接种污泥和pH值对CMC-Na厌氧降解的影响及菌群解析

为揭示羧甲基纤维素钠(CMC-Na)的厌氧降解效率,本研究采用间歇培养方式考察了不同类型接种污泥和初始pH值对其厌氧降解的影响,并通过Illumina MiSeq测序揭示了主要功能微生物对初始pH值的响应特征.结果表明,在CMC-Na初始浓度为5g/L条件下,絮状污泥具有较强的水解、发酵产酸能力.但该系统的产氢产乙酸作用和产甲烷作用较差,导致甲烷产率仅为10.0mL/g CMC-Na.相反,颗粒污泥具有较高的甲烷发酵能力,甲烷产率达到了100.2mL/g CMC-Na.初始pH值对CMC-Na厌氧降解影响试验表明,初始pH 4.5和9.5对甲烷生成表现出明显的抑制作用,而在初始pH 7.5和8.5条件下,甲烷产率达到了最大值(123.4和123.2mL/g CMC-Na).Illumina MiSeq测序结果表明,不同初始pH值环境中的微生物组成存在显著差异.在初始pH 7.5条件下,Methanothrix和Methanobacterium为优势产甲烷菌,而Macellibacteroides,Petrimonas,Trichococcus,Anaerofilum和Brooklawnia为优势产酸发酵菌.当初始pH值为4.5和9.5时,Methanosarcina也成为优势产甲烷菌,且主要产酸发酵菌的相对丰度发生了明显变化.

接种污泥源对厌氧氨氧化启动效能的影响

厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX）菌生长缓慢是影响其实际应用的主要问题之一,选取合适的接种污泥十分重要。本研究采用好氧污泥、厌氧颗粒污泥和厌氧消化污泥3种接种污泥,分别经过61、70和85 d的运行均实现了厌氧氨氧化过程,氨氮去除率分别为82%、92%和91%,总氮去除率达76%、82%和80%。分别接种3种污泥源的厌氧序批式反应器（ASBR）R1、R2、R3出水pH值最终稳定在8.4、8.5、8.5。好氧污泥呈絮状,但沉降性比接种前好,厌氧颗粒污泥解体后最终形成粒径集中在0.5-1.0 mm的污泥,厌氧消化污泥则呈沙化状态,有细小颗粒出现。根据厌氧氨氧化细胞产率系数及NH4^＋-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量之间的计量学关系,估算出厌氧氨氧化菌产率系数（以1 mol NH4^＋产生的CH2O0.5N0.15量计）分别为0.080、0.105和0.114 mol.mol^-1,说明反应器内厌氧氨氧化菌有不同程度的衰减。总体而言,厌氧颗粒污泥是富集厌氧氨氧化菌的最适污泥源。

接种污泥对好氧颗粒污泥稳定性的影响

为研究接种污泥对好氧颗粒污泥稳定性的影响,将以城市污水处理厂的活性污泥和以啤酒废水处理厂的活性污泥为接种污泥培养的成熟好氧颗粒污泥封存后重新启动运行,探讨其理化性能、降解性能的恢复以及种群结构的变化情况。结果表明:接种污泥对好氧颗粒污泥的稳定性具有一定的影响,沉降性能好、生物活性强的啤酒废水处理厂的接种污泥形成的颗粒污泥形态恢复快,约需35 d,沉降性能恢复为贮存前的93%,具有较好的稳定性;对COD、NH3-N的降解效果与用城市污水厂的污泥接种形成的好氧颗粒污泥相近,但其对TP有更好的去除效果,COD、NH3-N、TP的去除率分别达95.10%、91.80%、94.00%。变性梯度凝胶电泳法(DGGE)分析表明:啤酒废水厂污泥接种形成的颗粒污泥的群落结构多样性十分丰富,优势种属达20个操作分离单元(OTUs);而城市污水厂污泥接种形成的颗粒污泥中优势种属只有11个OTUs。

厌氧氨氧化反应器的接种污泥和启动策略

厌氧氨氧化细菌产率低,倍增时间长,导致厌氧氨氧化反应器启动过程缓慢,极大限制了其工程化应用,因此选择合适的厌氧氨氧化反应器的接种污泥和启动策略具有重要意义。探讨了污(废)水处理工程中常见的活性污泥用作厌氧氨氧化反应器接种污泥的基本原理、启动策略和应用效果,并对世界上第一个生产性厌氧氨氧化反应器的启动过程进行剖析,提出了加快厌氧氨氧化工程启动的"逐级富集扩大"模式。

餐厨垃圾中温厌氧发酵接种污泥的驯化研究

研究不同投料方式对餐厨垃圾中温厌氧发酵接种物产气活性的影响,探求餐厨垃圾中温厌氧发酵接种物的最佳驯化方法。在37℃条件下,采用不同投料方式对厌氧污泥进行驯化作为餐厨垃圾厌氧发酵的接种物,分析驯化过程中污泥pH值和SCOD浓度的变化,并用驯化后污泥作为接种物对餐厨垃圾进行中温厌氧发酵处理,研究不同驯化方式对餐厨垃圾产气特性的影响。结果表明:污泥经过添加一定量的餐厨垃圾驯化培养后,产气活性有所提高,其中每天投2.5 g实验物料(厌氧污泥接种体占0.5%),培养20 d后的接种体中生物活性最高,平均产气效率达179.5 mL/d,甲烷气体浓度为59.8%,最终降解率为75.5%。

生物厌氧产氢接种污泥的预处理研究进展

系统概述了热、酸、碱、化学抑制剂、曝气、冲击负荷等预处理方法对接种污泥中耗氢菌和产氢菌的选择性抑制机理,并对比分析了各自的产氢特性.由于接种污泥选取的种类、产氢底物的种类和浓度、温度、pH以及采用的反应器类型等不同,不同研究者得出的最佳预处理方法存在差异.目前的研究多集中在以葡萄糖或蔗糖等纯物质作为厌氧产氢的底物,建议今后以实际有机废水作为生物厌氧产氢的底物,以进一步研究不同接种污泥预处理方法对产氢的影响.

城市污水条件下厌氧氨氧化反应器接种污泥筛选

采用2组平行的厌氧序批式反应器(ASBR),分别以厌氧颗粒污泥、黑臭河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥(R1)和厌氧消化污泥、黑臭河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥(R2)为污泥源,以实际城市污水为进水,在相同的运行环境下同时运行180～210d,实验结束取出各自培养的内部污泥进行扫描电镜观察其表面形态.结果表明:2组反应器均成功启动了厌氧氨氧化反应,其中R1反应器在第135天开始表现出厌氧氨氧化活性,在稳定运行阶段所达到的NH4+-N去除率可达到97.35%,NO2--N去除率达到99%以上,并培养出了颗粒污泥,启动时间较长;R2反应器在第102天开始表现出厌氧氨氧化活性并开始稳定运行,稳定阶段NH4+-N平均去除率可达到93.17%,NO2--N去除率也达到99%以上,没有形成颗粒污泥,启动时间更短.电镜结果表明2组ASBR中都可能存在厌氧氨氧化菌.

接种污泥对产氢颗粒污泥形成的影响

采用两个平行的颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB),控制温度为(35±0.5)℃,逐步提高进水容积负荷,分别研究接种污泥对产氢速率、颗粒粒径分布变化、液相末端产物和启动末期系统参数的影响.结果表明,采用缺氧污泥混合厌氧污泥进行接种的反应器比直接采用产甲烷颗粒污泥粉碎后接种的反应器更易形成颗粒污泥.在启动末期,前者的平均颗粒粒径为后者的1.25倍,产氢速率是后者的1.23倍.两个反应器都形成了乙醇型发酵,说明发酵类型的形成不受接种污泥影响.启动末期系统的pH值分别为3.9～4.3和4.0～4.4,混合污泥接种反应器的挥发性悬浮固体质量浓度为27.2g/L,厌氧污泥接种反应器的挥发性悬浮固体质量浓度为24.1g/L.相比厌氧污泥接种的反应器,混合污泥接种能更快速培养颗粒污泥,并且反应系统产氢速率高,耐酸性更好,生物持有量大,有利于生物制氢系统高效产氢和稳定运行.

接种污泥对好氧污泥颗粒化影响的实验研究

为了加快污泥颗粒化进程,在气升式内循环序批反应器中,取普通絮状活性污泥和在絮状污泥中添加一定比例的好氧颗粒污泥分别为接种污泥,进行好氧颗粒污泥的培养,探讨其对污泥颗粒化速度及生物降解性能的影响。结果表明,接种污泥中适量添加颗粒污泥能使颗粒成熟时间由35 d缩短为28 d,缩短了反应器启动时间,培养的成熟颗粒污泥具有较好的沉降性能和降解性能,SVI稳定在36 mL/g左右,沉降速度达36.23 m/h,COD、氨氮和总磷的去除率分别达到97.86%、90.23%、89.60%。

接种污泥对SBR生物除磷系统污泥颗粒化的影响

以两种不同结构的絮状污泥（有丝状菌和无丝状菌）为接种污泥，在SBR反应器中利用水力选择的方法培养具有除磷能力的颗粒污泥。结果表明，两种污泥分别在第10天（有丝状菌）和第43天（无丝状菌）时开始颗粒化，运行了20d和82d后颗粒化完全；所形成的颗粒污泥粒径（均为0．5～1mm）和污泥沉降性能（SVI值均在30mL／g左右）无明显差异，但污泥的形态和活性存在显著不同。此外，在污泥由絮状向颗粒状转化的过程中，其含水率和部分金属元素的含量明显降低。

不同接种污泥预处理对玉米乙醇废水厌氧发酵产氢的影响

采用热处理、碱处理、酸处理和重复曝气处理4种方法对厌氧活性污泥进行预处理,以此提高处理玉米乙醇废水(COD为20000 mg·L-1)发酵产氢的效率。结果表明,重复曝气处理、酸处理为乙醇乙酸型发酵,热处理、碱处理、未处理为丁酸型发酵。试验数据经过修改Modified Gompertz模型处理,获得的厌氧消化动力学参数(最大累积产气量、最大产气速率和滞留时间),并计算出TS、VS评价指标。Modified Gompertz模型拟合不同预处理接种污泥对玉米乙醇废水厌氧发酵累积产气量随时间变化具有较好相关性,拟合结果中与未经处理的接种污泥相比,重复曝气处理、酸处理产氢效果较好,热处理、碱处理产氢效果较差。其中,重复曝气预处理种泥产氢效果最好,发酵累积产氢量222 mL,与未处理组相比提高了25.68%,最大产氢速率6.51 mL·h-1,总固体产氢率、挥发性固体产氢率分别为36.19、64.24 mL·g-1,优于其他处理组与对照组。因此,重复曝气可能成为生物制氢较理想的预处理方法。

不同接种污泥对人工快渗滤池厌氧氨氧化启动的影响研究

采用人工快渗滤池作为厌氧氨氧化反应器,分别接种好氧硝化污泥(A1)、异养反硝化污泥(A2)及两者按体积比12混匀后的混合污泥(A3),考察了不同类型接种污泥对厌氧氨氧化启动性能的影响。结果表明,A3启动厌氧氨氧化仅需87 d,比A1、A2分别缩短了34.1%、15.5%。在活性稳定期,A3的TN平均去除率达91.5%,生物膜量、血红素含量、胞外多聚物含量,比厌氧氨氧化活性均高于A1、A2,混合污泥更适合作为人工快渗滤池高效启动厌氧氨氧化的接种污泥,更有利于厌氧氨氧化菌同步转化污水中的NH+4-N、NO-2-N而实现高效脱氮。

不同接种污泥对ANAMMOX反应器启动的影响研究

厌氧氨氧化工艺是目前已知最简捷和最经济的生物脱氮途径,自发现以来一直是国内外研究的热点。通过研究比较不同接种污泥对ANAMMOX反应器启动成功的快慢及脱氮效率的影响,分析结果表明。

低水量下接种污泥启动A^2/O工艺分析

某A2/O工艺污水厂在进水水量不足,有机物浓度低,采用活性污泥接种培养方法启动运行,通过采取投加营养源,减小曝气量和间隔进水等措施,系统成功启动,考察了在水量不足,有机物浓度低时,系统培养过程中MLSS、MLVSS、COD、TP、NH3-N等参数的变化趋势。

垃圾发电厂渗滤液厌氧反应器启动污泥适应性研究

适合的厌氧污泥可有效缩短厌氧反应器启动时间。为揭示不同来源厌氧污泥对垃圾发电厂渗滤液的适应性,通过间歇培养方式考察了5种厌氧污泥对两种不同来源垃圾渗滤液的处理性能,并通过Illumina Miseq测序从污泥群落组成角度揭示不同厌氧污泥主要功能差异性。结果表明:对于COD高达30000 mg/L的渗滤液,接种造纸厂厌氧污泥(ZZC污泥),COD去除率在36 h达到72.3%,污泥负荷(单位质量MLVSS的COD负荷)达到10.2 kg/(kg·d);对于COD为25000 mg/L的渗滤液,接种ZZC污泥COD去除率36 h达到75.8%,污泥负荷达到10.1 kg/(kg·d)。当进水COD为30000 mg/L时,ZZC污泥对东部(DB)和南部(NB)厂区渗滤液的处理效果均较好,农加工污泥(NJG污泥)对DB厂区渗滤液的处理效果最好,养殖厂污泥(YZC污泥)对NB厂区渗滤液的处理效果最好。使用ZZC污泥进行两厂区厌氧反应器的快速启动,可以有效提高厌氧反应器的甲烷产量。

好氧颗粒污泥处理模拟污水最佳脱氮工况

探索了好氧颗粒污泥(AGS)处理碳氮比为5的模拟废水的脱氮效果。通过单因素试验探究了污泥浓度、外投碳源浓度及接种自养AGS质量占比对总无机氮(TIN)去除率的影响,确定各影响因素适宜的范围为:污泥浓度在4000~6000 mg/L,外投碳源浓度在100~200 mg/L,自养AGS接种占比为75%~25%。利用响应曲面法分析各因素对TIN去除的影响,确定最佳运行工况。显著性影响因子排序为:外投碳源浓度>污泥浓度>自养AGS质量占比。最佳工况为:泥量浓度4957.22 mg/L、外投碳源浓度200 mg/L、接种自养AGS质量占比57.78%,对TIN去除率的预测值为94.06%。

不同接种污泥ABR厌氧氨氧化的启动特征

采用两套相同的厌氧折流板反应器(ABR),分别接种厌氧絮状/颗粒污泥的混合污泥(R1)以及厌氧絮状污泥(R2).采用人工配水配制NH+4-N、NO-2-N负荷54.5~68.0 g·(m3·d)-1,在温度30~35℃,HRT为26 h,p H值7.5±0.5条件下,经过120 d、125 d分别成功启动厌氧氨氧化反应.两个反应器在氮素去除规律上基本相似,均经历了菌体水解期、活性停滞期、活性提高期和稳定运行期等4个阶段.在稳定运行期间,R1、R2反应器中NH+4-N、NO-2-N的平均去除率都高达90%以上,且NH+4-N、NO-2-N的平均去除负荷为57.3~67.9 g·(m3·d)-1,R1在NH+4-N的去除负荷上略高于R2.值得一提的是,90%以上的氮素都在ABR反应器的第一格室被去除.同时,随着水流的方向,污泥的颜色逐渐由少量红棕色、黄褐色向黑色转变,这与氮素去除规律一致.由此表明,接种污泥的不同并未造成ABR厌氧氨氧化反应器的启动规律和污染物去除特征有明显差异.

接种不同普通污泥的厌氧氨氧化反应器的启动运行研究

采用 3套相似的小试UASB系统 ,分别接种普通厌氧颗粒污泥、普通厌氧颗粒污泥与好氧活性污泥的混合污泥以及河底污泥 ,以自配含NH+ 4 N和NO-2 N的废水为进水 ,分别经过 2 2 5d、2 2 0d和 2 5 0d的启动运行 ,均成功实现了厌氧氨氧化过程 ,氨氮去除率都达到 80 %以上 。

不同来源污泥接种餐厨垃圾厌氧发酵产氢效果研究

在相同接种配比(接种污泥占餐厨垃圾的质量分数为30%)条件下,研究了4种不同来源污泥(压滤污泥、厌氧污泥、曝气污泥和河底淤泥)添加或不添加缓冲剂时对餐厨垃圾厌氧发酵产氢效果的影响。结果发现,在不添加缓冲剂时,4种污泥接种餐厨垃圾厌氧发酵平均产氢量依次为厌氧污泥>河底淤泥>压滤污泥>曝气污泥,接种厌氧污泥的餐厨垃圾平均产氢量最高,达10.11mL(以每克挥发性固体(VS)计,下同);而添加缓冲剂时,4种污泥接种餐厨垃圾厌氧发酵平均产氢量依次为厌氧污泥>曝气污泥>压滤污泥>河底淤泥,接种厌氧污泥的餐厨垃圾平均产氢量也最高,为33.72mL,且体系pH得以缓冲。

不同接种污泥对好氧污泥颗粒化的影响

分别采用工业园区污水处理厂、城市污水处理厂、实验室好氧颗粒污泥反应器中洗出的絮状污泥作为接种污泥,考察了接种污泥类型对好氧颗粒污泥形成的影响。经历50 d后,均成功培养出好氧颗粒污泥,SVI值分别可达43、48、46 mL/g,平均粒径分别为0.43、0.42、0.40 mm。试验还发现:工业园区污水处理厂的污泥含有大量无机或惰性载体等微粒物质,可加速好氧颗粒污泥的形成;颗粒污泥的形成过程不符合经典的"丝状菌骨架假说",即丝状菌不是形成好氧颗粒污泥的必要条件。