间歇式除磷好氧颗粒污泥反应器的快速启动

以厌氧/好氧方式运行SBR反应器处理实际生活污水,考察沉淀时间对培养具有除磷功能的好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)的影响。在沉淀时间降低为6min时,出现了AGS;在沉淀时间降低为4min的第6天,AGS培养成熟,肉眼可见。从降低沉淀时间到AGS培养成熟共耗时28d。AGS培养及稳定运行阶段,出水磷含量平均在0.92mg/L左右,最低为0mg/L,最高为3.34mg/L。具有除磷功能的AGS成熟时,其周围有大量的浮游累枝虫。AGS粒径范围为0.0~0.3mm、0.3~0.6mm及>0.6mm的质量分数分别为44.88%,51.61%及3.51%,AGS与絮状污泥共存。与具有短程硝化功能的AGS相比,周期性的厌氧/好氧更有利于AGS的稳定维持,具有除磷功能的AGS远比具有短程硝化功能的AGS密实。试验结果表明在沉淀时间选择压的作用下,具有除磷功能的AGS形成的过程可分为3阶段:筛选-聚集-成熟。     

间歇式除磷好氧颗粒污泥反应器的快速启动

以厌氧/好氧方式运行SBR反应器处理实际生活污水,考察沉淀时间对培养具有除磷功能的好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)的影响。在沉淀时间降低为6min时,出现了AGS;在沉淀时间降低为4min的第6天,AGS培养成熟,肉眼可见。从降低沉淀时间到AGS培养成熟共耗时28d。AGS培养及稳定运行阶段,出水磷含量平均在0.92mg/L左右,最低为0mg/L,最高为3.34mg/L。具有除磷功能的AGS成熟时,其周围有大量的浮游累枝虫。AGS粒径范围为0.0~0.3mm、0.3~0.6mm及>0.6mm的质量分数分别为44.88%,51.61%及3.51%,AGS与絮状污泥共存。与具有短程硝化功能的AGS相比,周期性的厌氧/好氧更有利于AGS的稳定维持,具有除磷功能的AGS远比具有短程硝化功能的AGS密实。试验结果表明在沉淀时间选择压的作用下,具有除磷功能的AGS形成的过程可分为3阶段:筛选-聚集-成熟。     

好氧/除磷颗粒对亚硝化颗粒污泥启动的影响

在室温下,采用R1、R2、R3三组相同的SBR反应器接种污水厂回流污泥,比较了添加好氧颗粒、除磷颗粒对亚硝化颗粒污泥启动及稳定运行的影响.结果表明,在S1(0~22 d)阶段,R1、R2、R3均用了19 d启动亚硝化.在S2阶段(23~56d),R1不添加颗粒污泥,R2、R3分别添加20%好氧颗粒和20%除磷颗粒诱导亚硝化絮状污泥颗粒化,R1、R2和R3分别在76、42 d和56 d平均粒径达到412、468、400μm,均成功实现颗粒化.在S3阶段(57~108 d),进水氨氮负荷和COD负荷分别由0.4 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.5 kg·(m~3·d)~(-1)和0.2 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.5 kg·(m~3·d)~(-1),R1、R2反应器中颗粒粒径增加明显,但R3发生了污泥膨胀.在运行末期(108 d),R1和R2的平均粒径分别达到689μm和893μm.接种好氧颗粒和除磷颗粒均能快速实现亚硝化污泥的颗粒化,并且接种好氧颗粒的亚硝化颗粒污泥系统能适应较高C/N比进水,耐冲击负荷,能长期稳定运行.     

好氧颗粒污泥反应器的研究进展

着重探讨好氧颗粒污泥反应器的研究进展,大部分好氧颗粒污泥的研究都是在序批式生物反应器SBR及其变形工艺中进行的,近几年出现关于连续流工艺的报道。综述了几种比较流行的好氧颗粒污泥反应器,对各反应器下形成好氧颗粒污泥的形态、理化特性及其形成机理进行总结和分析。     

好氧颗粒污泥同步脱氮除磷的常温启动和低温维持

为了考察好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)同步脱氮除磷(simultaneous nitrogen and phosphorus removal,SNPR)能力,以及在低温条件下的适应情况,采用2个SBR反应器(命名为A、B)以厌氧/好氧方式处理实际生活污水,历时254 d.反应器以沉淀时间为选择压,均在20 d内培养获得AGS,在第42 d加入不同附加碳源(分别为丙酸钠+乙酸钠和葡萄糖),调节COD∶N∶P的比例约为360∶60∶6,2个反应器均获得了夏秋季4个月长期稳定的SNPR效果,A的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为98.42%、74.25%和94.79%,B的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为99.45%、75.96%和95.60%;在低温的影响下,2个反应器分别经35 d4、9 d逐渐恢复了稳定的SNPR效果,之后A的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为96.33%、79.49%和99.68%,B的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率则分别为93.85%、76.44%和98.44%....     

好氧颗粒污泥在生物强化除磷中的应用

结合近年来好氧颗粒污泥的最新研究成果,分析了好氧颗粒污泥的物理、化学、生物学、结构特征,并从生物除磷、反硝化除磷和沉淀作用三方面对好氧颗粒污泥除磷现象进行探讨。旨在为好氧颗粒污泥在生物强化除磷中的实际应用提供理论知识。     

好氧颗粒污泥同时脱氮除磷实时控制的研究

为实现以厌氧/好氧方式处理生活污水常低温同时脱氮除磷好氧颗粒污泥(AGS)工艺的实时控制,研究了冬季低温条件下磷负荷变化对系统同时脱氮除磷的影响及DO、pH值和ORP的变化规律;并通过静态实验研究了同时脱氮除磷AGS中聚磷菌(PAO)的组成.结果表明,DO、pH值和ORP的特征点对应反硝化结束、厌氧放磷结束、吸磷结束以及硝化结束等阶段,可以作为AGS同时脱氮除磷的实时控制参数.同时脱氮除磷AGS中,以氧作为电子受体的PAO能够去除总磷酸盐的14.19%;以氧和NO3--N作为电子受体的PAO能够去除总磷酸盐的74.32%;以氧、NO3--N和NO2--N作为电子受体的PAO能够去除总磷酸盐的11.47%.在好氧条件下AGS可以实现同时硝化、反硝化、好氧吸磷和反硝化吸磷.     

利用好氧颗粒污泥持续增殖启动高性能亚硝化反应器

为了考察亚硝化颗粒污泥(NGS)的持续增殖能力,向柱状序批式反应器(SBR)内接种极少量种污泥,在130 d内,将氨氮容积负荷(NLR)从0.74 kg·(m~3·d)~(-1)提高到6.66 kg·(m~3·d)~(-1),成功使反应器内污泥浓度(MLSS)从0.1 g·L~(-1)增长至11.8 g·L~(-1),对应的亚硝态氮累积负荷从0.4 kg·(m~3·d)~(-1)升至4.9 kg·(m~3·d)~(-1).当NLR低于4.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,反应器内粒径200μm的污泥数量明显增多,颗粒平均粒径大幅减小.当NLR继续提高时,颗粒平均粒径的增长过程遵循修正的Logistic模型,其比增长速率k值约为0.022 9 d-1.在运行期间,较高的游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)浓度能够对亚硝酸盐氧化菌(NOB)起到联合抑制作用,这使得出水中亚硝态氮累积率(NAR)始终高于80%.上述实验结果将为工业化高效NGS反应器的启动操作提供重要参考.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器污泥性状研究

采用厌氧-好氧运行方式的颗粒污泥膜生物反应器（GMBR）,连续运行近120　d表现出良好的有机物去除及同步硝化反硝化能力.对GMBR中污泥粒径分布变化研究表明,GMBR中污泥浓度的增加主要是由于粒径0.18～0.45　mm的小颗粒污泥及小于0.18　mm的絮状污泥的增加造成的,粒径大于0.45　mm的颗粒污泥能够基本稳定维持其颗粒形态,反应器运行末期,GMBR中颗粒污泥（粒径大于0.18　mm的污泥）含量稳定在污泥总量的60％～65％以上.污泥表面电荷量随着污泥组成形态的变化电负性逐渐增加,80　d后稳定在-0.42～-0.80　meq·g^-1之间.污泥表面电荷的负电性增加主要是由小于0.45　mm的污泥造成的,其中小于0.18　mm的絮状污泥对其影响最大.并且,污泥粒径越大污泥表面负电荷量越少,两者具有较好的线性关系.另外,GMBR中SVI稳定在60～90 mL/g之间,并且随着污泥表面电荷负电性的增加污泥SVI值增加,两者之间具有一定的相关性.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器的研究进展

综述了好氧颗粒污泥膜生物反应器(MBR)在废水生物处理中的研究进展,着重介绍了MBR中好氧颗粒污泥的特性、好氧颗粒污泥对氨氮的去除特性及其对膜污染控制的特性,并在此基础上展望了好氧颗粒污泥MBR技术的发展方向。     

接种好氧颗粒污泥快速启动硝化工艺的过程研究

中温(28～30℃)条件下,以自配无机氨氮废水为研究对象,在柱形SBR反应器中接种好氧颗粒污泥,通过逐步提升进水NH4+-N浓度(100～1 000 mg·L-1)和缩短水力停留时间(8～4 h),快速启动硝化颗粒污泥工艺.系统运行约30 d时,进水NH4+-N负荷达3.9 kg·(m3.d)-1,NH4+-N平均去除率在95%以上;后续高负荷运行阶段,氨氧化速率达5.0 kg·(m3.d)-1左右;反应器中出现亚硝酸盐持续积累的现象,25～70 d期间,NO2--N积累速率达2～4.5 kg·(m3.d)-1;尽管进水组分发生变化(COD/N),且进水负荷波动频繁,但整个运行过程中污泥始终保持良好的颗粒结构,SVI为30～40 mL·g-1,36 d时粒径大于0.21 mm的颗粒污泥约占污泥的93%(质量分数);颗粒污泥由接种时的浅黄色逐渐变为棕黄色,部分变为棕色.结果表明,以好氧颗粒污泥接种是快速启动硝化工艺和形成硝化颗粒污泥的关键.     

好氧颗粒污泥同步硝化内源反硝化脱氮除磷

室温下接种絮状污泥于分别采用梯度进水快速进水和慢速进水方式运行的SBR反应器R1、R2、R3中,人工配水为进水基质,探究进水方式对SBR系统内碳源储存性能和污染物去除效果的影响.结果表明,梯度进水下具有更好的内碳源储存性能和脱氮效果.启动成功后R1内碳源储存率(CODin)、同步硝化内源反硝化(SNED)率和TN、CO...     

调控内生正磷酸盐强化好氧颗粒污泥脱氮除磷

采用絮状活性污泥为接种污泥,以人工配水为进水,分别以不同的内生正磷酸盐调节方式运行4组活性污泥序批式反应器(SBR),探究不同内生正磷酸盐调节方式对于富集反硝化聚磷菌(DPAOs)和造粒等方面的影响.结果表明,以内生正磷酸盐排出液回流方式运行的颗粒污泥脱氮除磷效果更好,DPAOs活性更高,并且颗粒沉降性能良好.其中,相较于以微好氧模式运行的颗粒污泥系统,以厌氧/微好氧(AO)模式运行的颗粒污泥系统的污染物处理污染物性能更优,其化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除效率可分别达到92.57%、94.7%和97.62%.这主要是由内生正磷酸盐刺激、DPAOs和反硝化聚糖菌(DGAOs)的协同作用等多种因素共同影响的结果,在周期性调控系统中内生正磷酸盐后,系统中污泥的内碳源转化率明显提高,DPAOs和DGAOs的活性得到增强,异养反硝化菌(DOHOs)活性被抑制,这也是在进水水质不变的情况下系统脱氮除磷效果得到明显提高的原因,而在较长的周期运行模式下,氨氧化菌(AOB)与DPAOs形成互生作用的同时也抑制其他异养微生物的生长.本研究结果可为同步短程硝化反硝化除磷(SPNDPR...     

好氧颗粒污泥处理制糖工业废水厌氧出水的除磷特性研究

制糖工业废水经厌氧生物处理后,COD大幅下降,但是出水中N、P含量仍然较高,严重破坏水体生态平衡.利用好氧颗粒污泥对制糖工业废水的厌氧出水进行脱氮除磷处理,讨论了其除磷过程.经复合底物(乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐)培养的好氧颗粒污泥直径1.7 mm,SVI为38.43 mL.g-1,TP去除率达90.9%,出水磷含量仅为1.3 mg.L-1,单位COD释磷率为0.571,厌氧条件下磷的释放速率达到5.73 mg.(g.h)-1,好氧颗粒污泥表现出较好的沉淀性能和较高的除磷活性.由于底物中丙酸盐、丁酸盐含量增加,使得聚磷菌在反硝化过程中NO3--N的利用率增加,即消耗单位质量的NO3--N可以吸收更多的磷.好氧颗粒污泥及其胞外聚合物中P元素的含量与其中Mg、Ca、Fe元素的含量表现出很高的相关性,胞外聚合物对P的吸附使得体系除磷能力进一步增强.通过对污泥反硝化除磷的研究发现,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的61.9%,其吸磷量与消耗硝酸盐的比值[m(P)/m(NO3--N)]为1.14.     

间歇梯度曝气的生活污水好氧颗粒污泥脱氮除磷

本研究设置了3个SBR反应器R1、R2和R3,分别采用(A/O)_3-SBR梯度曝气、(A/O)_3-SBR恒定曝气和传统(A/O)-SBR方式运行,以实际城市生活污水为进水基质,探讨了不同曝气方式下的营养物去除性能和好氧颗粒污泥特性,为低强度城市污水的碳源合理利用提供合理的方式.由实验结果可知,R1、R2和R3中颗粒在稳定时期对COD的平均去除率分别为88.68%、 89.05%和88.96%,对TN的平均去除率分别为76.97%、 71.99%和64.92%,对TP的平均去除率分别为96.28%、 85.05%和78.97%,且反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例分别为25.52%、 19.60%和12.77%.结果表明,厌氧、好氧和缺氧交替的运行方式更有利于反硝化聚磷菌(DPAOs)的富集,且梯度曝气较恒定曝气方式富集更多,这对碳源不足的低强度城市生活污水处理有重要意义;同时R1中曝气段溶解氧逐级降低,提高了颗粒同步硝化反硝化率和降低了能耗,有利于总氮(TN)的高效去除. 3组反应器在运行后期颗粒粒径分别为727.368、 815.072和895.041μm,且通过对颗粒进行显微观察可以看出, R2和R3中颗粒不如R1中密实.此外,R1、R2和R3运行后期PN/PS值分别为6.31、 5.63和4.83,颗粒稳定时期EPS含量(以VSS计)分别为103.97、 92.22和76.98 mg·g~(-1),表明间歇梯度曝气的方式有利于刺激EPS的分泌,尤其是PN的分泌,使PN/PS值较高,细胞疏水性增强,颗粒密实稳定.     

提高SBR好氧颗粒污泥脱氮除磷性能的策略调控

室温下接种成熟好氧颗粒污泥于SBR反应器中,以实际生活污水为进水基质,采用梯度进水联合优化A/O/A时间配比策略以期提高污泥的脱氮除磷效果.结果表明,缺氧时间由0.5h延长至1.5h时,能同时保证脱氮除磷高效进行.此时A/O/A时间比为1:1.6:1,平均TN去除率提高至81.27%,平均TP去除率保持90%以上,平均COD去除率保持在85%以上.同时,同步硝化反硝化(SND)率降低至25.24%,缺氧吸磷比例由0.43%上升至2.81%,进而说明此A/O/A时间比下反硝化糖菌(DGAOs)的反硝化作用对脱氮的贡献增加.缺氧时间延长至2h,A/O/A时间比为3:5:4时,过度缺氧导致微生物内源呼吸和丝状菌繁殖,平均TN、TP去除率降低至51.48%、72.46%.缺氧时间为1.5h时,MLSS为3501mg/L较低,但MLVSS/MLSS(f)升高至0.95,说明淘洗掉了非功能菌,使脱氮除磷功能菌大量生长.随缺氧时间延长至1.5h,即A/O/A时间比为1:1.6:1,PN/PS增加至6.89,故颗粒稳定性不断增强,在1h以内缺氧时间延长对LB-EPS影响更大且对EPS含量影响不大,超过...     

同步脱氮除磷好氧颗粒污泥培养过程微生物群落变化

本实验利用生活污水培养具有同步脱氮除磷(simultaneous nitrogen and phosphorus removal,SNPR)功能的好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS).采用Illumina Mi Seq PE300高通量测序对AGS培养过程中细菌群落变化进行了研究,以期揭示污泥好氧颗粒化成因.采用实时荧光定量PCR对AGS培养过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)、亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)和聚磷菌(polyphosphate accumulating organisms,PAOs)的丰度变化进行了研究.结果表明:历时100 d培养出的AGS质地紧实,具有良好的SNPR效果.AGS胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中多糖含量在培养过程中增加明显,而蛋白质含量保持稳定.AGS培养过程中,AOB的丰度略微下降,AOA的丰度明显下降,NOB的丰度无明显变化,而PAOs的丰度在AGS培养初期明显增加.在AGS培养过程中,细菌群落多样性呈现出先升高后降低的趋势,且细菌群落组成发生了明显的变化.持久型OTUs占样品总序列数的92.70%,其中变形菌门(Proteobacteria,31.07%~53.67%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,6.70%~16.50%)和绿弯菌门(Chloroflexi,7.84%~13.36%)是AGS培养过程中的细菌优势门.Candidatus competibacter属在AGS培养过程中大量富集(由种泥中的0.11%增加到35.33%),其可能会分泌胞外多糖,形成黏性EPS,促进絮状污泥团聚成为AGS.     

有机负荷条件对间歇式气提内循环反应器中好氧颗粒污泥形成的影响

在R1、R2和R3共3组气提式内循环序批式反应器中启动好氧颗粒污泥工艺,探讨在无选择压作用下有机负荷对好氧颗粒污泥的形成及稳定性的影响.其中,R1、R2分别以7 kg.(m3.d)-1和3 kg.(m3.d)-1的目标COD负荷直接启动,R3以1.5kg.(m3.d)-1逐步增加至3 kg.(m3.d)-1的递增COD负荷方式启动.结果表明,3组反应器在启动期中均能快速形成好氧颗粒污泥,但以目标负荷启动方式易使好氧颗粒污泥反应器产生丝状菌污泥膨胀.通过对颗粒形成过程、粒径、性质以及胞外多聚物等指标分析,认为递增负荷的启动方式可有效抑制启动初期丝状菌污泥膨胀,且形成的颗粒更为稳定,生物降解效率更高.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器的运行特性

以人工合成模拟废水对好氧颗粒污泥膜生物反应器(MBR)的运行特性和膜污染进行了研究.结果表明:在HRT为6h,溶氧浓度为4～6mg.L^-1,COD的容积负荷为7.24kg·(m³·d)^-1的条件下,COD的去除率可达96%以上.当NH₃-N的容积负荷为0.17kg·(m³·d)^-1时,NH₃-N的去除率可达60%.COD/N比的变化,对好氧颗粒污泥MBR的COD及NH₃-N去除率基本没有影响.稳定运行过程时,MBR中好氧颗粒污泥浓度(MLSS)基本维持在14～16mg·L^-1.较高的污泥浓度和颗粒污泥内部缺氧和厌氧环境的存在,使MBR中硝化和反硝化过程能同时存在.同时,比较了2种不同形态的活性污泥(颗粒污泥和絮状污泥)在MBR运行过程中膜通量的变化趋势,结果表明,颗粒污泥MBR膜通量的下降速度明显比絮状污泥MBR的下降速度慢很多,且通过空气反冲或用水清洗即可使通量基本恢复.     

水解酸化对好氧颗粒污泥形成及脱氮除磷的影响

为研究水解酸化对AGS（好氧颗粒污泥）的形成及其脱氮除磷效果的影响,分别采用R1+R2两段式[HUSB（升流式水解酸化池）-SBR]和R3一段式（SBR）方式培养AGS,研究了不同基质下形成的AGS的脱氮除磷效果,并通过高通量测序对水解酸化污泥（R1）和R2、R3运行初期（12 d）与运行后期（97 d）的AGS微生物群落结构进行解析.结果表明,当进水基质为葡萄糖时,R1+R2两段式和R3一段式都能够成功地培养出颗粒致密、沉降性能好的AGS.接种活性污泥后的第13天R2反应器中形成粒径为>1.0~1.6 mm的颗粒污泥,而R3反应器仍以絮状污泥为主;颗粒污泥成熟后,R2中AGS的粒径增长至1.0~2.0 mm间,R3的粒径主要分布在>1.0~1.6 mm间.两种颗粒污泥对COD_Cr和NH₃-N均有很好的去除效果,去除率均接近100%.R2对TN和TP的去除率分别为88.5%和72.8%,明显高于R3（67.2%和60.1%）;R2出水ρ（TN）最低可达3 mg/L,ρ（TP）可达1.1 mg/L.高通量测序结果表明,Proteobacteria和Bacteroidetes门始终是主要菌种;随着好氧颗粒污泥的成熟,R2和R3的Shannon-Wiener多样性指数均显著增加;R2中成熟后AGS的Shannon-Wiener多样性指数最高（5.40）,表现出良好的生物多样性和系统稳定性.研究表明,水解酸化为AGS的形成提供了关键基质,促进了好氧污泥颗粒化,培养出的AGS运行稳定,脱氮除磷效果好,微生物种群丰富.