新型生态浮岛在改善水质中的作用及生物膜载体微生物特征研究

设计了一种新型生态浮岛(IEFI),并对浮岛生物膜载体上的微生物进行了研究.结果表明,生物膜载体上的微生物对改善水质起到重要的作用,新型生态浮岛对COD、TN、TP的去除效果明显高于普通浮岛(CFI)(P<0.05).COD、TN、TP的最高去除率分别出现在9月、5月和11月.构建了生物膜载体上微生物的克隆文库,结果表...     

数学模拟好氧颗粒污泥的形成及水力剪切强度对颗粒粒径的影响

以生物膜数学模型和活性污泥数学模型为基础,建立好氧颗粒污泥一维数学模型,并模拟营养物质的去除、颗粒粒径变化、反应器周期表现以及好氧颗粒污泥内DO和菌群分布.模拟有机物SS浓度和出水NH4+-N浓度逐渐降低,在大约50 d左右达到稳定,50 d后模拟出水浓度分别<25 mg.L-1和<1.5 mg.L-1.模拟出水NO3--N浓度随着粒径的增加呈现降低趋势.当颗粒粒径由模拟30 d时的1.1 mm增加到100 d时的2.5 mm,颗粒污泥缺氧区面积相应增加,总氮(TN)的去除率由不到10%增加到91%左右,最终模拟出水NO3--N浓度降低到<3 mg.L-1.在好氧颗粒污泥系统内,由于氧气传质阻力,模拟颗粒污泥外层DO浓度高而内层浓度低,颗粒内可以发生同时硝化反硝化,且好氧颗粒污泥内DO特征随时间而发生变化.在好氧初期,好氧颗粒污泥代谢活性高,模拟DO传质深度大约为100～200μm;而在好氧末期,模拟DO传质深度为800μm.模拟自养菌主要分布在DO浓度高的颗粒外层,异养菌分布在整个颗粒.当水力剪切系数kde由0.25(m.d)-1逐渐增加到5(m.d)-1时,模拟颗粒平衡粒径依次由3.5 mm左右减小到大约1.8 mm.在不同水力剪切强度下模拟颗粒污泥生长特征相似,其平衡状态下粒径随曝气强度的增加而减小,可以通过控制曝气强度来控制好氧颗粒污泥的平衡粒径.     

高盐高碱环境下硝化反硝化过程及N2O产生特征

采用稳定运行在高盐高碱环境厌氧/好氧/缺氧(A_n/O/A)模式下的序批式生物膜反应器(SBBR),考察在不同碳氮比(C/N)条件下,硝化反硝化过程及N_2O产生特征.结果表明,在C/N为5、2和对照组(C/N=0)时,总氮去除率分别为(98. 17±0. 42)%、(65. 78±2. 47)%和(44. 08±0. 27)%; N_2O的产生量分别为(32. 07±2. 03)、(21. 81±0. 85)和(17. 32±0. 95) mg·L~(-1); N_2O转化率(N_2O产生量在去除总氮中的比例)分别为(29. 75±0. 93)%、(30. 04±2. 17)%和(41. 69±0. 80)%.高盐高碱条件下,亚硝酸盐氧化菌(NOB)受到很强的抑制作用,硝化过程基本停留在亚硝酸盐阶段.由于高盐高碱环境对N_2O还原酶活性的抑制,使得异养反硝化过程产生了大量N_2O,随着碳氮比的增大,有更多的碳源用于反硝化过程,因而总氮去除率和N_2O产生量均随之增加.随着碳氮比的增大,N_2O转化率随之降低,这可能是由于异养反硝化过程氮素还原酶对电子的竞争所形成的,碳氮比越高,电子竞争越弱.高通量测序表明:在SBBR中,氨氧化细菌(AOB)被富集,而几乎不存在NOB;优势异养反硝化菌属主要是Thauera、Azoarcus和Gemmobacter.     

O3-SBBR联合工艺深度处理印染工业园生化尾水的效能和机制

针对印染工业园生化尾水中生物难降解的有机氮难题,采用O₃-SBBR(臭氧-序批式生物膜反应器)联合工艺进行深度处理.开展了影响因素实验、降解动力学和淬灭实验,测定了自由基种类、琥珀酸脱氢酶活性和脱氮功能基因.结果表明,适宜的臭氧氧化条件：pH为8.0～8.5、ρ(O₃)为35.0 mg·L^-1左右、 O₃投加量(以O₃/H₂O计,下同)约为100.0 mg·L^-1和反应时间为90.0～120.0 min.臭氧氧化生化尾水的有机氮符合拟一级动力学模型,最大速率常数k值为0.010 35 min^-1[实验条件：pH为8.0、 O₃投加量为150.0 mg·L^-1和ρ(O₃)为35.0 mg·L^-1].臭氧氧化显著提高序批式生物膜反应器(SBBR)的脱氮性能,脱氮效率从19.8%(SBBR)提高到32.9%(O₃     

微生物燃料电池对苯酚的降解及其产电性能

构建了单室空气阴极微生物燃料电池(MFC),研究了苯酚含量对以苯酚和葡萄糖为底物的MFC产电性能及苯酚去除率的影响。实验结果表明:当CODB(苯酚贡献的COD)为0时,MFC的运行周期为36 h,最大输出电压为560 m V,最大功率密度为489 m W/m2;CODB为1 000 mg/L时,MFC的运行周期为54 h,最大输出电压为436 m V,最大功率密度为98 m W/m2;当CODB为200 mg/L时,MFC的COD去除率、苯酚去除率和库伦效率(CE)均达到最大,分别为89.7%、99.9%和7.2%,同时,MFC的阳极生物膜产生的氧化峰电流最高,表明在葡萄糖-苯酚双底物对微生物的协同作用下,MFC的阳极生物膜氧化性最强;随着CODB的增大,COD去除率、苯酚去除率和CE均逐渐减小,说明苯酚的抑制作用导致微生物活性降低。     

曝气生物滤池铝盐化学强化与生物协同除磷

为了解投加铝盐后曝气生物滤池的除磷效果及其对去碳、硝化功能和生物膜、生物相的影响,通过同步比较在投加药剂和不投加药剂情况下小试曝气生物滤池的净化效果和生物膜结构特征、生物相组成.结果表明,当反应器水力负荷和进水总磷(TP)负荷分别为1.3m3·m-2·h-1和0.12～0.13 kg·m-3·d-1时,TP的去除随铝盐投加量的增加而增加,但并不成正比例增加.投加铝盐后TP去除率可提高70%～86%.当投加系数≤1.5时,适当加大气水比有利于除磷,但当投加系数≥1.75时,加大气水比对TP的去除没有影响.当气水比为(3～5):1、投加系数≥1.75时,曝气生物滤池出水TP＜0.5 mg·L-1;若气水比增加到7:1时,投加系数可进一步降低至1.5.投加铝盐对浊度、COD去除的贡献率分别只有4%～7%和5%～13%,而对氨氮的去除影响甚微.投加铝盐后反应器进水端陶粒表面发现大量网状絮体,出水端却较少.投加铝盐对生物膜中微生物的种类和数量的影响很小.     

复合垂直流人工湿地中基质生物膜的特性

从基质生物膜量、生物膜厚度和脱氢酶活性等方面研究了以复合垂直流人工湿地中基质颗粒作为附着生长载体的生物膜的特性。结果表明,复合垂直流人工湿地中,基质生物膜的形成时间为40~60 d。进水水质不同,基质生物膜的形成时间有差异,进水中相对高的营养水平有利于基质生物膜的积累,60 d内形成的稳定生物膜量相差1.59倍;生物膜活性也较大,平均相差1.5倍。不同发育程度的生物膜表现出的活性不同,最佳活性厚度为150 um。人工湿地中不同层次基质生物膜厚度差异显著,最表层0~5 cm层次基质生物膜厚度2~3倍于10 cm以下层次,为最佳活性厚度的3~4倍,其生物膜的过量积累不仅不利于处理效率的提高,且易造成人工湿地的堵塞。     

生物亲和亲水磁性填料在污水生物处理中的应用

采用添加生物亲和亲水物质、活性炭及磁粉并磁化的改性聚丙烯填料,进行挂膜和模拟污水生物降解试验.结果发现,普通聚丙烯填料改性后,水滴静态接触角降低22%,含水率提高3～5倍;改性聚丙烯填料比普通聚丙烯填料具有更快的挂膜速度和更高的COD降解率,并能承受更高的气液比以及气流和水流的冲击.改性聚丙烯填料的挂膜期从普通聚丙烯填料的7 d缩短为3 d;将初始COD为500 mg/L的模拟污水完全降解,改性聚丙烯填料需10.5 h,而普通聚丙烯填料则需22.5 h;在连续处理的操作方式下,当气液比为40:1时,改性聚丙烯填料的COD降解率达到最大,为99%,而普通聚丙烯填料则在气液比为30:1时,达到最大的COD降解率,为79%.     

序批式生物膜反应器不同填料挂膜及短程硝化特性研究

以实际生活污水为研究对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),填充不同种类的填料,针对其各自的挂膜特征和短程硝化的实现与稳定的特性进行了研究.结果表明,与立方体海绵填料相比,炭纤维填料的SBBR能够更快地实现挂膜启动,硝化效果稳定、高效(NH_4~+-N去除率高达99.3%);立方体海绵填料更易在常温下,实现NO_2~--N大量积累的短程硝化,但是相比而言,硝化效率不高.升高温度至30 ℃左右时,能够在30 d内实现炭纤维填料的短程硝化,通过过程控制可以实现短程硝化的稳定.荧光原位杂交技术(FISH)检测结果证实,SBBR中短程硝化的实现与稳定是因为菌群得到了优化,氨氧化细菌成为优势菌种.     

供水管网不同管材内壁微生物分布的显微观察

采用扫描电镜、原子力显微镜以及激光共聚焦显微镜对不锈钢插片表面和供水管网末端PPR管内壁微生物的分布和生物膜结构进行了观察和分析.结果表明,在供水管网中,不锈钢材质表面不利于微生物附着生长,在短时间内(3个月)只有很少的微生物附着.在管网末端PPR管表面有明显的微生物附着生长,细菌容易附着在基底表面的凹穴中,细菌与基底是紧密黏附在一起的.扫描电镜和原子力显微镜结合是观察管壁非连续生长生物膜表面结构的有效手段.采用激光扫描共聚焦显微镜可同时实现管壁生物膜内部和三维结构观察.