利用剩余污泥水解酸化液合成聚羟基脂肪酸酯的研究

以城市污水处理厂剩余污泥水解酸化产物为原料,研究了罗氏真养菌(Ralstonia eutropha)H16在水解酸化液中的生长规律和聚羟基脂肪酸酯(PHAs)积累特性,同时分析了H16对水解酸化液中各种有机酸组分的利用规律. 结果表明,以剩余污泥52℃中温水解酸化48h的水解酸化液为培养基,在HAc水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2881mg/L,乙酸占总有机酸含量36.1%)中,H16最先利用乙酸和正丁酸来进行自身的生长和PHAs的合成,合成的主要产物是聚羟基丁酸酯(PHB);随后开始利用丙酸和正戊酸,在此过程中聚羟基戊酸酯(PHV)的含量也逐步上升,菌体量同步增长, H16在40h左右处于平稳期,并且达到最大积累率为12.51%(占菌体干重);最后利用的是异丁酸和异戊酸,但是此时H16已经进入衰亡期,菌体量和PHAs合成率都在下降.当以HVa水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2358mg/L,异戊酸占总有机酸含量29.0%)为培养基时, H16在18h达到生长的峰值,24h达到PHAs合成率的最大值为32.14%(占菌体干重),PHV为PHAs的主要形式.     

微氧水解酸化处理石化废水的生物降解特性

本研究采用微氧水解酸化技术处理石化废水,以抑制硫酸盐的还原,减少硫化氢的产生.同时,通过与厌氧水解酸化的对比试验,研究了微氧水解酸化的生物降解特性.微氧反应器的ORP控制在(-290±71)m V,厌氧反应器的ORP为(-398±31)m V.反应器运行近7个月的结果表明,在进水COD为202~514 mg·L-1、硫酸根浓度为350~650 mg·L-1及HRT为12 h时,微氧水解酸化反应器COD的平均去除率为31.2%,高于厌氧水解酸化的26.4%.厌氧出水的VFA浓度((2.34±0.60)mmol·L-1)高于微氧出水((1.89±0.48)mmol·L-1).微氧出水的平均比紫外吸收值(UV254/DOC)为0.017,显著低于厌氧出水(0.025),表明微氧环境可以提高兼性水解酸化菌的生理代谢功能,强化难降解芳香有机物和含共轭双键大分子化合物的去除.微氧水解酸化出水的硫离子浓度((0.11±0.04)mg·L-1)显著低于厌氧出水((1.27±1.22)mg·L-1).454焦磷酸测序结果表明:微氧水解酸化菌群中,变形菌门、绿弯菌门和放线菌门菌群丰度(所占比例分别为39.7%、20.3%、1.9%)高于厌氧水解酸化菌群(分别为36.9%、17.5%、1.3%),对难降解大分子有机物的去除效果好;厌氧水解酸化菌群中拟杆菌门和酸杆菌门所占比例较大,酸化效果更好.在属的水平上,微氧水解酸化污泥中鉴定出的硫酸盐还原菌的种群多样性和丰度均低于厌氧污泥,这与其出水较低的硫离子浓度一致,表明微氧环境能够有效抑制硫酸盐还原菌的活性.上述研究结果表明,微氧水解酸化是一种很有前途的石化废水预处理技术.     

外加碳源的活性污泥合成生物降解塑料PHAs的试验

聚羟基脂肪酸酯(PHAs)是许多污泥微生物在不平衡生长条件下合成的细胞内能量和碳源储藏性物质,是一种新型的可完全生物降解的热塑性塑料.以污泥微生物作为PHAs的合成菌,采用乙酸钠、丙酸钠及丁酸钠作为单一碳源在好氧条件下合成得到占污泥干重5.58%、3.90%及4.98%的PHAs和在厌氧条件下合成得到占污泥干重12.32%、9.55%及11.35%的PHAs.实验表明,污泥微生物里广泛存在PHAs合成菌,厌氧条件比好氧条件的PHAs产率要高;最佳的实验条件下得到PHAs的量占污泥干重的12.32%,此时碳源转化率为30.65 %.此外,1HNMR谱图证明了同一污泥微生物用不同的碳源培养PHAs时其产物结构与组成均有变化.     

混凝剂对水解酸化菌降解COD的作用研究

文章对传统的水解酸化过程进行了改进,在水解酸化菌(即絮状污泥)培养阶段,投加了不同的混凝剂,如PAM、PAC和FA。研究了混凝剂对絮状污泥的培养及后续对污水处理效果的影响,探讨了不同混凝剂与水解酸化作用在降解COD过程中的作用。结果表明,投加了PAC和FA的絮状污泥COD去除率最高,可达90%,优于单纯絮状污泥或PAC+FA(无絮状污泥)对COD的降解。表明PAC+FA与水解酸化表现为协同作用,使水解酸化菌代谢活性增强。     

旁路水解酸化强化污泥过程减量运行性能与机理研究

旁路水解酸化技术既能实现污泥减量,又能为污水脱氮除磷补充碳源。采用水解酸化作为污泥旁路减量化技术,研究其污泥减量的运行性能和机理,同时考察了对污水处理工艺污染物去除的影响。采用污泥水解酸化旁路处理,得到污泥减量率为30%,其中水解酸化的贡献为0.7%,延长污泥龄贡献为17.1%,能量解偶联等贡献为12.2%。污泥水解酸化旁路处理对污水生物处理工艺的出水水质以及微生物活性影响不显著。水解酸化过程中会降低微生物脱氮活性,但对污水处理主反应器中微生物活性影响较小。污泥旁路水解酸化污泥减量工艺中,对污泥减量机理的解析,需要综合考虑水解酸化与污泥龄等对污泥减量效果的影响。     

双氧水协同生化法强化处理印染废水

传统生化法对印染废水的处理有一定的局限性.本文研究了双氧水协同水解酸化-接触氧化系统,对印染废水进行强化处理.采用污泥挂膜、生化系统启动、双氧水协同启动的方法,将双氧水投加到水解酸化时的条件严格控制为:投加3m L·L~(-1)、投加量100.0 m L、流速0.67 m L·min-1、投加频率1次·d-1,可使整个系统成功启动与稳定运行.实验结果表明,双氧水协同水解酸化-接触氧化可对印染废水中的特征污染物进行有效强化处理.其中,COD平均去除率为89.8%,氨氮平均去除率为96.7%,PVA平均去除率为87.4%,废水平均脱色率为92.1%.采用16S rDNA宏基因组高通量测序技术,对比分析了接种种泥、水解酸化污泥和接触氧化污泥微生物的群落结构.结果表明,经过驯化,水解酸化和接触氧化微生物群落均发现了显著变化.其中,水解酸化污泥优势菌门主要为变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes和疣微菌门Verrucomicrobia;接触氧化污泥优势菌门主要为浮霉菌门Planctomycetes、变形菌门Proteobacteria和酸杆菌门Acidobacteria.该实验从宏观和微观角度,均证实双氧水协同生化法强化处理印染废水具有技术可行性.     

提高污泥碱性发酵挥发酸积累的新方法

为了加大剩余污泥在碱性条件下的水解酸化程度,本研究尝试了两种新的能促进污泥碱性发酵产酸的方式,分别是向批式的污泥碱性发酵系统中投加未灭菌发酵污泥和投加灭菌发酵污泥,结合温度的影响(10℃和35℃)分别考察了这两种方式对污泥水解酸化效果的影响.结果表明,中温有利于水解酶和产酸菌作用的发挥,增大了污泥的水解酸化程度,体系内有明显的挥发酸(VFAs)积累.35℃条件下,两种方式都在很大程度上促进了新鲜污泥的水解酸化程度,经灭菌后的发酵污泥的投加较等量的未灭菌的发酵污泥的投加效果更为显著.前者的水解速率是后者的2倍,发酵末期酸积累量为后者的1.5倍,且前者在较长的发酵时间内VFAs含量维持恒定.分析两种方式能促进污泥水解酸化的原因得到:未灭菌发酵污泥的投加是向系统中引入了一定量的产酸菌,灭菌发酵污泥的投加引入了大量的较易水解的有机底物.水解产物的增加能在更大程度上影响产酸的效果.因此,中温条件下向污泥碱性发酵系统中投加经灭菌处理后的发酵污泥是提高剩余污泥发酵产酸量更为有效的方式.     

聚丙烯酰胺降解菌株的分离及其油田含聚污水生物强化处理研究

应用厌氧Hungate技术,从大庆油田分离到一株聚丙烯酰胺降解菌株,菌株与Clostridium bifermentans(AY781385)相似性为99%,命名为Clostridium bifermentans H5。菌株能以聚丙烯酰胺为唯一碳源,静态试验表明,在附加乳酸钠和硫酸钠的条件下,聚合物去除率为52.5%;首次采用纯菌培养的厌氧污泥作为底物,水解酸化试验表明,乳酸钠作为碳源要好于砂糖,聚合物去除率为50.89%左右,砂糖为碳源聚合物去除率为43.55%左右;初步试验表明,应用高效降解菌株和水解酸化工艺处理含聚污水具有可行性。     

微氧水解酸化工艺处理高浓度抗生素废水

试验研究了高浓度难生物降解抗生素废水微氧水解酸化效果.结果表明,微氧环境提高了兼性水解酸化菌的生理代谢功能,曝气搅拌改善了水力条件,在最短HRT为10h ,最大OLR为20kg/(m³·d)条件下,酸化率为58.64%,出水VFA为4825mg/L ,极大地改善了废水的生物降解性能,BOD₅/COD升高了17%左右,为后续好氧生物处理提供了良好的基质准备.在进水水质波动较大的情况下,出水水质相对稳定,出水COD和SS浓度分别为7000～8000mg/L和150～300mg/L ,COD和SS去除率分别为15%～30%和90%～95%.出水VFA的变化滞后于酸化率的变化,酸化率能更好地表征水解酸化系统的效果.反应器底部的污泥床层是VFA生成的主要反应区,随着OLR的升高,达到稳定VFA浓度的反应器高度逐渐增加.填料区功能主要在于截留出水中的SS.污泥以粒径为0.5～1.0mm之间的小颗粒污泥和絮状污泥为主.     

活性污泥合成生物可降解塑料的研究进展

PHAs(polyhydroxyalkanoates,聚羟基脂肪酸酯 )是许多原核微生物在不平衡生长条件下合成的细胞内能量和碳源储藏性物质 ,作为完全可生物降解的热塑性聚酯而倍受关注。介绍了利用生物处理污水中活性污泥的混合碳源及微生物群体发酵合成PHAs的有关研究成果 ,包括微生物的种类、碳源及合成途径等 ,重点分析厌氧 好氧法活性污泥积累PHAs的量化关系 ,指出合理的工艺及适当的营养条件可以提高污泥中PHAs的积累量。此工作为污水处理资源化及污泥减量化、实现清洁生产提供了非常有潜力的研究方向。     

污泥超高温(65℃)厌氧消化系统启动方案

以高温(55℃)厌氧消化反应器的污泥为接种泥,以不同比例的牛粪和脱水污泥为基质,通过产甲烷潜力测试实验,对污泥超高温(65℃)厌氧消化系统的启动策略进行了初步的探讨.实验结果表明:污泥超高温(65℃)厌氧消化系统具有其可行性;65℃条件下,由于水解酸化过程加快,易发生VFAs(尤其是乙酸和丙酸)的累积.同时,与中温(37℃)和高温(55℃)污泥厌氧消化系统相比,超高温(65℃)系统的产气量虽然较低,但所产沼气中CH4含量明显升高,可以达到79.0%.对系统细菌和古菌进行的多样性分析结果表明:超高温(65℃)条件下,反应器中的细菌以Coprothermobacter、Caldicoprobacter、Ruminiclostridium等极端嗜热的蛋白质水解菌和木质纤维素水解菌为主,不同反应器之间细菌种群多样性的差异是由所投加物料的不同造成的;所有反应器的古菌中,嗜热的氢营养型产甲烷菌Methanothermabactor成为绝对优势菌群,占古菌的比例均超过96%.在超高温反应器(65℃)的启动初期,可适当提高投加基质中牛粪的比例,加快对嗜热产甲烷菌(氢利用型产甲烷菌)的富集,同时避免系统中的VFAs的积累,保证反应器顺利启动.     

两相一体式污泥浓缩消化反应器运行效能及其微生物特性

为考察两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD)的处理效能和影响因素,试验研究了反应器在不同污泥投配率下的运行效能,并通过显微镜、扫描电镜观察污泥中微生物的形态和种类,同时通过厌氧培养和分离,以或然计数法(MPN)确定优势菌株,用16S rDNA测序分析及系统发育分析研究优势菌株.结果表明,在中温条件35℃±2℃下,TISTD反应器最佳污泥投配率为30%,在此投配率下,排泥含水率达到92.1% ,VS/TS0.2~0.25,产气量为40.35L/d;污泥显微镜观察结果显示,有各种形态的变形虫、豆形虫、鞭毛虫和纤毛虫等原生动物,内反应器污泥电镜扫描照片显示包括各种丝状菌、杆状菌、球状菌以及体积较大的菌胶团,污泥中的微生物种群表现出高度的多样性;16S rDNA序列分析及系统发育树分析结果显示,外反应室的优势菌分属芽孢杆菌属,证明外反应室的反应处于产氢产乙酸阶段,是污泥水解酸化的主要场所;内反应室的优势菌分属于甲烷螺菌属,证明内反应室是适合产甲烷菌生长并产气的主要场所,从而实现了污泥同时浓缩消化的生物相分离.     

两级完全混合发酵工艺开发碳源试验研究

采用两级完全混合发酵工艺进行碳源开发试验,研究了水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)对工艺开发碳源效果的影响.研究表明,固定SRT为4d,污泥回流比为1,HRT在32~36h,系统出水的溶解性COD(SCOD)可维持在1090~1180mg/L,且浓缩池泥水分离效果较好,出水的SS保持在50~80mg/L.保持系统的HRT为32h,污泥回流比为1,SRT在4~7d时,可实现厌氧系统中产酸菌与产甲烷菌的分离,系统能够保持良好的产酸效果,此时系统出水的SCOD值基本稳定于980~1179mg/L.碱度可以作为衡量水解酸化系统是否有效运行的重要参数.HRT为32h,SRT为4d的工况下,初沉污泥酸化发酵系统对氨氮和磷的释放率分别为3.88 mgN/gVSS和0.27mgP/gVSS.     

柠檬酸钠强化剩余污泥酶水解和酸化的研究

厌氧条件下,研究了阳离子络合剂柠檬酸钠(SC)对剩余污泥酶水解和酸化的影响.结果表明:络合剂SC提高了污泥酶水解和酸化的效率,溶解性蛋白质和碳水化合物溶出量增加,SC的最佳投加剂量为0.432 g·g-1(以TS计,下同).络合剂SC可以提高污泥中短链脂肪酸(SCFAs)的积累量,同时减少达到最大SCFAs积累的时间,缩短厌氧消化时间.空白对照组和蛋白酶组的总SCFAs积累量分别在反应第7 d和第6 d达到最大值,而SC+蛋白酶组(SC 0.432 g·g-1)在反应第2 d就达到了最大值.从酶活性的变化和SEM图可知,SC的投加破坏了EPS的网络结构,原来被束缚、隐藏于污泥基体中的水解酶得到释放,从而提高了污泥水解速率.     

水解酸化-SBR工艺处理印染废水的研究

用水解酸化-SBR工艺处理印染废水的实验结果表明,出水COD平均为102mg/L,COD去除率平均为89.9%,色度去除率平均为70%.在实际工程中应用水解酸化(A)-好氧(O)-SBR工艺处理印染废水,出水COD平均为67mg/L,COD去除率平均为81.5%,色度去除率平均为66.7%.表明以水解酸化为预处理手段可有效提高印染废水的可生化性,提高整个工艺的COD去除率.     

水解池取代初沉池用于污泥减量和改善出水水质实验研究

利用水解池取代初沉池,实现初沉池功能的同时达到污泥减量并改善出水水质,以满足后续脱氮除磷对碳源的要求。实验结果表明:在进水水质不稳定的情况下,水解池对SS平均去除率为81.8%,高于初沉池60.8%的平均去除率,水解池可以更加有效地截留SS。水解池实现高SS去除率的同时,能够实现污泥减量,水解池的污泥水解率为50.60%。在实验规模条件下,与初沉池相比,污泥减量92.31 kg/d,并且水解池出水VFA浓度较初沉池出水提高30.89 mg/L,SCOD/COD比值提高19.9%,水解池可提高出水水质。     

混凝沉淀—水解酸化—好氧工艺处理印染废水

采用混凝沉淀--水解酸化--好氧工艺处理印染废水,可获得较好的处理效果,出水水质各项指标达到了《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-92）二级标准。运行结果表明,CODCr平均去除率为81.2%,色度平均去除率为83.3%,该工艺切实可行,具有耐冲击负荷,能耗低,易操作等优点。二沉池部分污泥回流到水解酸化池,保证了水解酸化池内具有一定的污泥浓度,从而提高了去除率。     

离子液体强化剩余污泥厌氧发酵产酸效能研究

针对污水处理厂剩余污泥厌氧发酵过程中有机质水解慢和酸化率低的问题,本文采用离子液体预处理促进污泥增溶破胞,并考察其对污泥厌氧发酵过程中有机质水解速率和短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)产量的影响.结果表明:投加离子液体[Emim]OTF能显著促进污泥溶胞,提高污泥水解速率及SCFAs产量,抑制污泥发酵产气;当离子液体投加量为0.1g/g VSS时,最大SCFAs产量可达226.4mg COD/(g TS),是未经预处理污泥的3.75倍;通过微生物多样性分析发现,投加离子液体[Emim]OTF富集了水解产酸菌,强化了污泥水解和酸化过程,从而导致SCFAs产量提高.     

利福平废水处理的工艺实验研究

采用水解酸化-UASB(上流式厌氧污泥反应床)-接触氧化-生物活性炭工艺对利福平废水进行了生化处理。结果表明:水解酸化可以有效提高废水的可生化性,大幅度提高后续的厌氧-好氧处理效果,工艺末端的生物活性炭深度处理可以有效的去除好氧出水的COD和色度,使得出水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》的规定标准。     

厌氧水解酸化处理含高浓度聚丙烯酰胺污水

运用厌氧瓶和厌氧折流板反应器(ABR)对含部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的污水进行厌氧水解酸化生物处理.选取PAM-F1和PM-2两株厌氧菌为HPAM降解菌,并优化了单株菌和混合菌的降解条件.结果发现,最佳降解条件为降解9 d,连续活化3次,温度35~40℃,初始pH=7.5.此时,混合菌对500 mg·L-1HPAM污水的降解效果最好,降解率可达到40.69%.通过生理生化特征和16S rDNA分析,确定PAM-F1为红球菌(Rhodococcus sp.).混合菌降解前后的HPAM傅里叶-红外光谱图分析表明,细菌能够降解并利用HPAM的部分胺基和碳作为生长所需的氮源和碳源,并推断出HPAM的降解过程发生在厌氧水解酸化阶段.扫描电镜(SEM)图片显示,ABR中形成了能有效促进HPAM生物降解的颗粒污泥.而经过ABR处理的HPAM污水,CODCr去除率和HPAM降解率可分别达到89.96%和75.48%.研究表明,厌氧水解酸化法是一项能够有效处理含高浓度HPAM污水的技术.