微生物固定化序批式反应器处理腈纶废水影响因素研究

以某大型化纤厂实际腈纶废水为研究对象,构建了填装有纳米凹凸棒复合亲水性聚氨脂泡沫载体的微生物固定化序批式反应器(SBBR),考察了HRT、DO、碱度、外加碳源对反应器处理效果的影响,并确定了最佳工艺参数:1腈纶废水生化处理在HRT为48 h,DO质量浓度为2~4 mg/L时,CODCr、NH_3-N的处理效果较好,更长的72 h对腈纶废水处理效果影响不大;2在HRT为48 h,DO质量浓度为2~4 mg/L时,最佳碳酸氢钠投加量为0.4 g/L,此时稳定阶段出水的CODCr平均质量浓度为318.5 mg/L,NH_3-N平均质量浓度为10.2 mg/L;3黏胶废水作为外加碳源与腈纶废水以实际产生量4∶1进行耦合处理,结果表明,耦合处理对CODCr去除作用不大,而NH_3-N的去除效果显著增加,实际容积去除负荷是理论容积去除负荷的1.58倍,出水NH_3-N的平均质量浓度为0.5 mg/L。

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。

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。

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。

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。

投菌强化序批式反应器(SBR)脱氮除磷效果及微生物种属分析

为揭示投加具有反硝化聚磷能力的恶臭假单胞菌(B8)强化序批式反应器(SBR)除污特性和微生物种属,将B8菌液和干粉菌剂分别引入SBR,构成液态型DNPAOs-SBR污水处理系统A和干粉型DNPAOs-SBR污水处理系统B,以不接菌的SBR污水处理系统C为对照,分别考察了在厌氧-缺氧条件下运行的各反应器除污效果.结果表明,各SBR(A、B、C)对COD去除率均达到90%以上;第49—77天时A系统、B系统和C系统NO-3平均去除率分别为61.62%、68.58%和26.72%;第62—77天时A系统、B系统和C系统TP平均去除率分别为53.66%、55.45%和46.61%;投菌强化系统在缺氧段对TP降解过程符合一阶指数衰减动力学模式,在第71天时,A号吸磷动力学系数KP为1.2584,B号吸磷动力学系数KP为2.0379;对SBR内活性污泥菌种16S r DNA测序及Gen Bank BLAST,A系统和B系统中占优势菌种依次是溶血不动杆菌、恶臭假单胞菌和粪产碱菌,而未投菌C系统占优势菌类依次是溶血不动杆菌、粪产碱菌和产碱假单胞菌,表明投加的B8菌在液态型DNPAOs-SBR污水处理系统和干粉型DNPAOs-SBR污水处理系统内得到生长富集,从而成为优势菌群.

铬离子对序批式好氧生物反应器出水中溶解性微生物产物的影响

考察了序批式好氧生物反应器(SBR)中,重金属铬离子对溶解性微生物产物(SMP)总量、分子量分布及其组成中多聚糖、蛋白质和DNA含量的影响.铬离子的生物容许浓度在2mg·l-1之下,SMP总量与铬离子浓度存在指数关系:SMP=24·94e0·593C.SMP的分子量呈双峰分布,且分子量小于1kDa的部分基本上占50%以上.SMP中的DNA含量随铬离子浓度的增加而降低,在显著水平α=0·05时,DNA含量与铬离子浓度呈线性相关.

序批式生物膜反应器中微生物量变化特点的研究

研究了序批式生物膜反应器中微生物量的变化特点。试验表明序批式生物膜反应器中有机物的浓度随时间的变化而时时变化，其微生物量的变化却有其自身的特点。

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。

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。

Ni^(2+)和金霉素共存对序批式反应器性能、微生物活性及其微生物群落的影响

本文研究了10 mg/L的Ni^(2+)和5 mg/L的金霉素(CTC)对序批式反应器(SBR)性能、微生物酶活性和微生物群落的影响。结果表明,COD去除率在反应器整个运行过程中始终保持在90%以上。10 mg/L Ni^(2+)单独存在及其与5 mg/L CTC共存均能导致氮去除率的下降,且在二者共存时下降程度最大,表明Ni^(2+)和CTC共存对氮的去除呈现协同抑制作用。随着进水中Ni^(2+)和CTC的加入,活性污泥的耗氧速率、硝化和反硝化速率均有所降低。脱氢酶活性以及与脱氮相关的微生物酶活性的变化趋势与耗氧速率和相应的硝化反硝化速率的变化趋势保持一致,均出现了一定程度的降低。Ni^(2+)和CTC共存对硝化反硝化活性呈现协同抑制作用,协同抑制作用主要依赖于Ni^(2+)的含量。Ni^(2+)和CTC共存对活性污泥中活性氧(ROS)的产生和乳酸脱氢酶(LDH)的释放呈现协同促进作用,可以诱导活性污泥细胞内氧化应激以及细胞损伤。长期暴露条件下添加10 mg/L Ni^(2+)和5 mg/L CTC会降低微生物群落的丰富度和多样性。Ni^(2+)和CTC的存在显著抑制了活性污泥中硝化菌(Nitrosomonas、Nitrospira)和反硝化菌(Thauera、Longilinea、Denitratisoma和Anaerolinea)的相对丰度,从而抑制了SBR的脱氮性能。

铁酸锌纳米颗粒对序批式反应器性能及微生物群落的影响

本文研究了铁酸锌纳米颗粒(ZnFe_2O_4 NPs)浓度变化对序批式反应器(SBR)性能、微生物酶活性和微生物群落的影响。结果表明:0~50mg/L的ZnFe_2O_4 NPs对COD和NH_4^+-N的去除未产生影响,出水NO_2^--N浓度接近于0mg/L,而出水NO_3^--N浓度在3.89~5.63mg/L之间变化。随着进水,ZnFe_2O_4 NPs浓度从0mg/L增加到50mg/L,活性污泥的比耗氧速率(SOUR)、比氨氧化速率(SAOR)、比亚硝酸盐还原速率(SNIRR)、脱氢酶(DHA)、氨单加氧酶(AMO)和亚硝酸盐还原酶(NIR)的活性逐渐降低。与进水ZnFe_2O_4 NPs浓度为0mg/L时相比,活性氧(ROS)产生量和乳酸脱氢酶(LDH)释放量的变化表明,ZnFe_2O_4 NPs对活性污泥中微生物有一定毒性效应。ZnFe_2O_4 NPs的浓度变化导致微生物群落种类和相对丰度在门和属水平上发生变化。该研究结果为评价ZnFe_2O_4 NPs对污水生物处理系统的潜在影响提供可靠的理论基础和技术依据。

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。

光合细菌对活性污泥微生物群落结构及功能的影响

构建光序批式反应器(PSBR)处理模拟生活污水,考察光合细菌投加量、pH值、光照强度和溶解氧(DO)对反应器污染物去除性能影响,通过16S r RNA测序技术揭示光合细菌对活性污泥微生物群落结构、功能和氮代谢通路的影响.结果表明:10%光合细菌投加通过促进微生物种间协调功能使PSBR系统CODCr、NH_(4)^(+)-N和TN去除率提高,pH值、光照强度和DO分别为7、5000lux和3mg/L时,PSBR脱氮性能最好.光合细菌提高了活性污泥微生物多样性和丰富度,Proteobacteria菌门和norank_f__Saprospiraceae菌属相对丰度增多.光合细菌促进部分参与硝化过程和反硝化过程的功能基因(amo、hao和nap)和酶(AMO、HAO和NAP)丰度增加,活性污泥的整体氮代谢潜力得到提升.

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.