氧氟沙星与聚苯乙烯微塑料复合污染对剩余污泥厌氧消化的影响

为探究抗生素与微塑料复合污染对厌氧消化的作用影响,采用BMP实验考察了不同质量浓度氧氟沙星(OFL)、聚苯乙烯(PS)微塑料对剩余污泥厌氧消化产甲烷的影响行为,并通过分析溶解性有机物(DOM)、胞外聚合物(EPS)变化规律、厌氧发酵4阶段代谢以及微生物群落探讨其影响机理。结果表明,与对照组相比,单一OFL和单一PS微塑料污染使甲烷累积产量分别下降了15.95%~81.36%、4.25%~5.78%;而在复合条件下,两者表现出协同效应,故导致产甲烷速率的进一步下降和有效产气时间的缩短,其中OFL胁迫占主导。机理探究发现,不论单一OFL还是复合污染,DOM中腐殖质类物质均明显增加,EPS组分结构趋于复杂化,厌氧消化4阶段均受到明显抑制。单一PS微塑料污染在反应初期可提高产甲烷速率,且对厌氧消化4阶段的影响相对较小。微生物群落分析发现,复合组与单一OFL组群落分布更为相近,产酸细菌与嗜乙酸产甲烷菌的相对丰度均明显下降,这导致乙酸营养型产甲烷途径受到严重抑制。本研究结果可为复杂污染情况下剩余污泥资源化处理的工艺调控提供参考。     

铁氧化物促进微生物直接种间电子传递的机理及其研究现状

厌氧消化常作为高负荷污水和固体废物处理的手段,经济高效,有良好的应用前景.该过程由不同的微生物群体介导,微生物之间形成共生关系,从而克服代谢过程的热力学障碍.在共生关系中,微生物种间电子传递过程极其重要,有机物氧化菌与产甲烷菌一般通过种间氢或甲酸传递进行种间间接电子传递.随着研究进行,人们发现了电子传递效率更高的直接种间电子传递,可实现微生物之间直接电子交换,而不需要如氢气、甲酸等作为电子传递载体.目前研究已表明具有导电性质的材料如某些碳材料以及铁氧化物能够促进直接种间电子传递.为加深对种间电子传递的理解以期提高厌氧消化效率,本文陈述了厌氧消化种间氢传递和直接种间电子传递的机理以及非铁氧化物促进直接种间电子传递的研究现状,着重介绍了铁氧化物促进直接种间电子传递的研究进展,并分别从热力学、动力学、理化性质三个方面进行了分析,最后对铁氧化物促进直接种间电子传递的研究进行了展望.     

涤纶碱减量废水中对苯二甲酸的兼性厌氧降解研究

针对碱减量废水中的乙二醇（EG）对对苯二甲酸（TA）的好氧生物降解产生不利影响,本实验采用水解酸化工艺在实验室条件下研究了TA和EG的兼性厌氧降解性能,并着重考察了TA在EG存在下的兼性厌氧降解规律,从而为碱减量工艺实际生产废水的生物处理工艺提供技术方案和科学依据。实验结果表明,TA在缺氧条件下的兼性厌氧降解率很低,在本实验条件下,其兼性厌氧平均降解率为6.1%,而兼性厌氧菌对EG具有较高的降解活性,其降解率达到58.9%～71.5%。在TA配制废水中投加EG时,EG首先得到降解,当EG完全降解后,TA才开始降解,并且其降解速率与TA作为惟一碳源时TA的降解速率相同。由实验结果可知,涤纶碱减量废水的处理不能仅仅采用兼性厌氧生物处理工艺,而应在好氧生物处理工艺为主的情况下,辅以兼氧或厌氧生物处理工艺。     

不同生境氨氮浓度及悬浮污泥对厌氧氨氧化生物膜特性的协同影响

生物膜技术是厌氧氨氧化工艺应用的关键,但关于不同生境氨氮浓度和悬浮污泥协同作用下形成的生物膜特性鲜有报道。本研究在推流式固定生物膜-活性污泥反应器中,发现在高氨氮浓度下生长的生物膜具有较高的污泥量和厚度,但低氨氮浓度生长的生物膜具有更高的厌氧氨氧化菌丰度((4.91±0.65)×10⁹ 拷贝数·g⁻¹,P<0.05)和厌氧氨氧化比活性(6.53 mg·(g·h)⁻¹)。高通量分析结果表明,Candidatus Brocadia是生物膜和悬浮污泥中主要的厌氧氨氧化菌,在两类生物膜上的丰度未有显著差异;在低氨氮浓度生物膜中Candidatus Jettenia的相对丰度显著高于高氨氮浓度的生物膜,但Candidatus Kuenenia的丰度则相反。综合分析发现,厌氧氨氧化菌种的附着生长与悬浮污泥群落多样性的初始定殖有关,而低丰度菌种的分布则受不同生境的影响,该结果表明不同氨氮浓度和悬浮污泥类型的选择对生物膜的协同影响不可忽略。     

油脂含量和有机负荷对餐厨垃圾干式厌氧消化的影响

为了研究进料油脂含量(5%~25%)和有机负荷(40~60 kg VS/m3)对餐厨垃圾中温干式厌氧消化的共同影响,采用软件Design-Expert 8.0.6设计进料参数,以容积产甲烷率作为响应值,对14组序批式实验的结果进行回归分析,并建立容积产甲烷率与油脂含量和有机负荷间的回归方程。结果表明,当有机负荷为40 kg VS/m3时,甲烷产率随油脂含量的增加而增大;当有机负荷为50 kg VS/m3时,甲烷产率随油脂含量的增加先增大后减小;当有机负荷为60 kg VS/m3时甲烷产率随油脂含量的增加而减小。序批式实验中进料的最佳油脂含量和有机负荷分别为18.7%和42.9 kg VS/m3,对应响应面的理论容积产甲烷率最大值为32.74 L CH4/L。研究结论可以应用到实际工程中,为餐厨垃圾干式厌氧消化技术的推广提供一定的理论基础。     

低盐度对EGSB厌氧氨氧化反应器启动和运行的影响

考察了低盐度(以NaCl计,w/v)对厌氧氨氧化反应器启动和运行的影响。在水力停留时间为11 h的条件下,以普通活性污泥为接种污泥,分别以进水盐度为8 g/L和进水不含盐度启动并运行厌氧氨氧化反应器。结果表明,进水含有盐度和进水不含盐反应器启动时间分别为125 d和107 d,总氮去除率分别为(73.0±13.9)%和(78.4±3.7)%。运行阶段,进水含有盐度反应器总氮去除率始终低于进水不含盐度反应器。随回流比提升,两反应器颗粒污泥中值粒径增大。在不同回流比条件下,进水含有盐度反应器颗粒污泥中值粒径均小于进水不含盐度反应器。当回流比为7时,进水含有盐度反应器颗粒污泥EPS中多糖、蛋白质和腐殖质的含量均低于进水不含盐度反应器。两反应器EPS多糖与蛋白质的比值分别为2.8和3.1。低盐度对EGSB厌氧氨氧化反应器的启动、运行和颗粒污泥的形成有一定的影响。     

污泥厌氧消化的热预处理研究进展

热预处理能够提高后续厌氧消化效率,改善污泥脱水性能。对国内外污泥热预处理的研究进行了归纳,包括热与碱、超声波和氧化法的联合预处理,重点介绍了热预处理对污泥溶解作用、厌氧消化、脱水性和流变性的影响,分析了热处理与厌氧消化整体的能量平衡。最后提出了热预处理研究中存在的问题,并展望了今后的发展趋势。     

餐厨垃圾湿式厌氧消化最优有机负荷及失稳指标

为探究餐厨垃圾湿式厌氧消化最佳有机负荷及失稳预警指标,在(36±1) ℃单相连续搅拌条件下进行有机负荷(OLR)梯度实验。通过理论及数学分析确定90%含水率餐厨垃圾湿式厌氧消化的最佳OLR和失稳指标。当OLR（以VS计）为2.94 g?(L?d)-1时,挥发性固体去除率、甲烷产率、容积沼气产率分别为78%、0.58 L?g-1VS、2.99 L?(L?d)-1,此时厌氧反应器达到最佳运行状态。一定浓度的游离氨(FAN)会抑制微生物活性,触发挥发性脂肪酸(VFA)的积累,造成容积沼气产率降低,第36天,当OLR增至3.21 g?(L?d)-1时,FAN浓度升至区域峰值207 mg?L-1,但随后骤降35.9%（39 d）,分别造成VFA和挥发性脂肪酸浓度与碳酸氢盐碱度的比值(VFA/TA)从第37天的1 897 mg?L-1、0.22升高至第47天的4 755 mg?L-1、0.73,系统进入抑制稳定状态,最终导致容积沼气产率从第47天的2.66 L?(L?d)-1降至第48天的1.88 L?(L?d)-1,系统恶化。协同分析表明,当VFA和VFA/TA分别达到2 500 mg?L-1和0.35并出现持续上升的现象时,能提前7～8 d对90%含水率餐厨垃圾湿式厌氧消化系统的失稳提出预警。     

氨氮浓度对猪粪厌氧消化及产甲烷菌群结构的影响

氨氮抑制是影响高含固厌氧消化推广应用的主要因素之一。通过批式实验,采用外源氨氮投加方式,考察了厌氧消化过程中不同氨氮浓度对鲜猪粪产甲烷效果和产甲烷菌群结构的影响。结果表明：氨氮添加量为2 000 mg·L-1（TAN≈3 596.7 mg·L-1）时,日产甲烷速率及累积产甲烷量均明显下降;添加量大于4 000 mg·L-1（TAN≈5 618.7 mg·L-1）时,氨氮抑制加剧,出现VFAs累积、产甲烷高峰期后移、丙酸降解失败。不同氨氮投加量下猪粪中挥发性固体（VS）产甲烷率分别为（369.0 ± 17.3）、（318.5 ± 7.6）、（234.7 ± 2.5）、（165.4 ± 19.4）mL·g-1,产甲烷效率较对照组分别下降14%、36%和55%。超过4 000 mg·L-1的外源氨氮投加促使产甲烷菌群结构发生显著变化,乙酸利用型产甲烷优势菌Methanosaeta 逐渐被Methanosarcina代替,而氢利用型产甲烷菌属中Methanospirillum的优势性逐渐被Methanoculleus和Methanomassiliicoccus取代,说明后者均有较强的氨氮耐受性。主成分分析和冗余分析表明,高浓度氨氮会促使产甲烷途径由乙酸利用型为主向氢利用型为主转变。     

外加电势强化厌氧氨氧化工艺处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水

利用外加电势强化厌氧氨氧化处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水, 研究外加电势对系统脱氮及有机物去除的影响。结果表明, 在外加电势为0.06 V时, TN的去除率由43.2%提升至71.3%, COD的去除率由12.1%提升至24.4%。渗沥液中分子质量大于20 kDa的有机物在外加电势的作用下被部分降解成分子质量相对较小的有机物。外加电势也会刺激微生物产生更多的EPS且能提高其中PN/PS的比值, 这有利于厌氧氨氧化菌在电极表面的生长和富集, 增强微生物的活性。电极生物膜中细胞色素c(Cyt-c)、亚硝酸盐还原酶(Nir)、肼合成酶(HZS)和肼脱氢酶(HDH)4种厌氧氨氧化菌的功能酶的活性也在外加电势的作用下得到了提升。