反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统深度脱氮对比研究

对比分析了反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统在不同进水条件和不同水力停留时间(HRT)下的脱氮效果。结果表明,当进水COD较高即外部碳源较为充足时,反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统脱氮效果接近;而当进水总氮浓度较高即外部碳源受限时,生物膜系统的脱氮效果优于颗粒污泥系统。在不同的HRT条件下(3~6 h),反硝化生物膜系统的深度脱氮效果均优于反硝化颗粒污泥系统,且当HRT=5 h时,两系统的脱氮性能均达到最高。实验结果表明反硝化生物膜系统在脱氮性能方面略胜一筹。但是,结合经济性和去除性能进一步分析可知,与生物膜系统相比,颗粒污泥系统具有占地面积小、无载体成本等低成本的显著优势,在既有工艺出水深度脱氮的工程实践中,可优先选择反硝化颗粒污泥工艺,并可通过控制颗粒粒径和系统运行参数等措施强化脱氮性能。

两种一体式全程自养脱氮反应器的启动与运行特征对比

针对采用一体式全程自养脱氮(CANON)工艺的活性污泥反应器和移动床生物膜反应器(MBBR)进行了超过400 d的考察,并对两者的运行特征进行了比较。结果显示,活性污泥CANON反应器经过长期运行,内部的污泥絮体首先聚集形成了生物膜,生物膜经刮擦脱落后可进一步形成颗粒污泥;转化形成的颗粒污泥系统对氨氮和总氮的平均去除率分别为97.6%和81.8%。在MBBR中,系统对氨氮和总氮的去除受曝气的制约,平均值分别为87.0%和72.9%;另外由于生物膜的保护,长期运行后亚硝酸盐氧化菌(NOB)将难以被抑制。反应器微生物群落组成结构显示,生物膜中的氨氧化菌(AOB)、NOB和厌氧氨氧化菌(AnAOB)相对丰度分别为5.66%、2.99%和21.10%,而颗粒污泥中这3种功能菌的相对丰度分别为7.62%、0.34%和6.85%。

Screening and identification of functional bacterial attachment genes in aerobic granular sludge

The screening and identification of attachment genes is important to exploring the formation mechanism of biofilms at the gene level.It is helpful to the development of key culture technologies for aerobic granular sludge(AGS).In this study,genome-wide sequencing and gene editing were employed for the first time to investigate the effects and functions of attachment genes in AGS.With the help of whole-genome analysis,ten attachment genes were screened from thirteen genes,and the efficiency of gene screening was greatly improved.Then,two attachment genes were selected as examples to further confirm the gene functions by constructing gene-knockout recombinant mutants of Stenotrophomonas maltophilia;when the two attachment genes were knocked out,the attachment potential was reduced by 50.67%and 43.93%,respectively.The results provide a new theoretical principle and efficient method for the development of AGS from the perspective of attachment genes.

新型颗粒生物膜生物转盘处理有机废水的研究

采用一种新型的颗粒生物膜生物转盘处理有机废水，将盘片改为转筒状，并向其中加入特制的多孔聚合物高分子载体，考察了该系统对COD和NH3-N的去除效果及多孔聚合物载体的生物膜特性。结果表明，系统对COD和氨氮的去除效果较好，当进水COD和氨氮分别为（252—538）、（22．2～51．7）mg／L（平均值分别为386．6、33．0mg／L）时，系统对COD和氨氮的去除率分别为63．6％～96．4％（平均为85．2％）、77．8％-98．7％（平均为86．5％）；多孔聚合物高分子载体挂膜良好，平均膜厚为186．4μm。

生物膜反应器中好氧颗粒污泥形成机理

研究了新型悬浮载体生物膜反应器对生活污水中COD和氨氮的去除效果,就生物量和生物相的变化规律进行了分析,在此基础上探讨了反应器内好氧颗粒污泥的形成机理。试验发现,所形成的好氧颗粒污泥为白色绒球状,平均粒径为2～3mm,最大可达5mm左右,相对密度在1.12～1.14之间,沉速为29.7～46.0m/h;反应器内的微生物以附着生长型为主,生物量(SS)为5.0～15.0g/L,好氧颗粒污泥在总生物量中所占的比例较小(约为1/10)。此好氧颗粒污泥可看成是脱落的生物膜在特定外部环境条件下所形成的具有特殊结构的微生物聚集体,其主要是由丝状细菌的菌丝缠绕而成,同时有球菌、杆菌等其他微生物附着生长在菌丝上。

水力停留时间对生物膜/颗粒污泥耦合工艺脱氮除磷的影响

采用自主设计的悬浮载体生物膜/颗粒污泥耦合装置,利用硝化菌载体生物膜和反硝化聚磷菌颗粒污泥,研究水力停留时间对生物膜/颗粒污泥耦合工艺脱氮除磷的影响,得出最佳工艺参数。试验考查水力停留时间分别为6 h、7 h、8.5 h和10.5 h,结果表明,当水力停留时间为8.5 h时,系统的COD去除率为91.26%,氨氮和总氮的去除率分别为80.68%和70.58%,厌氧释磷速率也较稳定,为0.47 mg P·(g SS)-1·h-1,厌氧释磷速率最高,其碳源利用率最大,反硝化除磷效率最稳定,PO43--P去除率为76.50%,反硝化除磷效率为1.04 mg P·(mg NO-3-N)-1,所以当水力停留时间为8.5 h时,系统具有较高的脱氮除磷效率。当水力停留时间过短时,氮磷的去除不完全,过长时,系统不稳定,系统的最优水力停留时间为8.5 h。

用于石化废水处理的聚氨酯泡沫球形载体的挂膜方法

采用物理吸附的方式对用于石化废水处理的聚氨酯泡沫球形载体的挂膜方法进行了研究。直接挂膜时,投加石化废水生物处理剂后,载体出现了严重的堵塞现象,孔隙内无机颗粒含量较高,生物多样性差,从而无法保持稳定的石化废水处理效果。通过分析聚氨酯泡沫表层和孔隙内部附着的生物量及孔隙内附着物的粒度分布,采取间接挂膜法,即采用投加颗粒状物质活性炭、电气石及酵母粉的方式,对聚氨酯泡沫球形载体进行预挂膜后,再投加生物处理剂,进行进一步的挂膜。结果表明：间接挂膜法可有效地避免载体的堵塞问题,使得孔隙内部附着生长大量的活性微生物,从而在石化废水进水COD和NH4＋-N浓度在280-420 mg/L和5-25 mg/L时,出水COD和NH4^＋-N浓度分别稳定在70 mg/L和3 mg/L以下。

膨胀颗粒污泥床厌氧反应器的快速启动研究

以膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器生产实践为基础进行的处理模拟生活污水的试验发现:在启动过程中,接种污泥含有厌氧颗粒污泥菌种和适量的絮状厌氧污泥可以加快反应器启动;采用添加微量金属营养元素和进水COD负荷基本不变及稳定后增加负荷的三段式进水操作方式,有助于颗粒污泥的形成和加快反应器的启动;在培养过程中出现的反应器壁膜对颗粒污泥的生成可起到促进和辅助作用,并能提高反应器的抗冲击负荷能力。研究结果对EGSB反应器的生产实践具有重要的指导作用,可作为反应器实际运行的参考依据。

丝状菌在污水处理中的控制与应用

为研究丝状菌在污水处理中的作用,分别对丝状菌在活性污泥法、生物膜法及颗粒污泥反应器中的作用进行了详细分析。分析认为,在传统活性污泥法中,丝状菌不一定会导致活性污泥膨胀,但在丝状菌非常多的情况下,会导致污泥膨胀,并严重影响污泥沉降的性能。在生物膜法中,一般认为丝状菌有益无害,但曝气生物滤池除外,应尽量予以避免;在颗粒污泥反应器中,适当数量的丝状菌有利于颗粒污泥的形成,但是丝状菌过量会造成出水水质恶化,颗粒污泥解体等一系列严重后果。同时提出了不同情况下控制丝状菌膨胀的方法,建议加大对于污泥膨胀尤其是微膨胀的研究,以进一步优化丝状菌的功能,提高污水出水效果。

厌氧氨氧化反应器性能的稳定性及其判据

The stability of performance of anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX) reactors was studied and the indices of performance stability were compared.The results showed that under different types of shock load, the reactors with different configurations displayed different stability.The biofilm reactor stood first in stability towards substrate shock load, followed by anaerobic sequencing batch reactor (SBR) and the granular sludge bed.And the biofilm reactor took the first place towards hydraulic shock load, followed by the granular sludge bed and SBR.The three ANAMMOX reactors were more tolerant to hydraulic shock load than to substrate shock load.When different kinds of stability assessment indices(i.e., sensitivity ratio, mean variance ratio and derivative regression function) were used, inconsistent assessment conclusions were reached.It was suggested that the mean deviation ratio and derivative regression function were more effective and universal.

生物活性炭反应器的挂膜试验

提出生物活性炭反应器，即以间歇滤料清洗模式运行活性砂过滤器，内装颗粒活性炭滤料，采用生活污水对该反应器进行自然挂膜启动，研究水力负荷依次为0.56、1.12、2.53 m3／（m^2·d）时，反应器对COD、氨氮、TP、浊度、色度的去除效果。试验结果表明：经过26 d连续进水，挂膜成功；在水力负荷为2.53 m3／（m^2·d）时，生物活性炭反应器对COD、浊度及色度有较好的去除效果，去除率分别达54％～61％、55％～76％、71％～86％，但对氨氮、TP去除效果不佳。生物活性炭反应器以间歇清洗模式进行，与传统连续清洗模式的活性砂过滤器相比，高效节能，是一种适应乡镇污水处理的新途径，为其厌氧挂膜及应用推广提供理论依据。

废水生物处理领域中胞外聚合物的研究进展

胞外聚合物(EPS)是活性污泥的主要组成部分,可影响污泥的表面特性(污泥混合液疏水性和Zeta电位等)、生物絮凝、沉降及脱水等性能。就近年来国内外对EPS空间结构、组成成分、物理化学性质等方面的研究进行了归纳,并结合相关学者的研究成果,综述了EPS在生物膜形成、污泥颗粒化、重金属吸附、生物除磷、膜污染等废水生物处理领域中的研究进展。

冬季溅水充氧滴滤池处理农村生活污水的启动研究

研究与开发了一种适合于农村生活污水处理的溅水充氧滴滤池污水处理装置,在冬季低温条件下,通过自然挂膜,人工挂膜和强制挂膜3种不同的方式启动了以陶粒和球形塑料为滤料的溅水充氧滴滤池。自然挂膜的COD去除率为18.5%,人工挂膜的COD去除率为43%。2种方法的NH4+-N去除率在10%左右,TN和TP都低于10%。而在利用污泥强制回流的强制挂膜期间,COD去除率高于其他2种方法,平均达到65%,且出水比较稳定。硝化效果明显较好,NH4+-N平均去除率达到60%。TN和TP去除率达到20%以上。试验结果证明了3种挂膜方式中强制挂膜在溅水充氧滴滤池挂膜成功,能够完成系统的启动。分析了冬季溅水滴滤池工艺不易挂膜的原因,提出了一种以陶粒为滤料的滤池启动成功的方法,通过强制污泥回流实现了低温条件下难以挂膜填料滤池的快速启动。

厌氧-好氧法处理聚氯乙烯离心母液废水

采用厌氧膨胀颗粒污泥床反应器与内循环式好氧生物膜反应器串联工艺对悬浮聚合法聚氯乙烯离心母液废水进行连续处理实验。在温度为35℃、厌氧反应器水力停留时间为8h、好氧反应器水力停留时间为6h条件下,TOC总去除率达95%以上,厌氧段为50%左右。结果表明:厌氧段还可提高其出水的可生化性;温度对厌氧及整个系统的处理效果影响较大;运行过程中须向离心母液废水中添加氮、磷等营养物质。

厌氧浮动生物膜反应器处理高浓度有机废水

本文探讨了厌氧浮动生物膜反应器，处理高浓度有机废水的研究。试验结果表明，在温度２０℃～２８℃，容积负荷为５．３８～２０．６２ｋｇＣＯＤ／ｍ３．ｄ，水力停留时间２３．４ｈ，ＣＯＤ去除率在９０％以上。反应器内污泥持留量高，抗冲击负荷能力强。微生物既有附着生长系统，也有大量悬浮颗粒污泥。

反硝化除磷技术及其实现新途径

综述了反硝化除磷技术的原理、主要影响因素和实现反硝化除磷的新途径。国内外对碳氮质量比,亚硝酸盐对硝化除磷的影响的研究结果存在争议;对硝酸盐投加方式和SRT如何影响系统内微生物的研究还尚未深入。重点对有争议和有待于深入研究的影响因素作了总结。目前,关于在工艺中如何实现反硝化除磷的研究有了突破性进展,这些新途径有:AOA-SBR工艺、好氧颗粒污泥法和内循环气升式SBBR。提出了为使反硝化除磷工艺的运转和控制更加稳定需要将反硝化除磷系统的微生物学与工程紧密联系,了解工程中操作参数如何影响系统中微生物。

沉淀时间及生物膜对实际生活污水形成好氧硝化颗粒污泥的影响

利用3个间歇式活性污泥反应器（sequencing batch reactor,SBR,命名为R1、R2、R3）和1个间歇气提式内循环反应器（sequencing batch airlift reactor,SBAR,命名为R4）,处理低碳氮比实际生活污水,系统考察改变沉淀时间的方式及器壁生物膜对快速启动硝化好氧颗粒污泥（aerobic granular sludge,AGS）反应器的影响.结果表明,R1、R2、R4的沉淀时间骤降为2、42、min,由于一次性施加的沉速选择压过强,造成污泥大量流失,反应器崩溃,而后反应器器壁不断长出生物膜,混合液和出水中出现大量絮状、棒状、颗粒状污泥,经过35-40 d的培养,出水NH4＋-N小于1 mg/L,这主要是器壁生物膜的作用.反应器中的松软颗粒状污泥并非AGS,但它和AGS周围都有大量的轮虫等原生动物和后生动物,这表明生物膜和AGS同源.根据污泥沉淀的实际情况,逐步降低R3反应器的沉淀时间为8、65、4、min,当沉速达到10 cm/min时,污泥开始颗粒化;沉速达到12 cm/min时,污泥颗粒化基本完成,共经历了33 d.AGS与絮状污泥长期共存,以0.3 mm为界,两者质量比约为2∶1,AGS平均粒径在0.5 mm左右,NH4＋-N降解速率是污泥未颗粒化之前的5倍.

页岩气压裂返排液生物处理技术研究进展

页岩气作为国家新能源战略的重要组成部分,其开采一般采用水力压裂技术实现,生产过程中伴生数量较大的压裂返排液(采出水)。在国家“双碳”战略下,高盐度、高COD值的压裂返排液达标处置成为一个重要的行业性绿色技术命题。聚焦页岩气压裂返排液生物处理技术,总结了活性污泥、生物膜、膜生物反应器(MBR)、好氧颗粒污泥等技术的研究进展,根据压裂返排液水质特性比较了不同工艺方法的优势与短板,并分析了生物强化技术在压裂返排液处理过程中的应用前景,为页岩气压裂返排液绿色高效处理处置决策提供参考。

异波折板复合厌氧反应器动力学模型研究

设计了一种颗粒厌氧污泥-生物膜一体化反应装置,并对其动力学模型进行了研究,建立了反应装置的基质降解动力学模型和增长动力学模型,为提高北方地区低温条件下厌氧生物处理技术处理低浓度生活污水的效果进行了理论上的探索.

生物活性砂反应器启动期间有机物去除特性研究

提出生物活性砂反应器（ASB）,即以间歇洗砂模式运行内装颗粒活性炭的活性砂过滤器。采用生活污水对该反应器进行自然挂膜启动,考察启动过程中水力负荷依次为0.56、1.12、2.53 m^3/（m^2·d）时,COD、TOC、UV254的去除效果。结果表明,经过28d连续进水挂膜成功,ASB对COD和UV254有较好的去除效果,去除率分别达54%～61%、75%～80%。提出以COD和TOC的去除率稳定作为判断ASB挂膜成功的标志。ASB以间歇洗砂模式进行,与传统连续洗砂模式的活性砂过滤器相比,高效节能,是一种适应乡镇污水处理的新途径。