生物菌群处理污水的实践与应用

本文分析了生物菌群处理污水的特点,对生物菌群处理污水的最近技术性进展作了简单的说明,并列举了活性污泥法、生物膜法、厌氧处理法、氧化塘法等生物菌群处理污水的典型例子。     

生物海绵铁去除生活污水中氨氮的性能研究

为提高活性污泥对氨氮的处理效果,在生化反应器中加入海绵铁,形成生物海绵铁体系。以模拟生活污水为处理对象,研究了生物海绵铁对生活污水的脱氮效果。结果表明:生物海绵铁法脱氮效果良好,平均脱氮率为97.5%。氨氮浓度和C/N比会影响脱氮效果;污泥性能得到改善。可用于实际生活污水的脱氮处理。     

污泥-废水2相湍流与生物反应耦合模型及应用

建立污泥-废水2相湍流与生物反应动力学耦合模型,实现对反应器污水两相3维流场及浓度场的同时模拟.采用活性污泥2号模型(ASM2)描述运输方程中的反应速率项、两相流混合物模型描述活性污泥-废水2相湍流的水力特性,并纳入污泥沉降运动;通过数字粒子图像测速研究紊动条件下污泥沉降特性,对传统污泥沉降模型进行水力湍动影响修正,实测污水处理厂氧化沟流场与组分浓度以验证模型,数值模拟了不同曝气方式下氧化沟污泥-废水2相流场与水质,结果表明:流速是影响污泥沉积和水质浓度分布的主要因素,曝气方式的差异直接影响出水效果,在所研究的污水厂中采用半日间歇曝气方式运行,可提高出水效果,并降低能耗约23.84%.     

屠宰废水驯化降解过程中指标检测及微生物菌群变化研究

采用SBR工艺用屠宰废水对生活污水处理厂曝气池中的活性污泥进行驯化,对进出水的COD、氨氮进行监测,测量污泥特性。通过分离培养污泥微生物,对不同时期污泥菌群和菌落计数分析,结果表明:在驯化初期部分菌群被淘汰,驯化中、后期部分菌群适应废水,数量增加;驯化结束时,污泥中微生物组成基本稳定,细菌为主要菌群,COD和氨氮的去除率分别为89%和98%,含量均达到了一级排放标准。     

SBAR中培养条件对好氧颗粒污泥特性影响

采用气升式间歇反应器研究了好氧污泥颗粒化过程,分别考查了厌氧颗粒污泥和活性污泥为接种污泥时好氧污泥颗粒化过程及其特性的不同,并且分析了循环时间为4 h和12h时好氧颗粒污泥的菌群形态和粒径分布.实验结果表明:活性污泥接种形成的好氧颗粒污泥相对密度达1.025,含水率96%,而厌氧颗粒污泥驯化形成的好氧颗粒污泥相对密度为1.008 7,含水率98%;在4 h循环时间下,颗粒粒径主要在1.5~2.0 mm,杆菌为优势菌,而在12 h循环时间下,颗粒污泥粒径主要分布在1.0~1.5 mm,球菌为优势菌.     

活性污泥丝状膨胀的防止和克服方法

活性污泥丝状膨胀是采用活性污泥法的污水处理厂运行中经常出现的严重问题．通过大量的试验和调查证实,导致活性污泥丝状膨胀的主要因素是进入曝气池的污水水质（如含大量溶解性易降解合联有机物及硫化物等）促使丝状细菌过度生长所致,而污泥负荷率、曝气池的运行方式、溶解氧浓度和污水的碳氮比等是提供丝状菌生长的环境条件,防止和克服污泥丝状膨胀的有效方法是改变进入曝气池的污水水质．通过调整工艺采用简单、有效的方法改变水质,如：①取消初沉淀池或采用短停留时间的初沉池;②采用两级活性污泥法（例如A－B法等）;③在曝气池的前端设置部分填料,将曝气池的一部分改为生物接触氧化池;④采用序批式间歇活性污泥（SBR）法,以上措施可防止和克服活性污泥丝状膨胀．     

生物砾间接触氧化反应器中原核生物多样性及其对剩余污泥减量化的贡献

采用分子生物学手段，通过构建16S rRNA基因文库，对新型剩余污泥减量化处理技术——生物砾间接触氧化反应器 （GCOR） 中悬浮颗粒的原核生物多样性进行了系统发育分析，并讨论了多种原核生物共存对剩余污泥减量化的贡献. 结果表明，颗粒的原核生物可分为好氧呼吸菌群与厌氧水解发酵菌群两大类. 其中，优势菌群分别是以呼吸代谢为主的假单胞菌属和以发酵为主要代谢方式的拟杆菌/噬纤维菌菌属，它们的16S rRNA序列各占文库的17%.此外，好氧菌群中还发育有α蛋白菌、β蛋白菌、γ蛋白菌、亚硝化螺菌属、土壤杆菌属、衣原体属、葡萄糖杆菌属及褐色高温单孢菌属细菌；厌氧菌群中则发育属于螺旋体属、δ蛋白菌、反硝化菌、乳杆菌属、真杆菌属的原核生物.反应系统中两大相反环境多种原核生物的共存，为在降解污水有机物的同时，达到剩余污泥减量化做出巨大贡献.     

不同种源条件下厌氧氨氧化反应器的启动研究

采用3组平行的sBR系统,分别接种厌氧颗粒污泥与好氧活性污泥的混合污泥、河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥以及厌氧消化污泥与好氧活性污泥的混合污泥,以典型城市污水为进水,在相同运行环境下同时运行150～180 d,成功启动厌氧氨氧化装置,氨氮去除率分别达到88%,80%和85%,亚硝氮去除率均达到96%以上.但厌氧消化污泥与好氧活性污泥的混合污泥的启动周期更短,是相对优化的接种污泥.     

EM生物接触氧化反应器启动过程试验研究

以啤酒废水为例,讨论了不同填料、不同接种污泥对有效微生物群(EM)生物接触氧化反应器挂膜和启动过程的影响．结果表明：生物接触氧化工艺中使用EM能够缩短反应器的启动时间,提高启动阶段的处理效果;陶粒填料和EM原液接种方式的采用有助于生物接触氧化反应器中EM菌群多种微生物的生长和繁殖,能促进EM接触氧化工艺挂膜和启动的成功．     

活性污泥性质对基因工程菌吸附影响研究

基因工程菌在活性污泥中的生存状况是决定其生物强化作用的关键因素,活性污泥吸附对基因工程菌生存状况具有重要影响。在典型活性污泥中,考察了吸附于活性污泥的基因工程菌生存状况,以及活性污泥性质对其基因工程菌吸附能力的影响。结果表明,基因工程菌吸附于污泥絮体后,更有利于其生存。污泥质量浓度增大,吸附能力减小;污泥粒径减小,吸附能力增加;污泥EPS含量越高,吸附能力越强。同时,在相同污泥质量浓度下,普通活性污泥吸附能力大于MBR污泥,表明污泥有机质含量比污泥粒径对基因工程菌吸附的影响更显著。在接种密度为105～1014CFU/mL时,普通活性污泥和MBR污泥对基因工程菌的吸附基本符合Freundlich等温吸附方程。     

人工构建微生物组对制革废水的氨氮去除及微生物组的对比变化分析

为探究复合人工微生物组对制革废水处理体系中微生物群落的影响,在传统的厌氧/好氧(A/O)污水处理工艺处理制革废水的基础上,投加微生物复合菌形成人工微生物组。利用复合人工微生物组强化废水处理,应用高通量测序技术测定各样品中的细菌16S rRNA V3-V4变异区序列,并对测序数据进行生物信息学分析、Alpha多样性分析以及物种组成分析。结果表明,投加微生物组后,化学需氧量(COD)和氨氮的处理效果得到提升,COD的去除率约为82.60%,氨氮的去除率约为99.47%。高通量测序结果表明,人工投加微生物组使得活性污泥中微生物群落丰度以及多样性提高,污染物降解功能菌占比有所提升,陶厄氏菌属(Thauera)成为其最主要的优势菌属。复合人工微生物组的投加对强化制革废水处理系统有一定潜力。     

Application of immobilized psychrotrophs in ICCBR to treat domestic wastewater and its microbiological investigation

To guarantee the efficiency of biotreatment of domestic wastewater in chilly season, six high efficient cold-adapted microorganisms were isolated, and identified as Zoogloea, Aeromonas, Flarobacterium, Micrococcus, Bacillus, Pseudomonas. These cold-adapted microorganisms with 63.67% Chemical Oxygen Demand (COD) removal efficiency higher than that of mesophiles at low temperature were immobilized on soft polyurethane foams and applied to internal circulation compound bioreactor (ICCBR) to treat domestic wastewater. In an experiment period of 12 months, the treatment efficiency, ecological factors, sludge physicochemical properties, and microbiology were studied. Results showed that the average COD removal efficiency in the ICCBR was 85.79% between 4℃ and 10℃ in winter, and 86.66% in the whole year, and COD of systemic effluent was below 60 mg•L⁻¹ which could achieve the first-degree B discharge standard of pollutants in China for municipal wastewater treatment plant. The reduction in microfauna and biomass on carriers could be associated with the seasonal temperature transients, the concentrations of protozoa and metazoan decreased from 110000±30000 microorganisms/mL sludge in summer to 35000±20000 microorganisms/mL sludge in winter, and biomass on carriers increased in the beginning and slightly reduced in the end.     

SBBR工艺同步脱氮除磷处理效能研究

污水生物处理技术的处理效能是其能否得到广泛应用的主要指标之一,试验采用序批式生物膜反应器(SBBR),以人工模拟污水为处理对象,在温度、有机物浓度和营养物浓度较宽的变化范围内进行了连续运行,对SBBR工艺脱氮除磷的处理效能进行了系统研究.试验结果表明:SBBR工艺处理生活污水对水质的变化具有一定的抗冲击能力,对COD、氨氮、总氮、总磷和SS的平均去除率分别为87.95%、76.68%、47.87%、84.58%和89.22%,在低温运行条件下,对污水的处理也能保持一定的处理效能.SBBR工艺在小型点源污染控制和污水脱氮除磷深度处理中是一种行之有效的同步脱氮除磷工艺.     

厌氧发酵反应器的启动运行及活性污泥的优势菌群分析

为探讨连续流搅拌槽式厌氧发酵反应器(CSTR)的启动运行效能和活性污泥的优势菌群组成,考察了CSTR处理高浓度糖蜜废水启动运行期的进出水化学需氧量(COD)和p H值变化规律,并采用Illumina Mi Seq平台高通量测序技术对比分析了启动运行不同阶段的优势菌群组成.研究结果表明:厌氧发酵反应器经过启动阶段的运行,较好地完成了厌氧活性污泥的驯化.在启动运行后期,反应器出水pH值稳定在4. 7～4. 9之间,液相发酵产物总量为1298 mg·L~(-1),其中乙酸和丁酸质量占发酵产物总质量的73. 1%,形成丁酸型发酵的主要发酵产物;活性污泥沉降30 min后,沉降污泥的体积分数为37%,驯化后活性污泥具有良好的沉降性能.活性污泥优势菌群分析表明:反应器启动运行后期,活性污泥形成以产乙醇杆菌属(Ethanoligenes)、巨型球菌属(Megasphaera)和Ⅳ型梭菌(Clostridium IV)为主的优势菌群.     

生物炭孔隙结构对市政污泥好氧发酵过程中甲烷释放的影响

为探究生物炭孔隙结构(孔径、孔容和比表面积)在市政污泥好氧发酵过程中对甲烷(CH₄)释放的影响,本研究分别以榉木生物炭(WB)、稻壳生物炭(RB)和玉米芯生物炭(CB)作为调理剂进行好氧发酵实验,并设置不添加生物炭的作为对照组(CK),通过比表面积测试(BET)、气相色谱法(GC)、16S rRNA高通量测序技术和冗余分析(RDA)进行测定及分析。BET结果表明,WB和RB以微孔结构为主,分别占各自总孔隙结构的87.84%和73.72%,而CB以大孔结构为主,占比为89.94%。GC结果显示,与未加生物炭的CK相比,添加WB、RB和CB的市政污泥好氧发酵组的CH₄释放量分别减少41.83%、33.59%、8.20%。高通量测序结果表明,WB和RB通过提高发酵温度抑制了甲烷菌的相对丰度,而添加CB则使堆体的甲烷菌种类更丰富。RDA结果显示,生物炭孔径与CH₄释放速率呈正相关关系。综上可知,在本研究条件下添加以微孔结构为主的WB和RB对市政污泥好氧发酵过程中的CH₄减量化效果最佳。     

固定化污泥与固定化小球藻共培养去除污水氮磷研究

为减少污水处理装置排出水中氮元素(N)、磷元素(P)的含量,减轻收纳土地和水体的污染,降低水华暴发的频率,本研究采用海藻酸钠分别固定小球藻和活性污泥,并以不同比例组合成共培养体系,处理经Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket(USAB)工艺处理后的真实畜禽养殖废水,同时对比传统悬浮细胞方法对N、P的去除效果。结果表明,在72 h内,较低固定化污泥/固定化小球藻初始比例(R=1/3)下的共培养体系对N、P有较好的去除效率;48 h时NH_~+4-N去除率为83.2%,PO_4~(3-)-P去除率为95.1%;3个半连续批次处理中,NH_~+4-N和PO_4~(3-)-P的去除率保持相对稳定。以上结果说明藻类能促进N、P元素的去除,固定化工艺可提升去除效率,具有应用于畜禽养殖废水处理的潜力。     

厌氧附着膜膨胀床处理生活废水的研究

文章利用厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)反应器处理生活废水。选择合适的活性污泥和活性炭载体,在60d内反应器启动挂膜完成。实验表明,此反应器能够有效的去除生活废水中的有机物,出水水质良好,反应器运行稳定。通过稳定床层膨胀率在10%-20%,研究水力停留时间(HRT)和温度对CODcr去除率的影响,得到该反应器的最佳工艺条件为,HRT 8h,温度控制在28℃,在此工艺条件下,CODcr的去除率在85%以上,BOD5的去除率在73%以上,且SS的去除率在75%以上。     

应用生物强化技术对含食品废水的污水中菌群的改造研究

为改良活性污泥性能,采用生物强化技术,在含食品废水的污水处理厂曝气池中投加具有高效降解蛋白质、脂肪、苯胺的复合微生物菌剂(由异养硝化-好氧反硝化菌株以及反硝化聚磷菌组成),有效降低出水总氮(TN)、氨氮(NH₃-N)、COD,使其水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定的一级 A标准。实验结果表明:于曝气池投加复合菌剂后,出水水质有了很明显提升,二沉池出水TN去除率达到93.48%,在原有基础上提高近70%;NH₃-N去除率达83.15%,在原有基础上提高60%以上;COD去除率达到91.40%。在复配菌剂生长成熟并和曝气池内土著微生物形成共生菌群后,停止加菌2个月,并在此期间控制回流污泥,从而将生化池中污泥质量浓度持续降低(从9000mg/L降低到6000mg/L左右)。最终系统TN、NH₃-N、COD能够稳定达到GB18918—2002规定的一级 A标准,大大减少了原系统运行能耗。     

制药废水厂微生物群落和多种抗性基因相关性分析

为了研究多种生物处理工艺制药废水中微生物群落结构和抗性基因的分布特征、扩增情况及其相关性,采用Miseq高通量测序分析技术和荧光定量PCR技术对制药废水厂中活性污泥进行检测。荧光定量结果表明:sul1,sul2,tetO,tetQ,tetW,OXA-1和可移动遗传元件int1在制药废水厂中各个阶段均能被广泛地检测到,总抗性基因浓度范围为3.09×10~8～2.26×10~9 copies/g(干重),基因总浓度上升了7.3倍。Miseq测序结果表明:制药废水中主要优势菌门为Proteobacteria,Bacteroidetes,Firmicutes,Thermus和Gemmatimonadetes等门,其平均总相对丰度比例占到81.05%;冗余分析显示,Aeromicrobium与sul2呈较高程度的正相关性,可能是sul2在微生物群落中存在的可能的主要菌群;Rhodovulum和Rhodospirillaceae菌属与OXA-1和tetQ呈较高程度的正相关性,这些菌属是这些ARGs分布的主要菌属;Acinetobacter与tetO和tetW呈现较高程度的正相关性,可能是tetO和tetW在微生物群落中存在的可能的主要菌属。因此,相关抗性基因的增值和分布与相关特定菌属有关,可以通过控制相关菌属的丰度来消减工业废水厂中的抗性基因。