加速厌氧污泥颗粒化的研究进展

厌氧污泥颗粒化过程是一个多阶段过程,取决于操作条件、基质组成等多种因素.在简述污泥颗粒化机理及影响因素的基础上,综述了近年来加速厌氧污泥颗粒化的研究进展,指出厌氧污泥颗粒化应用前景广阔,并提出了几点建议.希望能为厌氧污泥颗粒化技术的工程实践提供一定的理论基础.     

接种厌氧消化污泥EGSB反应器的快速启动

对接种市政消化污泥的EGSB反应器的启动进行实验研究以寻求快速启动EGSB反应器的有效方法。接种厌氧消化污泥EGSB反应器的成功启动仅需要46d。在整个启动期保持适当的液体上升流速是非常重要的。启动初期，高液体上升流速能够将悬浮污泥冲出反应器，使适合聚集的微生物留在反应器内。接下来需要降低进水流量和液体上升流速以利于构建稳定的微生态系统，使高活性颗粒污泥尽快形成。然后适当提高液体上升流速能保持污水与微生物的良好接触，促进颗粒污泥内外高效传质，形成更加稳定高效的微生物群落结构。为尽快形成高活性颗粒污泥，保证产甲烷菌的最佳营养需求是关键，可通过考虑进水基质、微量营养元素和硫化物来提高其活性。     

静压快速启动亚硝酸盐依赖型甲烷厌氧氧化反应

在序批式反应器(SBR)中接种污水厂厌氧池污泥和深层水稻土的1∶1混合污泥,在阶段性提升基质NO_2~--N浓度的条件下,考察静压条件对亚硝酸盐依赖型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO)反应快速启动过程的影响,并对N-DAMO反应的主导微生物的丰度变化进行分析.结果表明运行120 d后,常压(R1)和0.3 MPa静压(R2)条件下,都观测到了明显的N-DAMO现象,并且R2的NO_2~--N去除速率达到了36.90 mg·(L·d)~(-1),较R1提高了24%;其4 h内平均脱氮速率(以NO_2~--N计)达到0.10 mmol·(L·h)~(-1),比R1提高了186%.R2中富集得到的污泥粒径约为R1的2倍,比表面积更大,优化了污泥中甲烷的传质情况,有助于N-DAMO反应的进行,且R2污泥的N-DAMO比活性(以N/VSS计)达到了0.29 mg·(g·h)~(-1),是R1的2倍.此外,静压有助于N-DAMO功能微生物Candidatus Methylomirabilish oxyfera(M.oxyfera)的生长,实验结束时R2中M.oxyfera细菌16S rRNA基因的丰度比接种初期提高了22倍,是同阶段R1中的10倍.可见,提高静压能够有效促进N-DAMO反应的启动.     

好氧锥形流化床生物膜反应器启动与生物膜形成特征研究

对好氧锥形流化床膜生物反应器（A-TFBBR）的启动特征、生物膜行为、特征和结构进行了详细的探讨,并与相近启动条件下的传统柱状流化床生物膜反应器（A-CFBBR）的启动行为进行比较.结果表明,自然培养生物种源的方法与传统的以活性污泥做种源的方法相比节省了生物驯化和淘汰的时间,在短时间内就完成了生物反应器的启动（柱状床11 d,锥形床16 d）,而一般以活性污泥为种源则大都需要100～300 d的启动时间.另外,采用这种方法在A-TFBBR反应器和A-CFBBR反应器中获得的生物膜厚度分别仅为(32±1) μm 和(24±2) μm,低于大部分报道的生物膜厚度.2个生物反应器都表现出理想的COD去除能力,其中A-TFBBR反应器对COD的去除率高达95%以上,比A-CFBBR对COD的去除率平均高出15%.     

Performance and bioparticle growth of anaerobic baffled reactor (ABR) fed with low-strength domestic sewage

We investigated the performance of a 15.3 L capacity anaerobic baffled reactor (ABR) toward the treatment of low-strength domestic wastewater. The start-up period of the ABR was finished within approximately 130 days at a temperature below 25°C. The average COD_Cr in the effluent was 165 mg·L^-1, and the corresponding COD_Cr removal efficiency of the ABR was 52.3%. During the third stage (from day 130 to day 233) of ABR operation, the average COD_Cr in the effluent reached 71 mg·L^-1, which meets the secondary discharge requirement of the Integrated Wastewater Discharge Standard (GB 18918-2002, China). Moreover, partial microbial separation was observed along the five ABR compartments through scanning electron microscopic images. The geometric mean diameter of bioparticles in the five compartments increased from 0.050 mm to 0.111, 0.107, 0.104, 0.110, and 0.103 mm during the start-up stage. After operation for 179 days, the corresponding diameters further increased to 0.376, 0.225, 0.253, 0.239, and 0.288 mm, respectively. The fractal dimensions of the bioparticles indicated that these particles have smoother surfaces and more compact structures during ABR operation. Morphological analysis of the bioparticle sections demonstrated that the bioparticles have a pore volume of 30%–55%. The highest porosity was observed for the bioparticles in the second ABR compartment, whereas the lowest fractal dimension of bioparticle section was observed in the fifth compartment.     

UASB+SBR工艺处理皂素生产废水的快速启动研究

皂素生产废水为难处理高浓度酸性含硫有机废水.其中高含量的硫酸盐在厌氧条件下产生大量的H2S,造成了对厌氧微生物的抑制作用,严重影响厌氧生物处理的效果,甚至使厌氧消化完全失败,使该类废水的处理较为困难.为了有效解除硫酸盐对生物处理设施中微生物的抑制,找出皂素生产废水的快速启动运行的方法,本文选用了UASB SBR组合工艺进行了2个月左右的动态连续流实验,对硫酸盐抑制的解除方法进行了研究,提出了相应的解除硫酸抑制厌氧消化的方法,找到了UASB快速启动的有效方法.小试连续运行实验结果表明,在UASB中加入适量铁屑和活性炭颗粒,以生活污水处理厂剩余污泥为种泥可以成功实现UASB SBR处理系统的快速启动,消除DO2-4对生物处理系统的影响,并在较短的时间内(21 d左右)培养出了厌氧颗粒污泥.UASB启动后,在进水COD质量浓度34 000mg/L左右时,COD的去除率一直保持在95%以上,出水COD质量浓度维持在1 300 mg/L左右.厌氧出水经过SBR处理后,出水水质达到了<综合污水排放标准>中的二级排放标准要求.该快速启动方法可供类似酸性高浓度有机废水处理和调试参考.     

匹配厌氧氨氧化的SHARON工艺启动研究

氧化部分氨氮到亚硝酸氮,然后进行完全自养厌氧氨氧化反应,即称SHARON-ANAMMOX工艺,该工艺是近年开发的针对高浓度氨氮废水生物处理较为经济合理的技术之一。其过程控制的关键是第一步亚硝化(SHARON)工艺积累亚硝酸菌,并使氨氮氧化到亚硝酸氮的转化率控制在50%左右,以最合理满足厌氧氨氧化对底物的需求。在进水pH=7.6,ρ(氨氮)=750 mg/L时顺利启动了SHARON反应器,氨氮的转化率达50%左右。研究结果表明,进一步提高氨氮浓度和进水pH,反应器可以维持稳定运行。     

常温下内循环厌氧反应器的启动研究

研究了内循环厌氧反应器(IC反应器)在常温下处理葡萄糖配水的启动特性。结果表明:在运行温度为25~35℃的条件下,反应器经70 d启动完成,且IC反应器具有较好的处理效果,反应器内能形成大量的颗粒污泥。启动完成后,进水COD浓度在3 000 mg/L左右时,COD去除率一直保持在95%以上,出水COD浓度维持在200 mg/L左右。当HRT为5.8 h,容积负荷为11.9 kg/(m3.d)时,出水VFA低于200 mg/L,产气量为33 L/d,反应器运行正常。     

昆船污水处理站微孔曝气池的启动研究

昆明船舶公司生活区污水处理站采用改进型的A2/O工艺,直接利用其生活污水培养污泥,并随时观察和分析工艺中的微孔曝气池运行状况。结果表明:采用自然培菌的方法,通过近3个半月的污泥培养,顺利实现微孔曝气池的启动。其中,COD、NH3-N的去除变化反映了曝气池启动的进程,至曝气池启动结束,COD和NH3-N的去除率分别达到了78.4%、75.7%。     

内循环式厌氧反应器启动过程中颗粒污泥的特性

研究了IC反应器的快速启动方法和启动过程中颗粒污泥性质.结果表明,由于反应器成功滞留了大量活性高、沉降性能好的颗粒污泥,反应器初次启动可在20d内完成,二次启动15d内完成,反应器负荷可达12～15kg·(m³·d)^-1,COD去除率85%以上;IC反应器启动结束后,其颗粒污泥的性质发生显著变化,平均粒径由0.88mm增大到1.25mm,平均沉降速度由接种污泥的35.4m·h^-1增加到105.17m·h^-1,最大比产甲烷活性382.98 ml·(g·d)^-1]几乎为初期的4倍,产甲烷优势菌由Methanothrix转变为产甲烷球菌和短杆菌.