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.     

营养物质对污泥沉降性能的影响及污泥膨胀的控制

采用序批式活性污泥工艺(SBR)处理啤酒废水,研究了N、P营养物质的不同缺乏程度对污泥沉降性能的影响,同时考察了污泥絮体性状和微生物的变化.结果表明,原水BOD₅/N/P为100/5/1、100/5/0.8和100/4/0.8时,污泥沉降性能良好,没有发生膨胀;BOD₅/N/P为100/0.94/0.31、100/2/0.4、100/3/0.6时发生丝状菌污泥膨胀;BOD₅/N/P为100/0.94/1、100/5/0.31、100/5/0.4、100/5/0.6时发生非丝状菌污泥膨胀.缺乏营养物质引起的污泥膨胀,多数情况下补充足够的营养物质后,膨胀可得到控制.提高有机负荷有助于改善污泥的沉降性能.进水N、P营养物质同时缺乏时,可形成直径为2mm～6mm的颗粒污泥.     

氮磷同时缺乏对活性污泥系统的影响

为了考察氮磷同时缺乏对活性污泥系统的影响,采用2个序批式间歇反应器（SBR）,按照缺氧/好氧的方式平行运行,通过调节不同的进水COD/N/P比,考察了氮磷同时缺乏状态下活性污泥系统的污泥沉降性、絮体形态、出水水质以及比耗氧速率等方面的表现。结果表明,在氮磷同时缺乏时,当进水COD/N/P比为100/2/0.4时,活性污泥系统会发生丝状菌膨胀,而当进水COD/N/P为100/0.5/0.1时,污泥沉降性保持良好;各反应器的活性污泥浓度均在逐渐地下降,MLSS由约2200mg/L下降至1800mg/L以下;各反应器的比耗氧速率均呈现逐渐上升的趋势,COD的去除率呈现逐渐下降的趋势。     

微膨胀对好氧颗粒污泥脱氮过程中N2O产生量的研究

采用控制低溶解氧(DO)在SBR反应器内,研究了好氧颗粒污泥微膨胀的实现;考察了微膨胀颗粒污泥对COD和氨氮去除效能以及温室气体N2O产生量.结果表明,在低DO条件下可以获得微膨胀颗粒污泥,污泥容积指数(SVI)大都在150～250 mL.g-1之间.微膨胀颗粒污泥对COD和氨氮去除量影响不大,COD去除率从89.45%上升到90.99%;氨氮去除率从77.29%降至68.29%;硝化速率从38.95×10-3 mg.(g.min)-1降至33.46×10-3 mg.(g.min)-1.微膨胀颗粒污泥对N2O产生量影响很大,微膨胀颗粒污泥N2O产生量为2.42 mg.m-3是没有发生微膨胀颗粒污泥N2O产生量的1.26倍.微膨胀颗粒污泥N2O释放速率由3.63×10-3mg.(L.min)-1上升到4.72×10-3mg.(L.min)-1.     

好氧颗粒化SBR系统处理UASB 出水的试验研究

以序批式反应器培养的好氧颗粒污泥作为接种污泥,驯化处理上流式厌氧颗粒污泥床反应器的出水,整个运行过程主要分为颗粒污泥驯化阶段和稳定运行阶段。在稳定运行阶段,有机COD负荷可达到5.2 g/L.d,COD去除率高于95%,好氧颗粒污泥直径集中于3.5～6mm,SVI 50～58mL/g,沉降速率在72～90m/h,好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和较高的COD去除率。同时应用扫描电镜技术对接种颗粒污泥和驯化后的好氧颗粒污泥的微生物结构进行了初步观察和分析。     

A2O 工艺中的污泥膨胀问题及恢复研究

采用52L 以厌氧/缺氧/好氧为污水处理工艺(A2O)的试验装置处理人工合成废水,研究了A2O 工艺中出现污泥膨胀的原因及控制措施.结果表明,系统在稳定状态下,好氧区DO平均浓度约为1.08mg/L 时,COD、NH4+-N、TN以及PO43--P 的平均去除率分别为86.8%、97.5%、86.5%和95.5%,但污泥的沉降性能受到很大影响,其SVI 从最初的130.1mL/g 升至265.8mL/g,并有继续上升的趋势,引起污泥膨胀.当好氧区DO 平均浓度提高至2.16mg/L 时,污泥的沉降性能得到部分改善,SVI 降至约200mL/g.在好氧区首端引入 15%的原水旁流,经过 30d 的运行,SVI 降低至100mL/g 左右,污泥膨胀得到恢复.说明好氧区偏低的有机负荷是引起污泥膨胀的主要原因,单纯提高好氧区的DO 浓度并不能有效控制污泥膨胀,控制A2O 中污泥膨胀的关键在于对有机负荷的合理分配.     

酵母菌处理系统中氮缺乏引起的污泥膨胀控制

研究了酵母菌处理色拉油加工废水系统中投加氮源对处理效果的影响及对污泥膨胀的恢复作用批量实验结果表明:①添加氮源有助于提高去除效果,碳氮比(COD/N)为50/1～20/1的条件下,油去除率最高,达90%以上;②添加氮源能够改善污泥沉降性,COD/N比为50/1、20/1时污泥沉降性明显优于100/1、200/1和不加氮的条件.连续试验中按COD/N为20/1添加氮源,污泥体积指数(SVI)稳定在100～200,油和COD去除率分别达95%和90%以上.氮缺乏色拉油加工废水中添加氮源是控制污泥膨胀的有效方法之一.     

复合底物对颗粒化EBPR系统除磷特性的影响及优化试验研究

以成熟除磷颗粒污泥为基础,基于获得的最佳混合碳源配比,通过正交试验研究了复合底物[m(C)/m(N)/m(P)]对颗粒化EBPR系统稳定过程除磷特性的影响.结果表明,R2[m(C)/m(N)/m(P)=400∶10∶5]、R3[m(C)/m(N)/m(P)=600∶10∶10]、R5[m(C)/m(N)/m(P)=400∶20∶15]系统发生了丝状菌颗粒污泥膨胀;R6[m(C)/m(N)/m(P)=600∶20∶5]系统因出现大量颗粒碎片导致沉降性能变差,待颗粒碎片排出系统后恢复正常.R3、R8[m(C)/m(N)/m(P)=400∶30∶10]、R9[m(C)/m(N)/m(P)=600∶30∶15]系统的颗粒粒径从初始的0.8 mm逐渐下降至0.3 mm,其余系统则与初始相差不多.R1[m(C)/m(N)/m(P)=200∶10∶15]、R4[m(C)/m(N)/m(P)=200∶20∶10]和R7[m(C)/m(N)/m(P)=200∶30∶5]系统在厌氧段消耗了95%的COD,释磷/吸磷速率分别在60～100 mg·(g·h)-1、60～80 mg·(g·h)-1、40～60 mg·(g·h)-1的范围内波动,且相对稳定,但其余系统的COD由主要在厌氧段消耗逐渐变为在好氧段消耗,释磷/吸磷速率亦逐渐下降,甚至有系统下降至0 mg·(g·h)-1.R1～R9系统的磷酸盐平均去除率分别是83.5%、52.8%、7.1%、96.7%、19.7%、72.2%、79.7%、28.1%和48.7%.对正交试验结果应用方差分析,获得适合颗粒化EBPR系统稳定运行的最佳复合底物条件是m(C)/m(N)/m(P)=200∶20∶15.     

进水中碳水化合物分子大小对污泥沉降性能的影响

为弄清楚碳水化合物分子大小和污泥沉降性能之间的影响关系,在3个序批式系统中,分别以颗粒型淀粉、溶解型淀粉和葡萄糖为碳源,考察了长期运行中系统的污泥沉降性能和处理能力.结果证明:碳水化合物分子越小,活性污泥对环境的变化越敏感,当运行条件不利时越容易引发污泥膨胀问题;大分子碳源吸附于絮体内部能够提高污泥的沉降性能;糖类作碳源时,活性污泥的PHA贮存量约为0.6mmol C/L,但系统SVI仍然能够维持在150mL/g以下;胞外聚合物中多糖与蛋白质(C/P)的比值与污泥的SVI呈正相关性,SVI从100mL/g增长到600mL/g,C/P比从0.248增长到1.201;以颗粒型淀粉、溶解型淀粉和葡萄糖为碳源时,系统的优势丝状菌分别为Type 0041、M. parvicella和S. natans;进水以葡萄糖作单一碳源时,系统的除磷能力能达到80%以上.     

SFBR中好氧颗粒污泥的培养及特性研究

接种自行培养的活性污泥,以模拟废水为基质,采用连续进水、间歇出水及厌氧/好氧交替的运行模式,尝试了在SFBR中进行好氧颗粒污泥的培养,并研究了好氧颗粒污泥的特性及反应器对污染物的去除效果.结果表明,通过逐步缩短沉降时间,28 d时成功培养出好氧颗粒污泥,所形成的好氧颗粒污泥呈黄色、形状不规则,且粒径较小(平均粒径0.56 mm),正常情况下的SVI保持在70 mL·g-1以下,EPS在59 d时达到最大值(以MLVSS计)373.24 mg·g-1,较培养初期增加了约2.5倍,运行后期由于颗粒出现解体,导致EPS急剧下降;反应器在运行过程中未能保持较高的污泥量,中后期MLSS始终在3 000mg·L-1以下;在63 d的运行时间里,除异常波动外,反应器对COD的去除率基本维持在90%左右,正常情况下出水COD小于100 mg·L-1,反应器对NH+4-N、TIN的去除效果波动较大,去除率分别为44.45%~94.72%及43.87%~93.13%,反应器对TP的去除率在44.50%~97.40%之间,正常情况下TP去除率可维持在60%以上;限于自动控制水平,夜间长时间的好氧饥饿期容易造成丝状菌过度生长,使得AGS在生长竞争中处于劣势,最终导致了AGS的解体.     

脱硫石膏对酸化森林土壤短期修复效果的研究

以电厂脱硫石膏为修复剂,选取重庆铁山坪地区典型的酸化森林土壤为修复对象,进行了为期1 a的修复效果研究.对不同土层土壤溶液pH值、主要阴阳离子和重金属浓度的动态变化展开观测,并对土壤和脱硫石膏的重金属含量进行分析,以评价脱硫石膏的修复效果及存在的风险.结果表明,与对照样地相比,修复样地各层土壤溶液Ca2＋和SO24-的浓度随时间依次升高,pH值也略有上升,且年均n（Ca）/n（Al）摩尔比从2.16、1.35和0.88升高到2.58、1.52和1.12.土壤溶液中As、Cu、Cr、Ni和Zn的浓度并未检测到明显上升,只是Cr、Ni和Zn在土壤上层出现了轻微富集.脱硫石膏的处理对酸化土壤起到了改良作用,且未造成土壤溶液重金属浓度明显的升高,但重金属在土壤层的积累会造成潜在的风险,需要进一步开展研究.     

基于污泥资源化利用的蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)培养研究

利用废水或者废弃物培养微藻,不仅可使废弃物得到合理利用,还可为微藻培养提供廉价原料.以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为研究对象,以污泥抽提液部分或全部替代SE(selenite enrichment)培养基,研究基于污泥资源化利用的微藻细胞培养方法.结果表明,当SE培养基与污泥抽提液比例为1∶9和2∶8时,相同条件下接种蛋白核小球藻培养14 d后,在波长为680 nm下其光密度分别为0.858和0.845,显著高于其它处理,当两者比例为0∶10和10∶0时,相应光密度分别为0.571和0.247.通过测定其色素和次生代谢产物含量时发现,当SE培养基与污泥抽提液比例为2∶8时,蛋白核小球藻的叶绿素、β-胡萝卜素和蛋白质含量最高.因此,剩余污泥抽提液可以部分作为培养蛋白核小球藻的良好基质,并且其培养效果明显优于其标准培养基.在本试验条件下,蛋白核小球藻培养的最佳条件是污泥抽提液比例为80%,该条件下蛋白核小球藻的生长状况较好,并且叶绿素与蛋白质含量最高.     

利用处理含4-氯苯酚模拟废水的剩余污泥培养普通小球藻

利用处理含4-氯苯酚(4-CP)模拟废水的剩余污泥经离心得到的上层清液和下层污泥的提取液分别培养普通小球藻(Chlorella vulgaris),以达到处理剩余污泥上清液和提取液与培养小球藻的双重目的.试验在500 m L的锥形瓶中进行,将BG-11培养基与处理含4-CP模拟废水的剩余污泥提取液和上清液分别按不同比例混合,在光暗比14∶10条件下培养小球藻.试验考察了藻细胞数目、叶绿素a,藻细胞酶活性,油脂、液相总氮(TN)、总磷(TP)、总有机碳(TOC)、毒性等指标.结果表明,小球藻培养过程中,可有效降低污泥提取液与上清液中的营养物质含量及毒性,其中TN和TP去除率分别达到40%和90%以上;污泥提取液可促进藻密度的增殖但不利于合成叶绿素a;培养10 d后,50%污泥提取液组的藻密度增加20倍,但其单位藻细胞的叶绿素a含量却小于空白组.纯污泥提取液和上清液组的小球藻单位藻细胞超氧化物歧化酶(SOD酶)高于空白组,这说明污泥提取液和上清液的毒性物质对小球藻具有一定的刺激效应.以小球藻内油脂积累作为其资源化价值的关键评价指标,结合液相氮磷和毒性物质的去除,最优的小球藻收集时间为培养第5 d.     

硫酸盐/氨的厌氧生物转化试验研究

采用厌氧上流式生物膜反应器,通过控制不同的水力停留时间、进水n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)和HCO-3浓度研究了无机营养条件下硫酸盐/氨的厌氧生物转化特性.结果表明,反应器中NH+4和SO2-4发生了同步去除,最大NH+4-N和SO2-4-S去除速率分别为47.6 mg·(L·d)-1和16.9 mg·(L·d)-1,稳定去除率最高分别超过了80%和43%;反应过程中有NO-3-N的明显生成,出水NO-3-N浓度最大时为77.6 mg·L-1,整个过程中,未检测到S2-的生成,有单质硫附着在生物污泥表面;由于控制条件的不同,会产生不同的n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)转化比,表明NH+4和SO2-4的厌氧生物反应并不是简单地接续反应,反应器中存在更为复杂的反应过程和转化途径.     

南京市4个污水处理厂的活性污泥中细菌的分离鉴定和抗生素耐药性分析

通过16S rDNA序列分析对南京CN、CE、JN和JM这4个污水处理厂的活性污泥中分离的细菌进行鉴定,采用Kirby-Bauer纸片琼脂扩散法分析细菌的抗生素耐药性,目的是阐明该地区污水处理厂活性污泥中细菌抗生素耐药性现状,探索污水及污泥的潜在环境风险.4个污水处理厂分别分离到7、9、8和11株菌落形态不同的细菌,上述35株细菌分属25个种,17个属.抗生素耐药性分析显示,97.1%的菌株具有抗生素耐药性,80%菌株具有多重耐药性.分离菌株对氨苄西林、卡那霉素、氯霉素、链霉素、庆大霉素、四环素、红霉素和大观霉素的耐药率分别为71.4%、37.1%、37.1%、57.1%、34.3%、68.6%、94.3%和65.7%.结果表明活性污泥中细菌耐药性严重;不同菌株间的耐药性分析显示,危害水产养殖业的病原菌气单胞菌具有严重的多重耐药性,所有芽孢杆菌对氯霉素、链霉素和庆大霉素敏感;污水处理厂应加强出水的消杀工作,避免二次污染.     

FeSm原位修复砷污染地下水的实验研究

在以高砷地下水为主要饮水水源的偏远农村地区,研发一种经济高效、操作简便的砷污染处理技术对解决其饮水安全问题具有重大意义.本文通过室内柱实验,利用Fe SO_4、NaAsO_2和Na_2S交替注入方法,完成并优化了硫化亚铁型除砷材料的制备.同时,探讨了强还原条件下含水层原位搭载除砷过程与机制.研究表明,FeSO_4∶Na_2S摩尔比为5∶4,连续注入120 h为最佳原位搭载条件;搭载实验柱除砷过程中,As(Ⅲ)(1000μg·L~(-1))穿透时间(100 h)远高于示踪剂荧光素钠(1.25 h)所需时间,其阻滞因子达37,表明硫化亚铁型除砷材料具有显著的除砷效果;除砷前后硫化亚铁涂层的表征结果说明,原位搭载除砷过程中,As(Ⅲ)与硫化亚铁发生的吸附/共沉淀形成富砷草莓状黄铁矿是实现固砷的主要机理.     

不同流态下微波辐射对污水污泥性质的影响研究

通过对不同流态下微波辐射对污水污泥性质的影响进行研究,考察了不同流态下微波辐射作用处理后污泥沉降性能、脱水性能的变化,以及微波辐射作用下流态对污泥挥发性悬浮固体(VSS)溶解率、上清液中COD和污泥微观形态的影响.结果表明,流态对污泥的沉降性能和脱水性能有一定影响,微波辐射功率越高,流态对污泥沉降性能和脱水性能的影响越显著.微波辐射功率较低时,雷诺数Re越大,污泥的沉降比(SV)、比阻和泥饼含水率越小;微波辐射功率较高时,Re为2300的临界流态下污泥的沉降性能和脱水性能最好.随着Re的增大,VSS溶解率和上清液中COD升高,微波辐射功率分别为300、500、700和900W时,Re为3000的紊流流态下上清液中COD分别达到1.1、2.1、3.6和6.7g·L-1.SEM观察结果表明,微波辐射及流态产生的协同剪切应时适宜时,有利于污泥颗粒的絮凝反应,高强度的微波辐射和紊流产生的较大剪切应力导致污泥絮体被打碎.     

Fe-MCM-41催化臭氧氧化间甲酚废水

首次应用Fe-MCM-41催化臭氧氧化间甲酚废水.研究了铁的掺杂质量分数、催化剂质量浓度和底物质量浓度对间甲酚转化率和TOC去除率的影响,并采用XRD、H2-TPR、穆斯堡尔谱、BET对催化剂的结构性质进行表征.结果表明,铁的掺杂质量分数对Fe-MCM-41在催化臭氧氧化间甲酚中的活性具有较大影响,最佳掺杂质量分数为4.4%.随着铁掺杂质量分数的提高,介孔分子筛的结晶度减弱,介孔结构晶面间距减小,比表面积、孔容、平均孔径整体上呈下降趋势,Fe在介孔分子筛表面仅以γ-Fe2O3形式存在,且催化剂具有良好的铁磁性和稳定性.臭氧在反应中既有直接氧化作用也有间接氧化作用,且二者比近似为1∶1.在模型废水原始p H值条件下,使用Fe掺杂质量分数为4.4%的催化剂,当间甲酚初始质量浓度为500mg·L-1,催化剂质量浓度为0.1 g·L-1时,30 min内间甲酚转化率为100%,TOC去除率为26.8%.     

珍珠岩对蚯蚓同步处理污泥-狐尾藻的研究

本研究利用太平二号蚯蚓构建生物反应器,以污水处理厂脱水污泥和粉绿狐尾藻作为研究对象,探究添加不同比例的珍珠岩对蚯蚓动物反应器处理混合物的减量化、无害化和资源化效果.结果表明,添加珍珠岩能够显著提高蚯蚓动物反应器同步处理污泥-狐尾藻的效率,经反应器处理后,混合物减量化效果明显,处理后产物的pH、有机质、碱解氮和重金属含量(Cu、Pb、Cr)均表现为明显下降,电导率(EC)和速效磷显著上升.经反应器处理后,产物品质符合在pH6.5的中性和碱性土壤上的施用标准.结果显示,当珍珠岩添加比例为4%时,对动物反应器的实用性和经济性效果最佳.     

海洋微藻对游离氨基酸的利用特性研究

分别以4种游离氨基酸——丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸和天冬氨酸为唯一氮源,采用实验室一次性培养的方法,研究典型赤潮藻——东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、球形棕囊藻(Phaeoecystis globosa)和米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)及常见种类中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的生长特性、光合特征及对氨基酸的吸收动力学特征,以无机氮源硝氮、氨氮作为对照.研究结果表明,在无菌条件下,东海原甲藻和球形棕囊藻可以利用多种游离氨基酸快速生长,而米氏凯伦藻和中肋骨条藻在以游离氨基酸为唯一氮源条件下不能维持生长.东海原甲藻和球形棕囊藻在丙氨酸中的生长速率最高,天冬氨酸和谷氨酸次之,甘氨酸最低.氨基酸处理组的Fv/Fm值在培养后期降幅小、降速慢,且高于无机氮处理组.东海原甲藻和球形棕囊藻对丙氨酸的最大吸收速率和半饱和常数分别为3.32、0.41pmol·cell-1·h-1和6.99和20.54pmol·L-1.因此,海洋微藻对游离氨基酸的吸收利用具有显著的种间差异,东海原甲藻和球形棕囊藻具有更广的氮营养生态位,在近海有机污染不断加剧的背景下,更容易形成优势甚至暴发赤潮.