溶氧对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化脱氮的影响

好氧颗粒污泥外表和内在的不同溶氧(dissolved oxygen,DO)水平分别适合硝化和反硝化微生物的生长,形成具有同步硝化反硝化功能的脱氮体系.DO水平对颗粒污泥内部厌氧好氧区域的构成有影响,改变DO可以研究氧对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化过程的影响.结果显示,反应系统在一定DO参与下对有机物的去除效率较高,各种条件下均能达到90%左右;高DO(≥3.0 mg/L)提高硝化速率,但易造成反应过程中NO2-和NO3-的积累;低DO(≤2.0mg/L)下反应积累的硝化产物少;在颗粒污泥同步硝化反硝化反应过程中适当控制供氧,可减少运行过程中N2O的排放.实验条件下,控制DO在1～2 mg/L为佳;在低DO情况下,NO2-通过短程反硝化反应直接还原为气态的N2O和N2;高DO情况下,大部分NO2-以全程反硝化方式还原为气态氮.好氧颗粒污泥具有良好的硝化反硝化能力,而DO对硝化反硝化过程有很大的影响,且低DO更有利于氮的去除和N2O排放量的降低.     

NO2-作为缺氧吸磷电子受体的试验研究

利用SBR反应器,采用NO₂^-的2种投加方式研究了以NO₂^-为电子受体吸磷的聚磷菌的诱导过程.采用NO₂^-连续投加方式,经过23d的诱导,聚磷菌可以利用NO₂^-为电子受体吸磷,最大吸磷速率达到10.44 mg/(g·h),缺氧吸磷量占缺氧和好氧吸磷总量的97%以上;比较NO₂^-的2种投加方式,发现NO₂^-集中投加方式的缺氧吸磷速率及缺氧段吸磷百分数都小于连续投加的运行方式,为了得到较好的缺氧聚磷效果,建议采用连续加入NO₂^-的运行方式.在SBR反应器内,通过调节COD负荷、沉淀时间、HRT等操作条件,培养出了具有反硝化聚磷能力的颗粒污泥,颗粒污泥的平均粒径为315μm,污泥比重在1.006 4～1.016 5之间,含水率为96.78%～98.14%,SVI在25～40 mL/g之间.试验中COD处理负荷高达1.5 kg/(m³·d),氮、磷的去除率也在90%以上.     

上流式厌氧污泥床反应器处理3-硝基酚废水研究

利用实验室规模的UASB反应器,研究了颗粒污泥驯化前后的特性,3-硝基酚(3-NP)的降解效果和UASB处理3-NP废水的工艺参数.结果表明,驯化过程中颗粒污泥很快适应3-NP废水;扫描电镜观察显示,颗粒污泥表面丝状菌占优势.在3-NP废水厌氧降解性实验中,保持HRT和进水COD浓度不变,分别为26 h和2 500 mg/L左右,当3-NP浓度由20 mg/L逐渐提高到250 mg/L时,COD去除率由95.2%下降到85.1%;3-NP的去除率保持在99%以上;3-AP是3-NP降解过程中的主要中间产物,3-NP转化为3-AP的转化率由58.7%上升到111.9%;产气量变化较小,甲烷占总产气量百分数最小为65%,最大为74%.     

不同好/厌氧区容积负荷对生物膜/颗粒污泥耦合工艺脱氮除磷的影响

采用自行设计的生物膜/颗粒污泥耦合反应器,研究不同好/厌氧区容积负荷对该工艺脱氮除磷的影响.试验过程中设置了3种不同的工况,每种工况的好氧区和厌氧区容积均不同,工况Ⅰ的是9.66 L和15.34 L,工况Ⅱ的分别为12.56 L和12.44 L,工况Ⅲ的是15.42 L和9.58 L.不同的好/厌氧区容积对应不同的容积负荷.结果表明,工况Ⅰ的氨氮与磷酸盐去除效果稍差,工况Ⅲ出水硝态氮较高,造成总氮去除率较低.工况Ⅱ是最佳运行条件,系统的氨氮去除率为80.63%,氮容积去除负荷为150.27 g·(m3·d)-1,COD去除率为83.24%,释磷量与吸磷量分别为7.23 mg·L-1和11.93 mg·L-1.     

GeoChip-based analysis of the microbial community functional structures in simultaneous desulfurization and denitrification process

The elemental sulfur （S^0） recover）, was evaluated in the presence of hi,ate in two development models of simultaneous desulfurization and denitrification （SDD） process. At the loading rates of 0.9 kg S/（m^3.day） for sulfide and 0.4 kg N/（m^3.day） for nitrate, SO conversion rate was 91.1% in denitrifying sulfide removal （DSR） model which was higher than in integrated simultaneous desulfurization and denitrification （ISDD） model （25.6%）. A comprehensive analysis of functional diversity, structure and metabolic potential of microbial communities was examined in two models by using functional gene array （GeoChip 2.0）. GeoChip data indicated that diversity indices, community structure, and abundance of functional genes were distinct between two models. Diversity indices （Simpson＇s diversity index （1/D） and Shannon-Weaver index （H′）） of all detected genes showed that with elevated infiuent loading rate, the functional diversity decreased in ISDD model but increased in DSR model. In contrast to ISDD model, the overall abundance of dsr genes was lower in DSR model, while some functional genes targeting from nitrate-reducing sulfide-oxidizingbacteria {NR-SOB）, such as Thiobacillus denitrficans, Sulfurimonas denitrificans, and Paracoccus pantotrophus were more abundant in DSR model which were highly associated with the change of SO conversion rate obtained in two models. The results obtained in this study provide additional insights into the microbial metabolic mechanisms involved in ISDD and DSR models, which in turn will improve the overall performance of SDD process.     

以污水厂二沉污泥为种泥培养颗粒污泥的研究

在自制生物反应器中,以天津市纪庄子污水处理厂二沉池回流污泥为种泥,通过控制系统的运行条件成功培养出了好氧颗粒污泥,并研究了其除污性能。试验结果表明：该好氧颗粒污泥具有良好的沉降性及生物活性,并具有良好的除污效果和硝化脱氮能力,对COD、NIV—N的去除率可达到90％、80％以上,达到国标GB18918—2002一级排放标准。     

SBR反应器内碳基好氧颗粒污泥的培养及其稳定运行特性

为探究粉末活性炭和钙离子的投加对污泥颗粒化进程的影响,在300 L SBR（序批式反应器）中接种普通絮状污泥,投加1.0 g/L粒径约75 μm的PAC（粉末活性炭）及35 mg/L的Ca2+以促进污泥颗粒化进程,并研究其稳定运行特性.结果表明:常温下反应器在14 d内开始形成具有良好沉降性能的AGS（好氧颗粒污泥）,至第18天污泥颗粒化程度达到80.0%左右;在此后运行的100 d内,AGS基本能保持其结构完整性.同时,反应器内ρ（MLSS）（污泥浓度）由接种时的3 300 mg/L升至4 050 mg/L,污泥SVI（体积指数）由接种时的120 mL/g变为35 mL/g.w（PS）（PS为胞外多糖）较少且变化量小;w（PN）（PN为胞外蛋白）在反应器启动及稳定运行阶段内都在提高,最终达到240 mg/g（以每gMLVSS中含PS的质量计）,PN/PS（质量比）最终稳定在15.00左右.稳定运行期间,反应器对污水中COD_Cr、TN、TP的平均去除率分别达到82.0%、76.5%和96.0%.研究显示,投加的PAC与普通絮状污泥间的吸附作用,促进了污泥的颗粒化进程;同时,PAC作为AGS的惰性成核物质,避免了AGS因内源呼吸从颗粒内部解体,提高了AGS的稳定性.      

KH550改性SiO2气凝胶及其掺杂对砂浆性能的研究

目的提高SiO_2气凝胶颗粒与砂浆的相容性,降低砂浆的导热系数。方法以质量分数为5%的KH550硅烷偶联剂为改性剂,先对SiO_2气凝胶颗粒进行表面改性,并以改性后的SiO_2气凝胶颗粒为替换骨料,采用等体积替换法制备SiO_2气凝胶砂浆,再用SEM、XRD、傅里叶红外光谱(FTIR)和接触角测量仪对原材料性能和砂浆的微观形貌进行表征,并研究不同替换比例的SiO_2气凝胶颗粒对砂浆密度、力学性能、收缩性能以及导热系数等性能的影响。结果采用KH-550硅烷偶联剂对SiO_2气凝胶进行表面改性,改性后的SiO_2气凝胶能够稳定地镶嵌于砂浆中,与无机胶凝材料的结合较为紧密,填补了砂浆中的孔洞,使得砂浆内部结构更为均匀,形成较为稳定的复合体系;随着SiO_2气凝胶颗粒替换比例的增大,SiO_2气凝胶砂浆的密度、力学性能以及导热系数逐渐降低,收缩率逐渐变大,当替换率达到60%时,密度由最初的2014.1 kg/m3降至1231.4 kg/m3,28天抗压和抗折强度分别降至2.15 MPa和0.45 MPa、导热系数值从0.6039 W/(m·K)降至0.1524W/(m·K),自收缩率增大到2729×10-6。结论从使用性能、材料成本、以及保温性能等方面综合考虑,当替换比例为50%时,为最优体积掺量,此时,其密度、抗压和抗折强度、自收缩率以及导热系数分别为1387.1kg/m3,8.3 MPa和2.23 MPa,1928×10-6,0.2248 W/(m·K)。     

不同接种污泥的厌氧氨氧化反应器启动特性及菌群结构演替规律分析

采用两套相同的膨胀颗粒污泥床(EGSB),分别接种城市污水处理厂活性污泥(A)和厌氧颗粒污泥(B)启动厌氧氨氧化反应器,考察了A、B反应器中污泥的形态、脱氮性能、容积氮负荷和氮去除负荷的差异,同时利用高通量测序技术从分子生物学水平分析启动过程中菌群结构演替规律.结果表明:反应器运行119 d后,A、B反应器均成功培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,其中相比于B反应器,A反应器缩短了厌氧氨氧化启动过程的菌体自溶和活性迟滞阶段.微生物群落结构分析结果进一步表明,在活性迟滞和活性提高阶段,A反应器中浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度分别为1.18%、5.98%,而B颗粒污泥反应器中浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度仅为0.92%、1.41%,说明A反应器Planctomycetes菌在菌体自溶和活性迟滞阶的增长速度大于B反应器.此外,经过119 d的启动,A反应器中Candidatus Brocadia丰度可以达到11.34%,而B反应器中Candidatus Brocadia丰度仅为7.28%.     

盐度对EGSB反应器的运行及厌氧颗粒污泥的影响

高盐废水通常含有高COD浓度,难以处理,引用具有耐盐性能的生物反应器处理高盐废水成为必要.使用模拟高盐废水在3.267 kg·(m~3·d)~(-1)的COD容积负荷下,将Cl~-浓度逐步从0提升至10 000 mg·L~(-1),研究盐度对膨胀颗粒污泥床(expanded granular sludge bed,EGSB)反应器的影响.结果表明,Cl~-浓度小于7 500 mg·L~(-1)时,对微生物的抑制作用较低;Cl~-浓度为7 500 mg·L~(-1)时,反应器的COD去除率能保持在98.1%左右,容积产气率能够基本保持在1.3 m~3·(m~3·d)~(-1)以上,大粒径的厌氧颗粒污泥仍然占据体系的主体;当Cl~-浓度为10 000 mg·L~(-1)时,反应器中的厌氧颗粒污泥受到严重影响.采用高通量测序技术对0和5 000 mg·L~(-1)两个Cl~-浓度下的厌氧颗粒污泥的微生物菌群结构进行分析,结果表明,盐度影响了微生物的种群分布,在5 000 mg·L~(-1)的Cl~-浓度下,主要的优势菌属由Cl~-浓度为0时的Methanoregula与Longilinea变为Methanobacterium、Methanospirillum、Methanothrix和Paludibacter.