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。     

膨胀颗粒污泥床反应器启动过程中颗粒污泥性质变化研究

采用小试规模的膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器,考察其启动规律及运行特点.在60 d内EGSB反应器的COD容积负荷达到12 kg/(m3·d),COD去除率保持在95%以上.试验中对不同水力负荷下污泥床状态进行了分析.结果表明,将水力负荷控制在1.0 m3/(m2·h)以上,可以确保污泥颗粒化的进行及EGSB反应器的稳定,否则易发生沟流、活塞式漂浮等污泥床异常现象.同时,对颗粒污泥性质及微生物相变化进行了跟踪分析.随着运行条件的改变,由上流式厌氧污泥床(UASB)反应器接种的污泥结构、性能和微生物群落都在不断发生变化.最终得到的颗粒污泥结构密实,沉降速率为38.8～64.6 m/h,比产甲烷活性达到314.25 mL/(g·d),内部微生物相丰富,各菌种呈混杂分布.     

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。     

天氧膨胀床处理低浓度污水的污泥颗粒和生物活性变化

污泥的聚集形态和活性,是影响厌氧反应器处理效率的关键因素。通过对厌氧膨胀床反应器（anaerobicex—pandedblanketreactor,AEBR）处理低浓度城镇污水在启动和稳定运行期的污泥活性研究,AEBR在启动运行期内,接种颗粒污泥为适应低浓度基质条件,污泥粒径经历从大变小,再重新颗粒化粒径变大的过程。在运行期第103天,粒径小于1000μm污泥的体积比达到44．7％,平均粒径为952μm,到运行期第173天,粒径小于1000μm污泥的体积比降为28％,平均粒径达1179μm,污泥重新颗粒化完成。颗粒污泥适应新的环境后,单位重量污泥的最大比产甲烷活性（specificmetha．nogensisactivity,SMA）值和胞外聚合物含量增加,分别达到112mLCH4／（gVSS·d）和215mg／gVSS。在处理实际城镇污水的AEBR反应器内,辅酶F420含量可以有效指示污泥样品的产甲烷活性,AEBR反应器不同高度位置的污泥活性不一样,反应器底部污泥活性低于中上部区域污泥的活性。     

厌氧膨胀床处理低浓度污水的污泥颗粒和生物活性变化

污泥的聚集形态和活性,是影响厌氧反应器处理效率的关键因素。通过对厌氧膨胀床反应器（anaerobicex—pandedblanketreactor,AEBR）处理低浓度城镇污水在启动和稳定运行期的污泥活性研究,AEBR在启动运行期内,接种颗粒污泥为适应低浓度基质条件,污泥粒径经历从大变小,再重新颗粒化粒径变大的过程。在运行期第103天,粒径小于1000μm污泥的体积比达到44．7％,平均粒径为952μm,到运行期第173天,粒径小于1000μm污泥的体积比降为28％,平均粒径达1179μm,污泥重新颗粒化完成。颗粒污泥适应新的环境后,单位重量污泥的最大比产甲烷活性（specificmetha．nogensisactivity,SMA）值和胞外聚合物含量增加,分别达到112mLCH4／（gVSS·d）和215mg／gVSS。在处理实际城镇污水的AEBR反应器内,辅酶F420含量可以有效指示污泥样品的产甲烷活性,AEBR反应器不同高度位置的污泥活性不一样,反应器底部污泥活性低于中上部区域污泥的活性。     

UASB处理硫酸盐有机废水的启动

为了考察上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理含硫酸盐有机废水的特性,采用有效容积为10 L的UASB,研究了启动运行过程中COD和SO2-4降解情况、出水VFA和pH值、产气量及颗粒污泥比产甲烷活性(SMA)变化状况。结果表明,接种厌氧颗粒污泥,保持进水COD为1 500 mg/L,SO2-4浓度为100 mg/L,将HRT由24 h缩短至12 h以提高负荷,经历55 d成功启动了UASB反应器;当HRT为12 h,进水COD和SO2-4负荷为3.0 kg/(m3·d)和0.20 kg/(m3·d),COD和SO2-4的去除率分别达到80%和89%,出水VFA为3 mmol/L,产气量达9.5 L/d,颗粒污泥的SMA为86.4 mL/(g VSS·d)。     

大型UASB处理阿维菌素废水厌氧污泥颗粒化研究

采用大型UASB反应器处理阿维菌素废水,接种好氧絮状污泥,经过189 d运行,成功实现了厌氧污泥颗粒化.通过调节反应器进水水质控制进水中阿维菌素浓度和长时间培养驯化,阿维菌素对厌氧消化的抑制影响基本消除.UASB反应器进水pH值4～5、COD 8890～12 100 mg/L、容积负荷达到10.5 kg COD/m3·d,COD去除率稳定在85%以上,出水COD为1308～1670 mg/L.     

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。     

牡蛎壳粉末投加UASB反应器的运行特性

采用牡蛎壳粉末作为UASB反应器的辅助介质,探讨了牡蛎壳钙盐的溶出特性,系统考察了运行期中牡蛎壳粉末添加方式、进水有机负荷、水力停留时间等因素对反应器出水COD、碱度与pH的影响,分析了污泥比产甲烷活性变化。结果表明,当初始pH从5到9变化时,牡蛎壳粉末溶出Ca2+浓度为40~65 mg/L,平衡pH稳定在7.7~8.0;当进水COD负荷从3.4 kg/(m3·d)逐渐增至7.0 kg/(m3·d)、牡蛎壳粉末投加量从1.5 g/d逐渐增至3.2 g/d时,与未投加的反应器相比,投加牡蛎壳粉末反应器的启动周期缩短了10%左右,COD去除率与比产甲烷活性分别提高了13.3%和22%。投加牡蛎壳粉末可有效提供碱度,加快污泥的颗粒化进程。     

酸化冲击对低pH厌氧发酵系统性能的影响

为了研究酸化冲击对厌氧发酵有机废水能源回收系统的影响,利用自制的厌氧内循环反应器（anaerobic internal circulation reactor,AICR）,以模拟糖蜜废水为底物,逐步提高进水容积负荷以模拟高容积负荷下出现的酸化冲击。研究了反应器酸化前后运行参数,并利用高通量测序检测了酸化后系统微生物群落结构。结果表明：酸化会导致颗粒污泥解体,产气速率和COD去除率下降,产甲烷活性严重抑制,同时发酵类型也发生转变。反应器酸化以后,发酵类型从丁酸型发酵类型转变为混合酸发酵类型,在进水负荷不变的情况下,总产气速率下降约50%,从2 100 mmol·（L·d）-1下降至1 056 mmol·（L·d）-1。酸化后的系统中,非产氢发酵细菌为优势细菌（54.7%）,而产氢细菌所占比例较少（37.3%）,未检测到产甲烷细菌。     

常温下IC反应器启动过程中的颗粒污泥性能研究

在常温下用自配葡萄糖废水启动IC反应器,研究了厌氧颗粒污泥的形成过程和特性。IC反应器进水浓度为3 000 mg COD/L,水温为14.5～26℃,25 d内形成了颗粒污泥。结果表明,随着运行时间和容积负荷的增加,颗粒污泥粒径逐渐增大。反应器启动完成后,反应器中2 mm的颗粒污泥增加到6.6%,0.3 mm的颗粒从57.7%减少到39.4%;VSS浓度从24.7 g/L上升到48.2 g/L;VSS/SS从34.4%增加到72.8%。颗粒污泥的沉降速度与颗粒粒径成正比,0.3～3 mm的颗粒污泥的沉降速度介于34.05～109.75 m/h之间,具有良好的沉降性能。初始接种污泥几乎没有产甲烷活性,与第30 d的初期颗粒污泥相比,成熟的颗粒污泥的产甲烷活性提高了46.7%。     

处理造纸废水的EGSB反应器内颗粒污泥特性

为了解高效厌氧反应器的颗粒污泥特性,研究了生产性EGSB反应器处理造纸废水不同高度的颗粒污泥的固体浓度、外观形态和产甲烷活性。采用甲烷势自动测试系统测试产甲烷活性,测试时间3d。结果表明,颗粒污泥的固体浓度以及溶解性COD随高度的增加逐渐降低,有机质含量沿整个反应器高度不变。反应器内固体浓度和有机质含量平均值为Ts：（123±4）g／L,VS：（75±3）g／L,VS／TS：（61±3）％。溶解性COD浓度由723mg／L降低到449mg／L。反应器内的颗粒污泥产甲烷活性为（0．32±0．03）gCOD／gVSSd（112mLCH。／gVSSd）。反应器底部和顶部颗粒污泥的当量直径分别为169μm和145μm,颗粒污泥呈椭球状（圆度为2．6）。EGSB反应器内由于进水的上升流速较高,污泥颗粒处于膨胀状态,致使颗粒污泥特性沿反应器高度变化不大。     

IC厌氧反应器处理垃圾渗滤液

在(35±1)℃条件下,采用IC厌氧反应器对天津大港垃圾焚烧厂垃圾渗滤液进行处理,研究了COD的去除效果、容积负荷、沼气产量和污泥的颗粒化,分析了循环比、上升流速对反应器的影响.结果表明,厌氧反应器经60 d的启动运行后,达到300 m3/d的设计水量,进水容积负荷达到17.7 kg COD/(m3·d),水力停留时间3.7 d,COD去除率高于80%,出水挥发酸(VFA)低于1 500 mg/L,平均每去除1 kg COD 产沼气0.42 m3,适宜的上升流速和循环比为2.0~5.0 m/h、8:1~20:1.启动结束后,厌氧消化污泥明显出现颗粒化,颗粒污泥的沉降速度达到了67.5~96.0 m/h,0.3~1.0 mm的颗粒污泥量占有74%.     

硫化物自养反硝化细菌颗粒污泥及其物化特征

采用上升流式缺氧颗粒污泥反应器成功驯化培养出了高性能的硫化物自养反硝化细菌颗粒污泥。反应器60 d完成污泥颗粒化,200 d后成熟的颗粒污泥平均粒径稳定在1 400 μm,SVI5和SVI30分别平均为（21.6±0.3）mL·g-1和（21.0±0.9）mL·g-1;系统稳定运行后,在污泥氮硫负荷分别为0.33 kg N·（m3·d）-1和0.62 kg S·（m3·d）-1,水力停留时间为5 h,脱氮效率保持在95%以上。与此同时,对接种污泥与颗粒污泥的物化特征进行对比分析发现,培养前后的污泥的无机组分与有机成分发生显著变化,Ca等元素参与并促进了颗粒污泥的形成,随着颗粒化的形成,蛋白质、多糖、脂质等物质均有不同程度的增长,使得颗粒污泥具有良好的脱氮性能,且结构和稳定性良好。     

生物处理组合工艺用于制革废水处理

针对制革废水高COD、高总氮的问题,提出了基于上流式厌氧污泥床（UASB）、上流式反硝化污泥床（UDNSB）、生物接触氧化池的生物处理组合工艺,进行了为期321 d的现场中试研究。研究结果表明,对于COD、TN、NH4+-N平均浓度分别为2 740、278和193 mg·L-1的制革废水,在硝化液回流比R为300%,UASB反应器、UDNSB反应器、生物接触氧化池的水力停留时间（HRT）分别为11、22和57 h,平均容积负荷分别为5.63 kg COD·（m3·d）-1、0.30 kg TN·（m3·d）-1和0.11 kg NH4+-N·（m3·d）-1的条件下,该组合工艺处理出水COD、TN和NH4+-N的平均浓度分别为190、69.8和4.6 mg·L-1,其平均去除率分别达到92%、73%和97%以上。     

投加阳离子聚合物加速UASB反应器中颗粒污泥形成

运行2个UASB反应器,研究常温低浓度进水条件下,投加阳离子季胺盐絮凝剂对厌氧颗粒污泥形成的影响。一个反应器中投加阳离子季胺盐絮凝剂（称A反应器）,另一个反应器作为对照不投加絮凝剂（称B反应器）。经过196 d的运行,2个反应器中均形成了活性较高、沉降性能良好的颗粒污泥。A反应器中的污泥颗粒更多、粒径更大,粒径＞0.5 mm的污泥颗粒的百分比比B反应器的多16%～19.3%。研究结果表明,投加阳离子聚合物加速了颗粒污泥的形成,提高了颗粒污泥的产甲烷活性和沉降性能。     

EGSB反应器的启动运行

系统考察接种市政消化污泥EGSB反应器的初次启动和二次启动运行情况,以确定在EGSB反应器内接种市政消化污泥时快速形成高活性、稳定颗粒污泥的可行性和EGSB反应器所形成的颗粒污泥长期放置后能重新用于其他EGSB反应器作种泥并快速启动的可行性.接种市政消化污泥EGSB反应器在中温(35℃左右)条件下能够在46 d内快速启动,所形成的颗粒污泥沉淀性良好,产甲烷活性高,菌群丰富.接种市政消化污泥EGSB反应器初次启动宜采用低进水浓度、高有机负荷的方式.在7～15 ℃的低温下放置一段时间的EGSB反应器的快速二次启动是可行的.仅仅经历了7 d,有机负荷率高达24.84 kg COD/m3·d、COD去除率为94.6%.EGSB反应器二次启动宜采用高启动负荷,快速提高负荷的方式.     

生产性IC反应器厌氧颗粒污泥的生物学特征

IC反应器以絮状污泥接种用于处理酒糟废水,运行至第180d时分别测定反应器第1、第2反应室颗粒污泥的VSS、产甲烷活性、胞外多聚物和辅酶F420等各项生物学指标。结果表明反应器内颗粒污泥具有较强活性,反应器COD去除率基本稳定在95%以上,出水COD不超过1000mg/L。     

中试规模IC反应器处理大豆蛋白废水的颗粒污泥培养和启动

实验研究了中试规模下,以城市剩余污泥接种IC反应器处理大豆蛋白废水时,厌氧颗粒污泥的驯化和反应器的启动过程。控制反应器内废水的温度在30~38℃、pH在6.8~7.5和挥发性脂肪酸(VFA)不高于600~800 mg/L的条件下,经过98 d运行,IC反应器对COD去除率达到80%~90%,容积负荷达到9.5 kg COD/(m3·d)。成熟厌氧颗粒污泥为黑色,边界清晰,呈椭球形,平均粒径d50为1.5 mm,粒径>1 mm的颗粒占92.3%。扫描电镜观察发现,颗粒污泥中产甲烷鬓毛菌(Methanosaetaceae)占优势。     

餐厨废水发酵液协同焦化废水EGSB启动的特性

在中温条件下,采用餐厨废水发酵液协同焦化废水的方法快速启动膨胀式颗粒污泥膨胀床（EGSB）,通过分析化学需氧量、挥发性脂肪酸（VFA）、颗粒污泥浓度、颗粒污泥粒径分布（PSD）、胞外聚合物（ECP）、颗粒污泥表面形态及其内部结构等指标,探讨了反应器在不同驯化阶段的污泥特性和运行特性的变化。结果表明：通过逐步增加有机负荷和降低餐厨废水发酵液浓度份额,经69 d实现了反应器的快速启动,COD平均去除率达34%。颗粒污泥在依次完成解体、流失和修复的整个驯化过程中,其特性发生了显著变化,SS由接种时（36.66±0.63）g·L-1降至（29.76±0.65）g·L-1,mVSS/mSS平均值由0.69±0.01降到0.66±0.02;成熟的颗粒污泥以0.43~1.70 mm范围的小粒径颗粒污泥为主,污泥颗粒化程度（SGR）为86.63%。胞外多聚物（ECP）也显著降低,其平均值仅为（34.43±1.40）mg·g-1。扫描电镜显示,驯化成功的颗粒污泥表面和剖面的微生物种类和数量更加丰富,其组成元素也发生较大变化。