曝气密度对曝气系统充氧性能的影响研究

曝气密度(即曝气面积占曝气系统服务总面积的比率)是曝气系统重要的参数之一。以标准氧总转移系数作为评价指标,在小试装置中对不同曝气密度的曝气系统充氧性能进行评价。结果表明:(1)曝气系统标准氧总转移系数随曝气密度增大而显著增大,但同时需要考虑到曝气系统的微孔曝气器布置方式;(2)相同气量下,曝气系统的气泡直径与气泡运动速度随曝气密度增大而减小,气泡停留时间和气含率随曝气密度增大而增大。     

荧光染色法测定活性污泥中的活性生物量

活性污泥中活性微生物量是表征污染物去除能力的重要指标。探索了荧光染色法直接检测活性细菌的原理和测定方法,结果表明,大肠杆菌、唾液链球菌和铜绿假单胞杆菌的活菌细胞浓度与荧光光强的线性相关度都超过0.95;在惰性颗粒物浓度为20 mg/L到60 mg/L的范围内,其对荧光光强的影响可通过线性关系修正;搅拌速度为1 000 r/min且搅拌10 min时前处理效果最好。     

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.     

叶酸对厌氧氨氧化细菌脱氮性能的影响研究

考察了叶酸对厌氧氨氧化细菌对污水脱氮性能的影响,并从胞外聚合物（EPS）、血红素及细胞合成等方面进行了机理分析.结果表明,在叶酸添加量分别为0.5、1.0和1.5 mg·L^-1时,均可提高厌氧氨氧化细菌的污水脱氮性能,且当叶酸浓度为1.5 mg·L^-1时,脱氮性能最好.与对照组相比,在1.5 mg·L^-1的叶酸添加量时,总氮去除率（TNRR）提高到45.3 mg·g^-1·d^-1,增加了32.1%;总EPS提高到175.9 mg·g^-1,增加了66.6%;血红素含量提高到2.35 mg·g^-1,增加了26.4%;厌氧氨氧化细菌功能基因总拷贝数提高到（2.87×10⁸±1.79×10⁷）copies·g^-1,增加了11.1%.经叶酸刺激培养后,污泥系统中的浮霉菌门相对丰度增加了3.5%,系统中占主导地位的厌氧氨氧化细菌为Candidatus Brocadia.     

通风策略对污泥生物干化过程中含氮气体和甲烷排放的影响

我国污泥生物干化过程中含氮气体(NH_3、N_2O、NO)排放的数据十分缺乏,尤其是NO,因其化学性质极其活泼,在以往的研究中甚少涉及.本研究以东北某大型污泥生物干化厂的连续流强制通风槽式污泥生物干化为研究对象,通过现场试验,考察不同通风策略下干化效率以及含氮气体、温室气体的排放特征.结果表明,当污泥初始含水率约50%时,采用前期供氧为主、中期温度控制为主、后期以除湿和散热为目的的通风策略,可以明显加快污泥干化速率(试验组在第11 d时的含水率为36.6%,对照组为42%),提升干化效果(最终含水率试验组为33.6%,对照组为37.6%),减少氨气累积排放量5%(试验组氨气累积排放为208 mg·m~(-3),对照组为219.8 mg·m~(-3));同时降低温室气体累积排放当量[试验组每吨干物料的温室气体排放当量(eCO_2)为3.61 kg·t~(-1),对照组为3.73 kg·t~(-1)].但NO累积排放量试验组比对照组高出15.9%(试验组为1.9g·m~(-2),对照组为1.6 g·m~(-2)).     

SBR工艺污水生物脱氮过程中N2O的释放特征

N₂O是一种可以导致严重全球变暖的主要温室气体,污水的生物除氮处理过程被认为是N₂O释放的重要来源。探究了缺氧-好氧（A/O）模式下SBR系统中N₂O的释放特征和主要来源。结果表明:N₂O的释放主要发生在SBR系统的好氧阶段,其最大释放速率达到2.02 μg/（min·g）,累积释放量为8.2 mg,好氧运行120 min时,测得NO₂--N的累积浓度达到了最高值7.5 mg/L,NO₂--N的积累和N₂O的释放呈正相关性。细菌群落分析发现,A/O-SBR系统好氧阶段的一些优势菌被鉴定为黄杆菌（Flavobacteria）,它们中的部分种群具有好氧反硝化的作用,然而NO₂--N累积会抑制该类细菌的亚硝酸还原酶（Nos）活性,进而使N₂O进一步还原为N₂的途径受阻而释放N₂O。因此,在污水生物处理过程中,应减少或避免NO₂--N的积累。     

改性污泥基吸附剂深度处理出水有机物的研究

本研究通过对污泥热解碳化,并负载传统的混凝剂制成改性污泥基吸附剂（Modified Sludge-Based Adsorbents, MSBAs）,用来深度处理超短污泥龄活性污泥工艺出水有机物（COD）.同时,以总有机物（TCOD）和溶解性有机物（SCOD）去除率及处理前后各类有机物组分特征变化为指标,评价MSBAs深度处理出水中有机物的效果及处理后污水中有机物的潜在风险.结果表明,改性后的污泥基吸附剂均有较好的有机物吸附效果,TCOD的去除效率可达到32.6%以上,其中,Fe₂（SO₄）₃改性制备的污泥基吸附剂对有机物的去除能力最大,TCOD最大的去除效率为42.5%,其中,SCOD最大的去除效率为44.1%.有机物特征分析结果显示,4种MSBAs对污水中疏水酸性有机物（HPO-A）有较好的去除效果,且处理后污水中有机物芳香构造化程度增加,稳定性增加,污水消毒副产物的产生可能性大大降低.     

不同溶解氧条件下A/O系统的除碳脱氮效果和细菌群落结构变化

应用一个在不同的溶解氧(3、2、1和0.5 mg·L-1)浓度下长期运行的缺氧/好氧(A/O)小试系统考察了溶解氧浓度的变化对系统的除碳和脱氮效果以及细菌群落结构的影响.结果表明,A/O系统的除碳和脱氮效果不随溶解氧(DO)的降低而降低,在低溶解氧(0.5 mg·L-1)条件下,系统仍具有很好的除碳和脱氮效果,即化学需氧量(COD)、氨氮(NH+4-N)和总氮(TN)的去除率分别为89.7%、98.3%和88.0%.通过PCR-DGGE方法,对系统中的细菌群落结构随DO浓度的变化规律进行了分析,结果表明,微生物群落结构随DO浓度的变化有所不同,高DO和低DO环境中的细菌群落结构差异较大,但是与高DO条件下系统内的细菌群落相比,在低DO条件下系统内细菌群落仍具有较高的生物多样性.在低DO条件下,系统内的优势细菌主要被鉴定为Proteobacteria.     

SBR反应器厌氧氨氧化系统启动过程中细菌群落结构的变化

以白洋淀岸边带沉积物为接种污泥,启动了SBR厌氧氨氧化反应器.对反应器启动过程中的进出水水质进行了连续监测,并采用PCRDGGE、定量PCR和基因测序等分子生物学技术研究了系统内总细菌和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌群落结构随培养时间的变化规律.结果表明:在启动过程中,总微生物菌群动态变化水平为26.6%~50.5%;微生物多样性先变小后增大,优势菌种得到重新分布;ANAMMOX细菌的群落结构变得单一化,最后系统的优势ANAMMOX细菌是Brocadia属.富集培养阶段SBR系统中ANAMMOX细菌的最大生物量达到了1.73×109copies·g~(-1)干污泥,而且总氮的去除率最高达到约82%.     

污泥基吸附剂耦合混凝剂深度处理有机物的应用研究

以超低泥龄活性污泥工艺产生的剩余污泥为研究对象,通过高温化学活化的方法将其制备成不同的污泥基吸附剂(sludge-based adsorbents,SBAs),并表征了SBAs的物理化学性质,针对现有工艺出水有机物较高的问题,以有机物(TCOD)去除率为评价指标,优选出性能良好的2种污泥基吸附剂(SBA1、SBA5),并将其与2种混凝剂(Fe_2(SO_4)_3和Al_2(SO_4)_3)耦合使用进一步去除水中有机物。研究结果表明:制备污泥基吸附剂的孔隙结构得到了很大改善,SBA5的有机物去除效率优于SBA1。联用试验中,SBA5与Fe_2(SO_4)_3联用的TCOD去除率达到最高为48%。相比于混凝剂对溶解态COD的去除率,联用试验的去除率从25. 5%～34. 7%提升到49. 3%～60. 1%,实现污泥资源化的同时提高了有机物的去除率。