氨氮浓度对生物膜磷富集效果的影响

在厌氧/好氧运行的聚磷生物膜反应器中,考察模拟污水中氨氮浓度对生物膜磷富集效果以及吸、释磷速率的影响.结果表明:当模拟污水中的氨氮浓度由15mg-N/L提高至30mg-N/L,生物膜中聚磷菌(PAOs)的吸磷速率略微下降,但由于反硝化聚磷菌(DPAOs)的吸磷速率加快,生物膜系统整体的吸、释磷速率有所提高,分别达到11.25和12.02mg-P/(L·h);富集液浓度达到52mg-P/L;继续提高氨氮浓度为40mg-N/L时PAOs的磷代谢活性几乎被完全抑制,此时生物膜内的吸、释磷速率主要依靠DPAOs,生物膜系统的吸、释磷速率有所下降,分别为8.65和8.81mg-P/(L·h),富集液浓度仅为40mg-P/L.化学计量学分析显示:当氨氮浓度由15mg-N/L升高至40mg-N/L时,生物膜系统P_(rel)/HAc_(upt)(吸收单位量的碳源所释放的磷)呈现先升后降的变化规律,平均值分别为0.06,0.11和0.07P-mmol/C-mmol,这表明聚磷生物膜释磷过程对碳源的利用效率也受到氨氮浓度变化的影响.通过降低厌氧阶段进入反应器的模拟污水与富集液体积比(由3:1~1.5:1),可以有效改善高浓度氨氮(40mg-N/L)对生物膜的不利影响,生物膜系统的吸、释磷速率分别提升至16.25和15.60mg-P/(L·h),富集液浓度稳定在70mg-P/L,同时P_(rel)/HAc_(upt)提高至0.29P-mmol/C-mmol,磷富集效果得到显著强化.本研究的结果表明,采用生物膜法对模拟城市污水中的磷进行富集,其富集效果不会受污水中氨氮(浓度通常不超过40mg/L)的影响,且系统总氮去除率可达到95%,该技术具有实现同步富集磷与去除氮的潜力.

硝化污泥中AOB/NOB对硝化特性的影响

为了深入研究硝化污泥中AOB/NOB(A/N)对其硝化特性的影响,在两个SBR反应器中,通过控制单一基质,并结合影响因素控制和定期排泥,各自经过80个周期的运行,成功实现了AOB、NOB活性污泥的优化培养.依据Monod方程理论确定出AOB、NOB活性污泥中的丰度比约为1:1.不同A/N硝化特性的研究表明:亚硝化率、氨氧化速率、亚硝酸盐氧化速率以及好氧速率均受硝化污泥中A/N的影响,想要实现短程硝化的稳定运行必须使得A/N接近于1:0;氨氧化速率与硝化污泥中AOB的数量并不存在显著的正比关系;常规的生活污水硝化工艺中,A/N应不低于1:2;结合好氧速率的在线监测,当好氧速率趋于稳定时,指示短程硝化的启动已经接近完成.

好氧时间与缺氧时间变化对O/A-SBR处理海水养殖废水性能影响

考察了好氧时间与缺氧时间的变化对好氧/缺氧-序批式反应器(O/A-SBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,好氧时间/缺氧时间变化对COD去除效果影响不大,但对O/A-SBR的脱氮性能有着明显的影响。当好氧时间/缺氧时间从2h/8h逐渐地变为0.5h/9.5h时,污泥比好氧速率(SOUR)从36.49mg O2/(g MLSS·h)逐渐降低到31.93mg O2/(g MLSS·h),溶解氧的高低直接地影响着活性污泥SOUR的大小。活性污泥的比氨氧化速率(SAOR)和比硝酸盐氧化速率(SNOR)在好氧时间长的情况下相对较高,但好氧条件却抑制了活性污泥的反硝化速率(SNRR)。好氧时间与缺氧时间变化使O/A-SBR中微生物群落结构发生变化,一些微生物不能够适应环境变化的微生物可能减弱或被淘汰。

苯酚对氨氧化菌硝化和污泥性能冲击影响

以苯酚为毒性抑制剂,短程硝化污泥为对象,分析研究了不同苯酚浓度对氨氧化菌硝化过程的抑制特性和抑制动力学,以及对污泥胞外聚合物组分及呼吸速率的短期冲击影响。结果表明,55mg.L-1苯酚的存在使硝化速率降低37%;低浓度苯酚条件下(<80mg.L-1)符合Monod单分子一级动力学方程,且为可逆性抑制,恢复后呼吸速率可达20～25mg O2.L-1.h-1;且因接种污泥含大量异养菌使得抑制常数(52.871mg.L-1)远大于纯硝化菌群系统。另外,苯酚的存在促使菌群启动自我保护机制产生更多的胞外聚合物(EPS)抵抗环境变化。苯酚浓度升至135mg.L-1时,蛋白质和多糖分别增加87.4%和311.7%;而且EPS组分发生相应变化,蛋白质/多糖(P/C)与初始COD/氨氮(C/N)比呈负相关性,P/C从22.1降至3.80。

游离氨抑制Nitrobacter活性动力学试验

为探究游离氨(FA)对亚硝酸盐氧化细菌中硝化杆菌属(Nitrobacter)活性抑制动力学影响,本试验采用序批式活性污泥(SBR)反应器,在通过改变系统进水FNA浓度达到富集Nitrobacter基础上,以富含Nitrobacter污泥为对象(宏基因组物种注释和丰度分析显示Nitrobacter占细菌总数40.3%),基于批次试验,考察不同FA浓度梯度下亚硝酸盐氧化过程Nitrobacter比耗氧速率(SOUR)变化规律,进而采用非基质抑制动力学模型对试验数据进行拟合。结果表明,当FA>7.3 mg·L^(-1)时,SOUR随着FA浓度的升高而降低。尤其当FA浓度高于22.2 mg·L^(-1)时,SOUR降为0gN·(g VSS·d)^(-1),最大比耗氧速率为0.62 g N·(g VSS·d)^(-1)。此外,基于Nitrobacter活性抑制程度判断,FA抑制Nitrobacter活性抑制类型符合非竞争性可逆抑制动力学。

邻氨基苯酚对污泥产率及微生物活性的影响

为了探讨化学解偶联剂在实现污泥减量的同时对污泥活性抑制作用,通过批次试验研究不同浓度邻氨基苯酚(oAP)对污泥减量效果、微生物活性以及由于微生物活性的改变对基质(NH_4^+-N、COD_(Cr))去除变化的影响.分别采用TTC-ETS(氯代三苯基四氮唑脱氢酶)活性、INT-ETS(碘硝基四氮唑脱氢酶)活性、AUR(氨摄取速率)和SOUR(比耗氧速率)4个指标考察污泥活性受oAP的抑制情况.结果表明:oAP添加量为12mg/L时,平均表观污泥产率Yobs由0.443下降到0.256mg MLSS/mg COD,污泥减量为42.20%.与有机物去除抑制相比,活性污泥系统对NH_4^+-N去除的抑制作用更加显著,而硝化细菌比异养菌对oAP响应更敏感.因此,NH_4^+-N去除率比COD_(Cr)去除率更能反映出oAP对污泥活性的影响.通过NH_4^+-N去除率的抑制对比,AUR是最能有效地表征oAP对活性污泥系统中的微生物抑制作用.通过IC50分析显示,TTC-ETS的活性为35.51mg/L,在所有指标最小,灵敏度最高,是表征oAP抑制污泥活性的最佳指标.

温度和营养盐胁迫对龙须菜氨氮吸收速率及生长速率的影响

以龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)为试验材料,分别研究了温度和营养盐协迫对其生长及氨氮吸收速率的影响。结果表明,2个环境因子对龙须菜生长和吸收氨氮速率均有显著影响。龙须菜在20℃条件下生长较其在10℃和30℃条件下生长快速(P<0.01);营养盐含量过高和过低均不利于龙须菜的生长;营养盐水平越高,龙须菜吸收氨氮的速率越高(P<0.05),但随着试验时间的延长,则呈现出氨氮吸收速率减小的趋势。鉴于龙须菜对氨氮的高吸收能力,可考虑将其作为富营养化海域的生物修复材料。

镉对微生物活性的影响研究

通过镉离子对驯化污泥的破坏性试验,研究了各浓度镉离子对活性污泥氨氮、COD去除率及TTC-ETS、INT-ETS、SOUR、AUR活性的影响。结果显示,浓度范围在0～40 mg/L的镉离子对处理系统COD去除率影响不大。镉离子对活性污泥比好氧速率(SOUR)、电子传递体系活性(ETS)以及氨摄取速率(AUR)的抑制浓度并不同步;低浓度的镉离子对TTC-ETS活性和SOUR均有一定的促进作用,而对AUR和INT-ETS活性则会产生一定的抑制作用。

A^2/O系统生物添加强化硝化研究

按城市污水处理厂污水和污泥水水量比例设计A2/O污水处理系统和O/A污泥水处理中试系统。试验采用城市污水厂污水和污泥水,将O/A系统所产生的剩余污泥添加至A2/O系统,考察生物添加强化硝化效果。研究结果表明,在相同的温度条件下,对氨氮的去除率可以提高30%以上,氨氧化速率(AUR)和亚硝酸盐氧化速率(NUR)分别从生物添加前的2.61 mg/(g·h)和2.38 mg/(g·h)提高到5.32 mg/(g·h)和3.81 mg/(g·h),分别为生物添加前的2.04倍和1.60倍。

铜对活性污泥微生物活性影响研究

通过人工投加铜离子对驯化污泥的破坏性实验,研究了各浓度铜离子对活性污泥氨氮、COD降解的影响及其TTC-脱氢酶活性、氧摄取速率（SOUR）、氨摄取速率（AUR）的影响。结果显示,0-5 mg/L的铜离子对处理系统有机物的去除率影响不大。铜离子浓度与活性污泥的TTC-脱氢酶活性、SOUR以及AUR之间呈现良好的相关性;低浓度的铜离子对TTC-脱氢酶活性和SOUR均有一定的促进作用,而对AUR则会产生一定的抑制作用。当铜离子浓度达到5 mg/L时,其对SOUR、TTC-脱氢酶活性以及AUR的抑制率均超过50%。在此情况下,采用TTC-脱氢酶活性、SOUR以及AUR等指标,能快速有效地表征铜离子对活性污泥微生物的毒害作用。

氨氮冲击负荷对硝化过程的短期影响

为了考察氨氮冲击负荷对硝化过程的短期影响,采用SBR反应器研究了不同进水氨氮浓度下,系统硝化过程的特点以及活性污泥耗氧速率的变化。结果表明,在好氧时间不变的前提下,根据进水氨氮浓度相应地调高曝气量并不能有效消除氨氮冲击负荷对系统脱氮的影响,但DO的高低可以影响氧在水中的传质效率和微生物的硝化活性。综合考虑以上两个因素,调控好氧段的DO在2.5 mg/L左右可以在不浪费能量的情况下最大限度地提高对氨氮的去除率。在短期的氨氮冲击负荷下,活性污泥的组分变化不大,对氨氮去除率的提高主要是通过增加活性污泥的硝化速率来实现的。氨氮冲击负荷对系统的释磷和吸磷过程都会产生负面影响,造成系统除磷效果的恶化。

不同曝气量对SBBR短程硝化微生物特性及氮转化的影响

在实验室规模的序批式生物膜反应器(SBBR)中研究了不同曝气量(7.2、12.0、15.6L·h-1,对应反应器中平均溶解氧浓度分别为0.5、0.8、1.2mg·L-1)下生物膜的生物特性变化及短程硝化过程规律.结果表明:减小曝气量使反应器内溶解氧浓度降低,将导致生物膜的总生物量下降,生物膜中氨氧化菌逐渐成为优势菌,无论数量还是生物活性均高于亚硝酸氧化菌,利于亚硝酸盐积累;在一个反应周期中,生物膜对溶解氧需求的分配是不同的,曝气初期溶解氧主要用于异氧菌对COD的降解,其后用于氨氮转化.根据上述规律,提出在短程硝化过程中采用"梯级递减式曝气"供氧新策略,即在反应初期保持一种较大的曝气量,提高反应器溶解氧浓度,促进COD快速降解,随后保持一种小曝气量使反应器中溶解氧维持较低的浓度,从而促进亚硝酸盐积累及优化供氧效率.

三级串联式BCO反应器比耗氧速率及菌群结构分析

以厌氧/缺氧/好氧和生物接触氧化反应器(AAO-BCO)组成的双污泥系统为研究对象,研究了三级串联式生物接触氧化反应器(N1、N2、N3)中有机物浓度对比耗氧速率(SOUR)的影响,同时对比了各级处理单元的硝化特性。实验结果表明,N1、N2、N3分别在有机物浓度低于40、60和40 mg·L-1时,比耗氧速率随有机物浓度的升高而升高。根据比耗氧速率粗略估计了氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化菌在各级中的百分比,其中氨氧化细菌的百分比分别为43.47%、54.94%和63.83%,而亚硝酸盐氧化菌的百分比分别为11.65%、21.87%和18.23%。由比耗氧速率计算得到氨氮比氧化速率和亚硝酸盐氮比氧化速率,其最高值分别为实际污水处理厂的1.9倍和1.2倍,生物接触氧化反应器中氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化菌菌群更密集,硝化性能更优,且存在明显的亚硝酸盐累积现象(亚硝酸盐浓度为1.52~3.65 mg·L-1,亚硝态氮积累率最高可达25%)。

假连续流O/A工艺处理污泥水和富集硝化菌

城市污水处理厂的污泥水具有氨氮浓度高和碳氮比值低的特点。通常将污泥水回流至进水口,这导致污水处理系统的氨氮负荷增高,出水氨氮和总氮浓度不达标。利用污泥水培养和富集硝化菌,并添加到污水处理系统,可以达到既处理污泥水又增强污水处理系统硝化能力的双重目的。采用O/A工艺对实际污水厂的污泥水进行处理,探讨硝化效果和硝化菌产率。当水力停留时间为32 h、污泥龄为15 d时,污泥水中的氨氮能够完全被硝化,最大氨氧化速率和最大亚硝酸盐氧化速率分别可以达到12.43 mgNH4+-N/(gMLSS.h)和13.18 mgNO2--N/(gMLSS.h),硝化菌产率为0.088 mg/mgN,即当污泥水中的氨氮浓度为400 mg/L时,1 L污泥水可富集35.2 mg硝化菌。FISH检测表明,系统中的氨氧化菌主要为Nitrosospira,亚硝酸盐氧化菌主要为Nitrobacter和Nitrospira。