废水生物脱氮除磷机理与技术研究的进展

本文介绍了硝化－反硝化，短程硝化－反硝化，厌氧氨氧化等生物脱氮 过程和生物除磷过程的机理及目前国内外的研究现状和比较成熟的技术，并对我国开展这方面的研究前景提出了展望。     

微生物电解产氢新技术研究现状与进展

微生物电解产氢是在微生物燃料电池的基础上发展而来的一种新的有潜力的产氢技术。将原有的微生物燃料电池进行适当改装,使其处于厌氧环境中,另外再加一个外加电压,从而使电池的阴极反应变成电子与质子的反应,产生氢气。微生物电解产氢技术的外加电压远低于电解水产氢技术所需的电压,产氢效率也比微生物发酵产氢高,且能将有机物彻底氧化,极大地提高了能源利用率。目前,国外已有研究将该技术应用于城市生活污水、养猪废水等,实现了废水的资源化利用。文章简述了微生物电解产氢的机理,归纳了其系统构成,并结合该技术在微生物、阳极、阴极和膜等方面的发展现状对其应用前景及发展方向进行了探讨。     

外加酶强化剩余污泥水解的研究

采用向污泥中外加酶强化污泥水解的处理方式,考察了单一酶和复合酶的加入对城市污水厂剩余污泥的破解及减量化的影响,并探讨了酶水解过程动力学.结果表明,外加酶可以促进污泥中悬浮固体的溶解和大分子有机物的降解.当酶最佳投加量(以TS中加入酶量计)为60 mg/g时,淀粉酶比蛋白酶的水解效果好,SCOD/TCOD由16.3%上升到22.3%,VSS去除率由39.8%提高到54.24%.同时,复合酶的水解效果较单一酶的效果好,当水解温度为50℃,蛋白酶和淀粉酶的比例为1∶3时,水解效果最佳,VSS去除率达68.43%,还原糖、NH+4-N浓度分别由37.29和47.60 mg/L增加至177.8和143.43 mg/L.酶水解过程的前4 h,蛋白酶和淀粉酶活力均呈上升趋势,符合一级反应动力学,水解4 h左右达最大值,分别为2.57 U/mL和4.64U/mL,之后酶活力逐渐下降.     

全程自养脱氮污泥颗粒化及其脱氮性能的研究

利用厌氧颗粒污泥作为种泥,启动SBR反应器,旨在培养全程自养脱氮颗粒污泥以及研究全程自养脱氮过程中污泥理化性质的变化.结果表明,先在厌氧条件下富集厌氧氨氧化微生物,然后在曝入的氮气中添加一定量空气,控制反应器的DO在0.3～0.5 mg/L,实现全程自养脱氮颗粒污泥培养是可行的,总氮去除率最高达到75.3%.实验用水中过高的钙盐和磷盐会形成钙盐沉积物,并在污泥中积累,导致污泥中有机组分减少,污泥脱氮性能变差.降低试验用水中Ca盐的投加量,经过驯化,污泥中的有机组分会逐渐增加,污泥脱氮性能逐渐恢复.     

全程自养脱氮颗粒污泥培养及动力学研究

SBR反应器接种厌氧颗粒污泥,经过3个阶段培养,成功培养出全程自养脱氮颗粒污泥,并对颗粒污泥系统进行动力学研究.建立了描述全程自养脱氮的动力学模型.由于溶解氧(DO)在颗粒污泥内呈梯度分布,模型引入DO校正系数.通过模型研究反硝化作用、亚硝酸盐和DO对过程的影响,模拟结果与实测结果相一致.结果说明,异养反硝化菌的存在,在一定程度上影响厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程,但是随着启动的进行,反硝化的影响逐渐降低.初始亚硝酸盐浓度为20~30 mg/L时,厌氧氨氧化开始受到抑制,总氮去除率开始降低.DO浓度的过高或过低都会导致全程自养脱氮效果受限制.根据进水氨氮浓度调整DO浓度,可使总氮去除效率达到较佳水平.进水氨氮浓度为80 mg/L时,最佳DO为0.3~0.6 mg/L.     

微生物超量吸收实现生物脱氮

研究了SBR在不同pH值条件下处理模拟城市生活污水中的脱氮效果.结果表明,在曝气时间为4 h,沉淀静置时间为4h,进水COD浓度为250~300 mg.L-1,进水NH4+-N浓度30~40 mg.L-1时,R2(pH为8.0±0.2)出水氨氮浓度降到0~1 mg.L-1同时有大量的硝态氮生成,出水中硝态氮(NO3--N+NO2--N)的浓度基本在8~10 mg.L-1之间,TIN(TIN=NH4+-N+NO3--N+NO2--N)的去除率在70%左右.R1(pH为7.0±0.2)出水氨氮浓度降到0~5 mg.L-1,而硝态氮浓度在整个过程中基本保持不变且含量极低(1~2 mg.L-1),污泥中总氮含量较高且4 h好氧阶段呈先下降后上升的趋势,典型周期好氧开始时污泥中总氮含量为214 mg.g-1,好氧1 h时含量为210 mg.g-1,好氧结束时含量为215 mg.g-1,水相中TIN的去除率达到85%以上.说明在本研究特殊的工艺条件下,SBR能实现较高的生物脱氮效果,但氮的去除并不是通过传统的硝化反硝化途径实现,而是通过排除微生物超量吸收的富氮污泥来实现.     

不同乙酸钠/甘油比对好氧/延长闲置SBR除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,以甘油和生活污水中常见的乙酸钠作为碳源,建立了5个好氧/延长闲置序批式反应器(乙酸钠/甘油比分别为1∶0、4∶1、1∶1、1∶4和0∶1),考察了各反应器长期运行过程中的除磷效果,并通过分析典型周期内磷及微生物体内各储能物质的变化,初步探究不同乙酸钠/甘油比对除磷性能的影响机理.研究表明,当乙酸钠/甘油比由1∶0逐渐降至4∶1和1∶1时,平均除磷率由90.1%升至92.5%、97.3%.乙酸钠/甘油比继续降至1∶4及0∶1时,系统除磷率降至65.7%、53.4%.当乙酸钠/甘油比为1∶1时,聚磷菌体内合成大量聚羟基脂肪酸酯(PHAs)(2.55 mmol·g-1,以每g VSS积累的C(mmol)计,下同),为后续磷的吸收及聚磷合成提供更多的能量,而以甘油作为单一碳源时,PHAs合成量最少(0.82 mmol·g-1),糖原合成量最大(2.56 mmol·g-1,以每g VSS积累的C(mmol)计).     

溶解氧对好氧/延长闲置SBR除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,乙酸钠为外加碳源,考察不同溶解氧(DO)浓度下好氧/延长闲置(O/EI)序批式反应器的除磷效果,并通过分析典型周期内磷元素及微生物体内各储能物质的变化,探究DO浓度对O/EI工艺除磷性能的影响机制.结果表明,低DO浓度(1 mg·L-1)条件下,O/EI系统具有良好的除磷效果,除磷率高达96%,单位污泥除磷量为5.02 mg·g-1;而当DO浓度较高(4 mg·L-1)时,反应器内磷的去除率降至50%,单位污泥除磷量仅2.81 mg·g-1.研究表明,在DO浓度为1 mg·L-1时,微生物能合成较多聚羟基脂肪酸酯(PHAs),糖原的合成及利用较少,系统好氧吸磷量远高于其他反应器,并在闲置期释放出更多聚磷酸盐.可见,DO可通过影响微生物体内PHAs和糖原的合成及转化,闲置期释磷,好氧前期释磷及好氧吸磷,进而影响系统的除磷性能.     

外加酶强化剩余污泥微生物燃料电池产电特性的研究

以剩余污泥作为接种液和基质,探讨了外加酶(中性蛋白酶、α-淀粉酶)强化单室型剩余污泥微生物燃料电池产电效率的可行性,研究了酶投加量对微生物燃料电池的产电特性及剩余污泥减量的影响.结果表明,在相同条件下,实验组产生的最大功率密度远远高于对照组;当酶的总投加量为10 mg.g-1时,最大输出功率密度及污泥水解效率达到最大,即中性蛋白酶组的最大功率密度、库仑效率、TCOD去除率、TSS去除率、VSS去除率分别为507 mW.m-2、3.98%、88.31%、83.18%、89.03%,而α-淀粉酶组则分别为700 mW.m-2、5.11%、94.09%、98.02%、98.80%.本实验采用向剩余污泥中投加酶的方法,成功增强了微生物燃料电池的产电效率,同时对剩余污泥有效地进行了处理,为微生物燃料电池的实际应用提供了新途径.     

培养基对菌产微生物絮凝剂的影响研究

研究了培养基成分种类及其用量对菌产微生物絮凝剂的影响。结果表明,较高的C/N比对菌产絮凝剂有利,碳源中的蔗糖是菌株Aeromonassp.N11产絮凝剂的良好碳源,氮源以采用复合氮源为佳。培养基中加入酵母膏有利于絮凝剂的产生。NaCl能够促进所产絮凝剂的絮凝活性,碳源蔗糖和氮源脲对菌产絮凝剂的影响最大。利用正交实验得出产絮凝剂培养基的最佳配比为蔗糖20g/L,酵母膏08g/L,脲05g/L,硫酸胺05g/L,NaCl7g/L。