ABR成熟颗粒污泥的分形特征与尺度效应

建立了基于SEM照片研究ABR成熟颗粒污泥分形特征的操作程序,采用Photoshop、Newscan和Fips程序对该图形进行处理和分形维数计算.颗粒污泥的计盒维数值处于1.85以上,第3格室和第5格室形成的颗粒污泥较为致密.不同格室颗粒污泥边界的计盒维数的值在1.10左右,表明它们的边界或表面是不规则的,而且第1格室和第5格室形成的颗粒污泥的表面不规则程度高一些.颗粒污泥边界的圆规维数计算结果也表明其表面是不规则的,而且每一个颗粒污泥都存在2个分形维数的尺度区间,有的区间跨度达一个数量级.另外,不同的计算维数的方法会导致结果的差异.建立不同尺度域下的分形维数与颗粒污泥的组成、结构及物化特征的关系将具有重要意义.     

厌氧折流板反应器(ABR)的水动力学及污泥特性

ABR作为一种新型的厌氧反应器工艺 ,具有许多优良的性能 ,如良好的水力条件及抗冲击能力、简单的构造、良好的生物种群分布及处理效果等。目前 ,其在不同废水处理中运行效果已得到越来越多的研究和实际应用。在此就该工艺的水力流态及污泥性能作了探讨     

HRT对ABR处理低浓度废水的效果和颗粒污泥特征的影响

采用效果检测、粒度分布与分形等方法,研究了ABR处理低浓度废水时水力停留时间(HRT)对其运行状况和颗粒污泥特征的影响.结果表明,随着HRT从24 h逐渐缩短到5 h,反应器保持了较高的有机物去除效果,运行稳定阶段的COD去除率多在90%以上,主要承担COD去除的格室由反应器的前2格逐渐过渡到中间3格室;反应器后面格室颗粒污泥的MLSS值随着HRT的缩短总体也呈增加趋势,MLVSS/MLSS值先降低后升高,前3个格室的MLVSS/MLSS值高于后2个格室的趋势越来越明显.分形维数和粒度的变化表明,HRT为24 h和18 h时,ABR中颗粒污泥呈现表面光滑、结构密实和粒径逐渐增大的特点;HRT为12 h和8 h时,形成大而中空、表面相对不规则的疏松颗粒污泥; HRT为5 h时,水力扰动破碎、筛分以及微生物修补作用的综合影响导致颗粒污泥粒径减小、表面光滑、结构密实.在同一HRT下,ABR不同格室中颗粒污泥D1和D2呈现出相反的变化趋势,显示了沿着ABR格室,颗粒污泥表面变得光滑时对应的结构比较密实的特征.     

厌氧折流板反应器处理淀粉废水及污泥特性

对厌氧折流板(ABR)反应器处理高浓度淀粉加工废水的效果及污泥特性进行了研究,在中温[(35±0.5)℃]、进水COD负荷为12～18kg/(m~3·d)、水力停留时间(HRT)=12～24h时,COD的去除率可达72％～96％。研究表明:不同条件下反应器不同隔室中的挥发性脂肪酸(VFA)及pH的变化呈现出显著的相分离及移动的特征,反应器中形成污泥指数(SVI)为18～25mL/g、平均粒径为2～3mm(大者达4～5mm)、性能良好的颗粒污泥,且其特性随不同隔室而呈现出相应的变化规律。     

厌氧折流板反应器(ABR)中微生物种群演替特征

采用SEM,FISH和PCR-DGGE技术对ABR(厌氧折流板反应器)各隔室中厌氧颗粒污泥进行分析,考察微生物形态、真细菌数量及种群结构演替过程,并对优势菌种进行了系统发育分析. 结果表明:ABR反应器颗粒污泥微生物中杆菌占优势,其中前端的微生物生长较好,活性高;沿反应器流程方向,各隔室微生物总量逐渐降低,真细菌相对丰度随之递减,其中1#隔室真细菌相对丰度最高,为65.9%,而5#隔室只有27.2%. 此外,ABR反应器前端以真细菌为主,而后端隔室古细菌含量升高,微生物种群随流程发生显著演替,但5个隔室间真细菌的Shannon-Wiener多样性指数没有显著性变化. UPMGA聚类分析表明,1#隔室与2#隔室的微生物群落相似性为77%,4#隔室与5#隔室的相似性为85%,3#隔室与其他隔室的相似性均较低,表明ABR反应器前端以发酵产酸作用为主,后端以产甲烷作用为主,ABR反应器具有明显的分阶段多相工艺特点.      

厌氧折流板反应器处理难降解PVA废水

对厌氧折流板反应器(ABR)处理难降解聚乙烯醇(PVA)有机废水进行了试验研究.结果表明,ABR 反应器污泥经过 30d 的驯化培养后,微生物对 PVA 具有一定的适应性,在连续运行阶段各隔室 PVA、COD 浓度呈逐级降低趋势,PVA、COD 去除率均达到 80%左右;污泥特性研究表明,各隔室污泥呈黑色,粒径为 0.1～0.5mm,VSS/SS=0.25,污泥的 F₄₂₀随着运行时间的延长而提高,表明 PVA 的加入有利于产甲烷菌在反应器中的截留,1#隔室污泥中产酸菌的数量高达 10⁹,对 PVA 的降解起重要作用,1#、2#隔室污泥中 Si 元素含量较高,3#、4#隔室污泥中Ca、Fe、S 含量较高,1#隔室污泥表面松散,孔洞交错,菌丝以产酸菌为主,其余隔室污泥表面以丝状产甲烷菌为主.     

复合式厌氧折流板反应器启动性能研究

研究了以厌氧污泥接种的复合式厌氧折流板反应器(HABR)的启动,考察了其快速启动过程中的处理效果及颗粒污泥的形成。结果表明:在中温(34±1)℃条件下,先固定进水浓度为1000 mg/L,逐步缩短水力停留时间(HRT):48 h-24h-12 h,后固定HRT为18 h,并逐步提高COD浓度的方法,HABR在38 d内完成了启动。启动完成时容积负荷为3.3 kgCOD/(m3.d),COD去除率>95%,出水pH在6.9~7.2,挥发性脂肪酸(VFA)的浓度小于2 mmol/L。启动过程中表现出了明显的生物相选择和分离特性,同时证明HABR中填料上的生物量对COD的去除有一定的作用。     

不同碳源培养的成熟好氧颗粒污泥的分形表征

为了表征不同碳源培养的好氧颗粒污泥的密实以及规则程度,试验利用不同碳源培养的成熟好氧颗粒污泥SEM照片,采用Photoshop、Fips2对图形进行处理并且对图像进行分形计盒维数的计算.其中,1号(葡萄糖膨胀颗粒)好氧颗粒的计盒维数最低,达到1.794±0.011,3号(蛋白胨颗粒)与5号(生活污水颗粒)的分形维数较高,达到了1.866±0.018和1.880±0.015,较为致密.不同碳源培养的好氧颗粒污泥的边界计盒维数主要分布在1.14左右,其中6号(啤酒颗粒)的形状较为规则,计盒维数达到1.115±0.003,7号(垃圾渗滤液颗粒)污泥的形状最不规则.结果表明,利用二维分形维数能够较好地表征、区分不同好氧颗粒污泥的密实程度、规则程度,并且能够表征好氧颗粒污泥的状态,如膨胀等.分形表征一定程度上弥补其他现有表征好氧颗粒污泥的理化特性方法的缺陷,为研究好氧颗粒污泥的组成、结构及物化特征的关系提供重要依据.     

厌氧折流板反应器处理有毒废水及其污泥特性的研究

在１６．２Ｌ厌氧折流板反应器中，处理以葡萄糖为共基质的含五氯酚钠（ＰＣＰ－Ｎａ）有毒废水，进水ＣＯＤ为１１００－１２００ｍｇ／Ｌ，ＨＲＴ为１d。结果表明，ＡＢＲ 对有毒物负荷变化的适应能力强，当进水ＰＣＰ－Ｎa小于８ｍｇ／Ｌ时，出水ＣＯＤ在８０ｍｇ／Ｌ以下，ＰＣＰ－Ｎa在０．２ｍｇ／Ｌ以下，运行稳定。在有毒物低于抑制浓度 下反应器内参形成颗粒污泥，颗粒污泥表面为发酵产酸菌，内部为产甲烷菌，自身形成良好     

厌氧颗粒污泥流化床降解有机物的动力学分析

在前人研究的基础上,运用反应器理论,建立了厌氧颗粒污泥流化床反应器内有机物降解的动力学模型,在测定动力学模型参数的基础上,以大量实验资料验证了模型及其假设的可靠性,并对反应器效率进行了模拟分析。结果表明,在本试验条件下的最佳颗粒污泥粒径为０．８２ｍｍ,反应器最佳生物浓度为５０ｇ／Ｌ。     

ABR发酵系统运行特性及产氢效能研究

为解决连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵制氢系统存在的不足,如单位基质氢气转化率低、因搅拌带来的耗能,抗负荷冲击能力不强等问题,开展了厌氧折流板反应器(ABR)发酵产氢的研究.结果表明,在35℃和进水COD 5000mg/L等条件下,ABR系统可在26d达到乙醇型发酵,其比产氢速率为0.13L/(gMLVSS·d),而在同样条件下, CSTR达到乙醇型发酵后,比产氢速率仅为0.06L/(gMLVSS·d).ABR通过生物相的分离,使产氢系统梯级利用有机物并达到深度产氢的目的.与CSTR相比,ABR具有较高的产氢活性、较低能源消耗等优点,是一种较为理想的有机废水发酵制氢反应设备.     

ABR的启动与颗粒污泥形成特征

阐述了ABR反应器的启动过程和颗粒污泥培养技术特征 .试验得出低负荷是ABR反应器成功启动的关键 .水流特性、适宜菌群、水力负荷、适宜碱度等是颗粒污泥形成的重要条件 .有机负荷为 0 85kg(COD) (m3 ·d)到 1 5 0kg(COD) (m3 ·d) ,水力负荷是 0 198m2 / (m3 ·h) ,出水碱度控制在CaCO3 5 0 0mg L以上 ,运行 6 0d左右能实现稳定的启动 ,并培养出颗粒污泥 .ABR各隔室条件不同 ,形成污泥形状不同 ,但不同颗粒污泥基本都有丝状菌、杆菌为核心菌连接成网络 ,吸附基质及其它惰性物质组成 ,颗粒污泥内丰富的空穴为物质迁移和微生物降解提供了条件     

厌氧折流板反应器处理难降解黄连素废水的研究

试验研究了4格室厌氧折流板反应器(ABR)处理浓度为50~300mg/L的难降解黄连素废水,包括启动实验和后续操作运行,共计175d,其中启动运行80d,反应温度控制在(32±1)℃.结果表明,采用低黄连素负荷的方法驯化污泥,其启动过程比较快, ABR反应器污泥经过80d的驯化培养后,微生物对黄连素具有一定的适应性;启动后逐渐提高进水黄连素浓度,最高达到300mg/L,当进水黄连素浓度为120mg/L时, ABR反应器的处理效果最好,COD和黄连素的去除率分别达到70%和95%左右,此时各格室污泥平均浓度分别达到24.06,24.76,27.76, 6.4g/L,污泥外观呈红褐色和黑色.     

厌氧折流板反应器处理土霉素废水的潜能和运行特性研究

采用固定水力停留时间(HRT)、逐步提高进水土霉素(OTC)浓度的方式,考察了四格室厌氧折流板反应器(ABR)处理土霉素废水的潜能和运行特性,以期为工程实践提供理论指导和技术参考.结果表明,ABR在pH=7.00~7.50、(35±1)℃、HRT=24 h、进水初始COD为2000.0mg·L-1的条件下启动,经49 d的运行,在进水COD为4500.0 mg·L-1、OTC为0.1 g·m-3·d-1、pH=7.20条件下达到了稳定状态,系统COD去除效率稳定在95.0%左右.在维持进水COD和HRT不变的条件下,通过增加进水OTC浓度的方式将OTC的负荷分阶段提高为1.0、3.3和5.0g·m-3·d-1的过程中,ABR对OTC的去除率略有下降,从59.9%降低到了57.7%,而对COD的去除率则始终保持在95%上下.可见,ABR处理土霉素废水具有有效性和运行稳定性,是值得深入研发的土霉素废水处理工艺.     

温度对ABR反应器处理效果和微生物群落结构的影响

采用厌氧折流板反应器(Anaerobic baffled reactor, ABR)工艺处理模拟养猪场废水,考察低温(15±1)℃、中温(35±1)℃、高温(50±1)℃等3个温度条件对ABR处理效果和微生物群落结构的影响.同时,在水力停留时间HRT为24 h,进水COD为2000 mg·L^-1的条件下,考察了不同温度条件对ABR系统出水COD、pH、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid, VFA)的影响.最后,采用扫描电镜和荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization, FISH)分别考察了不同温度条件对污泥微生物形态、种群结构和相对丰度的影响.结果显示,中温条件下系统的COD去除率最高,保持在96%以上,而低温和高温条件下系统的COD去除率均在70%左右;温度变化对反应器内pH值的影响不大;VFA含量在中温条件下最低,表示反应器运行最稳定;FISH结果显示,中温条件下系统真细菌和古细菌的总相对丰度最高,比低温和高温条件下分别高出12%和27%.     

Performance of Anammox granular sludge bed reactor started up with nitrifying granular sludge

IntroductionTheanaerobicammoniaoxidation(Anammox)isanovelbiologicalreactionthatproducesmolecularnitrogenwithammoniaaselectrondonorandnitriteaselectronacceptor,respectively (vandeGraff,1995 ;1996 ) .Anammoxprocesshasbeenshowntobeapromisingwayofremovingnitr…