膜生物反应器中生物膜的生长特性

实验采用经甲苯培养驯化而成的单一假单胞菌菌种,通过分析平板式生物膜反应器内,不同阶段假单胞细菌生物膜干重、厚度、活性生物量和生物种群分布的变化,研究生物膜特性与降解效率之间的关系。实验结果表明,在挂膜初期生物膜迅速生长,生物量以及生物膜干重增长很快,有利于甲苯及营养物质的传输,降解效率也快速提升。随着生物膜的生长,生物量及干重也逐步增加,厚度逐渐增加使传质阻力不断增大,生物膜上层微生物的有机底物供应不足,使生物膜上层结构稀疏,最终维持一个甲苯的总传输量与生化降解量的平衡,生物量的生长与衰亡也达到动态平衡,形成了一个较高且稳定的降解效率。     

2种磷酸盐生长环境对同步去除与富集磷酸盐工艺的影响

针对同步去除与富集磷酸盐溶液的问题,研究了在低磷环境和低磷高磷交替环境下悬浮填料生物膜反应器的除磷能力和释磷能力,采用扫描电子显微镜(SEM)和高通量测序对第0、45和95天的污泥进行了表征。结果表明:低磷环境下好氧出水磷酸盐浓度稳定在0.5 mg·L~(-1)以下,厌氧阶段的最大释磷量为6.05 mg·L~(-1);在低磷高磷交替环境中,好氧出水磷酸盐浓度基本在0.5 mg·L~(-1)以下,富磷溶液浓度最高可达63 mg·L~(-1)。SEM结果表明,同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜反应器中的主要微生物是杆状菌。高通量测序结果表明:第0、45和95天的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度分别为48.3%、57.1%和89.1%,占主导地位;而红环菌科(Rhodocyclaceae)的相对丰度分别为18.1%、19.0%和30.8%,是反应器中的优势菌科;动胶菌属(Zoogloea)是同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜工艺中的主要功能菌。在悬浮填料生物膜工艺中,低磷高磷交替的生长环境下培养的聚磷生物膜能够使好氧出水的磷酸盐浓度达到国家排放标准,并在厌氧阶段得到高浓度的磷酸盐富集溶液,且这种生长环境更适合聚磷微生物的生长。     

改进型曝气生物滤池的生物量和生物活性

改进型曝气生物滤池为下向流中部曝气法,采用进水水力负荷为1.63 m/d,气水比为10∶1,温度25～30℃,气水联合反冲与局部反冲相结合的方式,利用重量法及脂磷法对曝气生物滤池内的生物量和生物活性进行了研究分析。结果表明:生物滤池沿程生物量逐渐减少,进水口及曝气口附近生物量生长密集,生物膜沿程好氧速率(OUR)逐渐减少,滤层深度90 cm处最低,出水端OUR值反弹升高;生物TTC-脱氢酶活性沿水流方向逐渐减低,滤层深度90 cm处附近反弹增加。     

磁性生物膜载体的规模化制备、表征和应用

利用机械力化学表面改性原理设计了卧式双旋搅拌混合反应设备,通过磁铁矿粉和适量浓硫酸的球磨混合反应制备得到磁性生物膜载体,其XRD、IR、SEM和BET表征分析结果表明,磁性生物膜载体表层生成了多羟基硫酸铁为主的活性组分.进而在膜生物反应器实验装置中投加磁性生物膜载体进行了中试实验,结果表明,磁性生物膜载体能与活性污泥中的微生物聚合形成稳定的菌胶团,活性污泥SV30从实验初期89％降到了稳定期的39％,此外,磁性生物膜载体还具有稳定膜生物反应池出水COD,强化脱氮除磷的能力.     

亲水性多孔载体在流化床中的生物膜形成过程分析

采用实验制备的一种新型亲水性多孔聚合物作为流化床反应器中生物膜附着生长的载体,实现流态化水力条件下的生物挂膜过程.在3个结构尺寸相同的流化床反应器中考察了接种污泥浓度、进水有机负荷及载体粒径对亲水性多孔载体生物挂膜量的影响,试验结果表明,接种污泥浓度为30 g VSS/L、进水TOC值为350 mg/L、载体粒径为5～8 mm时载体表面的附着生物量最大,反应器运行12 d的载体附着生物量达到4.45 g VSS/L,膜结构稳定,表现出较活性污泥法更高的活性.在进水TOC、氨氮浓度分别为350 ms/L、50 mg/L,HRT为6 h的情况下,两者的去除率分别达到了97.1%和64.3%,表明载体上的生物膜对污水中TOC及氨氮的去除表现出高效率.挂膜后载体表面上的微生物以丝状菌为主,孔壁上的微生物以球菌和杆菌为主要生物相,证明载体内外表面皆适宜微生物的生长,并且形成合理的生物相分布.     

两种AHLs信号分子对生物膜法养殖污水处理条件下水体内环境的影响

为提高生物膜法处理养殖污水的效果,对不同信号分子条件下的生物膜处理情况进行研究。在室内循环水养殖系统中,设定3个实验组和1个对照组,分别添加乙醇、C6-HSL、N-3-oxo-C8-HSL和蒸馏水,并在模拟过程中取样分析。实验结果表明,3个实验组附着基上的生物量明显多于对照组,尤其是添加N-3-oxo-C8-HSL组产生的生物量约为对照组的6倍;经添加C6-HSL和N-3-oxo-C8-HSL处理的养殖水体中,亚硝酸盐最终浓度比对照组低28.6%,但无机磷浓度稍高。数据因子分析结果表明,实验过程中(9～27 d),添加AHLs信号因子C6-HSL和N-3-oxo-C8-HSL两组养殖水体内环境的总体得分较高,说明养殖水体的内环境处于较好状态。     

反硝化聚磷机理试验

通过实验研究缺氧反硝化聚磷 ,揭示DPB细菌在厌氧和缺氧交替环境下的厌氧释磷、缺氧反硝化吸磷及CODCr变化规律。结果表明 ,DPB细菌在缺氧条件下可利用NO-3 作最终电子受体进行吸磷 ,其吸磷效果及反硝化速率高于常规脱氮除磷工艺。     

序批式生物膜反应器挂膜启动实现短程硝化

常温条件下(20～25℃),以模拟的人工配水为研究对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),在初期挂膜的基础上,笔者运用两种不同的挂膜方式即重新加入新泥和不加新泥而加大进水COD浓度来实现生物膜的快速启动。实验表明,2种挂膜启动通过14 d的培养与富集,NH4+-N与COD的处理效果都能分别达到85%和75%以上。将剩余污泥排尽后,采用第1种挂膜方式的反应器通过连续间歇曝气,达到了比较好的短程硝化效果。调整溶解氧,并且通过先下降后上升曝气量的方式,能进一步提高亚氮的出水。最终在DO为3.6 mg/L时,亚氮的积累率能达到平均74%左右,达到了比较好的亚硝化效果。而第2种挂膜方式培养的生物膜则以好氧反硝化菌为主,去除的氨氮由同化作用和培养的好氧反硝化菌去除,以后者为主。通过比较可以看出,为了实现短程硝化,第1种挂膜方式比第2种更具有优越性,有利于硝化菌种的生长和亚氮的积累,而第2种方式则有利于培养好氧反硝化菌。     

SBBR工艺处理生活污水探讨

序批式生物膜法(SBBR)是将生物膜与序批式活性污泥法(SBR)相结合而开发出的污水处理复合新工艺,既保留了SBR的优点又具有生物膜法的特点。其运行方式可根据实际需要灵活操作,同时高效地脱氮、除磷和去除有机物。试验采用SBBR处理生活污水,选用特有的壁挂式软性填料。结果表明,所形成的微生物系统稳定,生物种群多样化,生物量丰富,对城市生活污水具有较好的处理效果。     

磁性多孔微球固定化硫酸盐还原菌的研究

以磁性多孔微球为载体,采用吸附法固载硫酸盐还原菌,用于磁性稳态流化床。通过扫描电镜等方法研究生物膜的组成,计算出反应器中磁性多孔微球的浓度、生物膜量和生物膜浓度等,并进行了磁性稳态流化床净化SO2废气初步实验。结果表明,MSFB反应器中的生物膜浓度为15．60g／L,生物膜厚度为105．60μm,MPM上固定的生物量高达109．80mg／g。磁性稳态流化床净化SO2废气,净化效率可达90％以上;并考察了pH和气液比对SO2吸收率的影响,这对进一步研究微生物法脱除烟气SO2具有重要意义。     

用于生物接触氧化工艺的填料特性比较研究

填料材质、结构等影响到生物膜的性状和水力学特性 ,是决定生物接触氧化工艺处理效果的关键因素。本文分别选取了悬挂式填料和悬浮式填料各 2种填料 ,分别从COD与NH3 N的去除、充氧效率和出水浊度等方面对各种填料处理城市污水进行了比较研究。实验结果表明 ,悬挂式填料具有挂膜快、处理效果稳定 ,受环境变化影响较小 ;悬浮式填料受气水作用能够悬浮转动而具有较强的布水、布气功能 ;生物量的差异导致悬浮式填料和悬挂式填料处理效果和充氧效率不同 ,悬浮式填料生物膜容易脱落导致系统受负荷冲击时生物量流失而处理效果变差 ;软性填料生物膜容易板结成球 ,容易导致其处理效果降低     

反硝化生物滤池生物膜胞外聚合物空间分布特征

研究了上流式反硝化生物滤池(DNBF)生物膜胞外聚合物(EPS)的空间分布特征,EPS的空间结构及组成对基质在生物膜内的传质作用有较大的影响,进而影响反硝化反应的进程和DNBF的脱氮效果。结果表明,沿水流方向生物膜EPS含量呈先升高后降低的变化趋势,在滤料层中间段为最高(56.14 mg·g~(-1))。将生物膜EPS分为悬浮型与附着型(包括溶解型、松散附着型和紧密黏附型)进行分层分析,发现每个分层的蛋白质含量均高于多糖含量;悬浮生物膜EPS中的多糖含量高于其他分层;溶解型和松散附着型生物膜EPS中的多糖含量高于紧密黏附型生物膜EPS。三维荧光光谱分析表明,悬浮生物膜EPS中所含主要物质为溶解性微生物分解副产物类,附着生物膜中,溶解型和松散附着型生物膜EPS包含酪氨酸类、色氨酸类蛋白质以及溶解性微生物分解副产物类蛋白质,紧密黏附型生物膜EPS主要包含溶解性微生物分解副产物类蛋白质。傅里叶红外光谱解析表明,羧基、酰胺基、羟基等是EPS中的主要基团。     

悬浮填料生物膜床反应器处理高校生活污水

本研究利用悬浮填料生物膜床反应器处理高校生活污水 ,对CODCr、氨氮和总磷有较好的去除效果。水力停留时间 6h时 ,CODCr总去除率最高可达到 95 % ,出水CODCr稳定在 30mg/L以下 ;总磷去除率达到 5 0 %以上 ,出水总磷含量低于 0 5mg/L ;对NH3 N的去除率可以稳定在 80 %以上 ,出水NH3 N低于 1mg/L。     

生物流化床载体上生物膜的测定

一、前言生物流化床是新近发展的处理有机污水的高效生物处理工艺。流化床载体提供了生物膜生长的基地,它不仅增加了生物膜的数量,而且使活性得到提高,处理效果远优于普通活性污泥法。显而易见,载体上生物膜的生长状况是影响处理效果的重要因子。在通常活性污泥法中往往采用单位体积内生物膜重量(MLSS)和单位体积内挥发性生物量(MLVSS)来评述生物膜的情况。但在生物流化床中主要以单位重     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响,实验采用人工配水用厌氧／好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现,催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60mV,pH值小幅度的上升（≤0．3）,整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加,之后趋于稳定（约40mgFe／gMLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现,耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现,耦合组中厌氧末段磷的释放量下降,而好氧阶段磷的吸收速率增加;胞内聚合物提取表明,耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高,好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明,耦合组好氧末段污泥中无机态PO3 4-- P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的,本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

活性污泥胞外聚合物提取方法优化

试验对比了不同离子交换树脂(CER)含量和pH条件下胞外聚合物(EPS)的提取效果差异。结果表明,EPS各组分提取浓度均随离子交换树脂用量增加而增加,但各组分趋势不同。TOC的最佳树脂剂量为100 g CER/g VSS,而蛋白质、多糖和DNA的最佳树脂剂量约为70 g CER/g VSS。pH值对TOC、DNA和多糖的提取浓度影响较小,但对蛋白质影响比较大。各提取条件下,EPS各组分提取浓度随时间的变化过程可以分为平稳增长期、快速增长期及稳定期。     

用于生物接触氧化工艺的填料特性比较研究

填料材质、结构等影响到生物膜的性状和水力学特性，是决定生物接触氧化工艺处理效果的关键因素。本文分别选取了悬挂式填料和悬浮式填料各2种填料，分别从COD与NH2-N的去除、充氧效率和出水浊度等方面对各种填料处理城市污水进行了比较研究。实验结果表明，悬挂式填料具有挂膜快、处理效果稳定，受环境变化影响较小；悬浮式填料受气水作用能够悬浮转动而具有较强的布水、布气功能；生物量的差异导致悬浮式填料和悬挂式填料处理效果和充氧效率不同，悬浮式填料生物膜容易脱落导致系统受负荷冲击时生物量流失而处理效果变差；软性填料生物膜容易板结成球，容易导致其处理效果降低。     

生物膜-磁分离集成装置处理污染河水工艺参数优化

采用生物膜-磁分离集成装置对污染河水进行了污染物去除实验。对集成装置的生物膜反应区、磁分离反应区分别进行单因素实验、响应曲面实验,研究了集成装置的关键参数对污染河水处理效果的影响,探寻其最佳工艺参数。结果表明:在生物膜反应区中,水力停留时间(HRT)、曝停比和温度分别在12 h、6∶6和28℃NH_4~+-N、TN和COD_(Mn)的去除率分别达到90%、60%和90%左右;在磁分离反应区中,聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)和磁种的投加量分别在133.02、2.96和171.66 mg·L~(-1)的最优条件下,对生物膜处理水中TP的去除率达到了96.55%,且PAC投加量对除磷效果影响最为显著;稳定运行集成装置,出水NH_4~+-N、TN、COD_(Mn)和TP的去除率分别达到91.78%、61.25%、93.85%和97.12%。本实验结果为污染河水的脱氮除磷提供了重要参考。     

光照强度对光能自养生物膜去除低污染水体中硝态氮的影响研究

低污染水体存在C/N较低的特征,往往导致水体自净过程中反硝化碳源的不足.提出采用光能自养生物膜去除低污染水体中的硝态氮,研究不同光照强度对光能自养生物膜脱氮能力的影响,并验证了生物膜自行产生的胞外聚合物(EPS)及溶解性微生物产物(SMP)中多糖能否成为反硝化的碳源.结果表明,采用光能自养生物膜去除低污染水体中硝态氮具有良好的效果,光照强度的提高可以有效促进硝态氮的去除,在光暗比为12:12、水力停留时间为72 h时,1 500、3 000、4 500 lx光照强度下系统的硝酸盐去除率分别为37.1％、56.7％、62.5％,且随着光照强度增加硝酸盐去除速率逐渐提高;光照强度的增加可促进光能自养生物膜系统的EPS、SMP中多糖的产生,且光暗交替时EPS、SMP中多糖浓度呈“锯齿形”变化,在有光照时浓度明显上升,而在无光照时浓度下降;光能自养生物膜系统的EPS、SMP中的多糖可作为碳源被反硝化菌利用,而且在无外加碳源条件下,SMP中多糖对碳源的贡献大于EPS中的多糖.     

3种固定式填料在中试IFAS系统中的性能比较及菌群结构解析

为考察固定式填料在生物膜-活性污泥工艺(IFAS)中的性能和菌群结构,选取弹性立体填料、组合填料以及自制填料3种固定式填料投入中试级别的IFAS反应器好氧池中进行对比,另于小试系统中进行3种填料的脱膜实验。结果表明:组合填料的亲水性最高(接触角为38°),生物膜厚且致密,加上结点的存在,易结团,脱膜率最高为63%;弹性填料21 d基本可以完成生物膜的更新;而自制填料脱膜速率先快后慢,第24天时脱膜率高达80%。在系统运行期间,3种填料对COD、氨氮去除率均在90%以上,出水均达到一级A排放标准。自制填料和组合填料系统的总氮去除率高于弹性填料。当自制填料系统运行27 d以后,TN出水可稳定达到一级A排放标准。与组合填料和弹性填料相比,由于自制填料结构的特殊性,其负载的生物量最多,生物多样性最高,同时,对硝化细菌、反硝化菌和反硝化除磷菌均表现出富集优势。