生物炭载体YDcarrier-1培养好氧颗粒污泥的实验研究

为了快速培养优质的好氧颗粒污泥(AGS),作者自主研发了一种生物炭载体YDcarrier-1,在SBR工艺条件下研究了YDcarrier-1对颗粒污泥形成的影响及其特性。结果发现,利用YDcarrier-1可快速培养AGS。基于YDcarrier-1的AGS颗粒轮廓清晰、稳定性强,不易破碎;历经35 d的培养,粒径>0.9 mm的大颗粒污泥占比达到30%以上;AGS的平均沉降速度为95.9 m/h,最高可达142.6 m/h,已完成颗粒化的反应器中SV;/SV;为80%左右。基于YDcarrier-1的AGS具有很强的硝化活性反硝化脱氮能力,在SBR工艺中进水450 mg/L的NH;-N浓度下,TN去除率达到98%以上。YDcarrier-1中速效碳刺激了生物活性、缓释碳具有亲和生物、吸附微生物的作用,同时以难降解的木质纤维素为“骨架”形成生物膜,最终形成更为稳定的AGS。

生物炭载体对厌氧反应器启动的影响研究

以自制生物炭YDcarrier-1为载体,研究了其对厌氧反应器启动及颗粒污泥形成的影响,并分析了YDcarrier-1的不同碳组成及作用。结果表明,YDcarrier-1可缩短厌氧反应器的启动时间,在厌氧序批式反应器(ASBR)中投加种子污泥干重20%的YDcarrier-1,COD去除率达到80%以上的启动时间比对照组(未投加YDcarrier-1)和投加10%YDcarrier-1的反应器分别缩短9 d和3 d。在上流式厌氧污泥床反应器(UASB)中,用相当于污泥干重20%的YDcarrier-1替代50%的种子污泥,不仅反应器的启动未受影响,还培养出沉降性和稳定性良好的颗粒污泥。反应器启动完成时,粒径>0.9 mm的颗粒污泥占比为29.4%,平均沉降速度为128 m/h,均高于对照组。YDcarrier-1中的可溶性速效碳提高了厌氧反应器的初始COD,加快了种子污泥的活化改性,可促进厌氧反应器启动;固态缓释碳不仅提高了YDcarrier-1对微生物的亲和性,还为颗粒污泥的形成提供了长效稳定的碳源;难降解的木质纤维素成为颗粒污泥的骨架,提高了颗粒污泥的稳定性。

生物质炭载体联合有益菌防控番茄土传青枯病的效果研究

土传青枯病是由青枯菌(Ralstonia solanacearum)引起的一种细菌性病害。根际有益细菌在青枯病的防控中发挥着重要作用,其在根际有效定殖是发挥生防作用的前提。以玉米秸秆、木块(松木)和稻壳为原料制成的3种生物质炭为有益菌Bacillus amyloliquefaciens T-5的载体,探究生物质炭对有益菌防控番茄土传青枯病效果的影响,并利用室内模拟试验探究生物质炭对青枯菌的吸附、固持以及对根系分泌物的吸附作用,旨在阐述施用生物质炭提升有益菌T-5抑制病原青枯菌能力的可能机制。温室试验结果表明:单独施用3种生物质炭均显著降低青枯病的发病率和根际青枯菌的数量,其中具有高比表面积的木块生物质炭的防控效率达到60.56%。3种生物质炭作为有益菌T-5的载体均能够显著提升有益菌T-5的根际定殖数量及其防病效率,其中木块生物质炭的提升效果最好。与仅接种青枯菌的对照相比,木块生物质炭与有益菌T-5组合处理的根际青枯菌数量降幅达97.42%;与单独有益菌T-5处理相比,有益菌T-5以木块生物质炭为载体使其根际定殖数量提高了5.71倍。进一步研究发现,木块生物质炭能够有效吸附青枯菌,吸附量接近90.00%,且能够有效固持吸附的青枯菌,青枯菌的逃离降低了96.66%。此外,生物质炭不仅可以有效吸附根系分泌物,且有益菌T-5能够有效利用这些根系分泌物并抑制青枯菌的生长。生物质炭作为生防有益菌的载体,促进根际有益菌的定殖能力,并吸附、固持病原菌,有效抑制土传青枯病的发生。

芦苇生物炭复合载体固定化微生物去除水中氨氮

为了去除水体中的氮素并实现水生植物的有效利用,以芦苇生物炭为无机载体,结合海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)作为复合载体,固定驯化后的硝化污泥制成固定化颗粒,去除水中氨氮。通过考察固定化颗粒机械强度、酸碱稳定性及传质性能,探究了生物炭添加量及生物炭粒径对固定化颗粒降解氨氮性能的影响。结果表明,芦苇生物炭有丰富的孔结构,表面含有较多的含氧官能团和胺基、磺酸基、羧基和酰胺基等基团,从而具有良好的吸附性能以及较强的酸碱缓冲能力,有利于微生物的黏附和增殖。以添加芦苇生物炭作为复合载体,固定化颗粒的破损率降低了2.4%,酸碱稳定性和传质性分别提升12.5%和55.8%;在72 h内,可以使氨氮降解率达到96.3%。此外,不同粒径生物炭的固定化颗粒对氨氮的吸附量有显著影响,随着生物炭粒径从0.60 mm减小至0.15 mm,氨氮的最大吸附量可以从0.30 mg·g^(-1)增加到0.46 mg·g^(-1)。因此,在固定化微生物的载体中添加生物炭,可以提升固定化颗粒性能,打通微孔孔道从而有利于基质的运输和扩散;同时减小生物炭粒径,为微生物提供更多的吸附位点,从而显著提高固定化微生物对氨氮的降解能力。