ABR-MABR耦合工艺处理畜禽养殖废水的同步启动

为评价采用ABR-MABR(厌氧折流板反应器-膜曝气生物膜反应器)耦合工艺处理畜禽养殖废水的可行性,采用模拟畜禽养殖废水,通过在ABR的厌氧格室接种厌氧颗粒污泥和MABR的好氧格室接种活性污泥,逐步升高进水负荷进行反应器的同步启动,并通过PCR-DGGE技术研究了反应器中微生物群落结构.结果表明:48 d后反应器OLR(有机负荷,以CODCr计)达到5.0kg/(m3·d),此时,耦合反应器对CODCr、NH4+-N的去除率分别可达89%、60%,反应器成功启动;成功启动之后反应器中厌氧颗粒污泥的浓度在14.0~35.0 g/L之间,直径由1.18~1.58 mm增至1.62~2.37 mm.ABR-MABR中的污泥主要由杆状菌和少量丝状菌、球状菌以及胞外聚合物组成;反应器中微生物群落结构丰富,厌氧格室中存在优势的具有产氢、产甲烷功能菌群或反硝化功能的菌群,曝气格室中存在硝化细菌〔uncultured Nitrospira sp.、uncultured Nitrospira sp.(Nitrospirae)〕与反硝化细菌(Thauera sp.),同时也发现了与厌氧消化产甲烷相关的菌群.研究显示,采用接种厌氧颗粒污泥与逐步升高进水负荷的方式可以快速实现ABR-MABR的同步启动.

草皮缓冲带对洱海流域面源污染的削减效果

在前期植物调查和资料调研的基础上,构建了以百慕大、结缕草、混播草草皮为陆生植物的缓冲带,以洱海流域面源污染水样为这些植被缓冲带的进水,进行削减效果的现场中试实验。结果表明,裸露地表对径流SS几乎没有削减效果,而草皮缓冲带能有效截留径流SS,去除率大小顺序为混播草缓冲带>结缕草缓冲带>百慕大缓冲带;草皮缓冲带渗流水中的TN、TP的去除率均在60%以上,而径流水中TN、TP的去除率在40%以上;总体而言,草皮缓冲带对面源污染的削减效果沿程增强,且前段去除效果较强,后段去除效果减弱,其中混播草缓冲带的削减效果最好,百慕大缓冲带的削减效果相对较差;通过计算,当SS去除率为70%时,混播草缓冲带的最佳宽度仅为13.4 m,比百慕大缓冲带缩短了5.2 m。

人工湿地不同填料组合去除典型污染物的研究

选取沸石、火山岩、空心砖、钢渣4种填料,通过对水中典型污染物的等温吸附试验,进行填料组合方式的优化配比.选取优化后的配比组合模拟人工湿地基质系统进行动态试验,进一步考察分析不同填料组合对污染物去除效果的差异.实验结果表明,Langmuir模型能够较好地模拟填料对氮、磷的吸附过程.各填料对NH+4-N的饱和吸附量大小为沸石(2388.92 mg·kg-1)>空心砖(618.39 mg·kg-1)>火山岩(310.84mg·kg-1);对磷的饱和吸附量大小为空心砖(3051.57 mg·kg-1)>钢渣(2863.69 mg·kg-1)>火山岩(1102.78 mg·kg-1)>沸石(717.15mg·kg-1).在动态试验中,不同的填料组合对污染物具有不同的去除效果.综合考虑各填料组合对污染物的去除,选取效果最优的填料组合为ZH11(沸石与空心砖质量比1∶1混合),其对COD、NH+4-N、NO-3-N、TP的去除率分别达到62.40%、95.54%、59.82%和97.50%.

地表水体中同时分析18种糖皮质激素方法的建立

建立了一种采用固相萃取-超高效液相色谱串极质谱联用系统(UPLC-MS/MS)同时测定地表水体中18种糖皮质激素的高灵敏分析方法.样品经过HLB固相萃取柱富集净化、V(乙腈)/V(乙酸乙酯)=1∶1,洗脱后,用UPLC-MS/MS测定.流动相为甲醇和0.1%乙酸水溶液(体积比),采用梯度洗脱,实现了18种目标物质的基线分离,线性范围为1.0~1 000μg·L-1.实际水样的加标回收率为65%~108%.整个分析的方法检出限(MDL)除醋酸可的松和醋酸氢化可的松为10 ng·L-1外,其他均在0.10 ng·L-1和1.0 ng·L-1之间.应用此方法于北京地表水体5个样品,检测到8种糖皮质激素,浓度范围0.20~476ng·L-1,其中曲安西龙、曲安奈德、醋酸氢化可的松和丙酸氯倍他索在地表水中首次检出,证明了该方法的有效性.

ABR处理模拟畜禽养殖废水中有机物的快速启动与运行优化研究

研究了厌氧折流板反应器(ABR)处理模拟畜禽养殖废水的快速启动过程与运行条件的优化。通过接种厌氧颗粒污泥、固定停留时间、逐步升高进水负荷的方式进行快速启动;64 d后,ABR的有机负荷(OLR)达到5.7 kg COD·(m3·d)^(-1),COD去除率为98%,表明快速启动成功。ABR各格室中成熟颗粒污泥的浓度在7.14~26.17 g·L^(-1)之间,中位直径从开始启动时的0.89 mm增长到1.18~1.58 mm,平均增长速度为7.28×10-3mm·d^(-1)。通过16Sr DNA、PCR-DGGE技术对ABR的成熟颗粒污泥的微生物群落进行分析,发现了序列最相似的产酸菌包括:Raoultella ornithinolytica、Uncultured Clostridiales bacterium、Staphylococcus sp.、Propionibacterium sp.、Uncultured Acidobacteria bacterium、Brevibacterium casei等,产氢菌Uncultured Clostridium sp.等,以及产甲烷菌Uncultured Firmicutes bacterium等,且这些微生物从ABR第1格室到第5格室呈现种类和丰度依次递减的趋势,不同格室中微生物群落发生了演替。在水力停留时间(HRT)24 h,运行温度(32±1)℃时ABR处理模拟畜禽养殖废水的效果较好。

水平电场作用下活性污泥的脱水研究

通过考察水平电场作用下活性污泥的性质(pH、电导率)、絮凝调理及电场因素(电压大小、电场应用方式、极板间距)对污泥电脱水效果的影响,确定了水平电场下污泥电脱水的最佳条件.结果表明,对于本研究的活性污泥,以水平电场为驱动力进行脱水,在原始pH(6.93)、电导率=1.46 mS·cm-1的条件下污泥电脱水效果最好;投加阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)可以使污泥脱水率提高30%～40%,缩短达到相同电脱水效果的时间,但对电脱水率的提高不显著.水平电场施加60 min,絮凝调理后污泥的电脱水率可达83.12%,而对应的原始污泥则需要120 min才能达到75.31%的电脱水效果.延迟电场应用对污泥电脱水效果产生抑制作用.此外,本研究确定的最佳脱水条件为:CPAM投药量为9 g.kg-1,电场强度为600V·m-1,极板间距为40 mm,电场应用时间为60 min.在上述最佳条件下对活性污泥进行电脱水,其含水率从99.30%降至95.15%,脱水率可达85.33%.

硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能影响研究

为了研究硝酸盐对厌氧生物膜系统同时产甲烷反硝化反应的影响及其机制,拓展生物膜工艺在高氮有机废水中的应用,采用生物膜-污泥厌氧复合反应器和上流式厌氧污泥床培养具备同时产甲烷反硝化反应的功能微生物系统,并以间歇实验方法,对比研究硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能的影响.结果表明,硝酸盐对生物膜和颗粒污泥系统去除COD和反硝化反应均有影响,但硝酸盐浓度变化对颗粒污泥系统的影响比生物膜系统更大,生物膜表现出更强的降解能力和更高的耐性阈值.随着硝酸盐浓度从75 mg·L-1增加到600 mg·L-1,颗粒污泥对COD的降解速率从273.26mg·(h·g)-1降到0.1 mg·(h·g)-1,而生物膜从95 mg·(h·g)-1降至1.7 mg·(h·g)-1;同时,生物膜和颗粒污泥对硝酸盐的降解速率分别从21.43、22.31 mg·(h·g)-1增加到83.72、61.06 mg·(h·g)-1,随着硝酸盐的降解,生物膜表现出更强的恢复能力,最大值为712.44 mg·(h·g)-1.研究还发现亚硝酸盐积累是影响生物膜和颗粒污泥同时脱氮除碳功能的主要原因,在相同的硝酸盐浓度下,生物膜中亚硝酸盐的最大积累量仅为的颗粒污泥的1/10.因此,生物膜-污泥厌氧复合反应器可以作为高浓度含氮有机废水实现同时产甲烷反硝化工艺反应器一种重要选择.

AMBR-MABR耦合工艺处理模拟畜禽养殖废水的启动和运行

研究了AMBR-MABR处理模拟畜禽养殖废水的启动过程和成熟污泥的特征。通过在AMBR厌氧格室和MABR格室分别接种ABR-MABR对应格室中的污泥,然后固定停留时间、逐步升高进水负荷进行AMBR-MABR的启动。83 d后,AMBR-MABR的有机负荷(OLR)(以COD计)达到7.5 kg·(m3·d)-1,COD、NH+4-N和总氮去除率分别可达83.96%、37.56%和38.29%,反应器启动成功。启动成功后,AMBR-MABR污泥的浓度在17.5~30.0 g·L-1之间;厌氧格室污泥的粒径为0.25~0.74 mm,曝气格室污泥的粒径均为0.18 mm。AMBR-MABR中各格室的污泥表面凹凸不平,疏松多孔,主要由杆状菌、球状菌、念珠状菌及胞外聚合物(EPS)等组成,EPS主要为多糖、蛋白质和溶解性微生物代谢产物,富里酸和腐殖酸的含量较少。反应器中微生物种类丰富,微生物群落可以分为3类:第1类为Ⅰ、Ⅵ格室;第2类为Ⅱ、Ⅲ格室;第3类为Ⅳ、Ⅴ格室,这与PCA分析的结果一致。

微米Fe3O4磁粉调理-压力电场污泥脱水工艺过程研究

研究了微米Fe_3O_4磁粉调理污泥的投加量的优化以及微米磁粉调理-压力电场污泥脱水工艺(MPEOD)的操作参数(电场作用时间、机械压力、电压)对脱水效果和能耗的影响,分析了磁化调理后污泥上清液、污泥絮体理化性质及接触能变化特征.结果表明,微米Fe_3O_4磁粉最佳调理投加量为0.15 g·g^(-1);结合能耗与脱水效果,电场作用时间、电压和机械压力分别确定为2 h、30~50 V和400~600 k Pa.当MPEOD工艺的机械压力、电场作用时间和电压分别为400 k Pa、2 h和50 V时,污泥含水率由初始的99.18%降低至44.46%,水分脱除率和污泥减量化分别可达99.34%和98.30%,相应的能耗仅为0.013 3k W·h·kg^(-1).微米磁粉调理污泥时,絮凝作用机制的影响很小,污泥脱水性能得到提高的主要原因是微米磁粉大大降低了污泥颗粒间的路易斯酸碱作用,致使污泥絮体聚集,絮体间孔径增大,利于脱水.较之经典的DLVO理论,扩展后的EDLVO理论能准确描述污泥颗粒的凝聚及分散行为.

A/O工艺N2O的产生与释放的影响因素

采用A/O工艺,在连续运行条件下,以DO、SRT和硝化液回流比(R)为影响因素,对A/O生物脱氮工艺处理模拟城市生活污水过程中N2O的释放进行了研究。实验结果表明,SRT对A/O工艺N2O释放的影响最大,其次是DO,R的影响最小。N2O转化率随着SRT的升高而降低,当SRT从10 d升高到20 d时,总N2O平均转化率从0.319%下降到0.002%。总N2O转化率随着好氧池DO的升高先降低后有所升高,当DO分别为0.6 mg O2/L、1.2 mg O2/L、2.5 mg O2/L时,反应器的总N2O平均转化率分别为0.306%、0.007%和0.013%。R对N2O释放的影响差异不明显,总N2O平均转化率在300%时最低,为0.007%。N2O释放量最低的工艺运行条件组合是SRT为20 d、DO为1.2 mg O2/L、R为300%。

生物酶-CTMAB/CPAM联合调理对活性污泥脱水性能的影响

采用单因子实验或响应曲面法分别研究了单一酶、复合酶以及复合酶-化学药剂联合的3种调理方式下污泥的脱水性能,并探讨了典型调理条件下污泥的Zeta电位、粒度和水分组成等变化特征。研究结果表明,复合酶、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和阳离子聚丙烯酰胺WD4960(WD4960)的单一调理和联合调理均能不同程度地释放污泥颗粒中的束缚水。污泥经0.13 g·g^(-1)TS中温a-淀粉酶作用1 h后,再投加0.16 g·g^(-1)TS中性蛋白酶作用4 h,其胞外有机物(EPS)中多糖(PS)、蛋白质(PN)组分含量分别为最低值17.88、218.72 mg·g^(-1)VSS,但污泥絮体的Zeta电位和粒度均减小,脱水性能恶化。对于复合酶调理后的污泥,再投加0.5 g·g^(-1)TS CTMAB进行二次调理后,抽滤泥饼含水率降至64.66%;当投加9.64 g·kg^(-1)TS的WD4960进行二次调理时,污泥的毛细吸水时间(CST)为最小值16.3 s。其中,CTMAB通过电中和、改变污泥絮体的亲疏水性等作用改善复合酶调理后污泥的脱水性能,而WD4960通过电中和、粘附架桥的絮凝作用,但后者释放的束缚水较少。

Fe^0/Fe3C@CS激发PMS调理对活性污泥脱水性能的影响

为研究Fe^0/Fe3C@CS激发过一硫酸盐(PMS)调理对活性污泥脱水性的影响,采用单因子实验法确定了调理的最佳投药量以及该投药量下调理前后污泥胞外聚合物(EPS)中有机物含量及分布变化。结果表明:当Fe^0/Fe3C@CS与PMS投加量分别为35.9 mg·g^-1(以TSS计)和0.43 g·g^-1(以TSS计)时,污泥的抽滤含水率下降至69.45%;调理过程对污泥紧密附着(TB-EPS)与松散附着层(LB-EPS)有破解作用,部分多糖和蛋白质迁移至黏液层,使得黏液层多糖和蛋白质的含量分别从0.12 g·g^-1、2.9 mg·g^-1升高至0.15 g·g^-1、7.75 mg·g^-1。腐殖酸从细胞相被释放至TB-EPS和LB-EPS中,其中TB-EPS腐殖酸含量由1.51 mg·g^-1升高至3.09 mg·g^-1。此外,调理后LBEPS和TB-EPS中的酪氨酸和微生物副产物被降解或迁移至黏液层,污泥EPS中总荧光强度由调理前的760.26×10^7 AU·nm^2降低至调理后的38.43×10^7 AU·nm^2,其中,LB-EPS的总荧光强度降至0.344 2×10^7 AU·nm^2,有利于污泥脱水性能的提高。调理后各典型有机物的荧光强度占比变化不同,其中酪氨酸的占比增加,而微生物副产物的占比下降。Fe^0/Fe3C@CS激发PMS调理可有效提高活性污泥的脱水性能。