厌氧反应器中颗粒污泥的培育及应用研究进展*

厌氧生物处理技术因其具有有机负荷高、污泥产量低、能耗低等优点被广泛应用于各种废水处理中。厌氧颗粒污泥具有沉降性能好、微生物浓度高、有机负荷高等优点,极大地提高了废水处理效率。尤其在处理含高氨氮废水中,厌氧颗粒污泥的形成对反应器的高效生物脱氮至关重要。但到目前为止,厌氧反应器中的颗粒污泥形成及废水处理效果还缺乏系统的认识。鉴于此,总结了厌氧反应器中颗粒污泥的形成机制,分析了影响厌氧反应器中颗粒污泥形成的因素,论述了厌氧反应器中厌氧颗粒污泥生长的模拟,最后介绍了厌氧颗粒污泥在国内外的主流应用。厌氧反应器中颗粒污泥的形成是综合因素影响的结果,对影响厌氧颗粒污泥形成的每个因素都需要认真对待,可为在厌氧反应器中颗粒污泥的培育和应用提供理论指导和技术支撑。     

三种接种物启动Anammox-EGSB反应器的性能

为了优选接种物和加速Anammox反应器启动,分别以厌氧产甲烷污泥 (Anaerobic methanogenic sludge,AMS)、新鲜厌氧氨氧化污泥 (Fresh Anammox sludge,FAS) 和储藏厌氧氨氧化污泥 (Stored Anammox sludge,SAS) 作为接种物,研究了厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床 (Anammox-EGSB) 反应器 (R1、R2和R3) 的启动性能。结果表明：3种接种物均能成功启动Anammox-EGSB反应器,启动性能的优劣次序为：R2 (接种物为     

厌氧氨氧化膨胀床反应器的运行性能

试验研究了以竹炭为载体的厌氧氨氧化膨胀床反应器的运行性能.接种反硝化污泥,用模拟废水可成功启动该反应器:运行至144 d时,容积总氮去除率达到3.02 kg N/m3/d.这是国内文献报道的最高水平.动力学分析表明.这种反应器的最大容积总氮去除率可迭12.77 kg N/m3/d.具有很大的脱氮潜能.反应器的启动过程可分为菌体自溶、活性延滞和活性提高三个阶段.与此相应,污泥性状也从黄褐色絮状污泥变为棕灰色颗粒污泥和红色颗粒污泥.红色颗粒污泥以杆茵和球菌为主.厌氧氨氧化活性可达0.56mg TN/(mgprotein)/h,它们是反应器厌氧氨氧化功能的主要承载者.     

pH、温度和癸酸对厌氧颗粒污泥产甲烷毒性关系的研究

在间歇培养中研究了癸酸对UASB反应器厌氧颗粒污泥的产甲烷毒性,并考察了pH、温度和癸酸抑制的关系。结果表明,癸酸对厌氧颗粒污泥产甲烷活性有强烈的抑制,对厌氧颗粒污泥比产甲烷活性产生50％抑制的浓度为1．9mmol/L。pH影响癸酸在液相中的存在形式,pH越低,游离癸酸比例越大,对厌氧颗粒污泥的抑制越严重。高温条件下癸酸使厌氧颗粒污泥的结构变得松散,对厌氧颗粒污泥产甲烷毒性较中温和低温条件下严重。     

中试厌氧氨氧化反应器的启动与调控

研究了中试厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)反应器的启动性能。结果表明,以硝化反硝化污泥、短程硝化污泥、厌氧絮体污泥和厌氧颗粒污泥混合接种,经过255d的运行,可在常温下(5oC～27oC)成功启动中试Anammox反应器,反应器的基质氮去除速率可达1.30kg/(m3·d)。厌氧氨氧化是致碱反应,厌氧氨氧化成为反应器内的主导反应后,进水pH宜控制在厌氧氨氧化适宜范围的偏低水平(6.8左右)。亚硝酸盐既是Anammox菌的基质,也是抑制剂,控制进水亚硝酸盐浓度(13～36mg/L)有助于厌氧氨氧化反应。菌种是生物反应器的功能之源,向中试装置投加少量厌氧氨氧化污泥(投加比2%),可大大加速中试Anammox反应器的启动进程。     

Anammox反应器启动过程中颗粒污泥性状变化特性

以厌氧颗粒污泥作为接种物,通过185 d的运行,成功启动了上流式厌氧氨氧化污泥床(Upflow anaerobic sludge blanket,UASB)反应器。反应器的进水氨氮与亚硝氮浓度分别提升至224 mg/L和255 mg/L,容积氮去除速率提升至3.76 kg/(m3·d)。采用红外光谱、扫描电镜和透射电镜等对厌氧氨氧化颗粒污泥的性状进行观察,发现颗粒污泥在启动过程中经历了污泥颗粒裂解到污泥颗粒重组的过程,且厌氧氨氧化颗粒污泥表面含有丰富的官能团,说明厌氧氨氧化颗粒污泥可能具有良好的吸附性能。采用宏基因组测序的方法对启动前后颗粒污泥的生态结构进行分析,发现原接种污泥优势菌群(变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门)丰度大幅减少,厌氧氨氧化菌所属的浮霉状菌门丰度则由1.59%提升到23.24%。     

成熟厌氧颗粒污泥的结构及其特征*

厌氧序批式反应器〈AnaerobicSequencingBatchReactorASBR〉在处理啤酒废水过程中 ,能形成厌氧颗粒污泥。文中采用扫描电子显微镜和荧光显微镜技术对成熟厌氧颗粒污泥的结构及微生物群落等进行跟踪观察 ,结果显示 ,颗粒污泥结构复杂 ,细菌以微群落形式分布 ,其中产甲烷菌占一定比例。同时也探讨了厌氧颗粒污泥的形成机制。     

厌氧颗粒污泥微生物群落结构与功能的研究进展

厌氧颗粒污泥(anaerobicgranularsludge,AnGS)是由多种功能微生物组成的自固定化聚集体，具有容积负荷高、工艺简单、剩余污泥产量低等优点，在废水处理领域中显示出巨大的技术和经济潜力，被认为是一种很有前景的低碳废水处理工艺。本文系统总结了近年来厌氧颗粒污泥微生物结构和功能的研究成果，从微生物学角度讨论了厌氧颗粒污泥形成及稳定的影响因素，并对今后厌氧颗粒污泥的研究进行了展望，以期为后续厌氧颗粒污泥技术的深入研究和实际工程应用提供参考。     

UASB系统启动过程中颗粒污泥形成全过程的机理性分析

ＵＡＳＢ系统启动过程中颗粒污泥形成全过程的机理性分析谢汉方,苏希（辽宁省环境保护科学研究所,沈阳１１００３１）上流式厌氧污泥床（ＵＡＳＢ）作为高负荷厌氧反应器已得到公认,该反应器中培育成的颗粒污泥对提高处理效能极为有效。因此,育成颗粒污泥便成为启动过...     

厌氧E-MBR反应器在焦化废水处理中的微生物特性研究

【目的】将厌氧的膜生物反应器(MBR)与微生物燃料电池(MFC)耦合的厌氧电辅助膜生物反应器(E-MBR)应用于实际工业焦化废水处理。【方法】通过正交实验优化了反应器进水的培养条件为PO_4~(3–)14.3 mg/L、Fe~(2+)0.2 mg/L、Fe~(3+)0.1 mg/L、Co~(2+)0.1 mg/L和Mn~(2+)0.2 mg/L。在此条件下考察了该反应器对系统中有机污染物的去除效率及厌氧污泥的污泥特性、产电性能、胞外聚合物(EPS)、微生物群落结构及膜污染的影响。【结果】结果表明,与未优化的培养条件相比,工业焦化废水COD的去除率提高了23%;污泥浓度(MLSS)、比重、沉降速度增加,污泥体积指数(SVI)降低,表明污泥颗粒化及沉降性能提高;污泥中溶解性EPS (SMP)、松散态EPS (LB-EPS)及紧密结合态EPS (TB-EPS)这3种组分中的蛋白质与多糖的比例(P/C)分别降低0.12、0.25和0.16,表明污泥更易于被降解;厌氧污泥的产电性能增强;高通量分子测序结果表明,反应器中污泥的群落结构发生了明显的变化,优势菌群突出;经扫描电镜(SEM)对比结果表明,反应器阴极膜的污染情况也得到了一定的减缓。【结论】优化进水培养条件可以达到使反应器污水处理效率提高、清理周期缩短和运行更稳定等效果,对于工业废水处理技术的节能环保方面提供一定的理论依据。     

五氯酚（PCP）污染土壤厌氧生物修复技术的初步研究

研究土壤泥浆反应器在投加厌氧颗粒污泥条件下修复PCP污染土壤的性能.结果表明,对PCP浓度30mg     

保藏温度对厌氧氨氧化颗粒污泥特性的影响

为考察保藏温度对厌氧氨氧化污泥颗粒特性的影响,同时优化保藏厌氧氨氧化颗粒污泥温度参数,本试验首先通过HRT调控进水基质负荷培养厌氧氨氧化颗粒污泥,并采用KHCO3和Na HCO3交替提供无机碳源。然后分别在–40℃、4℃、(27±4)℃室温和35℃条件下避光保藏。结果表明,Na HCO3可代替KHCO3作为厌氧氨氧化菌生长的无机碳源。相比于其他保藏温度,4℃保藏能够较好地维持生物量和生物活性,同时能较好地维持颗粒污泥的沉降性能、颗粒污泥和细胞结构完整性。在保藏过程中,一阶衰减指数模型可拟合厌氧氨氧化颗粒污泥生物量及活性的衰减过程,衰减指数与胞溶程度正相关,而且生物量的衰减比活性的衰减更快。同时,颗粒污泥胞外聚合物中蛋白质与多糖的比值(PN/PS)和血红素不能有效指示保藏过程中颗粒污泥沉降性能和活性的变化,而生物活性与胞溶程度呈负相关。     

导电碳颗粒促进污泥厌氧消化及微生物种间电子传递的研究进展

添加导电碳颗粒能够促进厌氧消化过程稳定性、底物降解率以及产沼气品质的同步提高。本文总结了以活性炭和生物炭为代表的导电碳颗粒对城市污泥厌氧消化的影响,探讨了导电碳颗粒促进城市污泥厌氧消化的机理,阐述了导电碳颗粒介导的微生物直接种间电子传递(Directinterspecies electrontransfer,DIET)在强化污泥厌氧消化中的作用机制,分析了复杂厌氧消化体系中微生物DIET互营关系的研究现状,同时对导电碳颗粒的物理化学特性及其对污泥厌氧消化产甲烷的影响进行了分析,最后对未来导电碳颗粒促进城市污泥厌氧消化的研究进行了展望。     

厌氧氨氧化颗粒污泥聚集机制研究进展

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)工艺被认为是当前污水生物脱氮领域最经济的处理工艺,有利于实现污水处理厂的能源自给。厌氧氨氧化菌是该工艺的核心功能微生物。以厌氧氨氧化菌为主导微生物形成的厌氧氨氧化颗粒污泥具有沉速大、污泥持留能力强及对不利环境抵抗能力强等突出优势,是实现厌氧氨氧化工艺最有前景的污泥形态。本论文围绕厌氧氨氧化颗粒,介绍了厌氧氨氧化菌的特性、种类及代谢途径,综述了厌氧氨氧化颗粒污泥的形成假说及与厌氧氨氧化颗粒污泥聚集密切相关的胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)和群体感应研究现状,并对今后厌氧氨氧化颗粒的研究进行了展望,以期为后续厌氧氨氧化颗粒的研究及厌氧氨氧化颗粒工艺的优化提供参考。     

厌氧颗粒污泥的超微结构分析

目的：通过透射电镜对厌氧污泥颗粒内部结构进行系统的分析,研究其中微生物的生态情况及分布特征。方法：对颗粒的表面、1／3、1／2等特征部位处进行超薄切片,在透射电镜下观察并分析。结果：厌氧颗粒污泥由多种微生物但主要是丝状菌、杆状菌和球状菌组成。这些菌群整体上以混栖分布的形式存在,菌体密度从外向内看由密变疏,呈递减式的梯度分布。结论：厌氧颗粒污泥是一个微生态系统,不同类型的细菌种群在系统中相互依存,形成互营共生体系,有利于细菌对有机物的降解。透射电镜下对于污泥颗粒内不同层面中的菌群生态及分布情况的观察非常直观,十分有利于了解各菌群之间的生态关系。因此,采用透射电镜技术是研究厌氧污泥颗粒一种好方法。     

酸性条件下耐酸产甲烷颗粒污泥的培养及特性*

分别采用中性颗粒污泥和河底沉积物接种运行两个颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器,通过逐级降低pH的运行策略,驯化和培养了耐酸产甲烷颗粒污泥,两个EGSB反应器均能在pH5．8-6．2条件下稳定运行,容积负荷可达5．5-7．5kg COD,(m^3／d),COD去除率约90％;两种颗粒污泥在低pH值下均能保持较高的产甲烷活性,pH5．5时,仍能保持pH7．0时活性的51．8％和55．6％;还对耐酸颗粒污泥的粒径分布、沉降性能、金属元素含量、微观结构及细菌在颗粒表面和内部的分布等进行了研究。     

厌氧氨氧化反应器的启动研究

目的：对UASB-生物膜反应器进行厌氧氨氧化反应的启动研究。方法：以自配含氨氮和亚硝氮的废水为进水,以氧化沟工艺城市污水处理厂回流污泥为接种污泥。结果：反应器内部菌群进行了竞争,在运行至第66d时氨氮、亚硝酸盐氮的去除率分别达到了60.4%、58.7%,同时有硝酸盐氮生成,表明厌氧氨氧化反应已经成为反应器内的主导反应。结论：厌氧氨氧化反应器实现了快速启动。     

柠檬酸废水IC反应器厌氧颗粒污泥真细菌结构分析

目的:分析柠檬酸工业废水IC厌氧反应器处理时产生的厌氧颗粒污泥中真细菌的菌群结构.方法:构建细菌的16S rDNA克隆文库,对文库中的16S rDNA基因序列进行测序,然后Blast比对,并进行分类、建系统发育树.结果:对获得的77个16S rDNA序列进行测序,按序列相似性≥97％的分类标准,这些序列可分为22个OTU,其中4个优势OTU分别与棒杆菌属(Corynebacterium)、梭菌属(Clostridium)、消化球菌属(Peptococcus)、疣微菌属(Verrucomicrobia)最为相近,其余OTU的克隆数较少.颗粒污泥中的真细菌主要为放线菌纲(Actinobacteria)、梭菌纲(Clostridia)、拟杆菌纲(Bacteroidetes)以及δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)的细菌,分别占克隆总数的34/77、31/77、6/77、6/77.结论:该文研究了柠檬酸废水处理过程中产生的厌氧颗粒污泥中细菌的菌群组成和结构,为深入了解柠檬酸废水的厌氧处理过程提供了一定的理论借鉴作用.     

环境保护及农业废物利用

940842氮和甲酸对上流厌氧污泥床反应器嗜热颗粒中丙酸和丁酸降解的影响〔英〕/Schmidt,J.E.…了Ap-pl.Environ.Mierobiol一1993一,59(8)一2546一2551〔译自DBA,1993,12(19),93-1 1295〕 检测了在嗜热(55℃)上流厌氧污泥床消化器 (饲喂乙酸、丙酸和丁酸)的完整和裂开颗粒 (DGs)     

气提式内循环硝化反应器运行性能的研究

气提式内循环反应器具有很好的生物硝化性能,能承受高进水氨浓度（78.49mmol/L）,具有高容积转化效率（163.18 mmol/L·d）,运行性能稳定（氨去除率保持在94.42%以上）。在气提式内循环反应器的运行过程中,可产生硝化颗粒污泥。颗粒污泥开始出现的时间约为45d,颗粒污泥的粒径平均值0.83 mm,沉降速度55.53m/h,氨氧化活性0.95mmol (NH⁺₄-N)/g(VS)·d。硝化颗粒污泥也具有厌氧氨氧化活性,氨氧化速率0.23mmol (NH⁺₄-N)/g(VS)·d,亚硝酸还原速率0.24mmol (NO^-₂-N)/g(VS)·d。