饥饿对硫自养反硝化反应器生物群落结构的影响

采用颗粒硫磺/白云石和黄铁矿/白云石自养反硝化反应器处理二沉尾水,探究饥饿忍耐对反应器去除效果、微生物群落变化的影响及其性能恢复时间.结果表明,在12~14℃的低温条件下,经过30 d的不进水饥饿忍耐后,颗粒硫磺/白云石和黄铁矿/白云石反应器出水NO_3~--N浓度分别从1.78 mg·L~(-1)、11.32 mg·L~(-1)增加到27.87 mg·L~(-1)、26.56 mg·L~(-1).颗粒硫磺/白云石和黄铁矿/白云石自养反硝化反应器分别在重启后的第5 d和11 d使得NO_3~--N去除性能恢复至饥饿前的水平,并且在低温条件下保持了良好的脱氮效果.MiSeq高通量测序结果表明,2个反应器的细菌群落的丰度和多样性饥饿期均低于恢复期,且优势菌门均为Proteobacteria,主要的纲类为β-Proteobacteria.硫磺/白云石反应器中鉴别出Thiobacillus菌属为主要反硝化类群.     

不同填料潮汐流人工湿地处理SBR尾水的对比

通过构建室内潮汐流沸石-石灰石混合填料和沸石填料人工湿地装置,探讨了不同基质人工湿地对SBR尾水中污染物的去除效果。结果表明,沸石对NH4+-N的吸附能力强,且潮汐间歇运行方式使系统一直保持高效的去除NH4+-N的能力,石灰石中Ca、Mg含量高,对P有较好的吸附。潮汐流沸石-石灰石混合填料、沸石填料人工湿地对NH4+-N的去除率分别为99.8%、96.7%,对TP的去除率分别为59.6%、24.9%。石灰石呈中性偏碱性,有利于水中硝化菌、反硝化菌和某些异养菌群的生长。潮汐流沸石-石灰石混合填料、沸石填料人工湿地对TN的去除率分别为43.0%、28.0%,对COD的去除率分别为43.4%、36.7%。沸石-石灰石混合填料人工湿地上层基质中微生物量最高,达到20.45 nmol·g-1填料（相当于E.coli大小的细胞2.0×109个）。2组系统中微生物量具有较明显的分层现象,且上层高于下层,这与污染物随水流推流方向的浓度变化一致。     

印染废水处理厂二级出水的硫自养反硝化脱氮工艺

采用硫/白云石自养反硝化脱氮工艺处理印染废水处理厂二级出水,考察不同污泥接种方式、水力停留时间（HRT）、温度及进水负荷对系统脱氮效果的影响。结果表明：反应器在3 d内即可完成快速启动,工程应用中可不接种污泥;反应器最佳HRT为20 min,TN去除率为40.2%,但反冲洗频率加快;温度、进水负荷对系统脱氮效果影响较大,当温度在25~30 ℃之间,TN平均去除率为43.8%;当进水负荷为（1.37±0.15）kg·（m3·d）-1,TN平均去除率为37.1%,反应器具有较强的抗冲击负荷能力。     

模拟光伏间歇曝气SBR硝化特性

通过耦合农村生活污水间歇排放、SBR间歇运行和太阳能能量密度昼夜变化的特征,模拟光伏间歇曝气,考察以无蓄电池光伏间歇曝气替代常规曝气,降低污水处理设施对电网依赖的可行性,采用SBR处理经厌氧和好氧预处理的生活污水,系统研究了SBR硝化的启动特征及曝气量、HRT(水力停留时间)和温度对其运行效果的影响. 结果表明,在不同曝气量、HRT和温度下,均能实现NH₄+-N的有效去除. ρ(DO)是硝化作用的主要影响因素. 在低曝气量(曝气量为0.6 L/min、温度为20 ℃、HRT为13和16 h)及高水温(曝气量为0.8 L/min、温度为30 ℃、HRT为16 h)条件下,由于ρ(DO)(<3 mg/L)较低,NH₄+-N去除率下降,并且出现了一定程度的NO₂--N累积. 通过对ρ(DO)、pH和E_h(氧化还原电位)的监测表明,E_h变化不规律,而ρ(DO)和pH在一个运行周期内变化规律明显,与硝化进程具有较好的对应性,可将其作为实时控制参数,控制硝化曝气过程.      

饥饿对两级SBR反应器内活性污泥的影响

为探究饥饿期内活性污泥中微生物活性的衰减速率、物理性质的变化及恢复情况,研究了好氧〔ρ(DO)=5.50 mg/L〕/缺氧〔ρ(DO)≤0.03 mg/L〕饥饿期对稳定运行的两级SBR反应器内污泥活性的影响,同时考察了污泥的恢复能力及理化性质的变化. 结果表明:30 d的饥饿使COD_Cr去除率下降了20.8%,r_COD(异养菌活性)由111.8 mg/(L·h)降至59.2 mg/(L·h);NH₄+-N去除率下降了59.2%;COD_Cr去除率、r_COD、NH₄+-N去除率分别在94、97、95 d时恢复. 饥饿期内AOB(氨氧化细菌)的衰减速率(k_AOB)为0.029 d-1,NOB(亚硝酸盐氧化细菌)的衰减速率(k_NOB)为0.021 d-1. 恢复初期AOB的恢复速率(k_AOB′=0.125 d-1)大于NOB的恢复速率(k_NOB′=0.069 d-1),导致NO₂--N的累积. 此外,饥饿期ρ(MLSS)下降了42.6%;SVI(污泥指数)由71.2 mL/g升至135.1 mL/g;w(EPS)(EPS为胞外聚合物)由37.9 mg/g(以VSS计)降至18.5 mg/g,其中主要由w(PN)(PN为蛋白质)的减少所致;各物理指标的变化均可在恢复期内恢复.      

模拟光伏曝气硝化SBR自动控制策略及其AOB群落结构

采用模拟光伏曝气硝化SBR(序批式反应器)去除污水中的NH₄+-N,探究适用于反应器硝化过程的自动控制策略,并采用PCR(聚合酶链式反应)和TA克隆考察反应器内AOB(氨氧化细菌)群落结构. 结果表明,反应器可在15 d内成功启动,NH₄+-N平均去除率达97.8%,出水ρ(NH₄+-N)平均值为0.67 mg/L. ρ(DO)和pH变化曲线上均存在指示氨氧化终点的特征点——氨谷和DO肘,可通过d pH/d t(pH导数)准确判断氨氧化终点,而d ρ(DO)/d t〔ρ(DO)导数〕信号波动较大. Nitrosomonas为反应器内绝对优势AOB,但AOB的群落结构并不稳定,只有2个OTU(分类操作单元)在7个克隆文库(d15、d30、d45、d60、d75、d90和d105)中均有分布,AOB群落结构的平均变化率(Δ₁₅ d)为22.1%±16.5%,20%的AOB累积相对丰度随时间变化范围为40.0%~60.7%,表明维持硝化SBR稳定运行的关键是AOB的多样性及群落结构的动态变化,而不是某些特定的AOB种.      

模拟光伏间歇曝气两级SBR的脱氮除磷效果

基于农村生活污水间歇排放和太阳能能量密度昼夜变化特征,模拟光伏间歇曝气两级SBR处理农村污水,将聚磷菌(PAOs)和硝化菌分开控制在2个反应器中生长,分别命名为厌氧(缺氧)/好氧SBR(A/OSBR)和硝化SBR(N-SBR)。考察进水时间和回流对系统脱氮除磷效果的影响以及单个运行周期内污染物、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)和pH变化规律。结果表明,当进水时间为60 min和5 min,系统对TP的去除率分别为20.6%和56.5%;N-SBR出水与生活污水按1:2比例进入A/OSBR中,系统对TN、TP的去除率分别为57%和30.6%;N-SBR具有稳定的硝化效果,NH4+-N的去除率均能达到90%以上。DO和pH曲线的突跃点与反应终点保持一致,可将其作为实时控制参数。     

模拟光伏曝气SBR除磷性能及其聚磷菌群落结构

基于村落生活污水排水、日光昼夜变化和SBR(序批式反应器)运行方式的特点及强化生物除磷所需的交替厌氧/好氧环境,采用模拟光伏曝气SBR处理生活污水,考察反应器的除磷效果及机理,并采用PCR(聚合酶链式反应)和TA克隆考察反应器内PAO(聚磷菌)的群落结构. 结果表明,反应器在12 d内成功启动,TP去除率从35.4%逐渐升至98.8%,此后TP去除率一直稳定在97%以上,出水ρ(TP)小于0.1 mg/L. 在反应段末期,反应器污泥中w(TP)达60 mg/g以上,其中w(complex-P)(complex-P为胞内聚合磷)达到55.0 mg/g,而w(EPS-P)(EPS-P为胞外聚合物结合磷)所占比例<10%,表明EPS吸附对除磷的贡献很小,除磷主要通过PAO的释磷/吸磷过程实现. 所有PAO均属于“Candidatus Accumulibacter”世系,Ⅱ型Candidatus Accumulibacter(包括Clade ⅡA-Clade ⅡD)是反应器内主要的PAO,其在3个克隆文库(d30、d60、d90)中所占比例分别为80.0%、80.0%和76.7%.      

ABR处理乳品废水的研究

在中温条件下采用厌氧折流板反应器(ABR)处理乳品废水厌氧产氢发酵后的出水,研究了反应器的启动情况,考察了pH和HRT对运行效果的影响,并对有无添加填料的两种ABR的性能进行了比较。结果表明:采用固定HRT并逐步增大进水浓度的启动方式,反应器能在88 d内完成启动。在pH为7～8,HRT为24～48 h时,ABR对COD和SS均有较好的去除效果。当进水COD为3 000 mg/L、SS为200mg/L左右、容积负荷1.5～3 kg COD/(m.3d)时,COD去除率达95%以上,SS去除率在84%以上。在ABR中加入聚乙烯多孔小球填料,可使反应器有更强的抗冲击负荷能力。