冲击负荷对厌氧序批式反应器的影响及其恢复重建过程

研究了在厌氧条件下以葡萄糖为基质的厌氧序批式反应器(ASBR)中冲击负荷对基质吸收和储存的影响及其恢复重建过程.结果表明,正常状态下,反应器在进水COD为5 000.0 mg/L,出水COD为188.6 mg/L,当进水负荷提高至正常状态2倍后,反应器中COD大量累积,其中51.13％为挥发性有机酸(VFA),48.87％则被转化为糖原储存在细胞体内,出水COD最高为2 368.9 mg/L,污泥糖原储存量最高为273.55 mg/g(以挥发性固体计),是正常状态的4.2倍.在冲击负荷条件下,反应器的产甲烷能力恢复较快,胞内糖原储存恢复较慢,出水COD和胞内糖原分别经过20、41 d后恢复冲击负荷前水平.     

厌氧条件下序批操作与连续操作对基质利用的影响

研究了在厌氧条件下以葡萄糖为基质的序批操作与连续操作反应器中微生物利用基质的不同途径。结果表明,在连续操作中,反应器内的VFA及污泥中的糖原含量保持不变,葡萄糖被用于产生甲烷和微生物增殖,两者分别占进水COD的79.34%和20.62%。在序批操作中,当进水结束时,50.17%的葡萄糖被转化为糖原储存于细胞体内,反应器内的VFA、产生的甲烷及微生物增殖分别占进水COD的25.05%、11.56%和13.22%;当反应结束时,葡萄糖转化为甲烷和微生物细胞的部分分别占进水COD的78.13%和20.6%,积累的VFA及储存的糖原被微生物代谢。两种不同操作模式下葡萄糖的代谢途径不同,序批式反应器中由于糖原储存的存在,减缓了VFA的积累,为厌氧系统的高效、稳定运行提供了保证。     

UASB反应器处理饮料废水污泥颗粒化过程

西安可口可乐饮料有限公司利用UASB反应器在常温条件下处理饮料废水,自投入运行以来,UASB中的污泥为絮状污泥,在旺季处理负荷较高时,造成污泥流失,出水SS增高。通过对进水水质进行分析,发现饮料废水中严重缺乏氮营养。通过添加营养物(尿素),反应器中污泥快速颗粒化。对颗粒化前后UASB的COD去除率、产气量、沼气组分、进出水氨氮浓度、污泥活性、形态以及微生物种群结构等进行监测,结果表明,颗粒化后污泥粒径大于0.5 mm的占54.66%,具有较高的沉降速度和活性;COD去除率达到92.5%,比未颗粒化时提高了约8%;污泥以乙酸、丙酸和丁酸为基质的最大比产甲烷活性(折算为COD)分别为0.69、0.47和0.39 g·(g·d)~(-1)(以VSS计),与絮状污泥相近。FISH检测表明,颗粒污泥的种群分布表现为层状结构(layered structure),发酵产酸细菌主要位于颗粒污泥外层,而甲烷菌则分布于颗粒内层。营养物(氮)浓度对UASB污泥颗粒化具有十分重要的作用。     

进水碳氮磷比对反硝化除磷效果及碳源转化利用影响

厌氧/缺氧序批式活性污泥反应器中,以乙酸钠为单一碳源培养反硝化聚磷菌,考察了碳氮磷比对反硝化除磷效果及碳源转化利用的影响。结果表明:(1)进水有机碳源的浓度直接影响厌氧段磷的释放。进水碳氮磷质量比为20∶6∶1时,系统反硝化除磷效果最佳,去除氮磷所需的耗氧有机物最少,磷酸盐和总氮去除率分别达到98.1%和98.8%。(2)胞内聚β-羟基丁酸(PHB)的积累和消耗与COD的降解、糖原质的合成有良好的相关性。进水COD越高,厌氧段PHB的储存量越大,合成1.0mg/g的PHB约需要降解5mg/L的COD。缺氧段PHB为反硝化除磷提供能量并再合成糖原质,生成0.63mol的糖原约需要消耗1mol的PHB。     

单质硫冲击对含硫废水中硫细菌与聚糖菌竞争关系的影响

聚糖菌的富集会与硫循环耦合反硝化除磷系统(denitrifying sulfur conversion-associated enhanced biological phosphorous removal,DS-EBPR)内功能种群微生物——硫细菌发生竞争,从而导致除磷效果波动.因此,首先对母反应器中微生物进行了长期驯化,然后通过向批次实验小反应器中投加单质硫,研究单质硫短期冲击对含硫废水中硫细菌与聚糖菌竞争关系的影响.结果表明,经过长期驯化,在母反应器中发现了硫细菌与聚糖菌共存的现象;而短期冲击实验结果表明,在单个周期反应过程中,虽然单质硫的投加对微生物内源物质(聚羟基脂肪酸酯、糖原)转化量、氮磷去除效果影响不大,但其可以提高硫细菌的活性,增加硫转化量,使得硫细菌在与聚糖菌的竞争中取得优势地位.     

上流式厌氧污泥床反应器处理饮料废水

通过监测西安可口可乐饮料有限公司污水处理站的上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,探讨饮料废水厌氧处理过程中COD去除率、沼气组分、氢分压、出水挥发性脂肪酸、产甲烷活性以及污泥形态。结果表明,UASB反应器对饮料废水中的COD去除率达到84.55%,产生的沼气中甲烷组分含量高达74.5%。反应器内的氢分压仅2.5 Pa,为水解发酵和产氢产乙酸过程创造了良好的条件。UASB反应器中污泥具有较高的产甲烷活性,以乙酸、丙酸和丁酸为基质时,最大比产甲烷活性分别为407.14、331.74和241.27 mL CH4/(g VSS·d)。UASB反应器中的污泥形态主要为絮状,甲烷菌中的优势菌为甲烷丝菌,同时存在少量甲烷杆菌。针对该厂UASB反应器中污泥的现状,提出了影响颗粒化的因素和控制措施,为后期的运行和管理提供了参考依据。     

连续流反应器污水硝化过程中的N2O释放

污水生物脱氮硝化阶段是温室气体一氧化二氮(N2O)的重要释放源。采用连续流反应器在2种进水氨氮(NH4-N,低氮反应器60 mg/L和高氮反应器180 mg/L)浓度条件下驯化硝化菌,并研究了不同初始NH4-N浓度和不同初始亚硝酸盐(NO2-N)浓度条件下所驯化硝化菌释放N2O的特征。结果表明在反应器运行过程中2个反应器释放N2O较少,均小于去除NH4-N浓度的0.01%;N2O的释放均随着初始NH4-N浓度或初始NO2-N浓度的升高而增加;不同初始NH4-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在0.51%~1.40%之间,高氮反应器驯化硝化菌在0.29%~1.27%之间;不同初始NO2-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在1.38%~3.78%之间,高氮反应器驯化硝化菌在1.16-5.81%之间。     

连续流反应器污水硝化过程中的N_2O释放

污水生物脱氮硝化阶段是温室气体一氧化二氮（N2O）的重要释放源。采用连续流反应器在2种进水氨氮（NH4-N,低氮反应器60 mg/L和高氮反应器180 mg/L）浓度条件下驯化硝化菌,并研究了不同初始NH4-N浓度和不同初始亚硝酸盐（NO2-N）浓度条件下所驯化硝化菌释放N2O的特征。结果表明在反应器运行过程中2个反应器释放N2O较少,均小于去除NH4-N浓度的0.01%;N2O的释放均随着初始NH4-N浓度或初始NO2-N浓度的升高而增加;不同初始NH4-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在0.51%~1.40%之间,高氮反应器驯化硝化菌在0.29%~1.27%之间;不同初始NO2-N浓度条件下,低氮反应器驯化硝化菌的N2O释放率在1.38%~3.78%之间,高氮反应器驯化硝化菌在1.16-5.81%之间。     

厌氧动态膜生物反应器处理冷轧平整液废水

平整液废水作为碱性含油废水,一直是冶金行业较难处理的废水之一。搭建了一套厌氧动态膜生物反应器（AnDMBR）,通过梯级驯化的方式,处理COD为2 500 mg·L-1左右的平整液废水。经过88 d的启动驯化,在膜通量为6 L·（m2·h）-1,HRT为2.5 d的条件下,出水稳定在500 mg·L-1左右,甲烷产率约0.151 L·g-1,动态膜的一个运行周期可以分为成膜阶段、稳定阶段和堵塞阶段3个阶段。成膜阶段出水浊度随动态膜的逐渐形成而下降;而后动态膜形成,出水浊度稳定,为稳定阶段;最后为堵塞阶段,跨膜压差激增,出水浊度上升。同时对驯化及稳定运行阶段的污泥进行了微生物菌群分析,在细菌群落中主要的微生物菌群为Clostridia（梭状芽胞杆菌纲）、Bacteroidia（拟杆菌纲）、Anaerolineae（厌氧绳菌纲）、OP8_1和Spirochaetes（螺旋体纲）,其中拟杆菌纲是处理平整液废水的优势细菌菌群。在古菌群落中,Methanolinea（甲烷绳菌属）和Methanosaeta（甲烷鬃毛菌属）为主要菌种,随着反应器的长期驯化和运行,甲烷鬃毛菌逐渐成为反应器中优势菌群。     

人工湿地中氨化细菌去除有机氮的效果

人工湿地去除有机氮主要由于氨化细菌的作用.为了了解人工湿地中氨化细菌去除有机氮的效果,对人工湿地基质中5株氮化细菌进行了初步鉴定,比较了不同氨化细菌去除有机氮的效果,氨化细菌去除有机氮的量通过其生成的NH4< >-N来衡量.结果表明,芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)为人工湿地中氧化细菌的优势菌属;氨化细蒲-1、氨化细菌-2及氨化细菌-5对有机氮的去除效果相对较好,分别达到46.2%、49.4%和52.6%.添加沸石对玄除氨氮有明显效果,从而能够提高有机氮的去除率.     

活性污泥体系中聚糖菌的富集与鉴定

活性污泥体系中,聚糖菌(GAOs)在厌氧环境下与聚磷菌(PAOs)形成对底物的竞争关系,对聚糖菌的研究对于优化生物除磷工艺有重要意义。以葡萄糖为惟一碳源,在磷限制条件下,利用特殊运行方式对活性污泥进行驯化培养出了稳定的聚糖菌颗粒污泥,厌氧阶段磷释放量与有机物吸收量浓度(mg/L)比从7.4%下降为0.25%。从培养好的活性污泥反应器中分离获得2株聚糖菌,经菌落PCR和16S rRNA序列分析确定了所得聚糖菌菌株G1和菌株G2分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和解鸟氨酸克雷伯氏菌(Klebsiella ornithinolytica)。     

循环比对氧化沟脱氮除磷效果及磷转化途径的影响

在改良型氧化沟工艺的循环廊道内增设缓流板,以此改变循环廊道过流断面面积,进而调控循环比(循环廊道断面通过的循环流量和进水流量的比值)。利用胞内、胞外聚合物的分析及物料平衡的方法,研究了增设缓流板、调控循环比前后系统同步脱氮除磷效果和磷转化途径的变化及聚磷菌种含量的差别。结果表明,增设缓流板,循环比为27时,COD、NH+4、TN和TP的平均去除率分别为93.3%、87.1%、78.1%和96.0%,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为46.1%;而不设缓流板,循环比为241时,COD、NH+4、TN和TP的平均去除率分别为91.2%、82.7%、67.2%和86.4%,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为17.54%。综上可知,增设缓流板控制循环比,有助于提高反硝化聚磷菌的富集,有助于提高反硝化吸磷量,同时有助于提高氧化沟工艺的同步脱氮除磷效果。     

厌氧／缺氧SBR反硝化除磷效能的研究

采用厌氧 缺氧SBR反应器对以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程进行了研究。结果表明 ,反硝化聚磷菌完全可以在厌氧 缺氧交替运行条件下得到富集。稳定运行的厌氧 缺氧SBR反应器的反硝化除磷效率 >90 % ,出水磷浓度 <1mg L。进水COD浓度对反硝化除磷的效率影响很大 ,在COD浓度 <180mg L时 ,进水COD浓度越高 ,除磷效率也就越高。较高浓度的进水COD浓度将导致有剩余的COD进入缺氧段 ,对反硝化吸磷构成不利影响。污泥龄为 16d时 ,厌氧 缺氧SBR反应器取得稳定和理想的反硝化除磷效果。污泥龄减少到 8d ,由于反硝化聚磷菌的流失导致反硝化除磷效率的下降。当污泥龄恢复到 16d时 ,经过一段时间的运行 ,反硝化聚磷菌重新得到富集 ,除磷效率恢复到 90 %以上。     

城市污水处理厂反硝化聚磷菌的聚磷持久性

以桂林市第四污水处理厂氧化沟活性污泥为对象,研究在具有厌氧-缺氧-好氧环境的污水处理构筑物中富集存在的反硝化聚磷菌聚磷能力的持久性问题。结果表明,在此环境中富集的反硝化聚磷菌在经过3个周期的厌氧-缺氧条件下运行,最大释磷率由0.90 mg P/（g VSS.h）下降为0.07 mg P/（g VSS.h）,反硝化聚磷率由0.17 mg P/（g VSS.h）下降为0.04 mg P/（g VSS.h）。比较而言,在厌氧-缺氧-好氧环境下最大释磷率及聚磷率降幅较小,释磷率由0.59 mg P/（gVSS.h）下降为0.37 mg P/（g VSS.h）,反硝化聚磷率由0.17 mg P/（g VSS.h）下降为0.10 mg P/（g VSS.h）,厌氧-缺氧-好氧运行条件比单纯的厌氧-缺氧运行条件更有利于维持反硝化聚磷菌的聚磷性能。     

非稳定状态下除磷过程的特点研究

为了研究非稳定状态下生物除磷的特点,采用序批式间歇反应器(SBR),通过不同的进水方式(连续进水和瞬时进水),系统地考察了进水体积、NOX-N、限制曝气等因素对除磷过程的影响。结果表明,在温度为(23±0.5)℃、pH为7.0～8.0时,厌氧搅拌期连续进水的比释磷量(单位质量污泥(以MLSS计)的释磷量(以PO43-P计))比瞬时进水时高出42.11%。在运行条件相似的情况下,厌氧搅拌期的比释磷量与每周期进水体积无关。相对于连续进水,瞬时进水更有助于促进微生物利用有机底物进行自身的生长。限制曝气对连续进水和瞬时进水的释磷过程都存在明显的影响,在DO小于0.1mg/L的情况下,2者的比释磷量相对非限制曝气时分别降低了57.14%和55.56%。在连续进水时,NOX-N的反硝化结束伴随着释磷速率的突然升高。利用贮存作用并不能每次都成功地抑制丝状菌污泥膨胀。     

Biotransformation of p-toluic acid in anoxic estuarine sediments under a CO2 or N2/H2 atmosphere.

The composition of the headspace gas affected the growth dynamics of microbial populations and the biotransformation pattern of p-toluic acid in anoxic estuarine sediments. Under CO2 atmosphere, p-toluic acid was transformed by the sediment microorganisms without a lag period, while under N2/H2 atmosphere, p-toluic acid was transformed after a lag period of 55 days. Under the N2/H2 atmosphere, the methanogen population, following a rapid increase of almost two orders of magnitude, remained at a high level until just before the onset of biotransformation. We hypothesize that during the lag period, the hydrogenotrophic methanogens were removing the H2, a step which is essential before the reaction can be exergonic. Acetogenic bacteria did not initiate decarboxylation as the first step of biotransformation under either atmosphere. Neither the methanogens nor the acetogenic bacteria appeared to be directly involved in the biotransformation of p-toluic acid under either atmosphere. Under the CO2 atmosphere, biotransformation of p-toluic acid involved sulfate-reducing bacteria, while under N2/H2, both sulfate-reducing bacteria and other eubacteria were involved.     

常温下基质与时间对ANAMMOX污泥活性保藏影响

采用厌氧氨氧化污泥,通过脱氮效能的测定,研究了常温（15±2）℃下保藏过程中基质添加与保藏时间对污泥活性的影响以及探讨长期保持污泥活性的保藏策略。结果表明,在无营养物添加的情况下,保藏的前45天厌氧氨氧化污泥氮去除速率由0.107 kg/（m3·d）下降到0.025 kg/（m3·d）,其速率下降最快,但是经过6 d培养,污泥的活性可以得到恢复;当保藏365 d后,厌氧氨氧化污泥活性基本消失,即使通过11 d恢复也无明显的厌氧氨氧化特性。说明常温下保藏时间对厌氧氨氧化污泥活性影响显著,随着保藏时间的延长污泥氮去除速率会大幅降低,甚至消失。根据衰减指数模型拟合出常温状态下厌氧氨氧化污泥活性衰减模型为y=0.547×exp（-0.0109×t）。通过定期（15 d）投加营养物,经过150d和365 d保藏后的厌氧氨氧化污泥仍然保持48%和31%的活性。说明定期投加营养物可以有效缓解厌氧氨氧化污泥活性在常温保藏过程中的衰减,适用于厌氧氨氧化污泥常温下长期保藏。     

Secondary nitrogen limitation in a subtropical lake impacted by non-point source agricultural pollution

A 20-year history of nutrient limitation was quantified for Lake Okeechobee, a nutrient-impacted lake in Florida, USA. Limiting status (nitrogen versus phosphorus) was estimated from deviations between trophic state index (TSI) parameters, calculated from routine monitoring data. The lake is presently nitrogen-limited. However, historical trends in the TSI deviations indicate that contemporary nitrogen limitation is a secondary, unnatural condition that has arisen due to excessive phosphorus loading. Prior to 1980, there was evidence of lake-wide limitation by phosphorus, rather than nitrogen. The finding of secondary nitrogen limitation in Lake Okeechobee has important management implications. Phosphorus loads are presently being reduced in order to reduce in-lake concentrations and create phosphorus-limited conditions (nitrogen limitation is undersirable because it has favored bloom-forming cyanobacteria). The present results indicate that this long-term management goal is ecologically sound; it is consistent with the concept of restoration of the lake.     

Dechlorination of polychlorinated biphenyl congeners by anaerobic microorganisms from river sediment.

The microbial dechlorination of seven kinds of polychlorinated biphenyls (PCBs) by anaerobic microorganisms from river sediment was investigated. Dechlorination rates were found to be affected by the chlorine level of PCB congeners; dechlorination rates decreased as chlorine levels increased. Dechlorination rates were fastest under methanogenic conditions and slowest under nitrate-reducing conditions. The addition of individual electron donors (acetate, pyruvate, and lactate) enhanced the dechlorination of PCB congeners under methanogenic and sulfate-reducing conditions but delayed the dechlorination of PCB congeners under nitrate-reducing conditions. PCB congener dechlorination also was delayed by the addition of various polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) under three reducing conditions and by surfactants, such as brij30, triton SN70, and triton N101. The results suggest that methanogen, sulfate-reducing bacteria, and nitrate-reducing bacteria all are involved in the dechlorination of PCB congeners.     

Dairy manure treatment, digestion and nutrient recovery as a phosphate fertilizer

A combined approach of biological treatment, solids digestion and nutrient recovery was tested on dairy manure. A sequencing batch reactor (SBR) was operated in three modes, in order to optimize nutrient (nitrogen and phosphorus) removals. The highest average removal efficiencies of 91% for NH4-N, 59% for PO4-P and 80% for total chemical oxygen demand (COD) were achieved. Staining experiments suggested the coexistence of glycogen and phosphorus accumulating organisms. Anaerobic digestion of wasted bio-solids was able to produce a PO4-P concentration of 70 mgL-1 in the supernatant. A pilot-scale experiment, designed to recover phosphorus in the supernatant as struvite (magnesium ammonium phosphate), was able to remove 82% of soluble PO4-P.