盐度对模拟餐厨垃圾发酵液产聚羟基脂肪酸酯工艺的影响

利用餐厨垃圾发酵液生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)可以在废物处理的同时实现有价资源回收。为探究发酵液中盐分对产PHA菌群富集过程的影响,以模拟餐厨垃圾发酵液为底物,研究了盐度存在下污泥理化性质、富集过程主要指标及菌群PHA合成能力等变化。结果表明,未经盐度富集的菌群易受到盐度抑制,在15 g·L~(-1)的盐度条件下,污泥PHA最大合成量可降至39.9%。富集过程中盐度的增加有利于污泥沉降性的提升,低盐度(5 g·L~(-1))下菌群分泌胞外聚合物量最多,达49.8 mg·g~(-1)(以VSS计),对菌群保护能力最强。不同盐度条件下的富集系统皆能保持较好的生态选择压力,但盐度对微生物生长的抑制随着浓度的增大而增强。经过盐度存在下长期富集后的污泥,在高盐度(10、15 g·L~(-1))底物条件下,仍能获得较高的PHA最大合成能力,但其较低的生长活性不利于最终PHA产量的提升,短期富集下,高盐度会抑制PHA的合成;而低盐度(5 g·L~(-1))有助于提高PHA合成能力,最高达50.5%。     

无机碳强化处理焦化废水EGSB反应器运行效能

为实现处理焦化废水的颗粒污泥的快速培养,进而高效处理焦化废水,在22~27℃环境温度下,平行运行2个EGSB反应器,用焦化废水驯化处理啤酒废水颗粒污泥,对微氧运行(与厌氧对比),有机营养物添加(厌氧、微氧运行)、无机碳营养添加(厌氧、微氧运行)3种情况时的污染物质(COD)去除效果进行实验研究。研究结果表明:与厌氧相比,微氧运行能够明显强化焦化废水中毒性污染物质的去除。在焦化废水驯化初期,多次水质冲击(1 500 mg·L~(-1)COD,220 mg·L~(-1)氨氮→2 000 mg·L~(-1)COD,70 mg·L~(-1)氨氮→700 mg·L~(-1)COD,104~220 mg·L~(-1)氨氮),微氧运行时COD平均去除率为24.8%(厌氧运行时仅为5.16%)。微氧运行虽然保证了污泥床的有效膨胀,但COD去除率的提高仍然有限。有机营养物的添加并没有使得COD去除率大幅提高,厌氧时为22.8%,微氧时为37.5%。无机碳营养(碳酸氢钠)的添加能够大幅提高焦化废水中COD去除率,厌氧时提高到53.8%;微氧时提高到75.4%,增幅分别达到31.0%和37.4%。微氧运行条件与无机碳营养的耦合作用能强化焦化废水中COD的去除,快速驯化培养处理焦化废水颗粒污泥。通过给处理焦化废水微氧EGSB反应器内添加碳酸氢钠,40 d就能完成高活性颗粒污泥的培养,高效处理焦化废水中各种污染物质。进水COD、酚类、氰化物和硫氢化物分别为54.8—1 927 mg·L~(-1),10.1—154.3 mg·L~(-1),0.9—57.8 mg·L~(-1)和66.7—340.4mg·L~(-1)、进水流量1.2 L·h-1、HRT10 h时,COD去除率达到78%~86%,酚类、氰化物、硫氢化物的平均去除率分别高达98.9%、93.1%和97.5%。     

剩余污泥在微氧条件下利用VFAs合成PHAs的工况优化

针对2种脱氮除磷工艺的剩余污泥,在微氧条件下,以花生渣厌氧发酵产生的VFAs为碳源,控制反应时间为5 h,DO≤0.2 mg·L~(-1),COD为650～750 mg.L~(-1),对比2种不同工艺的剩余污泥合成聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的量,并探究了增设前置曝气对微氧条件下剩余污泥合成PHAs的影响。结果表明,在微氧条件下,连续流中同步亚硝化反硝化脱氮除磷系统二沉池的剩余污泥(R1)和采用A~2O工艺的实际水厂的剩余污泥(R2)合成PHAs最高量分别为108.6 mg·g~(-1)和58.58 mg·g~(-1),R1比R2更具有合成PHAs的能力;在增设前置曝气实验中,曝气时间的延长和曝气量的增大均可促进PHAs的合成;当曝气气量为50 L·h~(-1)时,曝气20 min后,R1合成的PHAs最高为172.5 mg·g~(-1)。氧化还原电位(Eh)是微氧条件下PHAs合成过程中的重要指示参数,当Eh值为最低时,PHAs合成量最多。以上结果可为脱氮除磷工艺剩余污泥利用廉价碳源合成PHAs提供参考。     

蒸发浓缩预处理黄姜皂素水解废液

针对黄姜皂素水解废液有机物浓度高、酸度高、可生化性差等特点,采用常压蒸发浓缩法预处理黄姜皂素水解废液,研究了初始pH值和浓缩倍数对废液主要污染物蒸发浓缩效果的影响。结果表明:初始pH值对蒸出液COD、氨氮、VFA浓度变化影响较大。pH7时,COD和乙酸浓度分别由4 045 mg·L~(-1)、1 742 mg·L~(-1)快速降低到980 mg·L~(-1)、82.9 mg·L~(-1);氨氮浓度在25 mg·L~(-1)处波动;pH7时,COD浓度在1 000 mg·L~(-1)处波动,乙酸由82.9 mg·L~(-1)缓慢降低到6.4 mg·L~(-1),氨氮浓度由26.2 mg·L~(-1)快速升高到207 mg·L~(-1)。浓缩倍数对蒸出液污染物浓度影响也很大。浓缩2~10倍,COD、氨氮、乙酸浓度分别由980、26.2、82.9 mg·L~(-1)升高到3 372、141、2 250 mg·L~(-1),对应占其污染物总量的百分比由0.66%、1.91%、1.46%升高到4.08%、18.5%、71.5%。考虑工艺设备耐腐蚀性、蒸发能耗、耗时和处理效果等因素,选择初始pH=7、浓缩5~7倍比较适宜。蒸出液经过适当处理可做工艺回用水,达到废水处理资源化、减量化的目的。     

不同比例乙酸和丙酸对活性污泥微生物合成聚羟基脂肪酸酯的影响

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种生物可降解塑料,利用活性污泥合成PHA具有节约成本、操作方便的优点。研究选择污泥发酵液挥发性脂肪酸(VFAs)中比重相对较高的乙酸和丙酸作为碳源自配营养液,深入研究不同质量浓度比对PHA合成的影响。结果表明,乙酸为主要碳源时更有利于PHA的合成,最大合成量12.3%出现在乙酸作为唯一碳源的条件下。此外,PHA合成量随着底物中有机酸比重的增加而增加,充分展现了利用挥发性脂肪酸大量合成PHA的良好前景。     

3,4,5-三甲氧基苯甲醛生产废水的厌氧可生化性及UASB处理

为了能经济有效地处理山东某一化工厂的3,4,5-三甲氧基苯甲醛生产废水,首先采用间歇式实验对车间生产废水进行厌氧可生化性评价。然后以此为基础,采用单级中温UASB,用二沉池的污泥为接种污泥,保持水力停留时间(HRT)不变,通过逐步提高进水COD的方式,考察在COD容积负荷(OLR)从1.0 g·(L·d)~(-1)逐步升高至10.0 g·(L·d)~(-1)的情况下,反应器处理效果的变化。在140 d的连续实验过程中发现,最优的OLR在6.0 g·(L·d)~(-1)(进水COD6 000 mg·L~(-1)左右),COD去除率能稳定在60.3%,出水pH值稳定在7.4到8.0之间,VFA在500 mg·L~(-1)左右。实验结果表明,UASB处理该制药厂废水是可行的。     

UV-Fenton光催化法深度处理紫胶漂白废水

采用UV-Fenton联合的方法处理紫胶漂白废水,单因素实验研究了H_2O_2用量、FeSO_4用量、反应时间和初始pH值对紫胶漂白废水降解的影响,并通过数学回归模型和响应曲面法优化得到UV-Fenton深度处理紫胶漂白废水的最优条件:初始pH值5.0,H_2O_2用量49 g·L~(-1)、FeSO_4用量2.6 g·L~(-1)、反应时间为4 h。经最优工艺条件深度处理后的紫胶漂白废水COD、BOD_5、悬浮物、色度、总氮和总磷分别降低至48 mg·L~(-1)、32 mg·L~(-1)、27.3 mg·L~(-1)、24 NTU、0.027 mg·L~(-1)、0.021 mg·L~(-1),除BOD5稍高外,其余指标均达到污水综合排放一级标准。在最优条件下,以紫胶漂白废水COD值和COD去除率为指标的降解动力学模型可分别表示为:lny=0.034 98+0.001 85x+6.898×10~(-6)x2和z=95.36-92.78×0.9706t。由动力学方程可看出,废水COD值在反应开始的前2 h内,降低幅度接近90%,且以反应开始时最为剧烈,随着反应的进行,反应剧烈程度迅速减弱。     

MFPAC混凝沉淀-矿化垃圾吸附预处理垃圾渗滤液

采用化学还原法制备纳米四氧化三铁,与聚合氯化铝(PAC)制备MFPAC磁性混凝剂,利用混凝沉淀-矿化垃圾吸附预处理垃圾渗滤液,用单因素变量法确定实验的最佳运行参数。结果表明:MFPAC磁性混凝剂对COD和色度的去除效果优于单独投加混凝剂PAC,在纳米四氧化三铁与PAC的质量比为1∶3、MFPAC的投加量为1.5 g·L~(-1)、搅拌条件为转速为300 r·min-1下搅拌60 s、溶液pH值为7.5(垃圾渗滤液原水的pH值)、絮凝时间为30 min的最佳运行条件下,COD由5 810 mg·L~(-1)降低到2 173 mg·L~(-1),色度由1 658倍降低到556倍,其COD去除率为62.6%,色度去除率为66.5%;利用矿化垃圾作为吸附剂处理MFPAC混凝处理后的出水,在矿化垃圾粒径小于2 mm、焙烧温度为700℃、吸附剂投加量为40 mg·L~(-1)、pH值为9的最佳条件下,经过12 h的处理,COD和氨氮的去除率分别为56.7%和68.4%,最终出水的COD和氨氮的浓度分别为941 mg·L~(-1)和343 mg·L~(-1);最终,MFPAC混凝沉淀-矿化垃圾吸附工艺对垃圾渗滤液COD、色度和氨氮的去除率分别为83.8%、78.5%和74.3%。     

高浓度发酵废水生产单细胞蛋白的菌种筛选

为了回收高浓度发酵废水中的有用资源,以近平滑假丝酵母(C.parapsilosis)、热带假丝酵母(C.tropicalis)、产朊假丝酵母(C.utilis)、汉逊德巴利酵母(D.hansenli)、酿酒酵母(S.cerevisiae)、皮状丝孢酵母(T.cutaneum)、白地霉(G.candidum)和黑曲霉(A.niger)8种常见工业菌种为研究对象,通过摇瓶发酵,考察了不同菌种利用高浓度发酵废水生产单细胞蛋白(SCP)的能力,同时比较废水灭菌和不灭菌两种条件对SCP产量的影响。结果表明,在废水COD浓度69 600 mg·L~(~(-1))、TN浓度4 048 mg·L~(~(-1))、初始pH 6.5、28℃、150 r·min~(-1)、灭菌条件下发酵40 h,C.parapsilosis的菌体生物量和粗蛋白含量最高,可达7.04 g·L~(-1)和1.87 g·L~(-1),对废水中COD和TN的去除率分别为33.5%和20.1%;C.parapsilosis和G.candidum可作为废水生产SCP并高效回收氮素和有机质的优势菌种。在不灭菌条件下,各菌种生产SCP的能力明显高于灭菌条件,且不同菌种产量差异不大,生物量和粗蛋白含量平均高达8.0 g·L~(-1)和4.0 g·L~(-1),废水COD和TN的去除率分别为47%和33%。     

不同供氧策略和氨氮浓度下SBR中微生物群落的演变

以供氧策略和进水氨氮浓度为控制因素,应用PCR-DGGE技术并结合系统处理效果研究SBR内活性污泥微生物群落结构的演替情况。结果表明,在一定范围内,进水氨氮浓度越小越有利于COD和氨氮的去除,同时污泥性状主要受供氧时间的影响,运行前40 d,MLSS值均在4 000 mg·L~(-1)以上波动。微生物群落结构受供氧的影响演替剧烈,多样性指数在时间上呈先增后减的变化趋势,曝停比为4 h∶2 h的间歇曝气B方案下菌种最丰富,多样性指数达1.092、1.079。切胶测序结果显示,SBR系统内微生物菌种大部分为未培养菌种,其中酸杆菌属和绿弯菌属占据优势地位,这些菌种在污水生物处理中对污泥性能和系统的运行有重要的影响。     

初始pH值对皂苷强化污泥生产短链挥发性脂肪酸的影响

近年来,应用化学表面活性剂强化污泥厌氧生产短链挥发性脂肪酸得到广泛地关注。相较于化学类的表面活性剂,生物表面活性剂具有能够降解,对环境污染小的优点。报道了一种新型的生物表面活性剂皂苷,并用皂苷强化污泥厌氧发酵。实验结果表明,皂苷的最佳投放量为0.2 g·g-1干污泥,相应的最大产酸量为2 149 mg·L~(-1)此外还探究了初始pH值对皂苷强化污泥产酸的影响,实验表明最佳的初始pH为11。机理研究发现初始pH=11能够加速污泥的水解,抑制甲烷产生进而提高了短链挥发性脂肪酸的含量。     

强化混凝预处理削减中药废水的毒性

采用混凝法对毒性强,COD、SS浓度高,色度大的中药废水进行预处理。首先,通过对比研究聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、硫酸亚铁(Fe SO4·7H2O)对中药废水急性毒性和对COD、SS的去除效果,确定投加方案为PFS(500 mg·L~(-1));其次研究了pH值、助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)和壳聚糖(CTS)对PFS混凝效果的影响,并确定了最佳混凝参数。研究结果表明:当初始pH为7.0时,500 mg·L~(-1)PFS与8.0 mg·L~(-1)PAM配合使用对中药废水具有最佳混凝效果,COD、SS去除率分别达到38.6%、98.9%,急性毒性由EC50=8.12%的降低至EC50=41.35%,毒性级别由极强削弱至中等。     

厌氧动态膜生物反应器中动态膜形成及其运行周期的影响因素分析

为探究影响厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)稳定运行的因素,选用不锈钢网为基材构建AnDMBR并用于处理生活污水,着重考察了不锈钢网孔径(200、300和500目)、混合液污泥浓度及膜通量对AnDMBR成膜及运行周期的影响。结果表明:不锈钢网的目数越大,动态膜形成越快,但运行周期较短;低污泥浓度成膜时间较慢,但运行周期较长;污泥胞外多聚物(EPS)对动态膜的形成及运行周期影响较大,EPS越高,动态膜形成越快,但动态膜堵塞越严重;高通量更容易导致动态膜堵塞。选用300目的不锈钢网,在污泥浓度为2 000 mg·L~(-1),通量为32 L·(m~2·h)~(-1)的条件下开展的连续实验表明,AnDMBR稳定运行周期可达240 h。清洗实验结果表明离线清洗方式更适用于动态膜的清除。     

Engelbart SST工艺农村生活污水一体化治理设备的应用效果及运行能耗

针对农村生活污水水质水量波动性大的特点,应用基于Engelbart SST工艺的一体化处理设备对农村生活污水进行了处理,并考察了该设备在水质波动情况下的处理效果与运行能耗。结果表明,在DO为0.3～0.5 mg·L~(-1)、回流比为1 000%～2 000%、HRT为12～15 h、MLSS为5 600～8 800 mg·L~(-1)的工艺条件下,配合化学除磷,设备COD、NH_3-N、TN、TP平均去除率分别可达到95.3%、94.9%、78.9%、92.2%。该设备表现出了良好的抗波动能力,在COD、NH_3-N、TN处理负荷较设计值波动幅度分别为-39.7%～171.0%、-34.8%～96.9%、-45.0%～61.1%的条件下,出水COD≤50 mg·L~(-1)、NH_3-N浓度≤5.0 mg·L~(-1)、TN浓度≤15 mg·L~(-1)。该设备利用曝气自动控制系统在经济DO条件下运行,吨水能耗为0.24～0.33 kWh。本研究结果可为农村污水处理的技术选择和运行提供参考。     

UASB-PACT工艺处理有机颜料废水中试研究

针对颜料废水有机物浓度含量高、水质波动大、可生化性差等特点,实验采用了UASB-PACT(powdered activated carbon treatment)组合工艺在常温下对颜料废水进行中试研究。实验共进行了119 d,分2个阶段进行,第1阶段为低浓度运行阶段,进水COD逐步提升至3 000 mg·L~(-1)左右,经过36 d的运行,系统出水COD可稳定保持在500 mg·L~(-1)以下,UASB、PACT反应器对COD的平均去除率分别为37.0%和80.5%;第2阶段为负荷提高阶段,共运行了83 d,UASB、PACT反应器对COD的平均去除率分别为53.9%和81.7%。76 d后在平均进水浓度为6 207.75 mg·L~(-1)的条件下,出水COD500 mg·L~(-1)。在工程应用阶段,经过6个月的调试,在进水量1 920 m3·d-1、COD为5 000 mg·L~(-1)的条件下,UASB反应器的出水COD1 500 mg·L~(-1),PACT出水COD在300~500 mg·L~(-1)之间波动,去除率分别为50.9%和75.3%。实验结果表明,针对有机颜料废水,采用UASB-PACT组合工艺能够达到很好的处理效果,出水满足《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)中A级排放要求。     

混凝-A~3-MBR处理餐厨垃圾发酵废液运行条件优化与特性

采用混凝-两级厌氧/缺氧/好氧-膜生物反应器(A3-MBR)处理实际餐厨垃圾发酵废液,通过对运行参数进行优化确定最优工况,并考察其在该条件下长期运行的处理效果。结果表明,混凝预处理的最适pH为8,最佳混凝剂投加量为1 000 mg·L~(-1)。A3-MBR系统在最优运行条件:总HRT为110 h,回流比为200%,进水COD负荷控制在2.3~3.6 g·(L·d)-1下可稳定运行。当系统进水COD、TN、NH3-N和TP浓度分别为(10 984±383)、(335.9±16.2)、(209.1±6.7)和(37.2±2.3)mg·L~(-1)时,系统进水有机负荷为2.3~3.5 g·(L·d)-1,在最优条件下处理系统出水的COD、TN、NH3-N和TP分别为(202±23)、(62.1±7.1)、(0.33±0.13)和(8.3±0.9)mg·L~(-1),其去除率分别为98.2%、81.5%、99.8%和77.8%。A3-MBR系统对有机物具有良好的去除效果,厌氧段未积累挥发性脂肪酸。最终出水中溶解性有机物主要为II区芳香族蛋白质类似物,残留的挥发性有机物以酯类物质为主。     

单室微生物电解池处理含镍模拟废水

为了利用废水中的有机物及降低重金属浓度,研究了单室微生物电解池对模拟废水中Ni(Ⅱ)的去除,探索了不同影响因子对镍的去除影响。在最佳外加电压0.7 V、最适初始pH 7.0、100 mmol·L~(-1)PBS下,单室微生物电解池运行48 h,对12.5 mg·L~(-1)Ni(Ⅱ)和1 000 mg·L~(-1)COD的去除率分别可达到(88.2±2.5)%和(72.2±0.9)%,有效地降低了重金属浓度,拓展了生物电化学系统系统在去除重金属离子废水方面的应用。     

4株优势菌联合挂膜对松醇油废水的治理

从铅锌矿的污泥中筛选出4株能高效降解松醇油的优势菌,经鉴定均为铜绿假单胞菌。研究了4株菌的生理生化特征、挂膜能力及对松醇油(俗称2#油)的降解能力。结果表明,上述4株菌单独挂膜能力最佳的菌株为JS19;混合菌挂膜能力优于单株菌,菌膜致密,菌体含量大。进水COD约250 mg·L~(-1),混合菌处理组的废水在4 d后出水COD降低到42 mg·L~(-1);对COD高达480 mg·L~(-1)的含松醇油废水,菌膜处理废水在7 d后逐步稳定,出水COD低于40 mg·L~(-1),这表明混合菌膜挂膜稳定,抗负荷冲击能力强,更适用于工业废水的处理。     

常温下沼气循环AnMBR处理丙酮和异丙醇混合废水

研究了沼气循环厌氧膜生物反应器(MCAn MBR)在常温下(24.4~31.5℃)处理丙酮、异丙酮混合废水的运行性能。结果表明,MCAn MBR在处理丙酮、异丙醇废水时能获得较好的效果,容积负荷提升快,有机物去除率高,气体产率高,并且运行十分稳定。工艺考察阶段,缩短HRT保持进水COD为37 000 mg·L~(-1),容积负荷为7.2~14.8 kg·(m~3·d)~(-1)(以COD计),平均去除率为91.18%。稳定运行阶段,HRT=60 h,容积负荷为14.92 kg·(m~3·d)~(-1)(以COD计),平均去除率为98.12%,气体产率为0.244~0.323 L·g~(-1)(以COD计)。膜截留与沼气循环装置大大强化了MCAn MBR在高MLSS下的混合和传质效能,使其能在高容积负荷下稳定运行。     

强化循环厌氧反应器(SCAR)处理碱减量废水的启动特性

强化循环厌氧反应器(SCAR)接种厌氧颗粒污泥后启动,在固定外回流比R=0.5、HRT=24 h条件下,研究SCAR处理碱减量废水的运行特性。经过6阶段60 d的启动运行,反应器对COD的去除率稳定在42%左右,反应器出水VFA浓度基本维持在约300 mg·L~(-1),反应器沿高度方向对污染物降解出现了较明显的功能区划。反应器2号取样口污泥脱氢酶活性最高、3号取样口浓度最低,脱氢酶活性最高为5.16 mg·(g·h)-1(以VSS计),系统污泥辅酶F420浓度基本为逐渐增加趋势,启动完成时辅酶F420浓度最高稳定在0.016 7μmol·g-1(以VSS计)。SCAR对碱减量废水中不同分子量有机物贡献的COD和UV254表现出不同的去除规律,实验条件下SCAR无法实现对苯系物的彻底降解。