厌氧反应器中絮状污泥成核过程研究

采用本课题组建立的定量方法研究了中温内循环厌氧反应器中絮状污泥的成核过程.经过85 d,污泥平均粒径由47.8 μm增至96.1 μm,成核过程基本完成.成核过程中的污泥平均粒径与成核时间线性相关性显著,相关系数达到0.989 3,污泥粒径的平均增长速率为0.58　μm/d.污泥含核率从第1　d的7.6%增长至第 85　d的36.1%.含核率的增长速率波动较大,经历了快-慢-较快3个阶段.试验过程中,污泥ECP含量与污泥含核率的增长速率明显正相关,表明ECP可能是污泥成核速率波动的原因.随成核进行污泥活性呈上升趋势,而污泥沉降性能的改善并不明显.上述定量方法以及研究结果均有利于在反应器层面了解污泥颗粒化机制.     

产甲烷改良UASB启动试验及最优水力条件研究

在中温两相厌氧工艺处理玉米酒精废水的基础上,进行产甲烷改良UASB的启动试验和颗粒污泥的培养,考察水力条件对反应器处理效果的影响。试验采用低负荷启动方式,通过增大处理量和提高进水COD浓度逐级提高容积负荷,通过强制内回流控制反应器中水力条件,使产甲烷改良UASB在最佳条件下运行。63 d后反应器中形成的污泥床颗粒化程度高,粒径>0.7 mm的颗粒污泥占82%以上,产气速率和COD去除率分别达到539 L/d和90%,产甲烷改良UASB启动顺利完成;改良UASB作为两相厌氧工艺的产甲烷相可以自行调节其进水pH,启动时pH的人工调节可以在反应器进入颗粒污泥成熟期时停止;反应器的最佳水力条件为:上升流速为0.62 m/h、回流比300%;最优操作条件下产甲烷改良UASB具有良好的抗冲击负荷能力。     

选择压法培育好氧颗粒污泥的试验

以普通絮状活性污泥为接种污泥,葡萄糖为碳源,在序批式反应器中培育出好氧颗粒污泥增加COD负荷的同时,减少沉降时间以造成选择压,强化好氧颗粒污泥的形成根据污泥的形态变化,颗粒污泥的形成可分为3个阶段.反应器启动67d出现颗粒污泥COD负荷4.8kg/(m³·d)、表面气体流速0.0175m/s时,反应器中活性污泥完全颗粒化颗粒污泥粒径大多6～9mm,MLSS 7800mg/L,最小沉降速率32.7m/h.好氧颗粒污泥具有在高负荷下良好的COD去除率.对好氧颗粒污泥的基本性质及其形成的影响因素进行了初步分析.     

连续流CSTR反应器中好氧污泥的颗粒化及其特性

采用连续流完全混合反应器(CSTR)对好氧污泥的颗粒化进行试验研究。以乙酸盐作为碳源、由营养和微量元素配制的人工配水作原水(COD=150~500 mg/L、pH=6~7)、以污水处理厂活性污泥接种,在常温(25~30℃)条件下,经过20多天的运行,培养出外观为淡黄色、颗粒粒径为1~5 mm(平均为2~3 mm)的好氧颗粒污泥。污泥颗粒化过程由EPS作用下的自絮凝、大量丝状菌的缠裹及细颗粒间的黏附结合等作用产生,经过絮凝核的形成、絮凝核的黏附、颗粒的形成和颗粒的成熟等几个阶段。反应器运行稳定高效,在水力停留时间为2.82 h、COD有机负荷为4.24 kg/(m3.d)的条件下,COD、NH4+-N和PO43--P的去除率分别为85%~90%、90%和50%~70%。颗粒污泥具有极好的沉降性能,沉降速度达30~58 m/h。     

UASB反应器处理高浓度食品发酵废水启动特性研究

使用UASB反应器处理高浓度食品发酵废水,研究了中温条件下反应器的启动、污泥颗粒化及废水处理效果。研究表明:采用接种颗粒污泥与消化污泥的混合泥,以增加进水浓度的方式提高负荷,运行92 d后,反应器启动成功。当进水COD约为8500 mg/L,COD容积负荷为2.8 kg/(m3·d)时,COD去除率接近80%;启动结束时,反应器内VSS达到26.33 g/L,VSS/TSS为0.78;粒径>0.5 mm的颗粒污泥的比例增加到83.3%,粒径>0.5 mm污泥的平均沉降速率为56.17~86.45m/h;污泥产气量达到157 mL。     

UASB反应器处理CMC废水的启动特性研究

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以高浓度羧甲基纤维素(CMC)废水为处理对象,研究了中温条件下UASB反应器的启动、颗粒污泥特性和废水处理效果.结果表明,采用接种颗粒污泥与消化污泥的混合泥进行培养,并逐步提高进水CMC废水浓度,运行80 d后,可实现UASB反应器的启动;当进水COD值达到4 000 mg/L,容积负荷6.86 kg/(m3.d),COD去除率在80%以上;反应器内污泥实现颗粒化,且颗粒污泥的比产甲烷活性良好.     

EGSB反应器快速培养厌氧颗粒污泥

在EGSB反应器中接种取自UASB反应器的絮状污泥(占总接种污泥量的4/5)和少量厌氧颗粒污泥(粒径<0.8mm,占总接种污泥量的1/5),对用该反应器快速培养厌氧颗粒污泥进行了试验研究,结果显示:经过35d运行,反应器中的污泥出现明显的颗粒化现象,平均粒径达1.4mm,且粒径分布均匀,中间粒径(1～2mm)的质量分数达61.84%。当进水COD浓度为7500mg/L,容积负荷为52kg/(m3.d),水力停留时间约3.2h,回流比为12,上升流速为3.4m/h时,反应器仍可稳定运行,COD去除率达95.4%,且在此运行条件下,通过排泥维持反应器内的MLSS为45g/L时,污泥的增长最为迅速,经过4～5d,MLSS可达65g/L。     

包埋固定化微生物厌氧反应器启动特性研究

为克服难降解废水厌氧微生物反应器启动初期生物易流失和启动过程缓慢的缺点,将厌氧絮状污泥进行固定化包埋作为厌氧反应器的接种污泥处理有毒难降解的PTA废水,同时考察固定化细菌在厌氧反应器启动过程中的变化特性.结果表明,经过136 d的运行,反应器在COD有机负荷为3 kg.(m3.d)-1,水力停留时间为3~4 d的运行条件下,PTA废水的COD去除率可以达到75%~85%,且系统具有比较好的稳定性和生物量保持能力.另一方面,胞外聚合物(EPS)的变化、产甲烷菌DNA特异性扩增和包埋颗粒的扫描电镜观察结果表明,虽然包埋载体在一定程度上限制了传质速度,但包埋颗粒中的厌氧微生物在微生物相和数量上都仍有显著的变化和增长.     

连续流态下以实际低基质生活污水培养好氧颗粒污泥及其脱氮性能

研究了连续流系统污泥颗粒化过程中COD、氨氮和TN的去除效果以及成熟好氧颗粒污泥的物理性质和脱氮动力学.结果表明40 d内连续流系统内能形成好氧颗粒污泥.随着颗粒化程度的提高,系统脱氮除碳性能有所增加;第41~60 d稳定运行期间,系统对COD、氨氮和TN的平均去除率分别到达到85.54%、95.5%和65.56%,且反应过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的积累不高.成熟颗粒污泥有较多的空隙结构,含有大量的胞外聚合物,相比于接种絮状污泥,其含水率、湿密度、沉降速度、机械强度、SVI值等都体现出了明显的优势.成熟好氧颗粒污泥同步硝化反硝化效率为81.69%,硝化速率(以NH+4-N计)和反硝化速率(以NO-x-N计)分别为5.78 mg·(L·h)-1和4.90 mg·(L·h)-1.     

序批式气提生物反应器(SABR)处理氯苯胺类有机废水好氧污泥颗粒化研究

研究了序批式气提生物反应器(SABR)处理氯苯胺类(CAs)有机废水过程中好氧污泥的颗粒化.SABR运行15d后,反应器内出现细小污泥颗粒,通过缩短循环时间与污泥沉降时间,并逐步提高COD与CAs进水负荷,SABR运行48d后污泥颗粒化明显;反应器在循环时间为12h、污泥沉降时间为6min、表面气速为2.4cm.s-1、COD负荷为1.0~3.6kg.m-3.d-1、CAs负荷逐步提升至800g.m-3.d-1的条件下继续运行50d,SABR污泥颗粒化趋于成熟,COD、CAs去除率稳定在90%、99.9%以上.根据污泥形态、最小沉降速率、SVI和目标污染物降解性能的变化,好氧污泥颗粒化过程可分为启动期、颗粒污泥形成期、生长期和成熟期.成熟好氧颗粒污泥粒径为0.9~2.5mm,平均颗粒密度为64g.L-1(以MLVSS计),污泥最小沉降速率为68.4m.h-1,SOUR为167mg.g-1.h-1;颗粒污泥外形为圆形或椭圆形,呈橙黄色,结构较致密,颗粒内外分布有丰富的类球菌、类短杆菌,与胞外多聚物交织共存.     

厌氧反应器中污泥迅速颗粒化研究

以实验室规模的厌氧膨胀污泥床反应器(简称EGSB)内的活性污泥为研究对象，主要讨论影响活性污泥迅速颗粒化的因素，以加快絮状污泥的颗粒化进程。采用对比的实验方法，分别在反应器内加入小球藻和活性炭为载体进行对照实验。结果表明，小球藻和活性炭的加入在迅速提高COD去除率，污泥粒径增大和增强颗粒污泥沉降性方面有明显优势，胞外多聚物的含量均比接种时和对照实验中的相关数据有明显增加，颗粒污泥表面以产甲烷丝状菌和杆状菌为主。小球藻和活性炭的加入有助于加快活性污泥的颗粒化进程。     

以脱水污泥为接种污泥促进好氧污泥颗粒化

以脱水造粒形成的物理颗粒污泥为接种污泥,明显提高了好氧污泥颗粒化速度.研究结果表明：在第20d,接种物理颗粒污泥的R2中90%以上的污泥粒径即大于0.2mm,而接种絮状污泥的R1中只有26.7%.颗粒化过程中,接种物理颗粒污泥的R2中SVI始终小于80mL/g沉降性能良好,第25d时污泥浓度为6300mg/L,而R1为3200mg/L.脱水过程未对污泥活性造成明显影响,培养期间两者COD去除率均大于90%,但培养后期R2中TN的去除率约为70%,明显优于R1的55%,其主要原因为R2中的污泥粒径大于R1.经过5d的曝气剪切后仍有39.8%的物理颗粒污泥大于0.2mm,为颗粒化提供了大量诱导核,同时物理颗粒污泥内部营养传输孔道的形成与EPS的內源消化和反硝化产气有关.     

基于不同接种污泥复合型厌氧氨氧化反应器的快速启动特征

为获得快速启动厌氧氨氧化的最佳污泥源及厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成工艺,采用本实验室自主研发复合型CAMBR反应器(厌氧折流板反应器(ABR)+膜生物反应器(MBR),分别接种厌氧颗粒污泥(R1)和絮状反硝化污泥(R2),考察不同接种污泥的厌氧氨氧化启动特征和颗粒化程度.结果表明,R1与R2反应器分别耗时45 d和60 d均成功快速启动厌氧氨氧化,其启动过程均可分为活性停滞期、活性提高期、活性稳定期3个阶段,但每个阶段氮素的去除规律略有不同,稳定运行期内,R1和R2反应器内NH_4~+-N和NO-2-N的平均去除率均高达95%以上;此外,R1反应器中形成了直径0.8~1.6mm为主的厌氧氨氧化红色颗粒污泥,R2反应器则以不规则块状和絮状为主,颗粒化程度较低,两个反应器内均可观察到红色颗粒污泥上浮现象;稳定运行期内NH_4~+-N、NO-2-N和NO_3~--N之间的定量关系分析表明:R1反应器内可能存在着硝酸盐型厌氧氨氧化,致使NH_4~+-N过量转化,R2反应器内则为典型亚硝酸盐型厌氧氨氧化.     

含盐染料废水高温厌氧处理工艺特性研究

研究升流式厌氧污泥床反应器(UASB)在高温条件下处理含盐染料废水的工艺特性及颗粒污泥性能。结果表明,在以常温厌氧絮状污泥为接种污泥,运行温度为(55±1)℃,水力停留时间为12h,含盐量为50000mg/L,CODCr为900~1000mg/L,染料活性红2(RR2)浓度为100mg/L条件下,78d达到运行稳定,CODCr和RR2去除率分别为44%和85%以上。反应器中高温耐盐厌氧颗粒污泥粒径为1.0~2.0mm,其生物相组成以短杆菌、球菌、丝状菌为主。     

工业有机废水为共基质培养降解五氯酚厌氧颗粒污泥

研究了工业有机废水和五氯酚(PCP)共存条件下,改良UASB反应器中厌氧污泥的颗粒化过程.实验发现降解PCP厌氧颗粒污泥形成可分成污泥驯化、颗粒污泥出现与成熟3个阶段,污泥颗粒化过程中污泥量、污泥活性和厌氧消化3大类群细菌数量与生态分布发生特征性变化,所培养颗粒污泥具有脱氯降解PCP的活性,产甲烷优势菌为杆状或长丝状产甲烷丝菌,在生物结构上形成互营微菌落,但污泥颗粒无明显层次性微结构.作为共基质的有机废水其种类影响着颗粒化进程、颗粒污泥脱氯活性与产甲烷优势菌.     

在 UASB 反应器中颗粒污泥的培养与应用研究

七十年代以来,世界各国出现了一批高速废水厌氧处理工艺,其中上流式厌氧污泥床(简称UASB)反应器是应用最广泛的装置之一。由于在UASB反应器中污泥的沉降性能不仅影响反应器结构,而且直接决定了反应器能否高负荷、高效率地运行,因此近几年来国内外一些学者都开始对具有优良沉降性能和高活性的颗粒污泥进行研究,但在我国,目前几乎所有的生产性UASB装置内污泥都是絮状的,处理负荷和效率都较低,本文研究了在UASB反应器中污泥颗粒化的条件和培养技术,并在此基础上对有关颗粒污泥实用性等方面的问题也进行了一定的探讨。     

Effects of activated sludge flocs and pellets seeds on aerobic granule properties

Aerobic granules seeded with activated sludge flocs and pellets (obtained from activated sludge flocs) were cultivated in two sequencing batch reactors and their characteristics were compared. Compared with granules seeded with activated sludge flocs, those seeded with pellets had shorter start-up time, larger diameter, better chemical oxygen demand removal e ciency, and higher hydrophobicity, suspended solid concentration, and Mg2+ content. The di erent inocula led the granule surface with di erent microbial morphologies, but did not result in di erent distribution patterns of extracellular polymeric substances and cells. The anaerobic bacterium Anoxybacillus sp. was detected in the granules seeded with pellets. These results highlighted the advantage of pellet over activated sludge floc as the seed for aerobic granulation and wastewater treatment.     

颗粒-絮状污泥耦合单级自养脱氮系统的脱氮性能分析

在SBR（Ⅰ）反应器中快速启动颗粒-絮状污泥耦合单级自养脱氮系统,研究启动前后颗粒、絮状污泥脱氮性能的变化。取启动前和系统构建成功后的污泥进行批试实验,通过甲醇抑制厌氧氨氧化菌（AAOB）活性来研究厌氧氨氧化和反硝化比例的变化。絮状污泥总氮去除率（NRE）从启动前的10.14%提高至启动成功后的89.70%,其中厌氧氨氧化脱氮占比从2.23%提高到83.70%,反硝化脱氮占比从7.91%减少到5%~6%;颗粒污泥的NRE从启动前3.90%提高至启动成功后的83.20%,厌氧氨氧化占比从不足1%提高到80.20%左右,反硝化占比从7.72%减少到2%~3%。     

厌氧颗粒污泥性质与颗粒化研究新进展

厌氧污水处理工艺已经成功地应用到很多领域，目前大多数高效厌氧反应器的良好效果来自于高活性厌氧颗粒污泥。而颗粒污泥的性质、结构以及形成机理也成为国内外学者研究的热点。重点阐述近年来的研究成果，主要包括厌氧颗粒污泥的性质以及影响颗粒化的各种因素。。