基于嗜盐微生物的高盐废水生物强化处理研究进展

针对传统活性污泥法在高盐废水的处理过程中具有周期长、抗冲击能力差以及盐分耐受效果不好等缺点,引入嗜盐微生物,用来强化废水的生物法处理效果。介绍了嗜盐微生物的污染物去除机理和驯化方法,概括了影响嗜盐微生物处理的关键因素;结合嗜盐微生物在好氧和厌氧反应器内的实际应用,总结了其在实际处理高盐废水中相较于普通生物法的强化效果,并从反应器的区别上分析原因。在高盐废水的处理实例中,好氧嗜盐微生物的应用较多,而厌氧嗜盐微生物的应用较少,未来需要对厌氧嗜盐微生物的自然界提取、驯化培养以及在厌氧反应器中的应用拓展进行研究和讨论。     

膜生物反应器中不同阶段微生物群落结构演变的研究

为了研究膜生物反应器（membrane bioreactor, 简称MBR）中微生物群落结构的演变情况,对不同阶段运行状况下(包括培养驯化阶段、初期增长阶段、污泥流失阶段和恢复成熟阶段4个阶段)污泥中的微生物进行了考察。从MBR污泥中提取细菌总基因组DNA,进行聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)图谱的直观分析,以及总细菌的Shannon多样性指数、各污泥样品的相似性分析和聚类分析。研究表明,反应器中的微生物群落比较丰富。不同的阶段状况下,微生物的群落结构变化比较明显,能够比较好地反映MBR的运行状况和系统处理效能的关系,并且发现微生物的群落结构能够随着反应器的运行状况的变化做出调整恢复。     

运行方式对低基质厌氧氨氧化系统脱氮及菌群结构的影响

为了考察运行方式对厌氧氨氧化系统脱氮性能及菌群结构的影响,建立一套厌氧移动床生物膜反应器,在(25±1)℃恒温、低基质(TN≤60 mg·L~(-1))条件下,分别以连续式和间歇式方式运行,采用高通量测序,基于直系同源蛋白簇基因(COGs),对16S rRNA扩增子测序结果进行功能预测,来表征微生物菌群结构和微生物功能的变化。结果表明:系统总氮负荷为(227±13) mg·(L·d)~(-1)时,间歇式运行脱氮效率(90.6%)优于连续式运行效率(74.6%),生物膜厌氧氨氧化细菌的相对丰度高于悬浮污泥;反应器由连续式变为间歇式运行后,主要功能菌属Ca. Brocadia丰度降低,同时,具有部分反硝化作用的Pseudomonas菌丰度出现明显升高。进一步分析可知,在适量的有机物条件下,间歇式运行能够获得更好的厌氧氨氧化与反硝化协同处理效果。本研究结果可为污水处理厂的实际运行提供参考。     

2种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性比较

厌氧产甲烷菌生长缓慢,对生境环境尤为敏感,其富集难且慢,所以厌氧反应器的快速启动一直是热点研究问题。为摸清连续流搅拌槽式反应器(CSTR)处理糖蜜废水的适宜启动条件和调控方法,比较了两种启动方式下CSTR厌氧甲烷发酵系统的运行特性。结果显示,以啤酒废水污水处理车间的剩余污泥为种泥,在HRT为18 h、温度35℃条件下,进水COD为4 000 mg·L~(-1)时直接启动CSTR厌氧反应器,系统因挥发酸积累,产甲烷菌群活性受限,难以富集培养,经过近103d的运行,系统未形成高效的厌氧甲烷发酵微生物菌群结构体系;而当采用保持HRT18 h不变,进水COD阶段性提升至4000 mg·L~(-1)的启动方式时,产甲烷菌群活性较高,能在较短时间内得到有效富集和培养,CSTR能成功培养具有完整甲烷发酵功能的微生物菌,COD去除率可在65 d内达到56%,反应器成功启动。     

耐镉硫酸盐还原活性污泥的驯化及其微生物群落结构分析

为了驯化耐镉硫酸盐还原活性污泥,在上流式厌氧反应器中分别接种厌氧颗粒污泥和铅锌尾矿砂污染土壤(分别记为1#、2#反应器),考察驯化过程中进出水COD、SO2-4、S2-和Cd2+浓度的变化情况,并借助高通量测序技术对污泥中的微生物群落结构进行分析.结果表明,经过两个阶段驯化,驯化结束时(第108天),1#和2#反应器对...     

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(An DMBR),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。     

富含腐殖酸还原混合菌的污泥厌氧降解对乙酰氨基酚的机制

以杭州市四堡污水处理厂的厌氧污泥为接种污泥,驯化富集了厌氧腐殖酸还原混合菌,加入不同的腐殖酸和碳源以优化驯化条件.结果表明,利用驯化厌氧污泥降解对乙酰氨基酚,1周降解时间内,驯化1个月的含腐殖酸还原混合菌群污泥比普通厌氧污泥降解率高34%,驯化半年的成熟厌氧污泥降解效果更好,降解率达90%以上.驯化厌氧污泥的最佳pH为7.0,Fe3 与腐殖酸同时存在时能进一步提高对乙酰氨基酚的厌氧生物降解效果.     

培养方式对废水脱氮与沼气脱硫污泥驯化影响

实验研究了底物、接种污泥和微生物生长方式对猪场废水脱氮和沼气脱硫耦联污泥驯化及活性恢复的影响,以解决快速富集培养废水脱氮与沼气脱硫微生物的问题。研究发现,就脱氮脱硫均达到60%的时间而言,接种厌氧污泥反应器为9 d,比接种好氧污泥反应器(18 d)和不接种污泥加填料反应器(21 d)更短。以含氮含硫废水为底物驯化时,接种厌氧污泥更有利于脱氮脱硫污泥的驯化;而同为接种好氧污泥时,以含氮含硫废水为底物的驯化方式更有利于脱氮脱硫污泥的驯化。污泥活性恢复实验中,以含氮废水+沼气(H2S)为底物培养驯化的污泥,硫转化活性恢复所用的时间为15 d,比含氮含硫废水为底物驯化污泥的活性恢复时间更长。     

接种不同污泥源条件下厌氧氨氧化菌的特性

2组ASBR接种污泥源分别为好氧硝化污泥、好氧硝化污泥和厌氧氨氧化污泥按2：1比例}昆合的混合污泥。在相同条件下,经过驯化培养均实现了厌氧氨氧化的稳定运行。接种好氧硝化污泥的反应器的适应期为29d,经过105d的培养反应器成功启动;接种混合污泥的反应器的适应期为13d,经过49d反应器启动成功。从2组ASBR污泥中提取细菌总DNA,经过厌氧氨氧化菌特异引物Pla46rc／Amx820对污泥样品进行PCR扩增、克隆和测序等分析。实验结果表明,接种不同污泥源条件下的反应器中厌氧氨氧化菌的特性存在差异,接种污泥源为好氧硝化污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusKuenenia,而接种混合污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusAnammox—oglobus,与最初接种的混合污泥中的厌氧氨氧化菌相同。当接种污泥中存在厌氧氨氧化菌时,该菌株经过长时间的驯化可成为优势菌种,而当接种污泥中无厌氧氨氧化菌存在时,CandidatusKueneniasp．可以在反应器中占主导,具有更强的竞争优势。     

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。     

Understanding the granulation process of activated sludge in a biological phosphorus removal sequencing batch reactor

The granulation of activated sludge was investigated using two parallel sequencing batch reactors (SBRs) operated in biological nitrogen and phosphorus removal conditions though the reactor configuration and operating parameters did not favor the granulation. Granules were not observed when the SBR was operated in biological nitrogen removal period for 30 d. However, aerobic granules were formed naturally without the increase of aeration intensity when enhanced biological phosphorus removal (EBPR) was achieved. It can be detected that plenty of positive charged particles were formed with the release of phosphorus during the anaerobic period of EBPR. The size of the particles was about 5-20 μm and their highest positive ζ potential was about 73 mV. These positive charged particles can stimulate the granulation. Based on the experimental results, a hypothesis was proposed to interpret the granulation process of activated sludge in the EBPR process in SBR. Dense and compact subgranules were formed stimulated by the positive charged particles. The subgranules grew gradually by collision, adhesion and attached growth of bacteria. Finally, the extrusion and shear of hydrodynamic shear force would help the maturation of granules. Aerobic granular SBR showed excellent biological phosphorus removal ability. The average phosphorus removal efficiency was over 95% and the phosphorus in the effluent was below 0.50 mg L⁻¹ during the operation.     

Treatment performance and microorganism community structure of integrated vertical-flow constructed wetland plots for domestic wastewater

In order to investigate the treatment performance and microorganism mechanism of IVCW for domestic wastewater in central of China, two parallel pilot-scale IVCW systems were built to evaluate purification efficiencies, microbial community structure and enzyme activities. The results showed that mean removal efficiencies were 81.03 % for COD, 51.66 % for total nitrogen (TN), 42.50 % for NH₄ ⁺-N, and 68.01 % for TP. Significant positive correlations between nitrate reductase activities and TN and NH₄ ⁺-N removal efficiencies, along with a significant correlation between substrate enzyme activity and operation time, were observed. Redundancy analysis demonstrated gram-negative bacteria were mainly responsible for urease and phosphatase activities, and also played a major role in dehydrogenase and nitrate reductase activities. Meanwhile, anaerobic bacteria, gram-negative bacteria, and saturated FA groups, gram-positive bacteria exhibited good correlations with the removal of COD (p?=?0.388), N (p?=?0.236), and TP (p?=?0.074), respectively. The IVCW system can be used to treat domestic wastewater effectively.     

Bio-beads with immobilized anaerobic bacteria,zero-valent iron,and active carbon for the removal of trichloroethane from groundwater

Chlorinated hydrocarbons are the most common organic pollutants in groundwater systems worldwide. In this study, we developed bio-beads with immobilized anaerobic bacteria, zero-valent iron (ZVI), and activated carbon (AC) powder and evaluated their efficacy in removing 1,1,1-trichloroethane (TCA) from groundwater. Bio-beads were produced by polyvinyl alcohol, alginate, and AC powder. We found that the concentration of AC powder used significantly affected the mechanical properties of immobilized bio-beads and that 1.0 % (w/v) was the optimal concentration. The bio-beads effectively degraded TCA (160 mg L^?1) in the anaerobic medium and could be reused up to six times. The TCA degradation rate of bio-beads was 1.5 and 2.3 times greater, respectively, than ZVI + AC treatment or microbes + AC treatment. Measuring FeS produced by microbial reactions indicated that TCA removal occurred via FeS-catalyzed dechlorination. Analysis of clonal libraries derived from bio-beads demonstrated that the dominant species in the community were Betaproteobacteria and Gammaproteobacteria, which may contribute to the long-term stability of ZVI reactivity during TCA dechlorination. This study shows that the combined use of immobilized anaerobic bacteria, ZVI, and AC in bio-beads is effective and practical for TCA dechlorination and suggests they may be applicable towards developing a groundwater treatment system for the removal of TCA.     

采油废水厌氧处理系统的微生物群落特征

为了深入认识石油烃的厌氧降解过程,利用分子生物学技术分析了大庆油田采油废水处理系统厌氧池和进水中的微生物群落特征。基于DGGE和克隆文库的分析结果均表明,厌氧生物膜中存在的古菌源自于采油废水。厌氧生物膜和采油废水中的古菌主要是产甲烷菌,包括嗜甲基的Methanomethylovorans thermophila和利用氢和甲酸的Methanolinea tarda。值得注意的是,氢营养型的M.tarda在厌氧生物膜中得到了富集。进水和厌氧生物膜中的细菌群落结构明显不同。进水中的主要细菌类群为Epsilonproteobacteria,而生物膜中的主要类群为Nitrospira和Deltaproteobacteria。在厌氧生物膜中发现许多与产甲烷古菌(尤其是氢营养型产甲烷菌)协同降解石油烃类物质的细菌相关克隆:其中一个克隆与Syntrophus具有较高的同源性,该类菌是产甲烷菌介导的厌氧烃降解微生物区系中的关键细菌;许多Deltaproteobacteria克隆属于group TA类群,该类群细菌主要参与芳香族化合物产甲烷菌介导的厌氧降解过程。这些结果表明,在大庆油田采油废水厌氧处理系统中已经建立起由产甲烷菌所介导的厌氧石油烃降解的微生物区系。     

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。     

Enhanced biological phosphorus removal and recovery

Activated sludge systems designed for enhanced nutrient removal are based on the principle of altering anaerobic and aerobic conditions for growth of microorganisms with a high capacity of phosphorus accumulation. Most often, filamentous bacteria constitute a component of the activated sludge microflora. The filamentous microorganisms are responsible for foam formation and activated sludge bulking. The results obtained confirm unanimously that the filamentous bacteria have the ability of phosphorus uptake and accumulation as polyphosphates. Hydrodynamic disintegration of the foam microorganisms results in the transfer of phosphorus and metal cations and ammonium-nitrogen into the liquid phase. It was demonstrated that the disintegration of foam permits the removal of a portion of the nutrients in the form of struvite.     

利用悬浮填料附着生物膜同步去除碳氮磷

采用移动床生物膜反应器（MBBR）处理配制模拟废水,实验结果表明,水力停留时间为6h、悬浮填料填充率为40％时,在不同C／N／P比率条件下,MBBR对COD、NH4＋-N和TN去除性能好且稳定,平均去除率分别达到90％、94．8％和62．39％以上,而TP的去除率受C／N／P值影响较大,当C／N／P的比值为100／10／1．8时,平均去除率达到58．03％。一定的溶解氧（DO）质量浓度能保证反应器中COD、NH4-N高效稳定的去除,同时是TN和TP同时去除的重要影响因素,在MBBR中最佳DO值约为3mg／L。由于附着在悬浮填料生物膜内部存在厌氧、缺氧微环境条件,在反应器中存在少量的反硝化聚磷菌。     

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。     

生物脱氮除磷工艺中的丝状菌

在生物脱氮除磷工艺中,污泥膨胀是运行管理的难题。介绍了生物脱氮除磷工艺中丝状菌的种类和数量的变化,数据表明,生物脱氮除磷工艺中的丝状菌主要是微丝菌,其次是0675型和0914型菌。经分析认为,污泥龄的增加会促进丝状菌长度的明显增长并导致污泥膨胀,生物残渣的浓度是造成长泥龄污泥膨胀的原因之一。厌氧阶段有分解生物残渣的功能,可改善菌胶团菌的微环境,从而抑制丝状菌的过剩生长,控制污泥膨胀。     

基于新型有机多孔复合基质的生物系统去除污染水体中的氮磷

针对太湖入湖河道污染水体中的氮磷超标问题,以海绵铁、沸石、砾石和土壤为基质,采用动态吸附+生物法,对氮磷开展基于新型有机多孔复合填料的去除效果研究,结果表明,生物系统中的新型有机多孔复合基质在空间上形成了好氧-缺氧微环境,获得了较好的同步硝化-反硝化效果;通过正交实验确定流量0.00075 L/s,曝气时间24 h,pH值7,曝气量20 L/min为去除氮磷的最优条件;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对3种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R2在0.81～0.92之间。通过平均去除效果较优分析,好氧条件下,NH3-N平均去除70.6%,TP平均去除81.2%;厌氧条件下,TN平均去除62.4%,COD平均去除42.6%;NH3-N、TP、TN和COD的最低浓度分别为0.75、0.095、1.1和18.3 mg/L,综合考虑主要污染物的去除效果和经济效益,本项新型有机多孔复合填料结合生物系统适宜去除河原平网地区污染水体中的氮磷。