智能化背景下活性污泥处理工艺应用——评《强化活性污泥处理废水工艺及其稳定性》

在当今社会,环境污染已成为全球面临的重大挑战之一。工业化和城市化的快速发展导致大量废水排放,其中包括各种有机物、重金属、悬浮物和微生物等污染物质。这些废水未经处理直接排放到自然水体中,极大地破坏了生态平衡,对人类健康和可持续发展造成了严重威胁。

活性污泥生物炭的制备及吸附性能的研究进展

污水处理厂产生大量剩余污泥,其处置问题一直以来是研究的重点与热点。利用热解的方法将污泥转化为污泥基生物炭,不但可以解决剩余污泥的处置问题,而且可以在处理污废水的基础上,对剩余污泥实现重新利用。污泥基生物炭在污废水的处理中逐渐受到了关注,尤其是在新兴污染物的去除方面。以污水处理厂污泥为基础的污泥生物炭,分别通过制备方式、热解温度、改性手段等因素综述污泥生物炭对重金属、有机物、新兴污染物的影响,并通过用图表的形式指出改变之后的作用与机理。以期能给今后污泥生物炭在重金属、有机物、新兴污染物领域上的应用和研究提供更多的思路。

低热-NaOH联合处理破解浓缩活性污泥释放碳源的试验研究

以低热-NaOH联合处理破解剩余活性污泥,考察NaOH投加量、加热温度、反应时间对污泥破解释放碳源的影响,通过总氮去除率分析污泥破解液代替生物脱氮外加碳源的效率,并研究该方法对污泥减量化的效果。结果表明:SCOD溶出率随NaOH投加量、加热温度和反应时间的增加而增大;当NaOH投加量为3.0g/L、加热温度为70℃、反应时间为24h时剩余活性污泥的破解效果最佳,污泥上清液中SCOD浓度可达1.829×10^(4)mg/L,总氮、氨氮、硝酸盐氮和总磷浓度分别达到943、419、487、204mg/L;污泥破解前后固体残渣中TSS含量由61.70 g/L下降至29.25g/L,VSS含量由31.95g/L下降至6.95g/L,生物减量化效果非常显著;污泥破解前后中值粒度D50分别为30.2、8.7μm,污泥破解过程中产生了大量的粒径为0.15μm左右的超细颗粒;扫描电镜结果显示污泥絮体和微生物细胞被破坏;在反硝化试验中,以最佳破解条件下释放的污泥破解液作为反硝化试验的补充碳源,结果显示COD利用率为83.4%,总氮的去除率为60.1%,脱氮的效果显著。低热-NaOH联合处理可在较低能耗下实现剩余活性污泥的碳源充分释放,且污泥减量化和资源化的效果优异,可为优化热碱法预处理剩余活性污泥提供依据。

超声破解联合湿法检测活性污泥中COD_(Cr)的研究

准确测定活性污泥中化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD_(Cr))含量,是实现污泥资源化利用的重要条件。文章提出一种超声破解联合湿法测定活性污泥中COD_(Cr)含量的检测方法。基于单因素实验结果,以COD_(Cr)浓度作为响应值,采用响应曲面法考察了污泥混合液的稀释倍数、超声功率和超声时间3个因素间单独及交互作用,并对影响因素进行了评估。结果表明,取样量为10 mL,稀释倍数为225倍,超声时间为18 min,超声功率为720 W时,样品平行测定的相对标准偏差小于等于2.00%,加标回收率为96.51%~105.32%,测定结果的准确度、精密度较高。光学显微镜照片和激光粒度仪分析表明,超声破解能够有效破碎微生物细胞的絮体结构,显著降低污泥颗粒粒径,减少污泥取样过程中的误差。对不同f的污泥样品,COD_(Cr)测定值与理论值相关性拟合曲线的拟合值R^(2)≥0.996 1。研究结果证明超声破解联合湿法测定活性污泥中COD_(Cr)具有良好的可靠性和经济性。

不同载体固定活性污泥原位修复轻度淤积底泥的效能

底泥修复是黑臭水体治理中的重要环节,原位修复操作简便且对河道的破坏小。利用固定化菌剂原位修复实验装置,探究了活性炭、沸石、陶粒3种载体固定活性污泥修复轻度淤积底泥的效能。载体物理特性及载体对微生物的吸附特性实验结果表明,活性炭相对于沸石和陶粒具有更丰富的孔隙结构和更强的活性污泥吸附能力,沸石的吸附能力强于陶粒。不同载体固定活性污泥原位修复轻度淤积底泥实验结果表明,3种载体固定活性污泥均能有效降低底泥中有机质含量,其中活性炭固定活性污泥对底泥中有机质的降解效果最佳,60 d内有机质含量可降低45.2%;3种载体固定活性污泥均能促进底泥中重金属离子转移,其中沸石固定活性污泥对重金属离子的去除效果最佳,60 d内对铜离子、铬离子、铅离子的去除率分别达到了28.8%、27.2%、37.2%;此外,3种载体固定活性污泥均能有效去除上覆水中的CODCr、NH3-N、TN、TP,60 d内CODCr去除率基本超过50%,NH3-N、TN、TP去除率基本超过80%。综合底泥和上覆水处理效果可知,活性炭固定活性污泥的表现最优,其次为沸石固定活性污泥。

活性污泥法污水处理技术在上海的早期传入与实践

20世纪初,上海公共租界工部局为了解决抽水马桶带来的水环境问题,邀请英国化学家福勒来沪进行考察,提出结合活性污泥法的处理方案。文章以活性污泥法污水处理技术传入上海的过程为重点,分析了福勒提出活性污泥法方案的过程,梳理了工程师前往美国、加拿大考察并评估该技术在上海的适用性,探讨了活性污泥法落地上海,建造污水处理实验室的情况。这是活性污泥法首次进入上海,也是第一次传入中国,促进了近代上海的城市现代化建设。活性污泥法在上海的传入,反应了技术移植过程中的常规程序,即提出方案、调研与选择、探索实践模式。活性污泥法的引入,是近代技术进入中国的典型案例。

纳米氧化镍长期暴露对活性污泥物化特性及微生物代谢的影响

为揭示纳米氧化镍(NiO NPs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,以活性污泥为研究对象,探讨了NiO NPs(0~200mg/L)长期暴露对序批式生物反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响.结果表明,低浓度(0~50mg/L)NiO NPs对活性污泥运行效能影响不显著,高浓度(100~200mg/L)NiO NPs对氨氮和COD去除有明显抑制作用,分别降低了8%和20%.随着NiO NPs的浓度增加,硝化过程关键功能酶氨单加氧酶(AMO)和羟胺氧化酶(HAO)活性分别降低55.71%和62.09%,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增加了113.06%.同时,NiO NPs对活性污泥絮凝性产生负面影响,污泥平均粒度增加,絮体形状松散,絮凝性略有降低.胞外聚合物(EPS)整体呈下降趋势,高浓度下蛋白质(N-H,C=O)和多糖(C-O,C-C,C-O-C,C-O-H)相关官能团的强度减弱,三维荧光蛋白特征峰强度大幅降低.但死亡微生物的生物分解和应激反应促进了EPS中微生物代谢和酪氨酸蛋白类物质生成.此外,活性污泥中微生物群落的多样性和稳定性均受到NiO NPs的影响.PICRUSt2预测显示,微生物的代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到NiO NPs的显著抑制.因此,NiO NPs通过改变微生物群落结构和代谢通路影响活性污泥硝化作用和有机物的去除.

活性污泥萃取液施用对水稻根际土壤微生物群落结构的影响

通过根箱试验,从土壤根际微生物角度揭示活性污泥萃取液(简称萃取液)调控水稻苗期生长和改良土壤理化性质的机理。试验设计不同萃取液配施减氮处理(T1,空白对照;T2,常规施肥对照;T3,减氮30%配施0.2 g/kg萃取液;T4,减氮30%配施0.4 g/kg萃取液;T5,施用8 g/kg萃取液全量替代化肥氮,即减氮75%),研究萃取液配合氮肥减施对水稻根际土壤理化性质和微生物群落结构的影响。结果表明:配施萃取液可显著增加水稻幼苗的叶面积、生物量和叶绿素含量;与常规施肥相比,配施萃取液可以显著提高土壤p H,降低土壤电导率,增加可溶性有机碳含量,降低硝态氮和铵态氮含量。β多样性结果显示,萃取液对土壤微生物性质的影响主要作用在根际及近根际土壤中,不同萃取液处理组与空白及常规施肥对照组间细菌群落结构及多样性存在显著性差异(P<0.05);萃取液的施用可增加有机污染物降解和碳水化合物代谢相关微生物的相对丰度,如黄色土源菌、Candidatus_Udaeobacter、鞘氨醇单胞菌属,相对丰度分别增加151%~541%、26%~320%和55%~364%。采用FAPROTAX土壤功能预测分析发现,施用萃取液后土壤菌群主要增加的功能为化能异养、有氧化能异养、硝酸盐还原、固氮作用、硝化作用和芳香化合物降解等,这类功能与土壤碳源物质代谢、氮循环及有机污染物降解等行为相关。萃取液施用可通过改善土壤根际及近根际微生物群落结构,增加相关菌群丰度,调控土壤根际及近根际碳、氮循环,进而达到促进水稻幼苗生长和土壤改良的效果。研究结果可为活性污泥的资源化提供新路径。

基于高负荷活性污泥法城市污水碳捕获研究进展

首先综述了HRAS工艺特点,对溶解氧(DO)、污泥龄(SRT)等工艺参数对碳捕获效率的影响进行了总结;其次阐明了工艺碳重定向路径与碳捕获机理;然后介绍了化学强化高负荷活性污泥法(CEHRAS)等组合工艺的研究进展;最后提出了急需解决的问题并阐述了未来的发展前景。

微生物燃料电池系统中活性污泥菌种的分离鉴定

通过传统平板划线技术和高通量测序对不同区域污水处理厂的活性污泥进行微生物多样性分析。通过不同的筛选培养基,共挑取培养得到127株菌,16S测序得到12种不同的微生物。按照微生物分类学的种属特性将菌株分为4类,构建微生物菌团:杆菌、硝化细菌、光合细菌、混合菌。通过正交实验对菌落的生长曲线进行分析,发现筛选构建的新的菌团生长周期比活性污泥缩短约50 h,构建得到的4种菌团最佳生长温度在30℃左右,其中硝化菌团对pH的适应范围较广,在pH=5~7时都可以正常生长,杆菌和球菌在pH=7的培养基中生长最快。根据优化的培养条件和分离的菌株构建4类新的微生物菌团,代替传统的活性污泥,应用于MFC体系中。

活性污泥对磺胺二甲嘧啶的去除及其脱氮除磷的影响

抗生素被广泛应用于生物医疗和畜牧养殖中,其对环境的污染问题引起了广泛关注。本文以常用的抗生素磺胺二甲嘧啶(SM2)为研究对象,考察了活性污泥降解SM2的特性。结果显示:活性污泥能够降解水体中的SM2,在初始接菌量OD600=0.60、温度为30℃、pH=7.0时,经20 d反应后,SM2初始浓度为5、10、30 mg·L^(-1)的条件下其SM2降解率分别为50.65%、39.65%和32.15%。在反应前期,活性污泥主要通过吸附去除SM2;在反应后期,活性污泥主要通过生物降解去除SM2。SM2能够一定程度抑制活性污泥的脱氮除磷能力。

活性污泥法处理城市污水研究进展

污水处理是防治水污染的重要方法,现今中国城市污水处理主要是以生物处理法为主。活性污泥法处理污水是城市污水处理中使用最普遍的一种生物方法。针对城市污水水质变化大、所含污染物种类复杂等特点,分析活性污泥法运行的影响因素,阐述并总结活性污泥法通过好氧微生物的吸附、凝聚、沉淀和分解污水中的有机物质、胶体及溶解性物质的研究进程,同时提出有关活性污泥法处理城市污水的研究建议及展望。

软/硬磁粉剩磁属性对磁载活性污泥处理效率的影响

传统活性污泥对有毒污染物及负荷变化耐受力有限,受冲击时污泥容易松散,处理效率降低。为此人们开发了磁载活性污泥技术,所用磁粉以硬磁四氧化三铁为主。硬磁在回收时存在剩磁现象,因此循环使用时需要做消磁处理,成本较高。软磁回收时无剩磁现象,但软磁磁载活性污泥至今未见有报道。本文首次研究对比了预磁化后四氧化三铁与软磁铁硅铝负载活性污泥处理效率,以推动软磁磁载活性污泥技术的发展。相同条件下铁硅铝组与四氧化三铁组对模拟污水的COD_(Cr)和NH_(3)^(-)N去除率分别达到94.21%和97.01%,及90.03%和92.10%,均高于对照组的86.81%和76.40%。处理实际印染污水有相似的结果,FeSiAl组的COD_(Cr)和NH_(3)^(-)N去除率分别达到93.98%和93.74%,而Fe_(3)O_(4)组为90.30%和88.25%,均高于对照组的86.27%和76.04%。磁粉回收的结果表明,铁硅铝的回收效率达到90.94%,而四氧化三铁的回收效率仅有81.39%。结合上述结果及消磁处理单元的费用,软磁铁硅铝载活性污泥法具有更好的应用前景。

基于活性污泥中指示性丝状菌分离纯化的研究

以某中成制药企业处理工业废水的活性污泥为研究对象,通过分离纯化技术获得一株指示性单一丝状菌,设置菌体生长温度为20、24、28、32、36℃,pH为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0和9.0,测定不同生长条件下菌体的菌落数量及对COD和氨氮的去除率。结果显示:温度为28℃,pH为7.0~8.0时,该指示性丝状菌生长状态最佳。同时将纯化后丝状菌接种于活性污泥中处理废水,运行一段时间,主要监测指标为MLSS 2.67 g/L、SV 20%、SVI 74.9 mL/g,出口水质达标,为BOD 525 mg/L,COD 68 mg/L,SS 20 mg/L。

基于活性污泥焚灰的类Fenton催化剂的制备及其对亚甲基蓝的降解性能

载铁沸石因其来源广泛、制备简便及环境毒性低等特点,被广泛用于催化类Fenton反应产生·OH,以高效处理有机污染物。然而,传统载铁沸石的制备成本高且Fe^(2+)再生困难,限制了其在催化类Fenton反应中的工业化应用。基于此,本研究以污水处理厂活性污泥焚烧处理后的灰分为原料,选择性回收其中的硅、铝和铁等元素。制备的Fe^(2+)-方钠石(FSD)可用于类Fenton反应活化过氧乙酸(PAA),以高效降解水溶液中的亚甲基蓝(MB)。结果表明:FSD可在较宽的pH范围内催化PAA生成·OH、^(1)O_(2)和R-O·等多种活性氧物种,进而通过羟基化或亚砜化途径催化降解MB。以0.5 mol/L Fe^(2+)制备的FSD用量为0.3 g/L,PAA浓度为0.3 mmol/L时,FSD/PAA体系可在20 min内完全降解40 mg/L MB。此外,FSD中的还原性硫组分可促进Fe^(2+)再生,维持其催化活性。且FSD/PAA体系可在不同水质和生活污水中高效降解多种污染物,具有性能优良和适用性广的优点。

活性污泥中噬菌体的环境雌激素降解功能研究

环境雌激素(EEs)随污水排入自然水体,具有较大的生态环境风险和人体健康风险。采用宏基因组测序技术对普通活性污泥和双酚A(BPA)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、壬基酚(NP)富集污泥中的噬菌体基因组进行分析发现,普通活性污泥和EEs富集污泥中可以鉴定的噬菌体均以管病毒科(Siphoviridae)、肌病毒科(Myoviridae)和足病毒科(Podoviridae)为主,但是不同污泥的噬菌体相对丰度组成存在显著差异。通过对噬菌体基因组进行功能基因注释发现,BPA富集污泥和NP富集污泥中管病毒科噬菌体分别有编码苯酚单加氧酶和脱氢酶的基因,有助于芳香族有机物矿化去除。噬菌体的细菌宿主分析发现,噬菌体广泛寄生于各类细菌,但主要是BPA富集污泥中有编码羟基化功能的苯酚单加氧酶基因的管病毒科噬菌体具有BPA降解功能,即具有重要的潜在辅助代谢EEs功能。

市政污水处理厂重金属冲击后活性污泥的重建方法与调控策略

西南城市某一市政污水处理厂遭受高浓度重金属冲击后,通过增加曝气量和投加碳源等方式干预并未实现出水水质达标,活性污泥絮体完全解体,因此执行生化池活性污泥重建。对生化池清池、活性污泥接种和驯化过程进行了详细介绍,可为我国污水处理厂应对类似环境事件提供有效借鉴,快速实现污水厂活性污泥系统重建和出水稳定达标。

基于活性污泥模型的多目标曝气控制系统及应用

随着污水处理厂排放标准的提高以及“双碳”要求的提出,近几年智慧水务相关技术发展迅速,其中曝气控制系统的研究和实践是较重要的内容。从出水水质、能耗和氨氮达标点三个主要目标出发,结合活性污泥模型和机器学习研发了一套多目标曝气调控系统,打破“恒DO”的常规PID曝气控制模式。系统在银川第一再生水厂部署并运行,保证出水水质稳定达标基础上,中控室运行工作量减少2/3,曝气单耗平均下降12%,除磷药剂加药量下降30%。

污水处理厂活性污泥工艺中微型动物的生活习性、功能作用、研究方法与毒性响应

微型动物(原生动物和微型后生动物)是污水处理厂活性污泥微生物群落的重要组成部分。活性污泥工艺的运行状态直接决定了微型动物的种群组成,反之,微型动物也会影响到生物工艺的处理效率。微型动物具有指示、促进絮凝和净化出水等功能,并且可以通过捕食优化细菌群落改善活性污泥工艺处理效率。因此,对于活性污泥微型动物的研究具有重要的科学和实践意义。文中对活性污泥微型动物的生活习性和功能作用进行了系统综述,在此基础上,介绍了常见的微型动物群落研究方法和个体分离培养方法,并且详细介绍了毒性物质对微型动物的影响以及微型动物对部分污染物质的降解去除能力。文章提供的信息可以为后续的活性污泥微型动物研究工作提供一定的新思路和新启发。

CAST池活性污泥除磷微生物群落特征研究

为掌握霞山水质净化厂CAST池各反应段活性污泥除磷微生物群落结构特征,特对CAST池内不同区活性污泥进行采样并DNA提取后高通量测序分析,结果表明CAST池各阶段活性污泥富集了丰富的具有良好除磷功能的菌。门水平上的优势除磷菌有变形杆菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteriota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、厚壁菌门(Firmicutes)。属水平上的优势除磷菌为Norank_f_Caldilineaceae、Candidatus_Competibacter、Norank_f_norank_o_Saccharimonadales、Tetrasphaera、Norank_f_Blastocatellaceae等。该CAST池活性污泥中存在聚磷菌与聚糖菌共存的现象且两者相对丰度较高,两者的竞争及环境条件变化会导致除磷效果的波动。主反应区曝气使得好氧聚磷菌Tetrasphaera相对丰度远高于生物选择区和兼氧区。反硝化聚磷菌Streptococcus和Acinetobacter在生物选择区中相对丰度远高于兼氧区和主反应区。反硝化聚磷菌在生物选择区厌氧段更加适宜其生长导致其相对丰度较高,能增强该阶段除磷效果。在实际生产中应着力改善合适环境条件提升聚磷菌生物量以保障除磷效果。