强化循环厌氧反应器处理印染废水的厌氧颗粒污泥特性研究

利用强化循环厌氧反应器(SCAR)中试规模处理实际印染废水。强化循环厌氧反应器接种厌氧颗粒污泥后启动运行93 d,研究启动过程中不同水力停留时间(HRT)下反应器内厌氧颗粒污泥的浓度、沉降速度、脱氢酶活性、辅酶F420、胞外多聚物等特性指标。结果表明:随着HRT的缩短,系统内SS和VSS的含量都呈先减少后增加的趋势,当HRT为13.5 h时,SS和VSS均达到最大值,分别为66.3 g/L、47.3 g/L;反应器内厌氧颗粒污泥具有良好的沉降性能,其沉降速度与粒径成正比,0.5~5.0 mm颗粒污泥的沉降速度介于55.2~163.8 m/h之间;颗粒污泥中脱氢酶活性和辅酶F420含量的变化趋势基本一致,随着HRT的缩短,两者含量逐步上升并趋于稳定,在HRT为13.5时达到最大值,分别为8.5 mg/(g·h)、0.2μmol/g;颗粒污泥的胞外多聚物中,蛋白质含量较多,蛋白质与多糖的比值在1.4~3.1之间;启动完成后颗粒污泥表面扫描电镜观察发现,厌氧颗粒污泥中古细菌巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)占优势。

Fe^(0)改性厌氧颗粒污泥吸附Sb(Ⅴ)效用及其机理

在UASB动态运行下,Fe^(0)改性颗粒污泥对锑的最高去除率可达99.5%,改性污泥各组分对Sb(Ⅴ)的去除率高于未改性污泥,改性污泥中锑的生物质结合位多于未改性颗粒污泥。除锑后的改性污泥表面出现了大量颗粒状物体;多糖与蛋白质在改性污泥吸附锑时的作用效果相当;改性污泥吸附Sb(Ⅴ)后,出现了FeSb_(2)O_(4)、FeOOH、Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4),反映出Sb(V)与污泥中的铁离子络合形成铁锑共沉物;吸附锑后,改性污泥的Fe2p峰的结合能从711.044 eV与724.642 eV变为711.105 eV与724.703 eV,说明Fe^(0)改性颗粒污泥中的氢氧根被Sb取代,并与O-Fe结合,形成了Fe-O-Sb配位化合物,沉积于颗粒污泥表面,达到除锑效果。

UASB和EGSB反应器中厌氧颗粒污泥生物学特性的比较

测定了实验室规模的 2LEGSB和UASB反应器中培养的厌氧颗粒污泥在不同基质中的比产甲烷活性、辅酶F4 2 0 含量和胞外多聚物含量 .结果表明 ,EGSB反应器颗粒污泥在葡萄糖上的比产甲烷活性、利用乙酸的甲烷菌和产氢产乙酸菌的活性和胞外多聚物含量明显高于UASB反应器颗粒污泥 .而UASB反应器颗粒污泥中利用甲酸和氢的甲烷菌的活性以及辅酶F4 2 0 的含量较EGSB反应器颗粒污泥更高 .辅酶F4 2 0 可以指示同种厌氧颗粒污泥的甲烷菌活性 .放置三个月以上的厌氧颗粒污泥 ,产氢产乙酸菌活性几乎丧失 ,利用甲酸和氢的甲烷菌受到的影响相对较小 .图 2表 2参

SBR中厌氧颗粒污泥向好氧颗粒污泥的转化

在SBR反应器中以醋酸钠为碳源 ,UASB厌氧颗粒污泥作为接种污泥 ,在好氧曝气条件下运行 .通过观察污泥颗粒形态、结构等的变化 ,发现在运行中污泥颗粒经历了形态保持 ,成分置换的过程 .污泥浓度先增加后降低 ,在运行 35d后逐渐稳定在 5 g/L ,SVI值稳定在 30～ 4 0mL/g的水平 .在 4 0～ 6 0d内反应器中颗粒污泥一直占主体成分 ,悬浮相浓度低于 0 .5 g/L .在好氧条件下最终颗粒污泥形态、大小稳定 ,表明好氧颗粒污泥已经成功获得 ,好氧颗粒污泥与接种污泥相比在粒径、沉降速度、含水率以及惰性成分的含量上都有一定的变化 .电镜观察还表明 ,原厌氧颗粒污泥中的微生物以球菌为主 。

运行负荷对酶制剂废水厌氧颗粒污泥形成的影响

通过逐步提高污泥负荷和一步提高污泥负荷 2种方法 ,研究了UASB反应器中运行负荷对酶制剂废水厌氧颗粒污泥形成的影响 .结果表明 ,逐步提高污泥负荷 ,有利于颗粒污泥的形成 .对酶制剂废水厌氧处理而言 ,在一定程度上 ,脱氢酶活性的变化可以反映出处理体系中微生物活性的变化 ,辅酶F4 2 0 含量变化可定性地判断污泥的产甲烷活性 .同时 ,还从运行良好的反应器中分离到 1株优势产甲烷细菌M3菌 ,依据其形态和生理生化特征 ,将该菌鉴定为甲烷球形菌属 (Methanosphaerasp .) .

长链脂肪酸对厌氧颗粒污泥产甲烷毒性研究

在间歇培养中研究了不同长链脂肪酸 ( LCFA)对 UASB和 EGSB两种反应器厌氧颗粒污泥的产甲烷毒性。结果表明 ,庚酸、癸酸和油酸对厌氧颗粒污泥产甲烷活性有较强的抑制 ,EGSB反应器厌氧颗粒污泥对 LCFA的抑制表现出比 UASB反应器厌氧颗粒污泥更大的耐受能力。LCFA主要通过在颗粒污泥厌氧微生物的吸附而破坏菌体细胞膜的结构 ,直接杀死厌氧微生物。厌氧颗粒污泥中 ,利用乙酸的甲烷菌和产氢产乙酸菌受到 LCFA的抑制较严重 。

厌氧颗粒污泥对有机物的初期吸附

在实验室条件下,以静态、序批的方法研究了厌氧颗粒污泥对废水中有机物的初期吸附特性及环境条件对吸附能力的影响.结果表明,与好氧活性污泥相似,厌氧颗粒污泥对有机物的初期吸附速度很快,在10min左右就能达到假定的吸附平衡.初期吸附作用的类型主要表现为物理吸附,占总吸附去除COD的70%左右,其吸附等温线与Freundlich型拟合得较好（R2=0.9702）.pH是影响吸附的重要因素,在pH值为5-9的范围内,吸附量较大,平均为131.19mg·g^-1,当pH值大于9或小于5时,吸附量逐渐下降;温度对吸附也有一定的影响,但影响程度不明显.

厌氧颗粒污泥对水中铅离子的吸附与解吸附

采用厌氧颗粒污泥对废水中的Pb2+进行了吸附和解吸附研究.结果表明,影响Pb2+吸附的主要因素是溶液pH、污泥投加量、Pb2+的初始浓度及接触时间.处理25mLPb2+浓度为100mg/L的(pH4～5)模拟废水时,投加0.1g污泥,污泥吸附容量为121.1mg/g,对废水中Pb2+的吸附率可达99.5%.未经烘干处理的颗粒污泥有更强的吸附能力,其吸附过程符合Lagergren二级动力学方程,吸附等温线可由Langmuir和Freundlich方程很好地拟合,相关性良好.吸附Pb2+后的厌氧颗粒污泥用0.1mol/L硝酸经3次解吸后,解吸率可达93.11%.

厌氧颗粒污泥吸附去除废水中Hg^2＋的研究

在实验室条件下,以静态、序批的方法研究了厌氧颗粒污泥对废水中Hg2+的吸附特性及环境条件对其吸附能力的影响,并通过红外光谱和能谱对比手段,初步探讨了厌氧颗粒污泥吸附Hg2+的机理。结果表明,厌氧颗粒污泥对Hg2+的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,其吸附等温线与Freundlich型拟合得较好(R2=0.9933);pH是影响吸附的重要因素,在pH值为3~8的范围内,吸附量较大,最大为64.64 mg/g,当pH值大于8或小于3时,吸附量逐渐下降;温度对吸附也有一定的影响,但影响程度不明显。红外光谱和能谱分析表明,厌氧颗粒污泥表面功能基团对Hg2+的络合作用是吸附的主要机理,这些基团包括—CH、—CH2、—CH3、P—H、CO、C—N、PO、SO及C—H,同时在吸附过程中还存在一定的离子交换吸附。

镧、铈对厌氧颗粒污泥产甲烷的Hormesis效应及其动力学研究

间歇培养条件下研究了单一稀土元素镧（La^3＋）和铈（Ce^3＋）在不同浓度水平下对厌氧颗粒污泥活性及其动力学行为的影响.结果表明,La^3＋和Ce^3＋对厌氧颗粒污泥比产甲烷活性有促进作用的浓度范围均为0.01～0.1 mg·L^-1,促进作用浓度峰值均为0.05mg·L^-1,最大促进百分比分别为10.35%和20.79%;La^3＋和Ce^3＋对SMA（比甲烷活性）的半抑制浓度分别为5mg·L^-1和1000mg·L^-1,La^3＋较易对污泥产生抑制作用.米-门方程可以用来描述厌氧消化过程中甲烷发酵阶段的动力学行为,稀土元素La^3＋和Ce^3＋投加至反应系统后,提高了甲烷发酵过程的动力学常数Vmax和半饱和常数Ks.

成熟厌氧颗粒污泥的结构及其特征

厌氧序批式反应器〈AnaerobicSequencingBatchReactorASBR〉在处理啤酒废水过程中 ,能形成厌氧颗粒污泥。文中采用扫描电子显微镜和荧光显微镜技术对成熟厌氧颗粒污泥的结构及微生物群落等进行跟踪观察 ,结果显示 ,颗粒污泥结构复杂 ,细菌以微群落形式分布 ,其中产甲烷菌占一定比例。同时也探讨了厌氧颗粒污泥的形成机制。

固定化好氧菌和厌氧颗粒污泥在不同供氧条件下降解氯酚的研究

将厌氧颗粒污泥和4种氯酚的高效降解菌种固定化后,通过批处理实验较系统地研究了其在有限供氧、完全厌氧及好氧条件下在初始浓度为28和87μmol·L-1五氯苯酚(PCP)的降解过程.结果表明,完全厌氧过程尽管能有效降解低初始浓度PCP,但在高初始浓度下由于厌氧微生物本身缺乏吸收、同化其代谢产物单氯酚(MCP)和二氯酚(DCP)的能力,而导致了有毒代谢产物的积累,阻碍了其完全降解;在有限供氧条件下,通过厌氧颗粒中的厌氧菌群与好氧或兼性菌的协同作用,借助于好氧或兼性菌消除五氯苯酚厌氧过程中产生的抑制性的低氯酚等中间产物,从而使其较完全降解;与完全厌氧过程相比,混合固定化颗粒污泥在有限供氧系统具有较低的残留TOC值.厌氧好氧微生物菌群通过固定化在微环境中有效的结合在有限供氧条件下能完全彻底降解高氯代芳香化合物.

溶解氧对厌氧颗粒污泥活性的影响

采用血清瓶培养法,以厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中接种的厌氧颗粒污泥为对象,研究了溶解氧(DO)对其产甲烷活性的影响.结果表明,水中溶解氧的升高会致使厌氧颗粒污泥的活性降低.常温22℃下,当溶解氧浓度从0.00 mg/L上升到7.00 mg/L时,其最大比产甲烷速率(SMA)值先后两次分别由75.9 mL.(g.d)-1,91.1 mL.(g.d)-1下降到47.6 mL.(g.d)-1,71.4mL.(g.d)-1.但温度的升高可以显著提高其活性并削弱这种变化趋势.与第1次产气实验结果相比,恒温28℃与35℃时,SMA值分别平均提高了54.0%和114.4%.进水中溶解氧的存在并不会对处理系统的运行造成不利影响,厌氧颗粒污泥对溶解氧有较强的耐受性和适应能力.因此,在工程实践中可以不考虑溶解氧因素的影响.

厌氧颗粒污泥降解五氯酚活性的研究

在分批培养条件下，对取自处理含氯酚有机废水厌氧反应器的颗粒污泥降解五氯酚（ＰＣＰ）的活性作了初步研究．结果发现，反应器下层污泥降解ＰＣＰ活性较高，污泥浓度影响比ＰＣＰ降解速率；表观ＰＣＰ降解过程可用一级反应动力学表征，外加碳源特别是丁酸、葡萄糖对ＰＣＰ厌氧降解有明显的强化作用；外加碳源与ＰＣＰ浓度均影响ＰＣＰ的降解速率．

固定化甲烷八叠球菌(Methanosarcina)研究——厌氧颗粒污泥的形成

用实验室规模的ＵＡＳＢ反应器处理豆制品废水培养厌氧颗粒污泥。通过对颗粒污泥形成过程中的产气率、进出水ＣＯＤ、水滞留期（ＨＲＴ）、进出水挥发酸（乙酸、丙酸和丁酸）浓度、所产气体的甲烷含量等的变化分析和对颗粒污泥中优势产甲烷菌的扫描（ＳＥＭ）和透射（ＴＥＭ）电镜观察，阐明颗粒污泥的形成过程及特性。实验结果表明，消化器运转５０ｄ左右形成了颗粒污泥，厌氧颗粒污泥形成期间的平均产气率为５．３Ｌ／Ｌ·ｄ，最高产气率达到了８．１Ｌ／Ｌ·ｄ，进水和出水ＣＯＤ分别为３０００～５５００ｍｇ／Ｌ和８００～３０００ｍｇ／Ｌ，平均ＨＲＴ为１０．４ｈ，平均出水乙酸、丙酸和丁酸浓度分别为２６４．１、５１９．８和１０４．６ｍｇ／Ｌ，所产气体的平均甲烷含量为６０．６％，颗粒污泥为黑色，直径０．５～３．０ｍｍ不等，沉降速率为１１９．６ｍ／ｈ，其中的优势产甲烷菌为鬃毛甲烷菌（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ），而甲烷八叠球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）存在甚少。

厌氧颗粒污泥及其形成机理

厌氧颗粒污泥是由产甲烷菌、产乙酸菌和水解发酵菌等构成的自凝聚体，其良好的沉淀性能和产甲烷活性是升流式厌氧污泥床反应器成功的关键。颗粒污泥的化学组成和微生物相对其结构和维持起着重要作用。颗粒化过程是一个多阶段过程，取决于废水组成、操作条件等因素。综述了近年来厌氧颗粒污泥及其形成机理的研究进展，内容包括厌氧颗粒污泥的基本特性和微生物相、厌氧颗粒污泥结构及其颗粒化过程。

低浓度Ce^(3+)对厌氧颗粒污泥比产甲烷活性和胞外多聚物的影响

在间歇培养条件下,研究了低浓度Ce3+对启动驯化、稳定培养和酸化等不同状态对厌氧颗粒污泥比产甲烷活性的影响.结果表明,低浓度Ce3+可促进厌氧颗粒污泥的比产甲烷活性;0.05mg.l-1Ce3+对稳定培养中的厌氧颗粒污泥比产甲烷活性促进作用最大,提高了14.29%,对酸化污泥促进作用较弱,低于5%,对启动驯化和再启动污泥有所抑制,抑制程度分别为7.67%和1.64%;驯化培养过程有利于污泥对稀土的适应.Ce3+的加入降低了启动驯化、稳定培养、严重酸化和再启动污泥的胞外多糖含量,有利于颗粒污泥的稳定性.Ce3+使驯化、稳定培养和再启动状态污泥的胞外核酸含量降低,而酸化污泥的胞外核酸含量升高,可用细胞膜通透性的改变解释.

厌氧颗粒污泥对有机污染物的初期吸附机制

为研究厌氧颗粒污泥对废水中有机污染物的初期吸附机制,在实验室条件下,采用静态、序批的方法考察了活的和灭活的厌氧颗粒污泥对废水中有机污染物COD的初期吸附率之差异,推算了吸附过程中热力学参数值,并对厌氧颗粒污泥初期吸附有机污染物前后的红外光谱进行了比对分析,结果表明,厌氧颗粒污泥对废水中有机污染物的初期吸附是一个复杂的综合过程,初期吸附作用主要表现为物理吸附,占总吸附去除COD的70%多,其次为生物吸附,大约在总吸附去除COD的20%～35%之间。红外光谱分析表明,厌氧颗粒污泥表面上的一些功能基团参与了对有机污染物的吸附作用,这些基团包括-OH、-CH2、-CH3、P-H、C=O、C-N及S=O。

苯酚对厌氧颗粒污泥活性的抑制效应和恢复

The inhibitory effect of different concentrations of phenol on anaerobic granular sludge was investigated.It suggested that the higher the concentration of phenol, the worse the methanogenic activity, the extracellular polymeric substances (EPS) and the activity co-enzyme F420 of the anaerobic granular sludge. At the same time, the activity of anaerobic granular sludge might be rejuvenated completely or partly in case the phenol concentration was relatively low (less than 200 mg·L-1).

厌氧颗粒污泥胞外聚合物的影响因素研究

为明确厌氧颗粒污泥胞外聚合物产生的影响机制,通过改变pH、污泥负荷(Ns)和C/N比,研究厌氧颗粒污泥及其上清液的EPS(胞外聚合物)产生量及组分多糖、蛋白质的变化情况,采用红外光谱对比分析了pH、Ns、C/N比对EPS分子结构的影响;结果表明,过酸、过碱和不适当的C/N比不利于厌氧颗粒污泥形态保持和微生物生长,但Ns对厌氧颗粒污泥形态的影响不大。红外光谱分析表明,蛋白质肽键在强酸、强碱条件下均发生了变化,羧基、醇和酚则在强酸条件下(pH 3)消失,C/N比和污泥负荷对EPS的分子结构影响不大。