厌氧膜生物反应器处理市政污水的产甲烷性能及微生物代谢特征

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)作为一种新型厌氧处理技术,可高效去除污水中的有机物并以CH₄的形式回收再利用,降低污水处理能耗与碳排量,助力实现“双碳”目标. 为评估AnMBR处理市政污水时的能源回收潜力,进一步揭示处理系统工艺特性,考察了不同水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)下AnMBR处理市政污水的污染物去除及产甲烷性能、微生物代谢产物及微生物群落组成特征. 结果表明:①在室温条件下,HRT从24 h缩短至3.2 h过程中反应器均可实现高效的化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)去除与产甲烷性能,COD去除效率稳定在95%以上,进水77%以上的COD转化为CH₄,出水COD浓度低至(21.2±7.8) mg/L. ②反应器中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products, SMP)浓度为70~200 mg/L(以COD计),蛋白质/多糖(含量比,下同)为4.3~5.5,远高于胞外聚合物中的蛋白质/多糖(2.0~4.0),膜污染潜力高. ③微生物群落分析发现,产甲烷古菌与细菌的丰度比与固体停留时间(solid retention time, SRT)呈显著负相关(P<0.05),且不同粒径颗粒中微生物群落组成差异显著,产甲烷古菌在粒径≥10 μm的颗粒中丰度较高,维持混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)在8.0~11.5 g/L之间、SRT在60~80 d之间可避免功能菌群失衡. 研究显示,AnMBR处理市政污水可实现良好的污染物去除效果与产甲烷性能,但过长的SRT会导致污泥浓度过高、SMP浓度增大以及产甲烷古菌丰度降低,影响反应器高效稳定运行.      

进水NO2--N浓度对厌氧氨氧化反应器的影响

为研究进水NO_2~--N浓度对厌氧氨氧化反应器的影响,以实验室培养的厌氧氨氧化菌为接种菌种,采用上流式厌氧氨氧化反应器,考察了进水中NO_2~--N浓度对厌氧氨氧化菌增殖速度、固碳量、微生物的变化情况的影响,发现进水亚硝酸盐氮对厌氧氨氧化反应器有很大的影响。当进水ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_2~--N)约为41. 23,51. 63 mg/L时,厌氧氨氧化菌的增殖速度最快为1. 7 mL/d,ρ(TS)为94. 03 g/L,最大比厌氧氨氧化活性(SAA)为0. 31 g/(g·d),去除率最高为91. 18%,固碳量为0. 71 mg/mg(N),微生物的丰富度最高,优势菌种Candidatus kuenenia基本未发生改变。若将进水ρ(NO_2~--N)增大为102. 99 mg/L时,Candidatus kuenenia丰度大量减少,厌氧氨氧化反应过程受到抑制,活性降低,厌氧氨氧化菌生长速度变慢。     

反硝化硫氧化工艺中功能菌株的筛选、识别及验证

反硝化硫氧化工艺是处理含硫含氮有机废水生物处理技术中最具潜力的污水处理技术之一。为了解反硝化硫氧化工艺中发挥主要功能的菌属信息,同步运行3个膨胀颗粒污泥床反应器,测定反硝化硫氧化效能,解析活性污泥微生物群落结构变化,分离筛选出活性污泥中的菌株并进行功能验证。结果表明：3个反应器稳定运行后均可实现100 mg/L NO^-₃-N和100 mg/L Ac^--C的100%去除,最高可以去除90%的200 mg/L S^2-;16S rRNA分析表明：稳定运行反应器活性污泥的微生物群落结构和多样性中,相对丰度较高的5个菌属为Azoarcus、Pseudomonas、Thauera、Arthrobacter和Desulfomicrobium;采用平板分菌和流式分选2种分菌方式共得到分属于19个菌属的50株菌,综合活性污泥群落结构和碳氮硫污染物的去除率,初步确定Azoarcus、Thauera、Pseudomonas、Acinetobacter和Agrobacterium为反硝化硫氧化工艺的功能菌属。     

低温条件生物膜与活性污泥复合工艺强化生物脱氮性能的中试研究

中试采用生物膜与活性污泥复合工艺对中国北方某城镇污水处理厂的污水进行处理,考察其在低温条件下对污水中的有机物及含氮污染物的去除能力.结果表明,当进水COD和NH+4-N浓度分别为53~140 mg/L和21~78 mg/L时,生物膜与活性污泥复合工艺出水COD和NH+4-N浓度分别在24~48 mg/L和0.5~3 mg/L范围内,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准(冬季COD<50 mg/L,NH+4-N<8 mg/L),而该污水处理厂原有工艺出水COD和NH+4-N浓度分别在20~73 mg/L和9~20 mg/L之间.因此,在低温条件下,生物膜与活性污泥复合工艺能够提高对污染物的去除能力.     

氨氮浓度对MBBR工艺中微生物群落结构的影响

采用移动床生物膜反应器（moving bed biofilm reactor,MBBR）处理模拟废水,考察进水氨氮浓度（20,30,50,100,200 mg/L）对MBBR工艺处理效果的影响,并利用16S rDNA高通量测序技术,分析微生物群落结构变化。结果表明:氨氮浓度为30~100 mg/L时,氨氮浓度越小,越有利于氨氮的去除,对COD去除率影响较小。氨氮浓度为20,50,200 mg/L时,Ottowia为第1优势菌属,相对丰度分别为66.76%、34.40%、53.88%,而氨氮浓度为30,100 mg/L时,Ottowia优势地位被Arcobacter、Hydrogenophaga等取代,说明微生物群落结构发生波动性变化可能与各类起反硝化作用的菌属和Ottowia菌属争夺优势地位有关。与自养型硝化作用有关的菌属相对丰度稳定在0.3%左右,相对丰度受氨氮浓度影响不大,高浓度氨氮对硝化菌属产生的抑制作用,可能是对其微生物活性的抑制。通过研究发现,进水氨氮浓度对MBBR生物膜中的微生物群落结构有一定的影响。     

盐度对SBBR反应器生物群落结构的影响研究

该文通过逐步提高盐度的方法驯化出耐高盐的活性污泥,采用序批式生物膜法(SBBR)进行模拟高盐废水的处理试验,对盐度为0、8、16、24、32 g/L的5个盐度梯度高盐废水进行研究。结果表明,随着盐度梯度的不断增加,系统稳定时氨氮(NH₄⁺-N)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)的去除效率由未加盐度时的98%、98%和97%下降至32 g/L盐度时的84%、73%、47%;由生物膜比耗氧速率(SOUR)和脱氢酶活性(DHA)表征的微生物活性在低于8 g/L盐度时增加,大于8 g/L盐度后下降;盐度使得生物膜中胞外聚合物(EPS)含量从26.15 mg/g SS增加到216.27 mg/g SS,其中TB-EPS的多糖(PS)含量增加最为显著,EPS的增加可以提高微生物对盐度的抗性和对细胞的保护作用;不同盐度生物膜中,放线菌门、变形菌门和髌骨细菌门是最大的3种优势门,平均相对丰度累计维持在72%～83%之间,其中放线菌门相对丰度随盐度的增加而显著增加,变型菌门相对丰度随盐度增加而下降;动球菌属、微白霜菌属和TM7a随着盐度的上升相对丰度迅速增加...     

环境浓度双氯芬酸对活性污泥处理性能和微生物群落的影响

双氯芬酸(Diclofenac,DCF)是水环境中高频检出的新兴污染物,随着DCF的广泛使用,城市污水中的DCF逐年增加,对污水生物处理系统可能产生不利影响.本研究在序批式活性污泥反应器(SBR)中进行了连续120 d的DCF暴露实验,考察了环境浓度DCF(5和50μg·L~(-1))对SBR出水水质、微生物活性及微生物群落结构的影响.结果表明,DCF可降低COD的去除效果,但对氨氮和总氮的去除几乎没有影响.在微生物生理生化性能方面,5μg·L~(-1) DCF可促进超氧化物歧化酶(SOD)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性升高,但50μg·L~(-1) DCF导致SOD和SDH活性下降,DCF胁迫使胞外聚合物(EPS)含量增加.DCF会对微生物群落结构造成影响,其中,革兰氏阴性菌丰度增加,革兰氏阳性菌在5μg·L~(-1) DCF压力下丰度无明显变化,但在50μg·L~(-1) DCF压力下丰度显著降低(p0.05),微生物群落多样性在5μg·L~(-1) DCF下增加但在50μg·L~(-1) DCF下降低.16S rRNA基因焦磷酸测序结果表明,Proteobacteria是活性污泥群落中的优势门.随着DCF浓度的升高,Proteobacteria丰度不断增加,Chloroflexi、OD1和Firmicutes丰度则受到一定程度的抑制.高浓度DCF(50μg·L~(-1))刺激导致特定菌属如Nakamurella、Micropruina等丰度增加.研究结果揭示了环境浓度的DCF对活性污泥微生物处理能力和群落结构的影响特征,可为DCF的风险评估和污水处理工艺的优化提供借鉴.     

涠洲采油废水处理系统运行效果及微生物群落分析

涠洲终端处理厂选用ABR+SBR联合工艺处理采油废水,该系统运行稳定,处理效果好。进水ρ(COD)、ρ(石油类)分别为215~731,9~52 mg/L,系统处理后出水浓度为30~87,2~8 mg/L,去除率为83%~94%,78%~92%。废水中其余指标如S2-、SS和NH3-N去除率分别为99%、94%和70%~90%。利用分子分析法对微生物群落结构研究,表明进水较出水有更高的细菌丰度,出水较进水有更高的真菌丰度。推测活性污泥中Marinobacterium、Marinobacter和Thiomicrospira是系统中采油废水主要降解细菌。此外,真菌群落分布均匀主要为子囊菌门、担子菌门、接合菌门,兼性菌如Aspergillus、Alternaria、Fusarium、Blastobotrys及Meyerozyma在活性污泥中较为丰富,Aspergillus、Alternaria可能是潜在的降解真菌。     

A/O-MBBR工艺处理生活污水性能及菌群结构

采用设计规模为100m³/d的一体化缺/好氧-移动床生物膜反应器(A/O-MBBR)处理实际生活污水,通过265d的中试研究考察了该工艺在多因素扰动下的除碳和脱氮性能,并对不同运行阶段微生物群落结构的动态变化进行了研究.结果表明,一体化A/O-MBBR系统具有良好的COD去除效果和脱氮性能.当好氧池溶解氧(DO)浓度和进水碳氮比(COD/N)分别为2.5~3.5mg/L和(7.9±2.0)时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到(93.3±5.4)%、(99.1±0.6)%和(67.9±10.5)%.Proteobacteria、Bacteroidetes和Chloroflexi在不同运行时期均有较高的相对丰度,保证了有机物的高效去除.A/O-MBBR系统脱氮功能菌在运行初期主要分布于活性污泥中,且相对丰度较低.长期运行后,生物膜与活性污泥中均同时检出大量硝化菌和反硝化菌.其中,相对丰度最高的硝化菌为Nitrospira,主要分布于生物膜上(19.48%~28.05%).反硝化菌则以Thauera、Terrimonas和Dokdonella等为主.     

进水CODCr负荷对MBR去除雌激素的影响

为了探究MBR进水COD_Cr负荷对雌激素去除的影响,设置了不同进水ρ(COD_Cr)下的3组MBR,检测其对E1(雌酮)和EE2(17α-乙炔基雌二醇)的去除效果,并通过污泥浓度、污泥粒径以及微生物数量分析,揭示MBR污泥特性对E1和EE2去除效果的影响. 结果表明,尽管进水ρ(COD_Cr)差异较大,但3组MBR均取得了较好的COD_Cr及NH₃-N去除效果. 出水ρ(SEs)(SEs为类固醇雌激素)随进水ρ(COD_Cr)的增加而降低,当初始ρ(SEs)均为50 μg/L时,进水ρ(COD_Cr)为93.00、295.27、504.40 mg/L的MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均分别为3.26、3.02、1.17 μg/L和4.76、4.46、2.64 μg/L. 随着初始ρ(SEs)的提高,出水中ρ(E1)、ρ(EE2)均有不同程度提高,当初始ρ(SEs)升至200 μg/L时,MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均值分别为5.61、5.64、3.82 μg/L和8.14、7.87、6.57 μg/L. 相同条件下,MBR对E1的去除效果显著优于EE2.相关性分析表明,E1、EE2去除负荷均与COD_Cr去除负荷显著负相关,与NH₃-N去除负荷显著正相关(P<0.05),MBR中E1、EE2的去除是由有机物共代谢和硝化共代谢共同作用的结果,硝化过程与雌激素降解过程呈相似的环境条件要求.      

厌氧反应器与好氧MBR组合工艺中HRT对有机物去除效果的影响

为探讨水力停留时间(HRT)对厌氧反应器与好氧MBR组合工艺处理效果的影响,以印染废水为研究对象,进行了实验室研究.结果表明,在溶解氧(DO)浓度为1.8～2.6 mg/L的条件下,HRT为7.5、4.5和2.5 h时,反应器对COD的去除效率分别为88.7%～96.5%、87.3%～97.2%和81%～92%,出水COD的浓度分别为78.9～51.2、81.6～50.8、93.4～65.8 mg/L.试验同时考察了不同HRT条件下,活性污泥浓度(MLSS)对COD去除率的影响.结果表明,在试验条件下,本工艺中一体化膜生物反应器中最佳污泥浓度应控制在6 500 mg/L左右.     

某污水处理厂倒置A2/O工艺中制药类污染物的去除规律分析

针对西安市某污水处理厂的倒置A2/O工艺,通过对主要构筑物的布点检测,分析了污水中4种制药类污染物非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的浓度变化及其去除规律.结果表明,污水厂进水中非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的浓度分别为8.22、127.31、12.93和5.61μg·L-1,整个污水处理工艺中,非那西汀、吉非罗齐和胆固醇主要是被格栅、曝气沉砂池和初沉池去除,咖啡因则以生物降解为主.A2/O生物反应池中,吉非罗齐和胆固醇以厌氧生物降解为主,非那西汀和咖啡因则以好氧生物降解为主.脱水污泥中非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的含量分别为0.09、2.62、12.24和0.91μg·g-1,污泥对吉非罗齐的吸附效果最为显著.污水厂出水中制药类污染物的浓度为0.17～1.98μg·L-1,出水中咖啡因的浓度偏高因而需要做进一步的三级处理.     

高硫抗生素废水微好氧连续处理系统的进水负荷效应研究

在14~18℃条件下探讨了不同进水负荷对高硫抗生素废水微好氧连续处理系统的处理效果和污泥中细菌、酵母菌含量的影响.结果表明,在低负荷[COD=2 kg.(m3.d)-1]条件下,污泥以细菌为优势菌群(细菌含量为96%),污泥浓度和污泥脱氢酶活性(TF/MLSS.t)分别为300 mg.L-1、4300 mg/(g.h),污泥SVI=35 mL.g-1,COD去除率仅为13%;当升高负荷至初始负荷的5倍和10倍时,污泥中以酵母菌为优势菌(酵母菌含量分别为67%和71%),污泥浓度分别为2300、1500 mg.L-1,污泥DHA活性(TF/MLSS.t)分别为9600、10800 mg/(g.h),污泥SVI值分别为160、110 mL.g-1,COD去除率升高到40%~50%,进水负荷对污泥微生态构成和系统处理效果均具有显著影响.     

高浓度炼油化工废水HA/O_1/O_2处理工艺及应用

主要探讨了一种新的A O工艺组合HA O1 O2 工艺及其技术特点 ,并成功应用于高浓度炼油化工废水处理。工艺采用膜法水解酸化 (HA)、一级泥法好氧 (O1 )和二级膜法好氧 (O2 ) ,设计总停留时间 5 0h。在设计进水水量30 0m3 h、CODCr=12 0 0mg L、BOD5=5 0 0mg L ,Oil≤ 2 0mg L ,pH =6～ 9的条件下 ,出水CODCr≤ 10 0mg L ,去除率达 92 %以上     

气升式氧化沟污水处理效果的中试研究

在太湖流域某小城镇污水处理厂研究中试气升式氧化沟的污水处理效果,获取了出水主要指标稳定达标的工艺参数.结果表明,出水COD<50mg/L的最大容积负荷为0.88kg/(m3·d).NH4+–N污泥负荷不大于0.06kg /(kg·d)时,出水能达到排放标准要求的5 mg/L.直沟段DO降低到0.6~1.0mg/L后,进出水TN平均浓度分别为30.7,11.3mg/L,并能保证出水TN<15 mg/L稳定运行14d以上.进气量30m3/h时,直段底部最大流速为0.19m/s,中上部流速为0.03m/s,此时沟底没有出现污泥沉降,出水各项指标稳定达标.生产型气升式氧化沟的占地面积将比传统氧化沟至少减少25%.     

Simultaneous nitrogen and phosphorus removal under low dissolved oxygen conditions

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

混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响

以乙酸钠和丙酸钠1:2混合作为碳源,进水COD浓度分别为200,400,600,800mg/L,研究混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响,并通过比较微生物体内储能物质的变化,探讨混合碳源浓度对生物脱氮除磷性能影响的机理.结果表明,当进水磷和氨氮浓度分别为12,30mg/L时,随着进水COD由200增加至800mg/L,磷去除率由39.9%提升至86.4%(氮去除率从13.5%提升至96.4%).进水COD为400mg/L时单位挥发性悬浮固体(VSS)的磷和氮去除量达到最高[分别为(4.31±0.08)和(6.15±0.22)mg/g].当进水COD由200增加至400mg/L时生物除磷活性增强,而COD继续增加会使污泥沉降性能变差,脱氮除磷生物活性降低.好氧吸磷和同步硝化反硝化主要由微生物体内储能物质多β羟基烷酸盐(PHA)驱动,当进水COD为400mg/L时单位VSS消耗的PHA最多.混合碳源浓度通过影响碳源的好氧代谢,使微生物体内储能物质的积累/转化量不同,进而影响系统的脱氮除磷性能.     

IFAS工艺短程硝化过程中功能菌的动力学特性

实验采用生物膜-活性污泥复合工艺（IFAS）,探究了不同进水NH₄⁺-N负荷以及游离氨（FA）浓度下的好氧氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）的动力学特性,考察了不同微生物聚集体（悬浮污泥和载体生物膜）对于NH₄⁺-N去除的贡献,同时对其中的生物吸附和生物降解进行定量分析.利用荧光原位杂交（FISH）技术观察了总菌、AOB和NOB的数量以及空间结构的变化.结果表明,随着进水NH₄⁺-N浓度逐渐升高,出水NO₃^--N浓度逐渐下降,NO₂^--N得到大量积累,当进水NH₄⁺-N浓度为480mg/L时,NH₄⁺-N去除率和亚硝酸盐氮积累率（NAR）分别稳定在95%和80%以上,而FA由（2.77±0.07）mg/L增加至（16.35±0.3）mg/L时,NAR由9.42%增加至83.31%,实现了对NOB的抑制.在NH₄⁺-N的去除过程中生物吸附和微生物降解分别占NH₄⁺-N去除量的3.4%和88.1%,悬浮污泥和生物膜中AOB占比分别由27.4%和10.3%增加至41.3%和18.1%,表明悬浮污泥比生物膜更有利实现对于AOB的富集.