好氧颗粒污泥的特点及其研究进展

综述了好氧颗粒污泥的基本特征和微生物相、好氧颗粒污泥形成的主要影响因素及其颗粒化反应器等。好氧颗粒污泥是近几年发现的在好氧条件下自发形成的细胞自身固定化过程，是生物膜特殊的生长形式。颗粒污泥具有良好的沉降性能、较高的生物量和在高容积负荷条件下降解高浓度有机废水的良好生物活性。污泥颗粒化过程是一个多阶段的过程，取决于废水组成及其操作条件的选择。在气提式内循环间歇反应器(intemal circulate sequencing batch airlift reaclor，ICSBAR)中易于培养出性能良好的好氧颗粒污泥。     

混凝强化形成好氧颗粒污泥

为了缩短好氧颗粒污泥形成的时间,通过在颗粒污泥形成初期投加混凝剂的方式,研究强化造粒条件下颗粒污泥的形成过程及其特性。结果发现,投加混凝剂后,反应器在第8天出现了颗粒污泥,并在第25天时实现完全颗粒化,比未加混凝剂反应器颗粒形成的时间缩短了2 d,完全颗粒化时间缩短了10 d。强化造粒条件下形成的颗粒污泥,颗粒强度、比重分别为99.03%和1.1892,分别比对照高出3.28%和0.1539。可以看出,在混凝强化造粒条件下培养出的颗粒污泥,与常规方法相比具有颗粒化进程快,颗粒强度大,比重大等优点。     

高负荷条件下好氧颗粒污泥同步脱氮除碳特性及微生物群落结构分析

为研究高负荷条件下好氧颗粒污泥的形成过程、同步脱氮除碳效果和微生物群落结构特点,构建了一个序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)。结果表明,C/N=40进水条件下能够完成颗粒化,成熟后的好氧颗粒污泥呈表面光滑结构紧实的椭球体。随着颗粒粒径增大,其比好氧速率提高、含水率下降、沉降性能变好、生物量增加。颗粒形成过程产生的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)先增加后受水质冲击减少,之后又明显提高,整个过程中多糖与蛋白质之比(PS/PN)持续下降,EPS中的蛋白质对颗粒的形成影响较大。SBR中的好氧颗粒污泥能够同时高效去除进水中的COD、N H_4~+-N和TN,去除率分别为94%、96%和93%,反应器的反硝化性能良好。C/N=40时,采用MiSeq高通量测序方法对成熟好氧颗粒污泥中的群落结构进行研究,发现存在促进颗粒化的优势菌门(包括Saccharibacteria、Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes和Chloroflexi)。同时,在颗粒污泥中,异养硝化、好氧/缺氧反硝化菌属丰度较高,表明异养硝化-好氧/缺氧反硝化菌属可能存在于好氧颗粒污泥中。     

UASB反应器处理链霉素废水启动及运行性能

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器处理链霉素生产废水,研究了中温条件下反应器启动和稳定运行中废水处理性能及厌氧污泥颗粒化过程。结果表明,通过逐步提高链霉素废水进水比例和负荷,可以实现UASB反应器的启动和稳定运行,并对高浓度链霉素实际废水具有良好的处理性能,COD去除率稳定在80%以上,COD去除负荷达7.2 kg/(m3·d),CH4产生量达到6.2 L/d。UASB反应器启动运行过程中,链霉素废水对污泥活性具有抑制影响,造成短期反应器运行性能明显下降,而后很快恢复。同时高负荷链霉素废水造成甲烷产率降低。污泥性状变化显著,污泥形态逐渐转变为颗粒态,污泥粒径增大,出现大量0.5~1.0 mm颗粒污泥,污泥VSS/SS比值升高,污泥沉降性明显增强,比产甲烷活性显著升高,表明污泥开始实现颗粒化。     

2种好氧颗粒污泥反应器工艺处理城市污水

以低浓度城市污水作为原水,絮状污泥作为接种污泥,分别采用序批式生物反应器(SBR)与气升式间歇反应器(SBAR)培养好氧颗粒污泥.分别考察2种工艺中好氧污泥颗粒化过程中的污泥特性以及对污染物的去除效果,结果表明2种工艺均成功培养出稳定的好氧颗粒污泥.SBR工艺中好氧颗粒污泥的污泥容积指数(SVI)、挥发性组分所占比例(...     

好氧颗粒污泥对膜生物反应器污泥性能的影响

采用膜生物反应器进行含酚废水的处理,探讨投加好氧颗粒污泥对反应器中污泥性能的影响。结果表明,在膜生物反应器中投加好氧颗粒污泥能有效改善污泥性能,提高处理效果。从采用絮状污泥到逐渐增加好氧颗粒污泥投加量为100%的过程中,反应器中污泥浓度明显提高,MLSS由5 582 mg/L增加到8 168 mg/L;沉降性能得到改善,SVI由135.85 mL/g下降到29.36 mL/g;疏水性增强,Zeta电位由-20.302 mV升高到-4.325 mV;对含酚废水中COD、NH3-N的降解能力明显提高,COD、NH3-N、NO3-N去除率分别由87.3%、83.2%、55.3%增加到99.2%、94.9%、66.3%。改善了膜污染现象,膜通量衰减率由63.3%降低到42.8%。用二元多项式三维回归分析,得到污染物去除率关于好氧颗粒污泥投加量和反应器运行时间的二元方程,对指导好氧颗粒污泥膜生物反应器的连续运行具有重要意义。     

好氧颗粒污泥处理高浓度氨氮废水的研究

在不同接种源污泥颗粒化过程中污泥理化性状对比研究的基础上,采用成熟好氧颗粒污泥处理高浓度氨氮废水,对其脱氮行为以及不同C/N条件下好氧颗粒污泥微生物的比耗氧速率、好氧颗粒污泥对氨氮的比降解速率随时间的变化等进行了研究.实验结果表明,在进水氨氮质量浓度较高(480 mg/L)、温度30℃左右的条件下,稳定运行15 d,氨氮的去除率维持在85%左右;进水氨氮的浓度越高,随着微生物对环境的逐渐适应,硝化菌的活性也逐步增加;随着进水氨氮浓度的提高,好氧颗粒污泥对氨氮的比降解速率也逐渐上升.     

好氧颗粒污泥的性质及其在脱氮除磷中的应用

阐述了好氧颗粒污泥的污泥特性、培养条件和影响因素 ,比较了三种SBR反应器中颗粒污泥特性的差异 ,介绍了好氧颗粒污泥的形成机理及其在脱氮除磷过程中的应用情况     

好氧颗粒污泥的性质及其在脱氮除磷中的应用

阐述了好氧颗粒污泥的污泥特性、培养条件和影响因素，比较了三种SBR反应器中颗粒污泥特性的差异，介绍了好氧颗粒污泥的形成机理及其在脱氮除磷过程中的应用情况。     

UASB反应器处理PTA废水的启动及污泥特性分析

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以精对苯二甲酸(PTA)废水为处理对象,研究了中温条件下反应器的启动、颗粒污泥的形态和产甲烷活性及微生物群落结构。实验结果表明:采用逐渐提高进水负荷和减少水力停留时间的运行方法,历时近200 d,可实现UASB反应器的启动。此时,反应器对COD的去除率保持在80%以上,对应的容积负荷也达到4.0 kg·(m~3·d)~(-1)以上。反应器内污泥实现颗粒化,颗粒污泥的体积平均粒径为416.53μm,产甲烷活性为121.2 mL·(g·d)~(-1)(以VSS计)。颗粒污泥表面存在大量菌胶团,杆菌和丝状菌镶嵌其中。菌胶团有助于微生物的聚集,加速污泥颗粒化过程。Syntrophorhabdus是降解PTA废水中苯类污染物的重要微生物,占细菌量的27.4%,而Methanosaeta则是主要的产甲烷菌,占古细菌总量的67.3%。该研究可为UASB处理PTA废水的启动提供依据。     

好氧颗粒污泥的形成过程、形成机理及相关研究

利用SBR和优势混合菌对造纸废水进行处理,在此过程中驯化出好氧颗粒污泥,对好氧颗粒污泥的形成过程、形成机制等进行研究发现,好氧颗粒污泥的形成经历了细菌增殖、絮状体形成、絮状体聚合、凝絮体形成和好氧颗粒污泥形成五个阶段;其形成至少有菌丝缠绕、小块污泥互相联合、吸附和连接四种机制。优势混合菌的加入,是好氧颗粒污泥之所以能够形成的关键因素。     

Correlation analysis of major control factors for the formation and stabilization of aerobic granule

In recent years, aerobic granular sludge technology has demonstrated significant advantages in areas such as the sludge–water separation, residual sludge minimization, simultaneous biological nitrogen and phosphorus removal, and toxic organic compounds degradation in biological wastewater treatment. However, the critical control factors and their relation during sludge granulation have not been revealed indeed, and the stability of aerobic granular sludge is still not good. The Gray’s correlation analysis was used to investigate the relationship of aerobic granular characteristics and control factors in the study. Results showed that the organic loading rate, hydraulic shear stress, and sludge settling time were the major factors affecting the aerobic sludge granulation, and the associated regulating strategy was important for the stabilization of granular sludge system. Based on above results, the mechanism of aerobic sludge granulation was proposed, and it was expected to favor the application of aerobic granular sludge technology.     

外循环厌氧反应器接种好氧污泥的启动研究

内蒙古自治区某啤酒厂的外循环厌氧反应器完成了首次启动后由于操作问题,导致系统运行崩溃.第2次接种后续生物接触氧化池的好氧污泥进行重新启动,经过20 d的驯化,好氧污泥转变为活性较高的厌氧污泥;采用低负荷高去除率的方式运行40 d后,塔内形成了部分颗粒污泥;之后,为了提高颗粒污泥量快速提高进水流量,COD去除率先突然下降然后缓慢升高.当进水流量达到最大时启动结束,此时塔内颗粒污泥量和COD去除率仍在缓慢上升.     

酸度对好氧颗粒污泥生物吸附含铅废水影响的研究

为了有效地控制铅污染,利用序批式反应器（sequencing batch reactor,SBR）培养的以醋酸钠为碳源的好氧颗粒污泥作为吸附剂,进行生物吸附含铅废水的效能和机理的研究。通过考察酸度、接触时间和Pb²⁺初始浓度等因素的影响,验证好氧颗粒污泥吸附模型,并利用不同的脱附剂,进一步解析其生物吸附的Pb²⁺。实验结果表明, 酸度是影响好氧颗粒污泥生物吸附Pb²⁺的关键因素,当初始pH为5时,好氧颗粒污泥对含铅废水生物吸附效果最好。对低浓度（0～20 mg/L）含铅废水, 10 min后可快速达到吸附平衡。好氧颗粒污泥对Pb²⁺的实测饱和吸附量为101.97±9.00 mg/g,符合朗缪尔（Langmuir）模型。好氧颗粒污泥生物吸附Pb²⁺的过程,伴随着pH值的升高和K⁺、 Ca²⁺、 Mg²⁺的释放,此现象揭示离子交换作用是好氧颗粒污泥生物吸附Pb²⁺的机理之一。此外,脱附剂HNO₃、EDTA和CaCl₂能实现Pb²⁺的回收和好氧颗粒污泥的重复利用。     

降低负荷以提高反硝化颗粒污泥的稳定性

在上流式污泥床反应器（USB）内,接种好氧活性污泥,以甲醇为碳源,NO-3为电子受体,经过40多d培养,得到良好的反硝化颗粒污泥,粒径2～3 mm,MLSS为36 g/L,氮去除速率和COD去除速率分别在0.15 g NO₃-N/(g VSS·d)和0.8 g COD/(g VSS·d)。当负荷提高至6.44 g NO₃-N/(L·d)继续运行1周后,观察到反应器内颗粒污泥出现上浮,浓度降低,颗粒粒径多数在3～5 mm,外观呈乳白色。为恢复反应器稳定运行,当负荷降至3.86 g NO₃-N/(L·d)时,上浮现象减轻,当负荷降至2.57 g NO₃-N/(L·d)时,上浮现象消失,颗粒污泥密度由不稳定时的1.0018 g/cm³提高到1.0126 g/cm³,颗粒粘连现象基本消失,污泥氮去除速率在0.19 g NO₃-N/(g VSS·d),连续运行30 d,系统保持稳定。分析认为,颗粒污泥表面微生物生长速度过快是导致不稳定的主要因素,较长的泥龄有利于系统稳定。     

3种污泥对活性黑KN-B的生物吸附及降解研究

对比研究了好氧污泥、厌氧污泥和厌氧颗粒污泥对染料活性黑KN-B的吸附和降解。结果表明,这3种污泥对活性黑的吸附均符合Freundlich模型(R~2为0.9665～0.9859)和Langmuir模型(R~2为0.9460～0.9906),但3种污泥对活性黑这种染料的吸附量较小;并且厌氧污泥对活性黑的吸附能力优于好氧污泥和厌氧颗粒污泥。实验还发现,3种污泥对活性黑的脱色主要是生物降解作用,而不是吸附作用。     

2种反应器中好氧颗粒污泥培养的比较研究

以絮状活性污泥为接种污泥,采用人工配制的模拟生活污水,分别在气提式序批反应器(SBAR)和序批式活性污泥反应器(SBR)中成功地培养出了成熟的好氧颗粒污泥.SBAR和SBR中的好氧颗粒污泥都具有稳定的基本形态结构,其微生物主要由杆菌和球菌组成,对COD的去除率可达到93%左右.对NH+4-N的去除率可达到98%以上.SBAR中好氧颗粒污泥的粒径主要分布、污泥体积指数(SVI)、比耗氧速率(SOUR)、TN去除率和TP去除率分别为0.45～2.00 mm、19.97 mL/g、47.68 g/(kg·h)、82%和65%;而SBR中好氧颗粒污泥的粒径主要分布、SVI、SOUR、TN去除率和TP去除率分别为0.18～1.00 mm、29.12 mL/g、43.21 g/(kg·h)、58%和50%.相对而言,SBAR更有利于好氧颗粒污泥的培养和运行.     

好氧颗粒污泥降解苯酚

以人工配水启动SBR,逐步提高进水苯酚浓度,探究好氧颗粒污泥对苯酚的降解能力,同时分析苯酚对好氧颗粒污泥特性的影响。经过55 d的运行,进水苯酚浓度逐渐增到3 000 mg/L,苯酚、COD及NH+4-N去除率分别达到了98.33%、97.27%和57.58%,好氧颗粒污泥表现出对苯酚的良好的去除能力。扫描电镜照片显示投加苯酚后的颗粒污泥表面更加光滑,结构更为紧凑。胞外聚合物红外光谱分析表明投加苯酚前后好氧颗粒污泥EPS的主要组分没有明显改变。苯酚毒性刺激了颗粒污泥分泌更多胞外聚合物,胞外聚合物中多糖含量由初始的12.70 mg/g VSS增加到35.17 mg/g VSS,蛋白含量由4.93 mg/g VSS增加到8.01 mg/g VSS。投加苯酚后的污泥粒径明显增大,主要污泥粒径由0.5~2.0 mm增大到2.0 mm以上。