罗伊氏粘液乳杆菌HCS02-001培养方法优化及改善睡眠功能研究

为了优化罗伊氏粘液乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri)HCS02-001的培养方法,并探究其助睡眠功能,以γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的产量为考察指标,通过单因素实验、响应面实验和小鼠实验进行条件筛选和功能评价。在培养温度37℃,培养时间24 h,初始pH 6.5时,罗伊氏粘液乳杆菌的GABA产量为5.58 g·L^(-1)。直接睡眠实验中小鼠均未出现直接睡眠现象,延长戊巴比妥钠催眠小鼠的睡眠时间实验中,高剂量组的小鼠睡眠时间有效延长,戊巴比妥钠阈下剂量催眠实验结果显示高剂量组的小鼠入睡率高达40%,巴比妥那睡眠潜伏期实验显示高剂量组的小鼠减少了睡眠潜伏期,可与巴比妥钠协同发挥作用。结果表明罗伊氏粘液乳杆菌HCS02-001具备助睡眠的作用。

决明子菊花本草酵素的制备及降血压作用研究

优化决明子菊花本草酵素发酵工艺,并探究其降血压功能。以ACE抑制率为响应值,以发酵时间、发酵温度、接种量为探究指标,通过单因素试验和Box-Behnken试验优化发酵工艺。利用大鼠灌胃试验、测定大鼠的体重、动脉的收缩压和舒张压变化,根据灌胃不同周期探究大鼠血压变化。结果表明:发酵工艺优化为发酵时间72h、发酵温度37℃、接种量7.5%,以此制备的酵素ACE抑制率可达49.34%。大鼠灌胃试验结果显示,决明子菊花本草酵素对大鼠体重不产生影响,未对正常大鼠有降血压作用,对自发性高血压大鼠的血压具有辅助下调作用。表明决明子菊花本草酵素具有辅助降血压作用,其开发和应用具有广阔的市场。

垃圾渗滤液处理工艺研究及应用现状浅析

垃圾渗滤液的处理一直是水处理行业的热点和难点.阐述了渗滤液的产生及水质特点,对渗滤液的处理方法进行了分类,介绍了近年来用于渗滤液处理的主要物化方法和生化方法并简要说明了各自的优缺点.生化方法是渗滤液处理的核心工艺,而物化方法一般用于渗滤液的预处理和深度处理.如何深度挖掘生化工艺的处理潜力,提高活性污泥法对渗滤液的脱氮效率是未来渗滤液技术发展的主要方向.

回流比对短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理晚期垃圾渗滤液自养脱氮的影响

采用"连续流短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺"处理低碳氮比高氨氮浓度的晚期垃圾渗滤液.主要考察了在不同外回流比(100%~600%)的条件下,A/O反应器中氨氮转化率以及亚硝酸盐积累率的变化,游离氨(free ammonia,FA)与游离亚硝酸(free nitrite acid,FNA)的平均质量浓度变化;UASB反应器的厌氧氨氧化活性及其在相同高度(10 cm)处的粒径变化情况.试验结果表明,当回流比维持在300%时,A/O反应器中的亚硝酸盐氧化细菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)被FA和FNA联合抑制,进而达到了较好的短程硝化效果,A/O反应器中氨氮转化率、亚硝酸盐积累率分别达到93.5%、95.6%以上,UASB厌氧氨氧化反应器污泥持留性与活性均达到较高的水平,总氮去除负荷达到1.04 kg/(m^3·d)以上.定量PCR结果表明,厌氧氨氧化菌占全菌的比例达到了试验期间的最大值3.78%.

进水碳氮比对中试AAO-BAF系统脱氮除磷性能的影响

为了研究进水碳氮比对AAO-曝气生物滤池(BAF)双污泥脱氮除磷系统的影响,以实际生活污水为处理对象,研究了一个处理量约为50m^3/d的中试规模AAO-BAF系统在碳氮比分别为3.3±0.3、4.5±0.3、6.0±0.3时长期运行的脱氮除磷特性.试验结果表明:在碳氮比约为3.3时,AAO-BAF工艺对COD、TN、PO4^3--P的去除率分别可达到71.4%、67.6%和85.6%.适当提高有机物浓度,当碳氮比约为4.5时,AAO-BAF工艺对COD、TN、PO4^3--P的去除率分别可达到79.7%、70.0%和93.5%,系统的脱氮除磷性能最佳,平均出水TN和PO4^3--P为12.40、0.20mg/L.但当碳氮比继续提高至约为6.0时,过量的有机物会使缺氧区内存在大量可利用有机物,反硝化菌优先利用电子受体NO3--N,削弱了反硝化除磷菌的活性.同时会有剩余的有机物进入BAF,导致异养菌的增殖,氨氮不能完全氧化,使得缺氧区的电子受体进一步减少,影响系统的脱氮除磷功能.此时,AAO-BAF工艺对COD的去除率为81.6%,TN、PO43--P的去除率分别迅速下降至55.1%和63.2%以下,系统接近崩溃.

外加碳源类型对A^2/O-BCO系统脱氮除磷性能的影响

反硝化除磷系统可实现氮、磷的同步去除,但在处理实际低C/N污水时,常需补充碳源以解决碳源不足的问题。采用A^2/O-BCO(anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation)反硝化除磷系统,通过投加两种常用的外碳源控制进水C/N在4.3左右,考察碳源类型(丙酸钠、乙酸钠)对A^2/O-BCO系统长期运行效果的影响,并采用批次试验进一步探究不同外加碳源条件下活性污泥的内碳源贮存和利用特性。结果表明:碳源种类的变化会改变微生物的底物贮存和利用特性,进而影响系统的脱氮除磷效果。当采用丙酸钠为外加碳源时,PO43--P去除效果稳定在94%左右,实现了磷的高效去除,但TIN的去除率仅为70.82%;而以乙酸钠为外加碳源时,系统TIN的平均去除率可以达到74%,但磷的出水浓度出现波动现象,平均去除率仅为89.90%。碳源转化分析表明,厌氧条件下,进水丙酸钠含量增多,PHV的合成比例增加,相反,乙酸钠含量增多,PHB合成比例增多;缺氧条件下,DPAOs对PHB和PHV的降解效果与其含量相关,丙酸钠作为外碳源时,PHV的降解速率高且微生物产能效率高,因此PO43--P吸收速率较快。此外,本文提出了不同外加碳源条件下系统的优化运行策略。

氮负荷对短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统脱氮性能的影响

短程反硝化作为厌氧氨氧化反应基质亚硝酸盐(NO_(2)^(-)-N)获取的新途径,近年来受到广泛关注.短程反硝化与厌氧氨氧化耦合的污水脱氮工艺具有重要应用潜力.然而,城市污水基质浓度较低且波动频繁,有效实现厌氧氨氧化菌持留与富集是该工艺稳定脱氮的关键.针对上述问题,构建了基于生物膜的短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺,采用2种结构不同的生物填料为载体,对比系统长期脱氮性能,重点考察氮负荷降低过程中系统氮素转化规律及菌群活性变化,深入分析生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)产生特性.结果表明,以含氨氮(NH_(4)^(+)-N)与硝酸盐氮(NO_(3)^(-)-N)废水为处理对象,乙酸钠为有机碳源,分别采用聚氨酯海绵填料(R1)和聚乙烯空心环填料(R2)成功构建了短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统.进水NH_(4)^(+)-N与NO_(3)^(-)-N由150 mg/L逐渐降低至50 mg/L、氮负荷由0.6 kg/(m^(3)·d)降为0.2 kg/(m^(3)·d)时,R1和R2维持高效稳定脱氮,低负荷阶段平均总氮(TN)去除率分别为87.6%和83.6%.厌氧氨氧化作用始终为主要脱氮途径,其占两系统TN去除的贡献率分别高达98.2%和97.4%.生物膜短程反硝化速率随氮负荷减少而降低,但高NO_(2)^(-)-N积累特性未受影响,R1系统NO_(2)^(-)-N积累效率达到95.1%且高于R2(89.8%),其厌氧氨氧化活性降低程度小于R2,表明聚氨酯填料更适合低负荷下该工艺长期运行.低负荷下微生物分泌更多EPS,蛋白质含量增加有助于系统应对氮负荷变化.综上,短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜工艺处理低基质废水时具有稳定高效的重要优势,为解决厌氧氨氧化应用的瓶颈问题提供了新方法,具有研究意义和应用价值.

为耦合厌氧氨氧化产生NO2^-的城市污水中试研究

厌氧氨氧化技术因其节省曝气能耗和有机碳源等突出优势,被认为是迄今为止最经济高效的污水脱氮工艺.然而该技术尚未实现主流城市污水处理的工程化应用,其瓶颈在于厌氧氨氧化所需基质亚硝酸盐(NO2^-)难以稳定获取.目前普遍采用的短程硝化方法在主流条件下难以维持稳定的NO2^-积累.短程反硝化是指将废水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐(NO3^-→NO2^-)的过程.短程反硝化技术具有长期稳定的NO2^-积累特性,反应速率快,节省有机碳源,是为厌氧氨氧化菌提供底物NO2^-的新途径.基于此,本研究通过中试规模试验研究验证短程反硝化为厌氧氨氧化提供底物NO2^-的可行性.结果表明,接种的城市污水处理厂剩余污泥具有一定的短程反硝化潜势,以城市污水及其硝化液为进水,通过对进水比例和水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)等参数进行调控,成功启动了短程反硝化系统.长期试验结果表明,短程反硝化产生NO2^-的性能逐渐提高,NO3-还原为NO2^-的转化率(nitrate translation rate,NTR)高于75%,且在低温(13.7~16.2℃)条件下仍具有较高的产亚硝酸盐性能,低温阶段平均NTR可达62.3%.本研究为解决城市污水厌氧氨氧化脱氮过程底物NO2^-难以稳定获取的问题提供了思路和方法,对短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术在城市污水处理领域的推广应用具有重要意义和研究价值.

主流城市污水部分厌氧氨氧化技术的研究与工程化应用

厌氧氨氧化(Anammox)技术在低氨氮浓度城市污水处理中的应用是现今污水生物处理领域研究和工程前沿。城市污水短程硝化/厌氧氨氧化(Partial Nitrification/Anammox,PN/A)工艺的可行性在实验室得以验证,但长期稳定维持仍然缺乏有效策略,实现较为理想的主流厌氧氨氧化(Mainstream Anammox)面临诸多挑战。近年,短程反硝化耦合厌氧氨氧化(Partial Denitrification/Anammox,PD/A)作为新型污水处理技术逐渐受到关注。短程反硝化驱动的部分厌氧氨氧化机理在中国西北某城市污水处理厂主流区得以证明。强化城市污水处理厂厌氧氨氧化菌原位富集,可有效提高脱氮效果并降低处理成本。基于主流城市污水部分厌氧氨氧化(Partial Anammox)的思路,为污水提质增效提供了新的技术路线,具有重要研究价值与工程应用意义。

四种碳源条件下城市污水处理厂尾水深度脱氮的性能与微生物种群结构

城市污水处理厂出水符合一级A排放标准,其中含有的硝酸盐氮仍可能引起敏感水域水质恶化,故仍需进一步开发尾水深度脱氮技术.研究采用乙酸钠、葡萄糖、甲醇、乙醇4种碳源作为外加碳源,探究序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)悬浮污泥系统进行城市污水厂尾水深度脱氮的可行性.试验结果表明:在进水硝酸盐质量浓度约为15 mg/L、硝酸盐氮容积负荷率为0.03 kg/(m^(3)·d)的条件下,分别投加4种不同的碳源,SBR均能达到97.80%以上的NO_(x)^(-)-N去除率,出水ρ(NO_(x)^(-)-N)<1 mg/L.4个系统实现稳定深度脱氮所需的COD/ρ(N)分别为5、12、6和7,对应去除1 g NO_(x)^(-)-N的碳源量分别为7.35、12.00、4.00和3.37 g,其中乙醇为碳源时投加量最低而葡萄糖为碳源时最高.使用原位全周期方法测得的4个系统平均氮去除速率分别为0.72、0.19、0.32和0.73 kg/(m^(3)·d),其中乙醇和乙酸钠为碳源时反应速率最高而葡萄糖为碳源时最低.碳源种类对微生物种群组成具有显著影响.经过78 d的培养之后,乙酸钠和葡萄糖系统污泥与接种污泥相比种群结构简单,乙酸钠为碳源时微生物以Firmicutes门为主(94%),葡萄糖为碳源时微生物以Actinobacteria 门(45%)和Patescibacteria 门(44%)为主.与之相反,甲醇、乙醇系统中微生物种群的多样性比起种泥有所上升.

污水处理厂PPCPs的污染现状与去除技术

近年来,药品和个人护理品(PPCPs)作为一类新兴有机污染物在环境中被广泛报道。传统的污水处理厂处理工艺难以有效去除污水中的PPCPs,残留在污水处理厂出水中的PPCPs及其代谢物进入水环境会严重威胁人类健康和生态环境。介绍了PPCPs的类别、性质以及水环境中PPCPs的赋存水平及其潜在危害,提出风险熵法(RQ)是国内外普遍使用的风险评价方法;跟踪了近20年来PPCPs在污水处理厂的来源与分布,分析了不同国家和地区的污水处理厂不同处理工艺各处理单元对PPCPs的去除效果;指出一些先进技术已有效应用于污水处理厂污水中PPCPs的去除,如高级氧化技术、膜过滤技术、活性炭吸附技术,并对各种技术去除PPCPs的优势和瓶颈进行了分析。

亚硝酸盐投加方式对剩余污泥发酵性能的影响

为考察亚硝酸盐投加方式对剩余污泥发酵性能的影响,研究比较了一次、批次和连续3种投加方式下,亚硝酸盐强化剩余污泥发酵的效果.试验采用3个相同序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor,SBR)进行7d的剩余污泥发酵处理并投加亚硝酸盐进行强化,亚硝酸盐投加总量相同并分别采用一次、批次和连续投加的方式.一次投加模式下系统亚硝酸盐积累的峰值最高,剩余污泥总化学需氧量(total chemical oxygen demand,TCOD)降低幅度最大且溶解性化学需氧量(soluble chemical oxygen demand,SCOD)产生量最高,表明一次投加模式有利于促进污泥颗粒有机物转化为溶解性有机物.连续向污泥发酵系统投加亚硝酸盐时,系统亚硝酸盐无明显积累,但是污泥挥发性悬浮固体(volatile suspended solids,VSS)的下降最为显著.连续投加亚硝酸盐的方式有利于强化污泥有机质减量,而且污泥脱水性良好,有利于后续进一步减量.研究表明,当以强化污泥减量为目标时,宜采用连续投加亚硝酸盐的方式强化剩余污泥发酵.

日本污水处理厂设计运行及多因素影响分析

日本的污水处理起步较早,经过多年发展已经建设完善,并在其精细管理下编撰为《下水道統計》。对日本污水处理和污泥处置情况进行全面统计和深入分析,期望对我国污水处理厂的建设和运行具有借鉴意义。污水处理环节分析包括水质水量、处理要求、工艺和处理规模分布、深度处理方法、运行和设计参数、出水回用等;污泥处理环节分析包括污泥产量、处理处置方法、污泥资源化利用等;运营分析包括能源消耗、污泥消化产能和运行方式等。并进一步研究各因素和运行效果的关系,例如处理工艺和规模的匹配、生化处理负荷和运行参数的影响、污泥性质和沉淀池参数的选择、进水和出水污染物浓度、污泥进行厌氧消化处理的产能分析等。然而,由于我国和日本的水资源等国情和社会差异使得排放标准和回用需求不同,日本污水处理经验需要被进一步详细考察来服务于国内的污水处理厂建设和运行。

UASB-A/O处理城市生活垃圾渗滤液同步除有机物脱氮长期稳定性试验研究

采用升流式厌氧污泥床-缺氧/好氧(UASB-A/O)生化系统处理城市垃圾渗滤液,考察系统除有机物脱氮效能及低温条件下A/O的硝化特性.623 d试验结果表明:通过UASB反应器内厌氧菌的产甲烷作用和异养菌的反硝化作用,耦合A/O系统内的缺氧反硝化和好氧生物降解机制,实现了渗滤液内有机物和氮同步深度去除.在进水渗滤液内化学需氧量质量浓度ρ(COD)为1 237~13 813 mg/L,平均值为(5 640±2 567)mg/L,UASB-A/O系统出水ρ(COD)为280~1 257 mg/L,平均值为(546±285)mg/L.在进水渗滤液内氨氮质量浓度ρ(NH_4^+-N)为148~2414 mg/L,平均值为(1 381±634)mg/L,UASB-A/O系统出水ρ(NH_4^+-N)均低于50 mg/L.整个实验过程中,A/O反应器克服了季节性温度变化的不利影响,始终维持了高效的生物硝化和反硝化.即使在冬季低于15℃温度条件下,A/O系统内的生物脱氮效率仍然维持在90%以上.

梯度递减曝气实现一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化工艺(SPNAD)的稳定运行

为了解决一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化(single-stage partial nitritation,anammox and denitrification,SPNAD)系统中部分短程硝化由于过曝气难以稳定维持及短程硝化出水不稳定的问题,在以氨氮质量浓度为80 mg/L、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)质量浓度为150 mg/L的生活污水为进水的SPNAD系统中,通过曝气量控制进行了60 d的稳定进水负荷试验.在连续曝气控制0.3~0.5 mg/L的低溶解氧(dissolved oxygen,DO)过程中,会依次出现3次明显的DO跃变点Ta、Tb、Tc.结果表明:Tb可作为COD的降解完成指示点,Tc可作为部分短程硝化停曝气的指示点,Tc时刻NH4+-N、NO2--N平均质量浓度分别为20.11、22.83 mg/L,NO2--N和NH4+-N的质量浓度比值为0.93~1.37,适宜作为厌氧氨氧化进水;以DO变化率Δρ(DO)/Δt≥0.04 mg/(L·min)作为渐减曝气量和停止曝气量的设定值;将该梯度递减曝气控制策略应用于以实际生活污水(NH4+-N质量浓度为41.4~75.5 mg/L)为进水的SPNAD系统中,稳定实现了平均96.7%的总氮去除率(nitrogen removal ratio,NRR),平均出水总氮(total nitrogen,TN)质量浓度为2.11 mg/L.通过近150 d的试验为SPNAD系统的稳定短程硝化的稳定维持提出了一种梯度递减曝气控制策略,应用该控制策略可灵活调节本系统适应低氨氮、低ρ(COD)/ρ(TN)城市生活污水的水质变化且出水远优于国家一级A排放标准.

高氨氮废水厌氧氨氧化耦合内源反硝化深度脱氮技术创新与应用

为解决污水处理过程中总氮去除难、能耗高的世界性难题,项目团队持续研发厌氧氨氧化相关技术15年,全面充分研究了厌氧氨氧化菌代谢机理、培养条件、反应器控制技术与工程启动策略,构建了一套以厌氧氨氧化技术为核心的污水处理创新技术体系,自主研发实现多项重大技术突破并实现产业化,研究成果达到世界先进水平。所研发的工艺技术已在污泥消化液、垃圾渗滤液、污泥热水解消化液等高氨氮污水处理领域实现产业化,建成了国际上最大的厌氧氨氧化工程和最大的厌氧氨氧化菌菌种基地,获得了良好的经济、环境与社会效益,实现了科研项目落地转化的社会目标与责任。

填料对生物滴滤塔去除市政污水处理厂恶臭气体运行效果的影响

以市政水厂粗格栅收集的气体为研究对象,研究了活性炭、火山岩、聚氨酯泡沫、聚丙烯环4种填料在生物滴滤塔中的去除恶臭气体性能,考察了工艺影响因素,并在长期运行中监测了不同填料的压降变化,对填料选择做了探讨.结果表明:1) 4种填料在空床停留时间为20 s时均能对H_2S气体实现100%去除率并保持稳定;聚氨酯泡沫和聚丙烯环填料对VOSC去除率分别达到62. 3%和65. 1%. 2) 4种填料反应器沿垂直高度去除贡献率均为0～0. 3 m最高,分别占据56. 6%、40. 0%、38. 4%及33. 7%. 3)液体滴滤速度为0. 011 m/h,pH=5. 4～7. 3是运行的最佳条件;聚丙烯环受液体滴滤速度影响最小,火山岩抗低p H冲击能力较高. 4)停止反冲洗后,活性炭、火山岩、聚氨酯泡沫填料由于空隙率、空隙直径小而容易造成堵塞,去除率在第220天时下降至60%～80%;而聚丙烯环由于空隙率高、空隙直径大保持了95%以上的去除率,在长期运行中体现出更稳定的去除性能.

微电极在污水生物处理生物膜微观特性研究中的应用

生物膜在工业废水和生活污水的生物处理工艺中有着广泛应用,对于生物膜的研究也逐渐成为热点和难点.微电极技术作为一种研究方法,因其测量精度高且响应时间快,成为研究生物膜内部物质传质与降解规律的重要手段.主要阐述微电极的分类与特点,测量微反应器的建立,分类介绍近年来微电极技术在生物膜研究中所发挥的作用.利用微电极直接穿刺测定指标变化是基础,对测定数据进行分析是认识生物膜的关键,将微电极技术与其他技术联合应用是未来微电极技术的应用趋势.

基于宏基因组的城市污水处理厂生物脱氮污泥菌群结构分析

为了探求活性污泥系统中含有的复杂微生物群落对污水处理厂污水中污染物去除的重要作用,通过对Illumina Hi Seq 4000平台宏基因组测序结果分析,探究了污水处理厂中生物脱氮系统中的微生物群落的多样性、功能菌种以及主要的代谢途径.在KEEG和COG数据库水平上进行生物分类和功能注释.生物检测结果表明:在门水平上的优势菌种是:变形菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门、放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门.各个菌的丰度分别占到测序细菌的53. 6%、25. 3%、5. 86%、2. 43%、1. 71%、1. 46%. Nitrosomonas、Nitrospira和Thauera菌是检测到的典型的AOB、NOB和反硝化菌,分别占到5. 82%、2. 26%、4. 30%,表明该生物系统具有良好的脱氮性能.同时,对氮循环过程中的各种主要的酶进行了阐述,量化分析了硝化和反硝化过程中涉及的功能基因(amo:1 966 hits,hao:1 000hits,nar G:8 204 hits,nap A:1 828 hits,nirk:1 854 hits,nor B:2 538 hits,nos Z:5 158 hits),同时亚硝酸盐氧化还原酶的功能基因数量为8 204 hits.本研究对生物脱氮系统中的菌群结构和多样性做了综合的阐述,可为优化系统中营养物的去除提供理论基础.

污泥双回流-厌氧/好氧/缺氧强化内源反硝化深度脱氮

目前,如何经济有效地实现低C/N生活污水深度脱氮仍是污水处理厂面临的一个重大挑战。理论上后置反硝化可以实现深度脱氮效果,但往往由于缺乏外碳源难以同时满足经济高效脱氮。本研究建立的新型污泥双回流-厌氧/好氧/缺氧(AOA)工艺有利于富集培养以Candidatus Competibacter为主的反硝化聚糖菌(DGAOs),能够开发与利用内碳源脱氮。该系统长期处理低C/N(3.2)实际城市生活污水,TIN去除率达91.81%,出水TIN浓度为4.36 mg·L^(-1)。此外,提高第二污泥回流量增加了缺氧区的MLSS同时提升了比内源反硝化速率,是深度氮去除的主要原因。随着去除效果的提升,充分的厌氧环境使得内碳源贮存量升高,脱氮效果呈现正向循环。二沉池底部产生的额外碳源随第二回流引入系统进一步强化脱氮。本研究阐明了污泥双回流-AOA系统节碳脱氮的原理与关键,为低C/N城市污水的脱氮效率提供了一种可行性。