强度变化与氨氮变化均呈现相同趋势,在DO分别为3.5,4.5,5.5,6.5mg/L时,低激发波长类酪氨酸和类色氨酸荧光强度之和与氨氮具有良好的相关性,其相关系数分别为0.974、0.972、0.966、0.984;研究表明,可以通过上覆水中低激发波长类酪氨酸和类色氨酸的荧光强度快速预测氨氮浓度,并根据氨氮变化及时、灵活地控制间歇曝气工艺的运行,为受污染河流提供快速有效的治理技术和科学依据.     

A~2/O-BAF系统反冲洗出水水质变化特征

针对城镇污水处理升级改造技术需求,建立一套中试规模"厌氧/缺氧/短时好氧-曝气生物滤池(A2/O-BAF)工艺",重点研究了反冲洗对BAF单元出水水质的影响。BAF池反冲洗周期为5~7 d,反冲洗方式为"气冲-气水联冲-水冲",其中,气冲10 min,气水联冲3 min,水冲3 min;该模式具有反冲洗时间短、反冲洗用水量少、操作简单等特点。在反冲洗过程中,反冲洗水的SS、COD、氨氮、总磷浓度均呈现先上升后下降的规律,说明滤料层截留的悬浮物和老化生物膜得到充分冲洗。在反冲洗1~2 d后,BAF单元出水水质恢复正常。实验表明:在该设计反冲洗模式下,可保持A2/O-BAF工艺处理效果稳定。     

不同载体材料对厌氧氨氧化效果影响的研究

文章分别采用水性聚氨酯(WPU)和活性炭2种材料作为生物载体,在2个不同的上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中接种包埋污泥和生物活性炭,采用人工配水进行连续实验,观测厌氧氨氧化反应器启动过程中各种含氮化合物的变化,以考察不同载体材料对厌氧氨氧化过程的影响。文章在生物活性炭反应器中成功驯化了采自污水处理厂的普通厌氧污泥,证明了从环境中驯化培养厌氧氨氧化菌的可能性。通过2个阶段中脱氮效率的比较,发现以水性聚氨酯包埋材料作为未驯化细菌载体并无明显优势,反而成为传质的障碍;而采用生物活性炭则可以迅速达到提高局部生物量、聚集功能菌、屏蔽不利环境的干扰等作用,是理想的微生物载体。     

臭氧/陶瓷膜对生物活性炭工艺性能和微生物群落结构影响

利用处理量为120m3/d的臭氧/陶瓷膜-生物活性炭(BAC)组合工艺处理微污染原水, 对工艺性能和BAC中的微生物多样性和种群结构进行了研究.结果显示,组合工艺可有效去除微污染原水中的有机物和氨氮.臭氧曝气提高了溶解氧浓度,改善了后续BAC工艺对氨氮的去除效果.组合工艺对氨氮和CODMn的总去除率分别约为90%和84%,其中BAC在污染物的去除中发挥了重要作用.组合工艺和传统工艺中BAC床层共检测到36个门类的细菌.与传统BAC工艺相比,臭氧/陶瓷膜降低了后续BAC中微生物群落结构的多样性和均匀度.组合工艺BAC中存在丰度较高的亚硝化单胞菌属和硝化螺旋菌属,可能对氨氮的去除具有重要的作用.臭氧/陶瓷膜对后续BAC中致病菌和条件致病菌有很好的预处理和抑制作用,显著降低了其相对丰度,提高了饮用水的生物安全性.     

Removal of anaerobic soluble microbial products in a biological activated carbon reactor

The soluble microbial products (SMP) in the biological treatment effluent are generally of great amount and are poorly biodegradable. Focusing on the biodegradation of anaerobic SMP, the biological activated carbon (BAC) was introduced into the anaerobic system. The experiments were conducted in two identical lab-scale up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors. The high strength organics were degraded in the first UASB reactor (UASB1) and the second UASB (UASB2, i.e., BAC) functioned as a polishing step to remove SMP produced in UASB1. The results showed that 90% of the SMP could be removed before granular activated carbon was saturated. After the saturation, the SMP removal decreased to 60% on the average. Analysis of granular activated carbon adsorption revealed that the main role of SMP removal in BAC reactor was biodegradation. A strain of SMP-degrading bacteria, which was found highly similar to Klebsiella sp., was isolated, enriched and inoculated back to the BAC reactor. When the influent chemical oxygen demand (COD) was 10,000 mg/L and the organic loading rate achieved 10 kg COD/(m 3 ·day), the effluent from the BAC reactor could meet the discharge standard without further treatment. Anaerobic BAC reactor inoculated with the isolated Klebsiella was proved to be an effective, cheap and easy technical treatment approach for the removal of SMP in the treatment of easily-degradable wastewater with COD lower than 10,000 mg/L.     

Biological nutrient removal by internal circulation upflow sludge blanket reactor after landfill leachate pretreatment

The removal of biological nutrient from mature landfill leachate with a high nitrogen load by an internal circulation upflow sludge blanket （ICUSB） reactor was studied. The reactor is a set of anaerobic-anoxic-aerobic （A^2/O） bioreactors, developed on the basis of an expended granular sludge blanket （EGSB）, granular sequencing batch reactor （GSBR） and intermittent cycle extended aeration system （ICEAS）. Leachate was subjected to stripping by agitation process and poly ferric sulfate coagulation as a pretreatment process, in order to reduce both ammonia toxicity to microorganisms and the organic contents. The reactor was operated under three different operating systems, consisting of recycling sludge with air （A^2/O）, recycling sludge without air （low oxygen） and a combination of both （A^2/O and low oxygen）. The lowest effluent nutrient levels were realised by the combined system of A^2/O and low oxygen, which resulted in effluent of chemical oxygen demand （COD）, NH3-N and biological oxygen demand （BOD5） concentrations of 98.20, 13.50 and 22.50 mg/L. The optimal operating conditions for the efficient removal of biological nutrient using the ICUSB reactor were examined to evaluate the influence of the parameters on its performance. The results showed that average removal efflciencies of COD and NH3- N of 96.49% and 99.39%, respectively were achieved under the condition of a hydraulic retention time of 12 hr, including 4 hr of pumping air into the reactor, with dissolved oxygen at an rate of 4 mg/L and an upflow velocity 2 m/hr. These combined processes were successfully employed and effectively decreased pollutant loading.     

生物强化滤池-O_3-BAC系统对微污染河水的深度净化研究

为提高生物滤池-臭氧氧化-生物活性炭滤池组合工艺系统对微污染地表水中主要污染物的去除效率,文章考察了生物强化条件下该组合系统的性能。利用PCR-DGGE技术进行各单元中微生物多样性对比分析,并采用生物毒性效应测试进行该项组合工艺出水水质的生态安全性考察。此外,通过显微镜和扫描电镜进行生物单元填料中微生物膜形态研究。结果表明:生物强化滤池单元中高效工程菌的添加有效改善了系统内微生物浓度低的问题并提高了系统对主要污染物的去除效率,生物强化滤池填料中微生物多样性指数和物种数均高于其他工艺单元。生物滤池中生物膜形态、颜色和厚度具有沿水流方向渐变的特点。原水经生物强化组合系统深度处理后可有效降低水中生物毒性,包括部分急性毒性特征物质和致癌风险值的削减。     

石榴石滤料的过滤性能及反冲洗试验研究

石榴石作为一种新型矿物滤料在净水处理方面具有强大的竞争力和广阔的应用前景.通过对石榴石滤料进行过滤及反冲洗试验,研究其截污除浊性能、水头损失变化规律及对有机物的去除效果,并与传统的石英砂滤料做对比,同时探讨了石榴石滤料的适宜反冲洗强度范围及气水反冲洗运行参数.结果表明:在滤速为8 m/h的条件下,与石英砂滤柱的过滤效果相比,石榴石滤柱滤后水的平均浊度下降0.3 NTU,有机物平均质量分数下降5%,但其平均水头损失增长率为1 cm/h;在截污除浊及去除有机物方面,石榴石滤柱在60 cm滤层厚度处与石英砂滤柱在85 cm滤层厚度的去除效果十分接近,因此其能有效减少滤料体积,从而节省滤料及节约设备投资.在不同滤速下,水头损失是限制石榴石滤柱过滤周期的主要因素;石榴石滤料适宜的气反冲洗强度范围为14~16 L/（s·m2）,水反冲洗强度范围为5~7 L/（s·m2）,其气水反冲洗的最佳运行参数为气洗强度16 L/（s·m2）、水洗强度7 L/（s·m2）、气水联合反冲洗4 min、单独水漂洗7 min.其中,气反冲洗强度对石榴石滤料的反冲洗效果影响最大.研究显示,相较于传统石英砂滤料,石榴石滤料具有高过滤性能、低滤料体积的特点,在水处理滤料的应用方面显示出一定的优势.