短泥龄活性污泥系统碳磷污染物去除机制及微生物结构分析

在污泥停留时间（SRT）为3 d的条件下,探究了不同水力停留时间（HRT）条件下（4、6、8、12和16 h）的超短龄活性污泥系统碳、磷去除效果、机制,以及微生物群落结构特征.结果表明,在HRT=8 h及以上时短活性污泥系统才会有稳定的碳、磷去除效果,去除率分别能达到80%和90%以上;去除机理为吸附和生物作用,但COD和磷以吸附的方式去除比例随HRT的延长而减小,分别从47.2%和89.1%降低至35.9%和33.6%.微生物群落结构分析表明,短SRT系统中主要的优势微生物种类与传统活性污泥系统相似,除磷由传统聚磷菌（PAOs）和反硝化聚磷菌（DPAOs）共同完成,相对丰度随着HRT的延长而增加.     

活性污泥快速吸附污水碳源的动力学研究

为了解不同活性污泥对污水中碳源的吸附机制,探讨利用活性污泥吸附、 回收污水碳源的可行性,研究了3种活性污泥（富碳、 硝化和反硝化污泥）对城市污水中有机物吸附特征,并采用以Richie速率方程为基础的3种吸附动力学方程对此吸附过程进行了动力学数据分析.在吸附过程的前30 min左右,活性污泥以物理吸附为主,可用Lagergren单层吸附模型表述.富碳污泥的吸附量（COD/SS）最大,约60 mg/g,但吸附速率要较反硝化污泥慢;硝化污泥的吸附速率最小,但吸附容量较反硝化污泥大,约35 mg/g.富碳、 硝化和反硝化污泥的拟合参数θ₀值分别为0.284、 0.777和0.923,说明富碳污泥表面吸附的有机物通过预处理,清洗得最彻底,即富碳污泥对有机物的结合力度最小,有利于被吸附碳源的释放.采用Langmuir模型拟合可知,在此吸附试验条件,有机物浓度是影响污泥吸附量的关键参数,温度影响非常小.本研究分析了不同种类活性污泥对污水碳源的吸附动力学规律,为动力学分析活性污泥的除污机制提供了方法,为利用活性污泥的吸附作用回收污水碳源提供了理论基础.     

碳源浓度和污泥龄对反硝化聚磷脱氮影响研究

利用间歇试验研究了反硝化除磷过程中有机碳源和污泥龄对脱氮除磷的影响。试验结果表明:(1)厌氧段碳源COD浓度越高(150～250mg/L),放磷越充分,则缺氧段反硝化和吸磷速率越大;但当碳源COD浓度超过200mg/L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)在水温为15℃～25℃,污泥负荷为0.12kgCOD(/kgMLSS·d),SRT为15d,HRT为7h时,利用人工配水作为碳源,在保持较高的COD去除率的同时,总氮和总磷的去除率最高,分别在80%和88%以上。     

胞外聚合物对活性污泥吸附生活污水碳源的影响

为探索活性污泥中不同层胞外聚合物(SB-EPS、LB-EPS和TB-EPS)对污泥吸附性能的影响,以培养污泥、污水厂污泥为研究对象,采用加热法分层提取EPS,研究不同层EPS对生活污水中COD的吸附特征,并采用Lagergern单层吸附动力学模型、Ritchie双层吸附模型和颗粒内扩散模型方程进行动力学数据分析.结果表明:两种污泥的原污泥、-SB污泥和培养-LB污泥与Lagergern单层吸附模型和Ritchie双层吸附模型的拟合效果均比较好,说明污泥吸附过程既存在单层的物理吸附过程,又存在多层的物理化学吸附过程.污泥从外层到内层,EPS含量逐步增加,蛋白质与多糖比值均为外层小于内层,但培养污泥LB-EPS中蛋白质与多糖比值大于TB-EPS.两种污泥单位SB-EPS的吸附量分别为0.650 mg·mg~(-1)、3.37 mg·mg~(-1),吸附速率比原污泥分别增加了0.0997 min-1、0.0390 min-1,因此,SB-EPS可吸附有机污染物,但吸附速率较小.两种污泥单位TB-EPS的吸附量分别为1.06 mg·mg~(-1)、0.443 mg·mg~(-1),吸附速率比原污泥分别增加了10.7 min-1、0.183 min-1,因此,TB-EPS结构紧密,导致吸附速率减慢,但其能很好地将吸附上的污染物保存在菌体细胞壁外而不被释放.而LB-EPS对污染物没有储存能力,只有快速传递污染物的能力.     

利用活性污泥快速富集污水碳源的试验研究

通过小试研究了活性污泥对城市污水中有机物的吸附特征,分析了富碳污泥在静置沉降过程中对有机物的释放过程.结果表明,活性污泥能够快速吸附污水中的碳源,约10 min左右即可完成对不溶性有机物的吸附,对溶解性有机物的吸附过程较慢（约30 min）.富碳污泥在进行静置泥水分离过程中,存在有机物释放过程,在30～100 min的...     

采用活性污泥富集与回收废水中碳源的实验研究

以活性污泥为吸附剂,研究了城市污水中的有机物的强化富集与有效回收的方法与参数.在连续运行模式下,活性污泥对废水中的有机物具有较好的富集效果,COD平均吸附率达到63%,且约50%的溶解性碳源分布在细胞外部,在温和条件下就能被解吸;对氮、磷的吸附效果差异较大,磷的吸附量可达76%,对氮的吸附量较小,氨氮吸附率仅13%.同时,实验还研究了常规 (pH=7.5, 20℃)、加热（pH=7.5, 60℃）和碱性加热（pH=11, 60℃）条件下,污泥水解对有机物、氮和磷的释放情况.结果表明,碱性加热条件更有利于碳源的释放,水解24 h后,挥发性悬浮固体（VSS）对COD的释放率达到了320 mg/g;但氮、磷的释放量有限,释放率（水解8 h,稳定）分别为18 mg/g和2 mg/g.利用活性污泥对污染物的吸附与解吸作用,能够实现废水中碳源的回收,且回收碳源中氮、磷浓度低,对回收碳源的再利用效果影响较小.     

循环式活性污泥法中厌氧生物选择区的运行条件研究

研究了循环式活性污泥法中厌氧生物选择区的停留时间、进水有机物浓度和系统中泥龄、曝气时间等运行参数对选择区内厌氧释磷以及有机物的吸收贮存的影响。结果表明，选择区停留时间lh，系统泥龄5d，曝气2h，进水有机物浓度COD／TP=60--70，选择器中释磷效果及微生物的吸附性能最优，可去除进水中78％的COD。而且污泥沉降性能良好，试验运行过程中，SVI一直保持在30--40ml／g左右。     

活性污泥法处理系统中温度对动力学常数的影响

以含工业废水的城市污水为底物,测定了不同温度条件下活性污泥法污水处理系统的动力学常数,提出了用两个温度系数来表示温度对k值影响的观点.定量地研究了温度对动力学常数的影响,温度和污泥龄对出水质量和处理效率的影响,为我国寒冷地区城市污水处理厂的设计和运行提供了理论依据.     

活性污泥生物反应动力学模型研究

介绍了在进行活性污泥法过程模型化研究中,通过对国内外现有成果改进和强化,所建立的结构化生物反应动力学模型。文中提出了建模的系统化方法;采用概念模型图示和矩阵表达法简明清晰地表述了模型化的思路和全部定性定量信息;并简要地介绍了模型参数估值的试验方法及估值结果。      

不同碳源对活性污泥反硝化能力的影响研究

针对城镇污水处理中碳源不足影响系统脱氮能力的问题,分别以乙酸钠、葡萄糖作为外源性碳源,考察其对活性污泥反硝化脱氮能力的影响。研究结果表明:在碳源投加量分别为50,100,200 mg/L条件下,单位(g)NO-3-N去除增量所需乙酸钠/葡萄糖的投加量分别为8.24 g/49.02g、9.62g/22.57g、—/21.07g。乙酸钠可用作城镇污水脱氮除磷过程中的高效外源性碳源,但从污水处理运行经济性来看,需根据系统实际需去除NO-3-N的量,合理确定碳源投加量。     

多种进水碳源条件下侧流活性污泥工艺的脱氮除磷机制

为提高污水氮磷营养盐的去除能力和稳定性,侧流活性污泥工艺开始被应用于世界多地的污水处理项目.污水有机碳的水解代谢行为影响侧流工艺的营养盐去除机制,但目前的研究多侧重简单碳源物质.本文采用多种碳源种类(简单碳源乙酸钠,大分子碳源葡萄糖、淀粉、蛋白胨、豆油及其组合)模拟实际污水有机碳组成,以探索更复杂碳源在侧流工艺(主流一...     

污泥活性炭对染料的吸附动力学研究

以城市污水处理厂脱水污泥作为原料,采用化学活化法(ZnCl2作为活化剂)制得污泥活性炭,全面研究了污泥活性炭对活性艳红K-2BP、酸性大红GR和直接紫N这3种染料的吸附动力学行为.结果表明,污泥活性炭可以有效地吸附染料,实现污泥的资源化;3种染料的平衡吸附量qe均随着染料初始浓度和温度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量qe的大小顺序为:酸性大红GR＞活性艳红K-2BP＞直接紫N;伪二级动力学模型能够很好地描述3种染料在污泥活性炭上的吸附动力学行为;对于活性艳红K-2BP和直接紫N,颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤,吸附速率同时还受颗粒外扩散过程的控制,而对于酸性大红GR,颗粒内扩散过程不是吸附速率的控制步骤;污泥活性炭对3种染料的吸附是一个吸热过程,吸附活化能较小,主要为物理吸附过程.     

颤蚓对活性污泥沉降性能的影响

系统考察了低、中、高3种不同污泥浓度下(TSS≈4 g·L-1、6 g·L-1和8 g·L-1),一定的颤蚓投加比例对活性污泥沉降性能的影响,并同时考察了颤蚓对污泥特性的影响.研究结果表明,投加颤蚓后60min内,活性污泥沉降速率明显加快,60min时的污泥容积相对于未投加颤蚓前可减少8%～42%;而且.这种效应对污泥浓度高的活性污泥更为显著和有效.然而.通过对污泥特性的分析表明,颤蚓在短时间内(1～3h)对污泥平均粒径、Zeta 电位并无多少影响;此时污泥容积指数(SVI)和胞外聚合物含量(EPS)却反而略有增加.     

Effects of sludge retention time, carbon and initial biomass concentrations on selection process: From activated sludge to polyhydroxyalkanoate accumulating cultures

Four sequence batch reactors (SBRs) fed by fermented sugar cane wastewater were continuously operated under the aerobic dynamic feeding (ADF) mode with different configurations of sludge retention time (SRT), carbon and initial biomass concentrations to enrich polyhydroxyalkanoate (PHA) accumulating mixed microbial cultures (MMCs) from municipal activated sludge. The stability of SBRs was investigated besides the enrichment performance. The microbial community structures of the enriched MMCs were analyzed using terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). The optimum operating conditions for the enrichment process were: SRT of 5 days, carbon concentration of 2.52 g COD/L and initial biomass concentration of 3.65 g/L. The best enrichment performance in terms of both operating stability and PHA storage ability of enriched cultures (with the maximum PHA content and PHA storage yield (Y_PHA/S) of 61.26% and 0.68 mg COD/mg COD, respectively) was achieved under this condition. Effects of the SRT, carbon concentration and initial biomass concentration on the PHA accumulating MMCs selection process were discussed respectively. A new model including the segmentation of the enrichment process and the effects of SRT on each phase was proposed.     

污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能

对污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能进行探讨,将活性炭和污泥基生物炭分别投入A²O工艺厌氧池活性污泥,发现其对COD削减率最高分别为72.9%和41.1%,均能有效削减,生物炭对TN削减率最高为74.1%,优于活性炭.表征显示污泥基生物炭上更易附着活性污泥且比表面积更大.在A²O小试厌氧池中以"1次/污泥龄"为频率投加活性炭、污泥基生物炭和脱脂污泥基生物炭,结果发现:投加污泥基生物炭对COD、TN、TP的削减均优于活性炭,投加脱脂污泥基生物炭对COD、TN的削减与投加活性炭相当,对TP平均削减率高达85.6%,优于活性炭,表明生物炭处理(BT)工艺比粉末活性炭处理(PACT)工艺处理生活污水能力更强,脱脂污泥基生物炭作为污泥脂质提取后的副产品更经济.     

活性炭优化生物阴极提升微生物燃料电池产电性能

对双室好氧生物阴极微生物燃料电池的阴极电极材料进行了优化.使用碳纤维刷阴极启动,进入稳定期后向反应器阴极室投加活性炭颗粒(T2)和活性炭粉末(T3),以提升微生物燃料电池的产电性能.实验结果表明,向阴极投加活性炭可以迅速提高微生物燃料电池的输出电压.投加活性炭颗粒后,T2的开路电压和最大功率密度分别提高了42%和237%;投加活性炭粉末后,T3的开路电压和最大功率密度分别提高了12%和42%.优化后的微生物燃料电池对COD的去除率分别是91.5%、90.3%,库仑效率分别提高了54.4%和17.9%.投加活性炭颗粒效果更好,可以显著提高微生物燃料电池产电性能,同时提高微生物燃料电池的COD去除率和库仑效率.     

生物活性炭老化对滤池过滤阻力和处理效果的影响

利用饮用水厂运行10年的生物活性炭(BAC)装填滤柱,研究活性炭老化对滤柱过滤阻力和处理效果的影响.结果表明,活性炭老化会产生大量小粒径颗粒炭,沉积于活性炭池表层的小粒径颗粒炭产生的过滤阻力是滤柱总阻力的主要来源,其比阻约为底层炭的22倍.强化反冲洗仅可降低初始过滤阻力,移除表层细炭是降低活性炭滤池阻力的有效方法.强化反冲洗对滤柱过滤性能无显著影响.移除表层细炭后,老化活性炭滤柱对总有机碳的去除率由24.71%下降至7.04%,而后恢复至移除前的水平.移除表层炭后老化活性炭对UV₂₅₄和大于2μm颗粒数的去除率与对照组活性炭相似.降低活性炭滤池的反冲强度、延长过滤周期是延长老化活性炭寿命的有效方法.     

Effects of different carbon sources on the removal of ciprofloxacin and pollutants by activated sludge: Mechanism and biodegradation

This research investigated the effects of ciprofloxacin(CIP)(0.5, 5, and 20 mg/L) on SBR systems under different carbon source conditions. Microbial community abundance and structure were determined by quantitative PCR and high-throughput sequencing, respectively.The biodegradation production of CIP and possible degradation mechanism were also studied. Results showed that CIP had adverse effects on the nutrient removal from wastewater.Compared with sodium acetate, glucose could be more effective...     

低DO对活性污泥系统碳和氮去除影响的研究

考察了长期低溶解氧（DO）条件下推流式活性污泥系统碳和氮去除的效果,并从微生物群落结构及动力学特征方面进行了机理分析. 结果表明, 将DO浓度从2.0mg/L降低至0.3mg/L,系统仍可有效地去除污水中的碳和氮,但当DO降低至0.3mg/L时, 系统的脱氮性能波动较大. 随着DO浓度的降低, 系统中细菌的总体群落结构发生改变, 但功能菌群仍为Proteobacteria,约占65%.Nitrosomonas oligotropha、Nitrobacter winogradskyi spp.和Group1Nitrospira等是低溶解氧条件下的主要硝化细菌. qPCR结果显示DO从2.0mg/L降至0.5mg/L时硝化细菌（主要是Nitrospira）得到富集, 保证了低DO条件下的完全硝化. 硝化反应动力学分析也表明, 在一定范围内降低DO可以延迟细菌衰亡以维持活性污泥系统中硝化细菌的生物量. 本研究可为污水处理厂降低DO实现节能运行提供理论支持.