不同曝气位点对微氧强化硫酸盐还原-反硝化脱硫效果及群落结构的影响

微氧强化硫酸盐还原-反硝化脱硫(SR-DSR)工艺因具有同步处理废水中COD、NO~-_3、SO■生成S~0且运行成本低、流程短的优势而受到关注.但因不同曝气方式而在反应器中形成的不同微氧区的位置对反应器运行效能、S~0转化率和群落结构的影响尚不明确.因此,本文以5 mL·min~(-1)·L~(-1)曝气速率、10.4 mmol·L~(-1)硫酸钠、31 mmol·L~(-1)乳酸钠和8 mmol·L~(-1)硝酸钾连续运行膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器,对比研究了回流槽中(底部)曝气(微氧区位于反应器下部)和反应区上部曝气(微氧区分别位于反应器上部和下部但DO更低)运行稳定后,反应器的运行效能、S~0转化率和功能微生物的演替规律.结果表明,上部曝气时乳酸盐去除率为100%,出水中乙酸盐浓度为9.1 mmol·L~(-1),丙酸盐浓度为3.7 mmol·L~(-1),NO~-_3去除率为100%,出水中NO~-_2浓度为0.35 mmol·L~(-1),SO■去除率为84%,出水中S~(2-)浓度为2.6 mmol·L~(-1),S~0转化率为59%.与底部曝气相比,上部曝气时出水中乙酸盐和丙酸盐浓度分别升高2.2和1.9 mmol·L~(-1),NO~-_2浓度下降0.15 mmol·L~(-1),S~(2-)浓度降低0.5 mmol·L~(-1),SO■去除率和S~0转化率分别下降6%和1%.上部曝气时,反应器下部和上部均存在相对减弱的微氧环境,使得反应器中硫酸盐还原菌(SRB)Desulfomicrobium和Desulfobulbus的总丰度分别增加9%和5%,硫氧化反硝化菌(soNRB)Halothiobacillaceae和Sulfurovum的丰度均减小3.1%,异养反硝化菌(hNRB)Comamonas的丰度升高0.2%,互营菌Synergistaceae的丰度减少37%.其中,反应器下部的SRB和soNRB总丰度分别升高28%和3%,为SO■还原和S~0转化提供了充分条件,而反应器上部的微氧环境又减弱了SO■还原过程,从而降低了反应器出水中的S~(2-).因此,在碳源充足的条件下,可以采取反应器上部曝气的方式创造微氧环境,既可以保证较高的S~0转化率,又可以减少出水中S~(2-)和NO~-_2的浓度.     

城市污水培养好氧颗粒污泥的中试研究

以城市污水为处理对象,在中试SBR反应器中接种厌氧消化污泥,经过210 d运行,培养出了平均粒径在330μm的好氧颗粒污泥.实验表明,经过前3个月较低的进水有机负荷,反应器对污染物的去除效果逐步提高并达到稳定,活性污泥中与脱氮除磷相关的微生物大量富集.运行周期缩短为6 h,污泥的沉降性能和污染物去除特性保持良好,同时污泥平均粒径开始增大.好氧颗粒污泥完全形成以后,SVI值为30 mL.g-1,污泥浓度MLSS达到8.8 g.L-1,MLVSS/MLSS增至82%,氧利用速率OUR达到5.32 mg.(min.L)-1.颗粒外层以杆状菌为主,内层主要是球菌.单个周期内颗粒污泥对COD和总磷的去除率保持在90%,氨氮几乎完全去除,出水中无硝氮和亚硝氮累积,总氮的去除率达到80%,实现了良好的同步硝化反硝化和同步脱氮除磷效果.     

限氧EGSB反应器内颗粒污泥性能研究

研究限氧EGSB反应器内颗粒污泥的沉淀性能、产甲烷活性、形态、抗温度和负荷冲击等特性,以分析限氧EGSB反应器长期高效稳定运行的可行性.结果表明,限氧运行使得颗粒污泥的沉速降低,但仍能保持20.07～51.86 m/h的高沉速,保证了限氧EGSB反应器内约42 g/L的高污泥浓度;加入适量氧并没有对甲烷菌产生毒害作用,反而有所提高,提高幅度为11.94%.限氧EGSB反应器内颗粒污泥表面和内部微生物没有出现明显的分区分布,中高进水浓度时没有出现甲烷八叠球菌的明显优势;限氧EGSB反应器内颗粒污泥在经历温度和COD负荷双重冲击后,COD去除率明显降低,出水VFA明显增高,产气量明显降低,甚至出现不产气的情况.COD去除率的恢复很快,仅需20 d;出水VFA和产气也逐渐恢复,但有所滞后;微生物的恢复要慢些,扫描电镜结果表明,有些颗粒污泥表面的微生物细胞仍存在收缩现象.     

碳源变化对降解2,4-D的好氧颗粒污泥性能及形态的影响

在长期运行的序批式生物反应器(SBR)中,考察了以葡萄糖和2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为混合碳源培养的好氧颗粒污泥在转换为2,4-D唯一碳源废水后,其形态、结构及对目标污染物去除功能的变化.结果表明,基质转换为2,4-D单一碳源后,好氧颗粒污泥仍保持了对目标污染物高效的去除能力.当进水2,4-D浓度为361～564mg/L,其去除率为99.2%～100%,COD平均去除率达到85.6%.混合碳源向2,4-D单一碳源转换对原好氧颗粒结构产生一定破坏作用,使其发生部分解体,粒径由513μm下降到302μm.但好氧颗粒污泥良好的耐负荷冲击使其保持了颗粒主体,通过一段时间适应调整后能够重新聚集生长,最终获得能够利用2,4-D为唯一碳源生长并具有良好沉降性(SVI20～40mL/g)的好氧颗粒污泥,粒径为489μm.扫描电子显微镜(SEM)观察结果表明,混合碳源转向单一碳源使好氧颗粒生物相丰富度降低.     

有机物对亚硝化颗粒污泥中功能菌活性的影响

为探明易降解有机物短期冲击对全自养亚硝化颗粒污泥(PNG)中不同功能菌活性的影响,本研究采用多批次连续实验,系统考察了PNG在有机物胁迫与恢复阶段,氮素转化性能与溶解氧(DO)利用情况的演化规律.结果表明,基质C/N比越高,亚硝态氮比累积速率[q(NO-2-N)]的降幅就越大.期间,异养菌(He B)活性的增强,加快了PNG对DO的消耗速率,使得氧亲和力较差的亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性得到了有效抑制.当重新采用无机碳源配水时,q(NO-2-N)数值明显增大,同时He B与NOB的活性均处于较低水平.因此,易降解有机物对全自养PNG系统的冲击具有一定可逆性,该过程有助于巩固氨氧化菌(AOB)的相对优势,提升亚硝化反应的稳定性.     

混合重金属对硝化颗粒污泥毒性作用的析因实验研究

分别测定了Cu2 、Zn2 和Cd2 对硝化颗粒污泥的单一毒性,采用析因实验研究了二元和三元重金属混合体系对硝化颗粒污泥的联合毒性.结果表明,Cu2 、Zn2 和Cd2 的2 h半抑制浓度EC50分别为95.23、62.11和12.48 mg/L,由析因实验所得的响应曲面模型具有较好的优度(其R2＞0.95),能够对混合体系的联合毒性很好地进行预测,析因实验可以用于环境领域混合体系联合毒性的研究.     

两级EGSB反应器处理焦化废水的实验研究

采用两级膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器在微氧条件下处理焦化废水,分别考察了一级和二级EGSB反应器(EGSBⅠ和EGSBⅡ)对污染物的去除效果。结果表明,系统能够高效去除COD和NH3-N,EGSBⅠ主要用于去除COD,EGSBⅡ主要用于去除NH3-N。总水力停留时间(HRT)为24 h(EGSBⅠ12 h+EGSBⅡ12 h),系统对952 mg/L的COD、41.3 mg/L的NH3-N、34.55 mg/L的挥发酚、295.8 mg/L的硫氰化物和0.89 mg/L的氰化物的平均去除率分别为78.1%、81.3%、100%、98.1%和89.9%。出水COD、NH3-N、挥发酚、硫氰化物和氰化物的平均浓度分别为208、7.7、0、5.7和0.09 mg/L。出水NH3-N、挥发酚和氰化物浓度均低于《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171-2012)的直接排放限值。     

微氧环境下无色硫细菌和硫酸盐还原菌脱硫

通过间歇曝气形成微氧环境让SRB和CSB实现共生,使含硫酸盐有机废水中硫酸根最终转化成单质硫达到脱硫目的.研究考察了曝气量对SRB还原和CSB氧化的影响,确定了合适的曝气强度和水力停留时间,使得单质硫占系统内总硫比值最大.实验结果显示,在进水COD/SO42-=2000/1500 mg/L、曝气开关时间为2 s/2 min、生化时间为10 h时,单质硫产率最大,为89.53％,SO42-浓度降至最低值72.7 mg/L,还原率达95.1％,此时脱硫效果较好.     

好氧/除磷颗粒对亚硝化颗粒污泥启动的影响

在室温下,采用R1、R2、R3三组相同的SBR反应器接种污水厂回流污泥,比较了添加好氧颗粒、除磷颗粒对亚硝化颗粒污泥启动及稳定运行的影响.结果表明,在S1(0~22 d)阶段,R1、R2、R3均用了19 d启动亚硝化.在S2阶段(23~56d),R1不添加颗粒污泥,R2、R3分别添加20%好氧颗粒和20%除磷颗粒诱导亚硝化絮状污泥颗粒化,R1、R2和R3分别在76、42 d和56 d平均粒径达到412、468、400μm,均成功实现颗粒化.在S3阶段(57~108 d),进水氨氮负荷和COD负荷分别由0.4 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.5 kg·(m~3·d)~(-1)和0.2 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.5 kg·(m~3·d)~(-1),R1、R2反应器中颗粒粒径增加明显,但R3发生了污泥膨胀.在运行末期(108 d),R1和R2的平均粒径分别达到689μm和893μm.接种好氧颗粒和除磷颗粒均能快速实现亚硝化污泥的颗粒化,并且接种好氧颗粒的亚硝化颗粒污泥系统能适应较高C/N比进水,耐冲击负荷,能长期稳定运行.     

基质冲击对ANAMMOX颗粒释放AHLs及颗粒特性的影响

从群体感应角度考察基质冲击对ANAMMOX颗粒特性的影响,以期为提高ANAMMOX颗粒抗基质冲击能力提供理论指导与借鉴.结果表明,24h 1500mg/L总氮冲击刺激颗粒AHLs释放量由4.3大幅增加至10.0,同时颗粒结合性胞外聚合物（B-EPS）过量释放（增加了107.3mg/g VSS）,导致颗粒沉降性能下降（密度和沉速分别降低了53%和33%）.但基质浓度恢复至稳定期水平后,AHLs释放量逐渐恢复至稳定期水平,同时B-EPS产量和颗粒性状也逐渐恢复至稳定期水平,推测基质冲击导致AHLs释放量的变化进而引起B-EPS产量的变化.批次试验结果进一步证实了基质浓度显著影响AHLs释放量,B-EPS产量与AHLs释放量密切相关.总氮浓度为1000mg/L时,AHLs释放量高达11.7,导致B-EPS中的松散结合性EPS（LB-EPS）相比总氮浓度为200mg/L时增加了69mg/g VSS,颗粒沉降性能下降.然而紧密结合性EPS（TB-EPS）含量不受基质浓度影响,认为LB-EPS是决定颗粒沉降能力的关键因素.低浓度抑制剂可有效抑制高基质浓度引起的AHLs过量释放,使LB-EPS产量降低36%,颗粒沉降性能和活性得以提高.