具有吡啶降解功能的好氧颗粒污泥培养及同步脱氮

采用序批式(SBR)反应器,以反硝化颗粒污泥为晶核、通过投加吡啶高效降解菌进行好氧颗粒污泥的培养,考察了不同运行周期条件下,好氧颗粒污泥系统中NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N、吡啶-N和细菌胞外聚合物(EPS)的变化情况,在此基础上研究了高低溶解氧交替运行方式对SBR反应器运行效果的影响。结果表明:所培养的好氧颗粒污泥团聚紧密,外观呈黄色椭圆状或球状,粒径为1~3 mm;当运行周期为8 h、进水吡啶质量浓度为3000 mg/L时,出水吡啶质量浓度低于检出限(2 mg/L),EPS含量达到最大,为95 mg/g(以MLSS计);高低溶解氧交替运行的方式既有利于提高脱氮效率,又能够降低动力消耗;在SBR反应器运行周期为8 h、进水氯化铵质量浓度为250 mg/L、吡啶质量浓度为3000 mg/L的条件下,TN去除率为51.7%,NO_(2)^(-)-N积累率为95.5%。

上覆CRSS快速固化淤泥硬壳层厚度对淤泥地基承载特性的影响

复合型早强土壤固化剂(CRSS)具有快凝高强特性,利用自主研发的CRSS固化剂对表层淤泥快速固化并作为上覆硬壳层,通过模型试验研究不同上覆硬壳层厚度(3、6、9、12 cm)条件下硬壳层破坏形式、p-s曲线特性、弯沉盆形状以及土压力分布规律,在现有弯沉盆变形理论基础上,结合试验结果,对弯沉盆变形形状函数进行修正。研究结果表明:随硬壳层厚度增大,硬壳层破坏形式由对折破坏过渡到冲切破坏;硬壳层厚度越大,扩散作用越明显,极限承载力越高,沉降相应增大;与荷载板中心点不同距离的沉降位移可用弯沉盆形状描述,提出了修正的对数弯沉盆假设变形计算公式,比线性弯沉盆假设变形计算公式更合理;土压力从中心向外呈下降趋势,沿深度方向逐渐减小;随硬壳层厚度增大,土压力分布更均匀。

好氧颗粒污泥快速成粒的影响因素及在连续流反应器研究进展

从水力选择压、交替的盛宴-饥荒期间、接种污泥种类、微生物生长基质组成4个方面综述了影响好氧颗粒污泥的快速成粒因素。并结合以上因素综述了基于连续流反应器的好氧颗粒污泥培养的研究进展。介绍了现有AGS研究的局限性并对未来发展方向提出建议。

污泥快速堆肥发酵技术在北京河西再生水厂中的试验

北京丰台河西再生水厂二期工程是一座设计规模为5.0万m^(3)/d的再生水厂,出水标准执行《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890—2012)中B标准,其污泥处理系统设计采用板框脱水+好氧堆肥处理工艺;在此水厂中,好氧堆肥采用污泥快速堆肥发酵技术,通过加入芽孢杆菌(Bacillus)微生物接种剂缩短堆肥发酵时间至8 d,并通过前期试验验证,得到良好的发酵效果。保证效果的同时也能够减少除臭风机及除臭装置的容量,同时减少占地面积,为其他工程提供经验。

快速造粒好氧颗粒污泥用于高氨印花废水脱氮处理

为探究人工快速造粒好氧颗粒污泥及其培养过程中的形态变化和对印花废水脱氮处理效果,以剩余脱水污泥为原料,进行人工快速造粒并接种驯化培养。结果表明:剩余污泥可成功实现造粒,造粒好氧污泥可直接启动好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)处理系统,经过70 d满负荷运行,颗粒污泥形态仍保持相对完整和稳定,对于高氨印花废水,在原水CODCr质量浓度为(600±45) mg/L、氨氮为(285±64) mg/L、TN为(343±56) mg/L时,平均出水CODCr质量浓度小于200mg/L,氨氮小于15 mg/L,TN小于30 mg/L,平均去除率分别为86.9%、99.3%和93.4%。微生物群落结构高通量测序结果表明,系统内群落多样性丰富,其中硝化功能菌的丰度显著增加,而反硝化功能菌群减少幅度很小,对于脱氮起到了重要作用。研究可为同类型污水处理中发展高效低碳的AGS工艺提供参考。

连续流反应器中好氧颗粒污泥快速培养研究进展

好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)是目前最有前景的污水生物处理技术之一,采用连续流反应器(continuous flow reactor,CFR)进行AGS快速培养的技术近年来受到广泛关注。文中通过综述间歇式反应器(sequencing batch reactor,SBR)工艺实现快速颗粒化的调控方法、CFR强化颗粒化及优化控制,总结了目前SBR工艺实现快速颗粒化的主要措施,以及采用基于SBR颗粒化的原理在CFR中实现快速颗粒化的可行方案,包括选择压优化、饱食/饥饿(feast/famine)条件以及晶核策略(crystal nucleus)等。最后对CFR工艺实现快速颗粒化的应用前景进行了展望,并提出探究SBR中强化颗粒化的策略,将有望在未来更加深入地研究AGS在CFR中的形成机理。

Feammox污泥快速富集、脱氮特性和微生物群落结构

通过短期实验,在微氧环境下考察了pH值对三价铁氨氧化(Feammox)性能的影响.结果表明,批式装置内初始NH_(4)^(+)-N和Fe^(3+)浓度分别为70.0和300.0mg/L.无Fe^(3+)投加时,活性污泥可以利用溶解氧进行氨氧化,NH_(4)^(+)-N去除量为8.8mg/L;加入Fe^(3+)后,NH_(4)^(+)-N去除量增至76.9mg/L,和未添加Fe^(3+)实验相比,活性污泥的NH_(4)^(+)-N去除量增加了7.7倍.通过长期实验考察了活性污泥Feammox反应器的脱氮性能和功能微生物.经过驯化,反应器的NH_(4)^(+)-N平均去除速率达到1.6mg N/(g VSS·d).典型周期内,pH值从9.0降至7.8,反应器内的NH_(4)^(+)-N从35.5mg/L降至1.9mg/L,NO_(2)^(-)-N从11.2mg/L增至18.1mg/L,NO_(3)^(-)-N从8.1mg/L增至13.4mg/L,总无机氮从54.8mg/L降至33.3mg/L.在成熟的Feammox污泥中,优势铁还原菌属及丰度分别为unclassified Acidobacteria(1.92%)和Pseudomonas(0.22%),这些菌属可能对于Fe^(3+)氧化氨氮起到了重要的作用.

复合型早强土壤固化剂固化淤泥强度特性研究

淤泥是一种工程性质极差且难以快速固化的土体,通过无侧向抗压强度试验、固结排水三轴剪切试验、微观测试和压汞试验等研究了复合型早强土壤固化剂(composite rapid soil stabilizer,CRSS)固化淤泥的强度发展规律和固化剂掺量对强度的影响,初步探讨了强度增长的微观机制。研究结果表明:CRSS固化淤泥强度随养护龄期呈对数发展规律提高,早期强度发展迅速,养护1 h无侧限抗压强度即可达到3 MPa;随固化剂掺量增加,固化淤泥三轴剪切应力-应变曲线由应变硬化型逐渐向应变软化型发展,破坏偏应力和黏聚力呈线性增大。微观结构表明固化剂水化产物可胶结土颗粒、填充土体孔隙,增强土体整体性;压汞试验结果则进一步通过最可几孔径的联系揭示了固化淤泥黏聚力随固化剂掺量增大而线性增大的机制。CRSS固化淤泥具有显著快硬高强优势,可为抢险救灾、应急道路抢通等淤泥快速固化应用提供理论基础。

活性污泥性质折射率快速检测法

文章针对传统活性污泥性质检测法检测过程繁琐、检测结果滞后以及光偏转检测法中设备可移动性较差、激光检测精密度不高、可靠性不强等问题,提出折射率快速检测法。将聚乙烯醇(PVA)凝胶小球投放于模拟完全混合曝气系统中,待其充分负载微生物后,对其表面因外界溶液与微生物代谢产物交换产生的浓度梯度变化,借助折光仪进行持续3个月折射率检测,探究其值与温度、传统污泥检测指标SV_(30)与ATP浓度、出水指标及胞外聚合物浓度关联性。结果表明,采用折光仪可在5 s之内得到稳定检测值(后缀为nD,表示在D=589 nm处的折射率),具有操作简便、灵敏度高、精度高等优点;系统中PVA小球折射率在78~190μnD之间波动,与COD、NH_(4)^(+)-N去除率变化呈正相关,可有效预测出水水质;折射率与ATP浓度、温度的变化成正相关,与SV_(30)的变化成负相关,该方法与传统检测方法密切关联的同时,能够提供更多的活性污泥性质变化信息;胞外聚合物中蛋白质浓度在608.06~734.5μg/mL之间波动,多糖浓度在0.2075~1.1760 mg/mL之间波动,折射率与蛋白质呈正相关,而与多糖未呈现相关性。

电子鼻结合机器学习对污泥异味特征的识别研究

污泥组分复杂、来源广泛,异味强度高,其异味特征随异味组分变化明显,因此尝试利用电子鼻实现不同污泥异味特征的快速识别。基于主成分分析(PCA)与线性判别分析(LDA)手段,电子鼻可以有效识别来自农产品加工厂的大豆污泥、化工染料厂的印染污泥和城镇居民区市政污泥的异味特征;加入厌氧消化市政污泥、脱水处理市政污泥的异味信息后,电子鼻训练集数据从240条增加到400条,LDA响应数据识别的正确率降低4.2百分点。将电子鼻分别结合多种机器学习算法判别5种污泥的异味特征,发现多元逻辑回归、K近邻与支持向量分类(SVC)等机器学习模型适用于大样本空间的数据判别,提高了电子鼻对污泥异味特征识别的准确率,解决了电子鼻训练样本数据量受限的问题。其中结合LDA降维的线性核函数SVC模型(LDA-SVC_(linear))可视化分类程度高,实际可应用范围更广。研究结果可为污泥异味特征快速判别提供有效手段。

以城市废弃污泥为种泥启动厌氧氨氧化工艺的可行性

厌氧氨氧化工艺(Anammox)因其优异的脱氮性能和无须外加有机碳源的优点得到快速发展,但厌氧氨氧化污泥的大量缺乏导致该工艺难以快速启动,限制了其实际应用。尽管采用含有厌氧氨氧化菌(AAOB)的Anammox污泥作为接种物可以加快启动过程,但在实际污水处理中接种价格昂贵的Anammox污泥是不切实际的。因此,本文探究了以城市废弃污泥为种泥启动Anammox的可行性,并通过逐步调节运行参数对Anammox性能进行优化。结果表明,经过好氧+厌氧、好氧控温和厌氧控温3个阶段共59天即可成功启动Anammox工艺,第33天即表现出较强的Anammox脱氮性能。搅拌反应10h为Anammox能承受的最短时间,总氮去除负荷最高可达到0.555kg/(m3·d)。反应器运行稳定后,微生物的种类和多样性逐渐下降,但脱氮功能菌群丰度整体呈显著上升的趋势,Candidatus_Kuenenia、Denitratisoma、Arenimonas和Truepera的相对丰度分别从启动前的0.8%、0.9%、3.2%和4.0%提高到20.4%、15.2%、10.1%和8.9%。以城市废弃污泥为种泥可以解决Anammox种泥来源少的问题,同时为污水处理过程产生的剩余污泥提供了一种出路。

闲置厌氧氨氧化污泥活性恢复试验

目的 研究实验室长期闲置厌氧氨氧化污泥的活性恢复手段,提升厌氧氨氧化污泥的再驯化效能,实现厌氧氨氧化工艺的快速启动,为工程应用提供参考。方法 使用UASB反应器,以室温下闲置时长约240 d的厌氧氨氧化污泥为研究对象,采用冷启动与热启动结合的方式,逐步提升反应器总氮容积负荷,监测反应过程中各氮素化合物浓度变化。结果 经过7 d室温启动与6 d热启动操作后,厌氧氨氧化污泥活性得以恢复,当反应运行到第17 d, UASB工艺中氨氮和亚硝态氮的最大去除率分别为79.26%和99.22%,污泥从黑灰色絮状逐渐变为红棕色颗粒状。结论 在连续流动试验中,成功实现了氨氮和亚硝态氮的同步去除,使用长期闲置厌氧氨氧化污泥可以较好地恢复厌氧氨氧化效能。

短程硝化颗粒污泥SBR的快速启动与维持

为探究短程硝化污泥快速颗粒化的最佳条件,采用SBR反应器,在温度28℃,曝气量0.2m3.h-1,溶解氧(DO)>2.0mg·mL-1,污泥龄(SRT)为15d的运行工况下,缩短沉降时间为2min,通过以pH作为氨氧化过程的控制参数,优化曝气时间,防止过曝气,经过80周期(19d)成功实现短程硝化絮状污泥的颗粒化,并维持稳定。形成的颗粒污泥粒径在1.5～2.0mm之间,对COD和氨氮的去除率分别达到80%和95%,亚硝酸盐积累率(NO2--N/NOx--N)平均达到95%。分子生物学FISH技术对颗粒污泥菌群结构的定量分析表明,AOB依旧是优势菌群,约占17.8%左右,NOB占0.6%。曝气初期FA的抑制和实时控制是启动和维持颗粒污泥短程硝化性能的主要原因。

用快速生物活性测定仪测定活性污泥生物活性的研究

基于快速生物活性测定仪 ,对污水处理厂好氧生物处理单元的重要运行指标———污泥活性的长期变化、酸碱性、温度、毒性等外部环境条件对污泥活性的影响进行了测定与研究 .结果表明 ,长期运行的活性参数变化幅度在 2 0 %以内 ;pH值偏离正常值时 ,生物活性有不同程度的下降 ,但对酸性环境的耐受能力远大于对碱性环境的耐受能力 ;温度升高 ,污泥的活性增强 ,温度超过 4 2 5℃后 ,污泥活性遭到强烈抑制 ,但内源呼吸速率受温度的影响不明显 ;毒性物质对生物活性有很强的抑制作用 ,而且抑制可能是有选择性的 .最后还测量了一个实际污水处理厂的污泥活性 ,标准偏差在 2 0 %以内 .这表明 ,污泥活性测定结果较稳定 ,所测量的活性参数能够表征污泥的活性状态 .

处理实际生活污水短程硝化好氧颗粒污泥的快速培养

以普通序批反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR)和气提式序批反应器(Sequencing Batch Airlift Reactor,SBAR)处理低COD/TN的实际生活污水,考察了不同沉淀时间以及反应器类型对快速培养短程硝化好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)的影响.试验结果表明,沉淀时间为15min时,SBR和SBAR系统中均为全程硝化,当将沉淀时间分别改为5min、8min后的第17d和第16d时,两个反应器中均形成AGS,并且AGS与絮状污泥共存;此时两系统均由全程硝化转化为短程硝化,出水NO2-/(NO2-+NO3-)平均值分别长期维持在98.7%和85.6%左右.本试验中以沉淀时间作为选择压,快速启动了具有短程硝化功能的序批式AGS反应器.由于AGS固有结构对氧传质的限制,使亚硝酸氮氧化受阻即抑制了亚硝酸氮氧化细菌的活性,从而产生了亚硝酸氮积累现象.DO是造成本研究中出现短程硝化的主要原因,而pH值、游离氨、温度、污泥龄等因素都不是导致短程硝化的关键因素.污泥颗粒化后,两个系统中NH4+-N降解速率分别提高了2.6倍和2.4倍.

硒粉催化法快速测定污泥中的蛋白质含量

以污水处理厂的剩余污泥为研究对象,采用硒粉催化法测定其中的蛋白质含量,探讨了样品消化时间、硒粉用量、K2SO4用量对消化反应的影响,并将该方法与凯氏定氮法作了对比。结果表明:污泥样品的最佳消化时间为1h,硒粉的最佳用量为0.15g,K2SO4为3g。该法与凯氏定氮法相比,具有快速、方便、可靠和准确等优点,可用于污泥中蛋白质的快速测定。

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。

间歇式除磷好氧颗粒污泥反应器的快速启动

以厌氧/好氧方式运行SBR反应器处理实际生活污水，考察沉淀时间对培养具有除磷功能的好氧颗粒污泥（aerobic granular sludge，AGS）的影响。在沉淀时间降低为6min时，出现了AGS；在沉淀时间降低为4min的第6天，AGS培养成熟，肉眼可见。从降低沉淀时间到AGS培养成熟共耗时28d。AGS培养及稳定运行阶段，出水磷含量平均在0.92mg／L左右，最低为0mg／L，最高为3．34mg／L。具有除磷功能的AGS成熟时，其周围有大量的浮游累枝虫。AGS粒径范围为0.0-0.3mm、0．3-0．6mm及〉0．6mm的质量分数分别为44．88％，51．61％及3．51％，AGS与絮状污泥共存。与具有短程硝化功能的AGS相比，周期性的厌氧，好氧更有利于AGS的稳定维持，具有除磷功能的AGS远比具有短程硝化功能的AGS密实。试验结果表明在沉淀时间选择压的作用下，具有除磷功能的AGS形成的过程可分为3阶段：筛选-聚集-成熟。

污泥比例强化CANON系统抵御快速降温效能及机理

探究了3种不同颗粒及絮状污泥比例(高颗粒系统10:1~30:1;等量系统1:1~1:1.5;高絮状系统1:10~1:30)的单级自养脱氮系统(CANON)抵御快速降温的效能和机制.结果表明,CANON系统在30℃稳定运行后快速降温至10℃时,各系统的总氮去除负荷(NRR)均大幅下降,但等量系统的NRR始终高于其他系统.各系统的功能菌活性均与温度呈现出正相关关系,AAOB活性的下降幅度大于AOB和NOB的幅度,但等量系统中AAOB活性的下降幅度小于其他系统;快速降温不影响颗粒与絮状污泥功能菌的空间异质性和活性分布情况,但等量系统的空间异质性最为显著,能够较好的发挥颗粒和絮状污泥各自的作用,抵御快速降温的能力优于其他系统.

吸水树脂快速固化高含水率疏浚淤泥试验

为利用吸水树脂快速固化高含水率疏浚淤泥,以树脂和淤泥直接拌和、树脂按不同方式布置于淤泥中的试验为基础,研究树脂使用方式对淤泥状态和质量含水率变化的影响。试验结果表明:树脂与淤泥直接拌和可以提高淤泥的液限和塑限,并能快速将淤泥由流态转变为可塑态,方便淤泥的转运;吸水树脂沿水平或垂直方向布置在淤泥中,能快速将淤泥质量含水率由初始的1.3倍液限降至液限含水率附近;吸水饱和的树脂在30℃左右的环境中烘干后可以循环利用以降低成本;不同的使用方式的吸水树脂对不同状态的高含水率疏浚淤泥的固化效果均较好。