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饥饿条件和添加硝酸盐的好氧颗粒污泥形成与稳定性优化
1
作者 李冬 蒋鹏飞 +2 位作者 李帅 傅思博 张杰 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2026年第2期1-11,共11页
针对好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)工程应用中普遍存在的颗粒结构稳定性不足问题,提出延长水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)与硝酸盐协同调控策略,旨在明确二者协同作用对AGS颗粒结构稳定性的强化机制。实验设... 针对好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)工程应用中普遍存在的颗粒结构稳定性不足问题,提出延长水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)与硝酸盐协同调控策略,旨在明确二者协同作用对AGS颗粒结构稳定性的强化机制。实验设置了4组序批式反应器(SBR),即R0(对照组)、R1(单独外加硝酸盐)、R2(延长HRT控制饥饿条件)和R3(延长HRT结合外加硝酸盐)。以人工合成废水为底物,系统研究不同调控条件对AGS性能的影响。结果表明:通过延长HRT所造成的饥饿条件有效消耗了胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中的多糖(polysaccharide,PS),从而显著提高了EPS中蛋白质(protein,PN)与PS的质量比,有效促进了颗粒污泥的密实化与结构稳定化。具体而言,R0、R1、R2和R3系统中颗粒污泥的完整性系数分别达84.26%、85.69%、95.13%和97.12%;EPS总质量分数分别为78.06、96.93、80.00和91.42 mg/g,PN与PS质量比分别为4.77、5.15、11.12和9.30。这表明延长HRT和硝酸盐共同调控显著加快了颗粒污泥形成,增强了颗粒污泥的结构强度。在污染物去除性能方面,R0、R1、R2和R3系统的化学需氧量平均去除率分别为89.01%、88.25%、83.94%和88.56%;总氮平均去除率分别达74.49%、82.50%、81.02%和81.41%。其中,R3系统表现出最佳的脱氮性能和污泥稳定性。微生物群落分析显示,R3系统内Proteobacteria门(相对丰度56.49%)占主导地位,尤其是在硝酸盐诱导的饥饿胁迫下,优势功能菌属Zoogloea(相对丰度16.13%)显著提高了EPS分泌量(97.40 mg/g),有效驱动了污泥颗粒化过程。这一结果进一步证实,通过硝酸盐调控实现微生物群落的定向优化,是提高AGS结构稳定性的一条有效途径。 展开更多
关键词 好氧颗粒污泥 胞外聚合物 盛宴/饥饿 pn与ps质量比
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高频曝停下停曝时间对亚硝化颗粒污泥性能的影响 被引量：17
2
作者 张杰 劳会妹 +1 位作者 李冬 魏子清 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期360-367,共8页
间歇曝气中停曝时间对于NOB的抑制是积累亚硝酸盐的关键,为探究曝气频次相同、停曝时间组合不同亚硝化颗粒污泥的稳定运行,在25~28℃,接种好氧颗粒污泥于SBR(R0)反应器中,通过间歇曝气与DO限制驯化为亚硝化颗粒污泥,采用3组规格相同的SB... 间歇曝气中停曝时间对于NOB的抑制是积累亚硝酸盐的关键,为探究曝气频次相同、停曝时间组合不同亚硝化颗粒污泥的稳定运行,在25~28℃,接种好氧颗粒污泥于SBR(R0)反应器中,通过间歇曝气与DO限制驯化为亚硝化颗粒污泥,采用3组规格相同的SBR反应器(R1、R2和R3)分析停曝时间组合(3 min∶3 min、4 min∶2 min和2 min∶4 min)对亚硝化颗粒污泥性能的影响.实验表明,R1、R2亚硝酸盐积累率较高,平均亚硝酸盐积累率分别为89%和95%,R3亚硝化性能较差,运行周期末期亚硝酸盐积累率仅为57%.结果表明,在停曝时间为2~4 min下,停曝时间越长,越有利于颗粒污泥结构的稳定,同时可保持良好的亚硝化性能;停曝时间小于2 min时,厌氧好氧交替的环境不能完全实现,致使其运行效果倾向于连续曝气,失去了间歇曝气的环境优势,NOB菌得不到抑制,颗粒污泥呈现解体的趋势,导致亚硝化性能恶化;此外,较长曝气时间会有助于不规则形状颗粒的发展,停曝时间越长,PN/PS值越高,有利于颗粒表面疏水性的增强,污泥沉降性能越好. 展开更多
关键词 间歇曝气 亚硝酸盐积累率 亚硝化颗粒污泥 停曝时间 pn/ps
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不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥运行的影响 被引量：10
3
作者 张杰 劳会妹 +1 位作者 李冬 魏子清 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期5097-5105,共9页
在(25~28℃)下,接种成熟亚硝化颗粒污泥于连续流反应器,为避免通过蠕动泵的污泥回流所造成的颗粒污泥破碎,采用内置沉淀区进行内回流,调整停曝比为1∶1、2∶1和1∶2,研究不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥系统稳定性的影响.结果表明,控... 在(25~28℃)下,接种成熟亚硝化颗粒污泥于连续流反应器,为避免通过蠕动泵的污泥回流所造成的颗粒污泥破碎,采用内置沉淀区进行内回流,调整停曝比为1∶1、2∶1和1∶2,研究不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥系统稳定性的影响.结果表明,控制停曝比为1∶1和2∶1,亚硝化性能良好,阶段末期亚硝酸盐积累率分别为85.2%和94.5%,控制停曝比为1∶2,亚硝化性能逐渐恶化,阶段末期氨氧化率和亚硝酸盐积累率下降至64.1%和58.7%.批次试验表明,间歇曝气相对连续曝气可在一定程度上较好地抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的相对活性,停曝时间越长,对NOB的活性抑制越好,但由于停曝时间过长也将导致氨氧化率降低,故在亚硝化工艺中,可采用1∶1停曝比并协同其他控制条件的方式来实现连续流亚硝化工艺的长期稳定运行.污泥性能分析表明,在停曝比为1∶1~1∶2范围内,停曝时间越长,颗粒污泥结构越稳定,停曝时间越短,反应器内选择压较小,致使污泥沉降性能变差,部分亚硝化颗粒污泥解体,此外,胞外聚合物(EPS)化学分析及三维荧光光谱分析显示,停曝比为2∶1条件下,蛋白(PN)含量较高且蛋白/多糖(PN/PS)值也较高. 展开更多
关键词 亚硝化颗粒污泥 连续流 停曝比 亚硝酸盐积累率 蛋白/多糖(pn/ps)
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不同磷浓度下生物除磷颗粒系统的COD需求 被引量：6
4
作者 李冬 曹美忠 +3 位作者 郭跃洲 梅宁 李帅 张杰 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期3247-3253,共7页
本试验采用SBR反应器,接种成熟的生物除磷颗粒,通过分阶段改变进水中总磷(TP)和COD浓度,研究了不同磷浓度条件下COD负荷对生物除磷颗粒系统的影响,得出不同磷浓度下生物除磷颗粒系统具有良好性能所需最低COD浓度.结果表明,进水TP浓度为1... 本试验采用SBR反应器,接种成熟的生物除磷颗粒,通过分阶段改变进水中总磷(TP)和COD浓度,研究了不同磷浓度条件下COD负荷对生物除磷颗粒系统的影响,得出不同磷浓度下生物除磷颗粒系统具有良好性能所需最低COD浓度.结果表明,进水TP浓度为10 mg·L-1时,生物除磷颗粒系统维持良好性能所需最低COD浓度为175 mg·L-1,出水TP浓度在0.5mg·L-1以下,颗粒粒径和SVI分别为1 020μm和36 m L·g-1,PN和PS含量(以MLSS计)分别为78 mg·g^(-1)和39 mg·g^(-1),PN/PS较低,颗粒具有较好的结构和性能.进水TP浓度为6 mg·L-1时,生物除磷颗粒系统良好除磷性能所需最低COD浓度为150 mg·L-1,出水TP浓度在0.3 mg·L-1以下,颗粒粒径和SVI分别为960μm和35 m L·g-1,PN和PS含量分别为75 mg·g^(-1)和35 mg·g^(-1),PN/PS较低,颗粒具有较好的结构和性能.整个运行过程中,COD去除率在83%以上,出水COD浓度在25mg·L-1以下.在不同磷浓度条件下,随着进水COD浓度降低,微生物分泌PN和PS含量均减少,PN/PS增大,颗粒粒径减小,SVI增加,颗粒的结构和性能恶化. 展开更多
关键词 生物除磷颗粒 COD浓度 去除率 胞外聚合物 颗粒粒径 pn/ps
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进水氨氮浓度对生物除磷颗粒系统的影响 被引量：6
5
作者 李冬 曹美忠 +3 位作者 郭跃洲 梅宁 李帅 张杰 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期1360-1366,共7页
在SBR反应器中接种成熟的生物除磷颗粒,通过分阶段提高进水中氨氮浓度,研究了进水氨氮浓度对生物除磷颗粒系统的影响,确定系统对进水氨氮负荷的承受能力.结果表明,进水氨氮浓度低于45 mg·L^(-1)时,生物除磷颗粒系统具有良好的性能... 在SBR反应器中接种成熟的生物除磷颗粒,通过分阶段提高进水中氨氮浓度,研究了进水氨氮浓度对生物除磷颗粒系统的影响,确定系统对进水氨氮负荷的承受能力.结果表明,进水氨氮浓度低于45 mg·L^(-1)时,生物除磷颗粒系统具有良好的性能,TP去除率在96%以上,COD去除率在89%以上,出水TP浓度和COD浓度分别在0. 4 mg·L^(-1)和25 mg·L^(-1)以下,颗粒粒径在950μm以上,SVI在45 m L·g^(-1)以下;进水氨氮浓度为60 mg·L^(-1)时,TP去除率在95%以上,出水TP浓度在0. 5mg·L^(-1)以下,颗粒粒径为760μm,SVI为56 m L·g^(-1),系统中生物除磷颗粒出现部分解体,PAOs代谢和生长开始受到抑制.进水氨氮浓度达到70 mg·L^(-1)时,TP去除率为70%,出水TP浓度在3 mg·L^(-1)左右,颗粒粒径为570μm,SVI为75 m L·g^(-1),PN/PS值达到7. 50左右,系统中生物除磷颗粒严重解体,PAOs代谢和生长被严重抑制.随着进水氨氮浓度上升,导致生物除磷颗粒中微生物分泌蛋白质增加和多糖减少,PN/PS值增大,出现生物除磷颗粒解体,颗粒粒径减小和SVI上升,生物除磷颗粒的结构和功能被破坏. 展开更多
关键词 生物除磷颗粒 氨氮浓度 颗粒粒径 胞外聚合物(Eps) pn/ps
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UASB-ASP系统处理含大蒜素废水性能及动力学研究 被引量：3
6
作者 彭航 李海波 +4 位作者 赵诗琪 张佳莉 徐能耀 宋圆圆 郭建博 《天津城建大学学报》 CAS 2021年第3期197-204,共8页
构建上流式厌氧污泥床-活性污泥反应器系统(Up-Flow Anaerobic Sludge Bed-Activated Sludge Process,UASB-ASP),探究该系统处理含大蒜素废水性能及其降解规律.结果表明:当进水COD为4000 mg/L,UASB的HRT为6 h,回流比为300%,ASP的HRT为2.... 构建上流式厌氧污泥床-活性污泥反应器系统(Up-Flow Anaerobic Sludge Bed-Activated Sludge Process,UASB-ASP),探究该系统处理含大蒜素废水性能及其降解规律.结果表明:当进水COD为4000 mg/L,UASB的HRT为6 h,回流比为300%,ASP的HRT为2.6 h时,系统对COD去除率达98.1%,UASB和ASP出水COD分别稳定在287 mg/L和89 mg/L左右,pH分别稳定在7.5~8.0和8.2~8.8,系统处理性能稳定并实现酸碱平衡.同时,UASB中PN/PS由0.50增至2.06,致使污泥表面疏水性增加,并导致吉布斯自由能降低,形成颗粒污泥.在ASP中,HRT降低致使微生物分泌更多PN和PS以提高自身抵抗能力并形成稳定的菌胶团结构.此外,UASB中COD去除过程符合Grau二阶动力学模型和Stover-Kincannon动力学修正模型,ASP中COD去除过程符合Grau二阶动力学模型.UASB-ASP系统可有效处理含大蒜素废水,出水水质符合《污水综合排放标准》一级排放标准. 展开更多
关键词 UASB-ASP 含大蒜素废水 pn/ps 动力学
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Ca^(2+)、Mg^(2+)对好氧污泥快速颗粒化的影响研究 被引量：23
7
作者 刘绍根 孙菁 徐锐 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期168-176,共9页
为研究金属离子的投加对好氧污泥颗粒化进程的影响,在3个构造一致的序批式活性污泥反应器(SBR)中分别接种普通活性污泥、投加50 mg·L-1Ca2+的活性污泥和投加50 mg·L-1Mg2+的活性污泥来培养好氧颗粒污泥.结果表明:金属离子的... 为研究金属离子的投加对好氧污泥颗粒化进程的影响,在3个构造一致的序批式活性污泥反应器(SBR)中分别接种普通活性污泥、投加50 mg·L-1Ca2+的活性污泥和投加50 mg·L-1Mg2+的活性污泥来培养好氧颗粒污泥.结果表明:金属离子的投加能缩短好氧污泥颗粒化时间,改善颗粒污泥的性质,Ca2+更多地影响颗粒污泥的物理性质,Mg2+主要影响生化性质.Ca2+、Mg2+的投加可促进细胞分泌胞外聚合物(EPS),以及蛋白质(PN)和多糖(PS)的含量增加,且Mg2+较Ca2+对EPS中组分及组分比例影响更大.此外,Ca2+、Mg2+投加下培养的好氧颗粒污泥具有更强的除污性能. 展开更多
关键词 SBR 好氧颗粒污泥 胞外聚合物 pn ps
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