反硝化聚磷菌颗粒污泥的培养、特性及活性恢复研究

以污水处理厂二沉池回流污泥为接种污泥,在序批式活性污泥反应器(SBR)中通过调整运行条件诱导培养反硝化聚磷菌(DPB)颗粒污泥,实现反硝化过程和聚磷过程的有效结合。经过3个阶段的培养,DPB颗粒污泥对COD、TP、氨氮的去除率均达90%以上,系统具备缺氧条件下同步反硝化聚磷的能力。获得的DPB颗粒污泥平均粒径为1.0～2.0mm,平均沉速为50～70m/h,具有良好的物理特性和沉降性能,有利于减小污泥处理负荷,提高脱氮除磷效率。DPB颗粒污泥胞外聚合物(EPS)含量明显提高,其中多糖和蛋白质分别为从原接种污泥的21.58、11.22mg/g提高到56.32、34.15mg/g;搁置30d后的DPB颗粒污泥,可在SBR重启30d内恢复原有活性及反硝化聚磷效果。     

反硝化除磷颗粒污泥的活性恢复及对生活污水处理能力

实验利用序批式反应器(SBR)考察反硝化除磷颗粒污泥搁置1个月后重新投入运行,其活性恢复能力及对实际生活污水的处理效果。结果表明,颗粒污泥搁置后外观由淡黄色转变为灰黑色,颗粒重新投入反应器,11 d后颜色基本恢复,污泥浓度及活性迅速增加;对COD处理能力的恢复历时14 d,去除率稳定在80.32%以上;颗粒污泥对NH4+-N和PO34--P的去除在40 d时也恢复到正常水平;反硝化聚磷菌(DNPAOs)活性恢复期为50 d。颗粒污泥对低碳氮比的实际生活污水处理结果显示,当C/N<5.1时(生活污水比例>60%),无法满足系统内微生物生长要求,需要外加适量碳源进行补充。     

不同碳源和泥龄对反硝化聚磷的影响

在4个SBR装置(1#~4#)中,对4种不同比例的丙酸/乙酸合成废水采用厌氧/缺氧方式驯化富集反硝化聚磷菌(DPB),研究了碳源浓度和污泥龄对除磷的影响。实验结果表明:(1)厌氧段碳源COD浓度越高,释磷越充分,溶解性正磷酸盐(SOP)去除率越高;但当碳源COD浓度超过某个浓度值时,未反应完全的有机物残留于后续缺氧段对缺氧吸磷产生抑制作用。(2)污泥龄SRT=15 d时,活性污泥的性能较好,达到了较好的除磷效果。(3)在相同碳源浓度和相同的污泥龄下,随着丙酸/乙酸比例的提高,SOP的去除率逐渐的降低。说明在厌氧/缺氧环境下,碳源中丙酸比例的提高不利于系统中磷的去除。高乙酸含量的碳源更适合反硝化除磷系统。     

反硝化除磷颗粒污泥培养方式的对比实验研究

采用两完全相同的气升式间歇反应器（SBAR）进行反硝化除磷颗粒污泥培养方式的对比实验研究。R1始终以厌氧/好氧/缺氧（A/O/A）模式运行,在颗粒化的同时富集反硝化除磷菌（DPAOs）;R2以厌氧/好氧（A/O）模式培养颗粒,待颗粒形成后加入缺氧段,形成A/O/A模式,强化富集DPAOs。结果表明,R2中颗粒化时间较短,但所形成颗粒的沉降速率和比重分别为30.4 m/h和1.022 g/cm³,低于R1培养颗粒的35.9 m/h和1.061 g/cm³;R1中颗粒对于COD、NH⁺₄-N、TN和TP的平均去除率分别是86%、98%、82%和91%,高于R2中的86%、99%、74%和66%;反应器运行至183 d时,DPAOs所占比例分别为44.7%和20.9%。     

A2/O工艺缺氧池中反硝化聚磷菌的比例、特性研究及菌株鉴定

用释磷/聚磷装置和微生物筛选、分离方法研究A2/O工艺缺氧池污泥,确定缺氧池中反硝化聚磷菌(DPB)的比例,筛选、分离得反硝化聚磷单菌株且对单菌株聚磷特性进行研究.结果表明,缺氧池中DPB占聚磷菌(PAO)的比例约为21.5%.从缺氧池分离得到的肠杆菌科、气单胞菌属和假单胞菌属都是DPB,而不动杆菌属仅是好氧PAO,葡萄球菌属和微球菌属仅是一种专职的反硝化菌.反应过程中同时存在O2和NO3时,肠杆菌科优先利用水中的O2进行聚磷;在缺氧环境中,肠杆菌科在COD为30mg/L时的聚磷效果优于COD为180 mg/L时的聚磷效果.可见DPB的反硝化和聚磷的特性与电子受体的存在形式和COD有密切关系.因此,改良传统A2/O工艺和研发同步反硝化聚磷装置时,必须控制缺氧反硝化聚磷单元中混合液的DO和COD.     

反硝化聚磷一体化设备中的聚磷菌

研究了新型生物脱氮除磷新工艺反硝化聚磷一体化设备中反硝化厌氧池活性污泥的兼性厌氧微生物组成，数量及其在该除磷系统中功能，结果表明，稳定运行期反硝化厌氧池内活性污泥混合液的兼性厌氧微生物总数大大多于启动期，稳定期和启动期分离的兼性厌氧微生物有假单胞菌属，副球菌属和肠杆菌科，通过对三种纯菌株进行吸放磷研究，三种菌都有不同程度的聚磷功能，说明反硝化菌也具有聚磷作用。     

硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响

采用SBR反应器，详细研究了硝酸盐浓度及其投加方式对反硝化除磷过程的影响。结果表明，缺氧环境下的反硝化吸磷速率与作为电子受体的硝酸盐浓度有很大的关系，硝酸盐浓度越高．吸磷速率越快。当硝酸盐浓度较低．不足以氧化反硝化聚磷菌细胞内的PHB从而导致体系反硝化除磷效率的下降。相同浓度的硝酸盐，采用流加的方式可以获得比一次性投加更高的反硝化吸磷速率。缺氧环境下，反硝化脱氮量与磷的吸收量成良好的线性关系．借助于反硝化聚磷菌，反硝化脱氮与除磷可在一种环境中完成，有效解决了废水中COD不足的问题．同时达到了节省能源和降低污泥产量的目的。     

同步硝化反硝化好氧颗粒污泥微生物相和氮去除能力的研究

对颗粒污泥中的微生物菌群进行了分离和鉴定，并确定纯种微生物的脱氮能力。颗粒污泥中含假单胞菌属5株。亚硝化单胞菌属7株，硝化杆菌属4株，气单胞菌属3株，黄单胞菌属2株，孢杆菌属4株，黄色杆菌属2株和产碱菌属2株。这些菌属中包含了参与硝化反应的亚硝化单胞菌属和硝化杆菌属微生物，以及有好氧反硝化能力的Pseudomonas和Alcaligenes菌。29株微生物摇瓶混合培养的脱氮试验结果表明，30h内有机物去除率为75％，氮去除率近50％。     

亚硝酸盐反硝化颗粒污泥的二次启动试验研究

接种0～4℃贮存2个月亚硝酸盐反硝化颗粒污泥,以甲醇为电子供体、亚硝酸盐为电子受体在USB(上流式污泥床)反应器内进行二次启动。结果显示,在逐步提高进水负荷下,约46 d完成了反应器二次启动,污泥床负荷达到3.43 g N/（L·d）,NO₂-N去除率为99%;在稳定运行阶段,当进水NO₂-N浓度为50 mg/L、负荷从1.7 g N/（L·d）逐步提高至5.1 g N/（L·d）时,NO₂-N去除率均大于98%;当表观流速为2.68 m/h、进水负荷逐步提高至8.0 g N/（L·d）时,脱氮率下降至63%,过程中污泥床最大去除速率约为5.7 g N/（L·d）。研究认为,亚硝酸盐颗粒污泥床具有稳定和去除效率高等特点。     

一种高速反硝化颗粒污泥的培养

以葡萄糖为碳源,在USB反应器内接种好氧活性污泥在40 d内培养出良好的反硝化颗粒污泥.颗粒污泥形成经历了2个阶段:起始阶段,接种的好氧活性污泥中非反硝化菌逐渐衰亡演变为"惰性固体",与原有的固体一起,成为反硝化菌附着生长的载体,与此同时,反硝化菌在载体表面渐渐繁殖,形成细颗粒污泥;随后,反硝化菌在细颗粒污泥表面不断增殖,颗粒长大,发育成为成熟的颗粒污泥.成熟的颗粒污泥密实,表面均为杆状菌,且排列紧密,当污泥床容积负荷为19.1 g N/L·d时,去除率高达98.4%(N).     

降低负荷以提高反硝化颗粒污泥的稳定性

在上流式污泥床反应器（USB）内,接种好氧活性污泥,以甲醇为碳源,NO-3为电子受体,经过40多d培养,得到良好的反硝化颗粒污泥,粒径2～3 mm,MLSS为36 g/L,氮去除速率和COD去除速率分别在0.15 g NO₃-N/(g VSS·d)和0.8 g COD/(g VSS·d)。当负荷提高至6.44 g NO₃-N/(L·d)继续运行1周后,观察到反应器内颗粒污泥出现上浮,浓度降低,颗粒粒径多数在3～5 mm,外观呈乳白色。为恢复反应器稳定运行,当负荷降至3.86 g NO₃-N/(L·d)时,上浮现象减轻,当负荷降至2.57 g NO₃-N/(L·d)时,上浮现象消失,颗粒污泥密度由不稳定时的1.0018 g/cm³提高到1.0126 g/cm³,颗粒粘连现象基本消失,污泥氮去除速率在0.19 g NO₃-N/(g VSS·d),连续运行30 d,系统保持稳定。分析认为,颗粒污泥表面微生物生长速度过快是导致不稳定的主要因素,较长的泥龄有利于系统稳定。     

2种反应器中好氧颗粒污泥培养的比较研究

以絮状活性污泥为接种污泥,采用人工配制的模拟生活污水,分别在气提式序批反应器(SBAR)和序批式活性污泥反应器(SBR)中成功地培养出了成熟的好氧颗粒污泥.SBAR和SBR中的好氧颗粒污泥都具有稳定的基本形态结构,其微生物主要由杆菌和球菌组成,对COD的去除率可达到93%左右.对NH+4-N的去除率可达到98%以上.SBAR中好氧颗粒污泥的粒径主要分布、污泥体积指数(SVI)、比耗氧速率(SOUR)、TN去除率和TP去除率分别为0.45～2.00 mm、19.97 mL/g、47.68 g/(kg·h)、82%和65%;而SBR中好氧颗粒污泥的粒径主要分布、SVI、SOUR、TN去除率和TP去除率分别为0.18～1.00 mm、29.12 mL/g、43.21 g/(kg·h)、58%和50%.相对而言,SBAR更有利于好氧颗粒污泥的培养和运行.     

2种好氧颗粒污泥反应器工艺处理城市污水

以低浓度城市污水作为原水,絮状污泥作为接种污泥,分别采用序批式生物反应器(SBR)与气升式间歇反应器(SBAR)培养好氧颗粒污泥.分别考察2种工艺中好氧污泥颗粒化过程中的污泥特性以及对污染物的去除效果,结果表明2种工艺均成功培养出稳定的好氧颗粒污泥.SBR工艺中好氧颗粒污泥的污泥容积指数(SVI)、挥发性组分所占比例(...     

厌氧-好氧颗粒污泥SBR处理城市污水的中试研究

采用中试规模的厌氧-好氧交替式颗粒污泥SBR处理实际城市污水,研究了好氧颗粒污泥的培养过程、处理效果及颗粒污泥的特性。以絮状活性污泥为接种污泥,经过72 d的培养后,反应器内出现小粒径颗粒污泥。在随后的230 d运行实验中,通过调整曝气阶段的溶解氧浓度、排水体积交换率以及周期运行方式,使得反应器中颗粒污泥粒径和比例逐渐增加。在最佳工况运行条件下,反应器中污泥浓度为3 000～4 000 mg/L,SVI值为45～55 mL/g,对COD、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为91.63%、74.02%、68.42%和96.41%,达到了同时脱氮除磷的效果。     

Cu2+和S2-对反硝化污泥的影响

电镀废水中含络合铜废水的处理主要采用硫化钠破络法,由于原水水质波动,硫化钠投加量难以准确控制,从而导致Cu2+或S2-残留,对后续生物段运行会产生一定的影响。然而,针对这2种离子对反硝化污泥的影响尚未见系统报道。通过小试实验,系统研究了Cu2+和S2-对反硝化污泥的毒性和抑制作用,并通过长期实验考察了反硝化污泥对这2种离子的耐受程度以及污泥性质的变化。结果表明,Cu2+和S2-对反硝化污泥活性的EC50分别为3.15 mg·L-1和14.71 mg·L-1,在相同质量浓度下,Cu2+比S2-具有更强的毒性。长期运行实验结果表明,反硝化污泥对S2-具有一定适应能力,最大承受浓度为20 mg·L-1,而Cu2+耐受能力较差,最大承受浓度仅为1 mg·L-1。同时,Cu2+的连续投加使反硝化污泥的沉降性和脱水性能变差,比阻增大,而S2-的存在对反硝化污泥的沉降性和脱水性能无明显影响。     

垃圾渗滤液对厌氧颗粒污泥稳定性的影响

在升流式厌氧反应器中,分别以模拟废水和最优进水浓度渗滤液持续进水,探讨COD、NH4+-N和SO42-浓度对反应器内颗粒污泥的稳定性的影响。结果表明,按照优化浓度进水,可以在一定程度上提高了厌氧生物处理效率,COD、NH4+-N和SO42-去除率分别约为60%、11%和42%。渗滤液中微量元素（如Fe、Co和Ni等）有利于提高污泥浓度,增大反应器内生物量。改变垃圾渗滤液进水的COD、NH4+-N和SO42-浓度,使得颗粒污泥多处于0.9~1.6 mm之间,具有高传质效率和不易破碎的特性。污泥颗粒的沉降速度保持在28.52~67.87 m·h-1之间,属于沉降性能良好的污泥。以最优进水浓度渗滤液为进水条件的反应器内的颗粒污泥浓度、粒径和沉降速度都要比模拟废水组更好,说明渗滤液中的微量元素存在,有利于颗粒污泥的稳定。     

SBR系统在低浓度污水条件下培养的好氧颗粒污泥特性及微生物分析

分别采用两段式装置（升流式水解酸化池+SBR（R1））和一段式SBR（R2及R3）小试装置,处理实际污水（R1及R2）及人工配水（R3）,考察了不同水源对好氧颗粒污泥的粒径分布、沉降性能以及微生物群落的影响。结果显示,大多数颗粒的粒径均集中在0.12~0.3 mm之间,在R1、R2及R3中的占比分别为32.78%、38.61%和50.28%。当粒径介于0.3~0.5 mm、大于0.5 mm时,R1与R2中的颗粒分配均显著高于R3中的颗粒分配。结果表明,低浓度人工配水(COD均值480 mg·L-1)易形成中等粒径的颗粒,而低浓度实际污水(COD均值173 mg·L-1)更易形成较大的颗粒。当体积交换比从90%降为50%,R1和R3的 SVI30/SVI5维持在0.85以上,R2的SVI30/SVI5出现下降的趋势,这可能是进水中较高的悬浮颗粒引起的污泥轻微膨胀所致。3个主反应器取污泥（分别记S1、S2及S3）进行高通量分析,氨氧化菌Nitrosomonas、 氨氧化古菌Nitrososphaera、 反硝化聚磷菌 Dechloromonas等脱氮除磷优势菌属在S1、S2中的相对比例明显高于在S3中的相对比例。 丝状菌方面,在有机负荷率（OLR）较低条件（0.91 kg· (m3·d)-1）下,有利于Aquaspirillum、Enhydrobacter的生长,而较高的OLR（>0.91 kg· (m3·d)-1）有利于Acinetobacter的生长。污水中多种类的有机物,不仅有利于形成致密的胞外聚合物,而且可提高脱氮除磷优势菌属在颗粒污泥中的相对比例。