序批式生物膜反应器强化苯胺废水脱氮的特性及机理研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR)处理600 mg/L的苯胺废水,并与序批式活性污泥反应器(SBR)进行对比。结果表明:两组反应器对苯胺均能达到100%的去除效果,但SBBR的总氮去除效率更高。SBBR的硝化以异养硝化为主,同时也存在一定程度的自养硝化;反硝化过程是外加碳源缺氧反硝化。高通量测序结果表明,SBBR的活性污泥和生物膜能更好地兼容苯胺降解菌群和脱氮功能菌群的生长和发育,从而保证苯胺废水的脱氮。

海水养殖废水序批式生物膜反应器构建及其脱氮性能与微生物群落结构解析

【目的】评估不同盐度条件下序批式反应器(SBR)和序批式生物膜反应器(SBBR)的氨氮去除效果及其表面生物膜特性,探究高盐条件下能实现高效去除氨氮的微生物菌群结构,为海水养殖过程中微生物高效硝化技术的开发与应用提供参考依据。【方法】SBR和SBBR接种相同的活性污泥后,模拟海水养殖废水处理,并在未加盐的条件下首次启动,保持15 d的稳定运行后将反应器内的盐度逐渐增加到1.0%、2.0%、3.0%和4.0%,然后通过扫描电子显微镜—能谱分析、N-(1-萘基)-乙二胺光度法、纳氏试剂光度法和宏基因组测序分析对每个盐度阶段不同反应器的硝化性能、微生物群落结构及代谢基因丰度变化进行评价。【结果】SBR硝化性能受盐度的影响较明显,在高盐(3.0%和4.0%)条件下的氨氮去除率仅为43.18%和37.97%;盐度变化对SBBR的硝化功能无明显影响,在4.0%的高盐条件下仍能实现高效硝化(氨氮去除率在98.00%以上)。相对于SBR,SBBR中微生物群落的物种丰度及多样性更高、群落结构相对更稳定,尤其是冰冷杆菌属(Gelidibacter)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)的相对丰度不受盐度变化的影响;副球菌属(Paracoccus)、陶厄氏菌属(Thauera)及假单胞菌属(Pseudomonas)等反硝化细菌在SBBR中也具有较高的相对丰度。相对于SBR,反硝化关键基因norB和nosZ在SBBR中的丰度更高,且具有更强的协同效应。【结论】以海绵生物膜填料为载体的SBBR能在高盐条件下实现短期启动硝化脱氮及维持微生物群落结构稳定性,促使SBBR存在多种脱氮途径,同时表现出更强的脱氮基因协同效果。SBBR的脱氮效果较传统活性污泥法有明显提升,为高盐条件下海水养殖废水脱氮处理提供了有效的解决方案。

纳米氧化钨对序批式反应器活性污泥脱氮性能和胞外聚合物的影响

采用序批式反应器(SBR),研究了不同浓度氧化钨(WO_(3))纳米颗粒(NPs)对SBR中活性污泥脱氮性能以及胞外聚合物(EPS)的影响。结果表明,10 mg/L WO_(3) NPs(WO10)对SBR脱氮性能没有影响,而100 mg/L的WO_(3) NPs(WO100)降低了比硝酸盐和比亚硝酸盐还原速率,最终导致出水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的积累。WO10对EPS含量和组成无显著影响,但是WO100显著增加了松散结合型EPS(LB-EPS)和EPS中多糖的含量。傅立叶红外光谱(FTIR)结果显示,WO10仅对LB-EPS中官能团有影响,而WO100对LB-EPS和紧密结合型EPS(TB-EPS)的官能团都产生了不同程度的影响。—OH、C=O以及C—O—C等官能团参与EPS和WO_(3) NPs之间的相互作用。进一步分析也发现,WO_(3) NPs改变了EPS中蛋白质的二级结构组成,进而影响了活性污泥的絮凝能力。

好氧-缺氧序批式反应器去除布洛芬和非诺洛芬的效能研究

布洛芬和非诺洛芬由于其难降解及生物富集性,对水生生态系统和人类健康具有潜在的生态毒性和生物累积风险。探究好氧/缺氧悬浮序批式反应器(O/ASSBR)去除制药废水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)及新型污染物布洛芬(IBU)和非诺洛芬(FENO)的效能。结果表明,在O/ASSBR水力停留时间(HRT)为24 h、好氧阶段和缺氧阶段溶解氧分别为2.0和0.4 mg/L,COD有机负荷为1.2~10 kg/m^(3)·d、氨氮(NH_(4)^(+)-N)负荷为4.3~6.3 g/m^(3)·d、IBU负荷为1.71~5.1 mg/m^(3)·d、FENO负荷为0.39~2.1 mg/m^(3)·d的运行条件下,废水中COD、NH_(4)^(+)-N、TN、IBU、FENO的去除率分别为87.74%~89.36%、76.52%~96.75%、69.92%~93.94%、90.01%和91.57%。对反应器中活性污泥生物群落分析表明:系统中主要是革兰氏阳性菌,其中假蕈状芽孢杆菌(Bacillus pseudomycoides)、赤红球菌(Rhodococcus rubber)和地中海弧菌(Vibrio mediterranei)3株菌株对IBU和FENO具有较高的抗性。上述研究表明,O/ASSBR生物系统中存在的功能微生物可以有效降解IBU和FENO等新兴有机污染物,因此O/ASSBR工艺在处理制药废水方面有很好的应用潜力。

聚乙烯填料序批式移动床生物膜反应器工艺处理低温市政污水效能研究

针对北方地区冬季低温脱氮效率低的问题,采用序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)对低温市政污水进行处理,并对不同规格的聚乙烯填料进行比较分析。结果表明,在水温9~12℃、pH 7~8、水力停留时间(HRT)48 h的条件下,SBMBBR在64 d启动成功,白色、黑色两种聚乙烯填料在运行7 d后有显著的生物膜,运行31 d后投加白色聚乙烯填料的反应器中化学需氧量(COD)、氨氮、总磷(TP)的去除率分别为83.6%、74.4%、60.8%,所以白色聚乙烯为最佳填料。优化参数后,确定反应器最佳缺氧时间为3 h,好氧时间为7 h;好氧段溶解氧(DO)保持在>6.0~7.5 mg/L,无填料反应器中HRT为82 h时最佳,而投加黑色聚乙烯填料的反应器和投加白色聚乙烯填料的反应器中HRT为42 h时最佳。

高回流比对序批式生物膜反应器脱氮性能的影响

硝化液回流是污水生物脱氮工艺实现前置反硝化脱氮的重要手段,通常回流比为200%~400%。本文研究了高回流比对序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮性能的影响,结果表明,在回流比为300%、1000%、3000%三种条件下回流比为3000%的总氮去除率最高,稳定运行期间TIN平均去除率为98.69%±0.81%,同时也使NH_(4)^(+)-N得以完全氧化。推测在高回流比引起的强对流环境下,生物膜内传质效率得以加强,从而提高了同步硝化反硝化(SND)效果。本研究结果对集成分散式污水处理装置的研发及改善市政污水处理生物脱氮效率具有重要意义。

玻璃轻石序批式生物膜反应器构建参数优化及水产养殖污水脱氮性能研究

【目的】探明玻璃轻石构建序批式生物膜反应器(SBBR)在水产养殖污水中的脱氮性能,为生物膜法处理水产养殖污水工艺中高效、低廉的载体材料选择提供模型及数据参考。【方法】以玻璃轻石为载体构建SBBR模型,利用水产养殖池底泥进行挂膜,并进行玻璃轻石不同孔径(3~8、2~3、1~2和0.1~1.0 mm)、粒径(10~20、20~30和30~50mm)和填充率(20%、30%和40%)脱氮性能优化试验,以获得最佳脱氮性能SBBR参数;以沸石、火山石、活性炭和SiO2颗粒为对照,对比各载体材料生物膜中的挥发性悬浮物(VSS)和细胞外聚合物(EPS)含量,比较不同载体材料对疏水性蛋白的吸附能力。【结果】玻璃轻石以孔径1~2 mm、粒径10~20 mm、填充率20%构建SBBR的除氮性能最优,第30 d时氨氮、亚硝氮和总氮的去除率分别可达(90.61±0.30)%、(99.45±0.08)%和(94.04±0.14)%,玻璃轻石上的VSS含量为3.87±0.11 g/L,EPS含量为80.99±0.05 mg/g-VSS,显著高于其他载体材料处理(P<0.05,下同),同时EPS中具有更高的蛋白/多糖(PN/PS)比值,有利于生物膜的形成;除氮细菌吸附试验结果,玻璃轻石可吸附(58.08±0.15)%的牛血清白蛋白(BSA),显著高于沸石(41.72±0.40)%、火山石(25.34±0.53)%、活性炭(20.68±0.13)%和SiO2颗粒(15.56±0.38)%。【结论】以玻璃轻石构建的SBBR应用于水产养殖污水处理具有良好的脱氮性能,且具有较好的除氮细菌吸附能力,是良好的生物膜技术修复水产养殖污水的载体材料。

序批式反应器改良工艺对海水养殖废水中氮和磺胺嘧啶去除及微生物群落分析

本研究利用投加磁粉和粉末活性炭的序批式反应器(Sequencing batch reactor,SBR)改良工艺处理模拟海水养殖废水,探究了污染物去除性能及微生物群落结构。与未投加磁粉和粉末活性炭的SBR比较,SBR改良工艺COD、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N的去除性能变化较小,平均去除率均保持在97.0%以上;SBR改良工艺NO_(2)^(-)-N和总无机氮(Total inorganic nitrogen,TIN)的去除率高于未投加吸附剂的SBR,SBR改良工艺的NO_(2)^(-)-N和TIN平均去除率分别保持在78.56%和90.88%以上;投加磁粉和粉末活性炭均促进了磺胺嘧啶去除,投加粉末活性炭SBR的磺胺嘧啶去除效果最好(95.88%),说明粉末活性炭是磺胺嘧啶去除的有效吸附剂。反硝化菌Pseudoalteromonas是3个SBR的优势菌属,投加磁粉时丰度最高(43.5%)。氨氧化菌(Ammonia oxidation bacteria,AOB)和总反硝化菌(Denitrifying bacteria,DNB)在投加磁粉的SBR中相对丰度最高,这与投加磁粉SBR的TIN去除率最高相对应。改良工艺促进磺胺嘧啶降解菌Geobacter富集。3个SBR的主要脱氮途径为自养硝化-异养反硝化;未投加吸附剂SBR的磺胺嘧啶去除依赖生物降解,SBR改良工艺中磺胺嘧啶的去除途径为吸附和生物降解。

短程硝化-强化生物除磷序批式反应器处理畜禽养殖废水

畜禽养殖废水有机物水质水量变化大,有机物、氨氮与磷的浓度较高,直接排放会严重危害环境。通过构建厌氧-好氧序批式反应器(SBR)处理预酸化畜禽养殖废水,分析了不同进水负荷条件下反应器对污染物的去除性能和微生物群落结构的变化规律。结果表明:SBR反应器对高负荷进水中TN、PO_(4)^(3-)—P和COD的平均去除率可分别达到64.5%、97.5%和94.5%。反应器出现NH_(4)^(+)—N和NO_(2)^(—)-N亚硝酸同时积累的短程硝化现象,这可能与高进水负荷对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性和种群的影响有关。与乙酸盐相比,以丙酸盐作碳源时污泥的强化生物除磷活性更高。随着进水负荷的增大,聚糖菌(GAOs)的相对丰度明显升高。四联球状菌(Tetrasphaera)为反应器中始终占优势的聚磷菌(PAOs),对反应器除磷性能有重要贡献。在高有机负荷条件下,SBR内PAOs与GAOs之间不存在明显的底物竞争关系,系统脱氮除磷性能未受影响。

厌氧序批式反应器处理垃圾渗滤液及产甲烷特性研究

为研究厌氧序批式反应器(ASBR)处理垃圾渗滤液的效能与机制,依次考察了不同进水浓度下ASBR运行过程中有机物的去除效率、甲烷转化和污泥特性。结果表明:随着进水浓度的提升,ASBR表现出较高的垃圾渗滤液预处理效能,当进水COD为13000 mg/L,运行周期为12 h时,ASBR对COD的去除率稳定在90%以上,甲烷转化率可达到0.352 L/gCOD。垃圾渗滤液在厌氧消化过程由于氨氮的作用能产生一定的碱度,ASBR出水pH高于进水,稳定在7.0~7.2,且可抵消挥发性脂肪酸积累导致的酸化,增加系统的缓冲能力。ASBR预处理高浓度垃圾渗滤液具有较高的稳定性,可实现较高的甲烷产率。

序批式生物反应器处理生活污水应用研究

采用序批式生物膜反应器对生活污水的一级出水进行了脱氮处理,探究该装置对化学需氧量(COD)、氨氮和硝酸盐氮的去除性能及其对温度、pH和溶解氧等环境因素的影响。结果表明:该装置可完成快速启动过程,且最终出水的COD、氨氮去除能力达到了88.24%±3.63%、80.17%±10.54%,硝酸盐氮的最终出水量仅为(2.40±0.43) mg/L,说明该装置拥有良好的COD和氮去除能力。该装置的主要环境限制因素为温度,其他因素(pH和溶解氧)设定均较为合理,可促进该装置脱氮。

利用序批式生物膜反应器启动厌氧氨氧化研究

研究了在缺氧条件下利用序批式生物膜反应器(SBBR)快速启动厌氧氨氧化过程,并考察了该过程中反应器的脱氮效率、厌氧氨氧化现象、生物膜性质及微生物群落的变化.从第60d开始出现ANAMMOX现象,经过100多天的启动,最高总氮负荷达0.67kg-N/m3 d,总氮去除率达到87.3%.生物膜厚度和污泥颜色、形态发生明显变化,厌氧氨氧化菌的相对含量达到40%以上,成为反应器的优势菌种.本研究表明SBBR是一种高效启动厌氧氨氧化的生物反应器.

污水起始pH值对序批式反应器(SBR)中增强生物除磷过程的影响研究

通过序批式反应器(SBR)的连续运行,研究了污水不同起始pH值对增强生物除磷的影响(SBR1:pH=6.8;SBR2:pH=7.6).结果表明,在厌氧阶段,SBR2释磷量高于SBR1;在好氧阶段,SBR2降解的聚羟基烷酸(PHA)量低于SBR1,并且糖原合成量/PHA降解量的比例要远远低于SBR1.但是,SBR2反而比SBR1吸收更多的磷.进一步的研究表明,由于SBR2比SBR1合成的糖原少,因此其低PHA降解量并没有导致低吸磷量.推测SBR2中的聚磷菌(PAO)量高于SBR1,从而导致SBR2有着更高的吸磷量以及PHA利用率.在好氧末,SBR2中的可溶解性正磷酸盐(SOP)浓度远远低于SBR1,SBR2的除磷效果达到93.67%,但SBR1仅为65.06%.因此,通过控制污水起始pH值的方法可以达到显著提高增强生物除磷效果的目的,比控制整个污水生物处理过程pH的方法要方便.

序批式膜生物反应器脱氮除磷性能研究

采用平行试验的方式对比序批式膜生物反应器与传统膜生物反应器在不同进水碳氮比条件下对污染物质的去除效果.试验结果表明,序批式膜生物反应器强化了传统膜生物反应器的脱氮除磷性能.进水碳氮比在(7.8～32.2)∶1范围内,序批式膜生物反应器TP平均去除率为93.9%,TN平均去除率由传统膜生物反应器的31.8%提高至87.4%,且保持稳定,无需外加碳源.序批式膜生物反应器混合液EPS含量高于传统膜生物反应器.

序批式膜生物反应器同时脱氮除磷的比较研究

对比了厌氧-好氧(AO)及厌氧-缺氧-好氧(A2O)2种运行模式序批式膜生物反应器(SBMBR)对模拟生活污水同时脱氮除磷的性能.结果表明,2种运行模式的SBMBR对有机物及氨氮的去除率分别可保持在90%和95%以上.A2O MBR具有更强的释磷能力,其SPRR30(前30min比释磷速率)比AO MBR高出47.5%;但SPUR30(前30min比吸磷速率)却比AO MBR低,这是导致前者膜出水中TP值较后者高的原因之一.2个系统内污泥均有反硝化除磷能力,A2O MBR中DPAO(反硝化聚磷菌)的比例比AO MBR提高了57%;硝酸盐为电子受体时单位电子转移所吸收的磷,前者比后者高30%.这2个因素双重作用的结果导致了A2O MBR反硝化除磷能力的提高.A2O MBR系统曝气时间减半并没有加重膜污染,反而该系统的膜污染相对较轻.膜对有机物有较好的过滤截留作用,污泥沉降性能对SBMBR出水水质影响很小.

序批式生物膜反应器处理屠宰废水

屠宰废水首先经过栅网去除粗大颗粒状悬浮物并静沉除油 ,然后经序批式生物膜反应器 (SBBR)处理进一步去除有机物 ,最后过滤去除色度和微细悬浮固体。结果表明 ,各污染指标的去除率CODCr为 97% ,BOD5 为 99% ,TKN为 92 % ,油脂为 82 % ,最后出水水质满足国家二级排放标准。

序批式反应器的好氧颗粒污泥特性研究

对序批式反应器中好氧颗粒活性污泥的形成过程、处理性能和颗粒分布特性进行了研究。结果表明,不同操作条件下产生了结构形态不同的颗粒污泥,沉降时间是颗粒污泥形成的主要因素,有机负荷对颗粒污泥的结构有一定影响。颗粒污泥反应器对溶解性COD的去除率可达90%,对氨氮的去除率为24%。颗粒污泥在反应器中分布不均匀,反应器底部MLSS高达8 g/L,SVI为34 mL/g,随着反应器高度的增加则MLSS值降低、SVI值提高;此外较大的颗粒污泥聚集在反应器的底部,较小的颗粒污泥和絮体分布在反应器的中上部。

序批式膜生物反应器中反硝化聚磷菌的富集

采用序批式膜生物反应器(SBMBR)对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的富集进行了研究.结果表明,经过厌氧-好氧和厌氧-缺氧-好氧2个阶段的富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从19.4%上升到69.6%,每周期缺氧段投加硝酸盐氮120mg时,SBMBR系统运行最为稳定.稳定运行的SBMBR反硝化强化除磷体系具有良好的强化除磷和反硝化脱氮性能,缺氧段脱氮和除磷效率分别达到100%和84%,膜出水总磷浓度平均低于0.5mg/L,系统除磷率达到96.1%.此外,氨氮去除率保持在92.2%,氨氮被去除的同时并没有发现亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的明显积累.

菌藻共生序批式生物膜反应器处理猪场沼液

采用活性污泥、光合细菌和小球藻组成的菌藻共生序批式生物膜反应器(SBBR)对猪场沼液进行了净化处理,研究了HRT和光照度等因素对污染物去除效果的影响。结果表明,优化HRT为2 d、光照度为5 klx。系统运行稳定后,COD、NH_4^+-N、TN和TP的去除率分别为92.16%±0.82%、97.98%±0.53%、87.95%±0.55%和84.25%±0.45%,出水COD和NH_4^+-N、TN、TP的质量浓度分别为(143.3±15.0)mg/L和(14.24±3.74)、(97.48±4.45)、(5.20±0.15)mg/L。该系统稳定性好,能有效地去除沼液中的污染物,可用于猪场沼液净化。

膜序批式生物反应器脱氮性能研究

采用厌-好氧交替膜序批式反应器,实验室人工合成配水,连续运行300d,对反应器脱氮性能进行了研究。结果表明,污泥浓度达到18g·L^-1时,污泥粒径大小在100μm以上的占96%,污泥出现颗粒化。FISH-CLSM分析AOB及NOB的群落空间分布表明它们在污泥中大量存在。NH4^＋-N进水50mg·L-1左右时出水在1mg·L^-1以下,硝化反应在180-210min就可以完成。曝气强度与硝化反应速率密切相关,曝气强度为100m3·（m^2·h）^-1时,NH4＋-N降解速率最佳达24.25mg·（L·h）^-1,系统硝化性能稳定。影响系统脱氮的主要因素是反硝化速率,曝气强度为69m^3·（m^2·h）^-1时,对NO3^--N的利用率为10.98mg·（L·h）^-1,出水NO3^--N浓度为4.4mg·L^-1,滞留在厌氧段的浓度3.5mg·L^-1为最低,反硝化效果最好。曝气过量或不足时反硝化速率都低。在保证系统处理能力的同时,大的交换比0.35有利于系统脱氮运行。C/N比为2时,反硝化速率最高,〉2时出现NO2^--N的积累。