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低强度超声波对高负荷厌氧氨氧化EGSB反应器运行性能的影响

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化工进展 2024年第2期43卷 1098-1108页

作者：杨杰源朱易春赖雅芬张超田帅谢颖江西理工大学赣州市流域污染模拟与控制重点实验室江西赣州341000 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

研究了低强度超声波对厌氧氨氧化EGSB反应器处理无机高氨氮废水的影响,考察了超声波处理对反应器脱氮性能、厌氧氨氧化颗粒污泥特征、胞外聚合物以及微生物菌群的变化情况。结果表明,低强度超声波可提高厌氧氨氧化反应器脱氮效能,在进... 详细信息

研究了低强度超声波对厌氧氨氧化EGSB反应器处理无机高氨氮废水的影响,考察了超声波处理对反应器脱氮性能、厌氧氨氧化颗粒污泥特征、胞外聚合物以及微生物菌群的变化情况。结果表明,低强度超声波可提高厌氧氨氧化反应器脱氮效能,在进水氮负荷为6.03kg N/(m^(3)·d)时,总氮去除率提高了11.40%,抵抗氮负荷冲击能力也得到了增强。周期性超声波辐照后,颗粒污泥粒径维持在1.0~1.5mm,有利于改善传质效率,提升厌氧氨氧化颗粒污泥活性和减少颗粒漂浮。污泥EPS总量有显著增加,其中紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)增加较为明显,有助于维持颗粒污泥的结构稳定性。污泥表面官能团种类不变,但羟基、羧基、氨基等基团有所增多。颗粒污泥的比厌氧氨氧化活性提高了33.2%,通过简化的Gompertz方程模型发现超声组的厌氧氨氧化菌生长速率(0.0127d^(-1))高于对照组(0.0107d^(-1))。高通量测序显示,超声波促进了厌氧氨氧化菌及其共生菌,其中Candidatus Brocadia提升了22.03%。同时严重抑制了部分反硝化细菌,使厌氧氨氧化菌的底物和生存空间更加充足。

关键词：低强度超声波厌氧氨氧化颗粒污泥微生物群落氮负荷

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低强度超声波促进ABR启动及运行稳定性研究

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低强度超声波促进ABR启动及运行稳定性研究

作者：朱彦辉江西理工大学

学位级别：硕士

当前,我国城镇污水处理以好氧生物处理技术为主,高能耗与高产泥量等问题使人们将目光转向了能耗低、剩余污泥量少和清洁的厌氧生物处理技术,但厌氧菌世代周期长、生存条件苛刻等问题严重影响了反应器运行的稳定性以及污水处理效果。因此... 详细信息

当前,我国城镇污水处理以好氧生物处理技术为主,高能耗与高产泥量等问题使人们将目光转向了能耗低、剩余污泥量少和清洁的厌氧生物处理技术,但厌氧菌世代周期长、生存条件苛刻等问题严重影响了反应器运行的稳定性以及污水处理效果。因此,维持污水厌氧生物处理过程运行稳定至关重要。低强度超声波能够提高细胞酶活性、促进传质、加速细胞新陈代谢已被广泛证实。本论文研究了低强度超声波对厌氧折流板反应器(ABR)启动运行稳定性的影响以及低强度超声波强化下污泥的特性变化,并探究了低强度超声波对不同进水有机底物浓度、温度、重金属离子冲击因素下ABR稳定运行特征的影响,通过对污泥特性变化以及基质降解速率进行系统分析,以揭示低强度超声波对污水厌氧生物处理的强化机制。主要研究内容及结论如下:在ABR启动运行过程中,采用频率20 k Hz、声能密度0.1 W/m L、辐照时间10min、周期24 h,辐照污泥比例10%等超声参数对ABR各隔室污泥进行辐照处理。实验结果表明超声组ABR出水化学需氧量(COD)浓度于第40 d后保持稳定,COD去除率约为91%。对照组出水COD浓度于第46 d后保持稳定,COD去除率约为86%。超声组ABR成功缩短了6 d的启动时间,并且COD去除率高于对照组5%。挥发性脂肪酸(VFA)组分以乙酸和丙酸为主并且其浓度随隔室推移逐渐降低,驯化阶段低强度超声波促进1、2隔室产生了更多的乙酸,3、4隔室产生了更多的丙酸,稳定阶段超声组四个隔室VFA浓度分别为139.71、62.49、25.66、6.49 mg/L,对照组四个隔室VFA含量分别为60.44、31.49、8.79、4.72 mg/L,低强度超声波能够促进了VFA含量的增加,为后续产甲烷菌提供更多的反应基质。稳定阶段超声组氧化还原电位(ORP)隔室1～4(-214.26、-225.61、-232.11、-248.66 m V)均低于对照组(-209.53、-215.36、-224.21、-234.87 m V),隔室1～4逐渐降低,低强度超声波能够促进ABR各隔室氧化态物质的消耗,降低反应体系ORP,为甲烷菌提供更适宜的生存环境。因此,低强度超声波能够强化ABR启动与运行稳定性。其次,通过对ABR启动过程中各隔室污泥特性进行研究,以探索低强度超声波对ABR稳定运行的促进机理。启动过程中超声组ABR各隔室污泥EPS总量增多,其中稳定阶段对照组蛋白质(PN)含量隔室1～4分别为34.16、22.96、21.06、18.26mg/g·VSS,超声组分别为46.24、29.87、28.92、22.74 mg/g·VSS,超声促进PN含量增多。对照组多糖(PS)含量隔室1～4含量分别为54.38、43.68、42.72、35.89 mg/g·VSS,超声组分别为47.66、39.26、36.84、32.46 mg/g·VSS,超声促进PS含量减少。超声波能够显著促进脱氢酶(DHA)和辅酶F的活性,稳定阶段DHA相比对照组分别提高了42.47%、28.13%、27.42%、31.7%,辅酶F分别提高了23.91%、19.74%、14.81%、6.12%。对污泥絮体结构进行观察发现,低强度超声波使污泥絮体更加分散,比表面积增大,有利于增强污泥与底物的传质效果。最后,在ABR运行稳定后,进一步分析了低强度超声波在温度、重金属Cu(Ⅱ)、有机底物浓度冲击负荷下对ABR运行稳定性的影响。结果表明:当温度从34℃降至15℃后,COD去除率降至最低点时超声组比对照组提高了9.06%,比34℃下低强度超声波促进效果更佳。将底物浓度从900 mg/L提高至1800 mg/L后,超声组在运行第10天COD去除率已降至最低81.48%,高于对照组的76.36%。进行Cu(Ⅱ)冲击试验时,利用线性回归方程对Cu(Ⅱ)浓度和基质降解速率抑制百分比之间的关系进行拟合得出超声组和对照组污泥Cu(Ⅱ)半抑制浓度IC分别为94.62 mg/L和88.85 mg/L,低强度超声波能够提高污泥中Cu(Ⅱ)半抑制浓度IC,增强污泥对Cu(Ⅱ)的耐受性,对污泥进行EPS总量检测发现超声组污泥分泌了更多的EPS,降低了进水Cu(Ⅱ)的生物毒性。

关键词：低强度超声波厌氧污泥重金属离子污水处理污泥活性

低强度超声波强化SBR处理低温生活污水试验研究

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低强度超声波强化SBR处理低温生活污水试验研究

作者：王金林郑州大学

学位级别：硕士

低温会降低微生物活性,因此,我国活性污泥工艺污水厂在冬季经常面临处理效果低、出水难以达标的问题。近年来,低强度超声波因其可以提高微生物活性认为可应用于水处理领域。但是,低强度超声波强化污水生化处理方法调控及微生物学机制已... 详细信息

低温会降低微生物活性,因此,我国活性污泥工艺污水厂在冬季经常面临处理效果低、出水难以达标的问题。近年来,低强度超声波因其可以提高微生物活性认为可应用于水处理领域。但是,低强度超声波强化污水生化处理方法调控及微生物学机制已成为推动该技术应用的重要障碍,因此,建立优化方法、阐明低强度超声波增强微生物学机制已成为研究的热点和难点。本课题创新性提出低强度超声波强化SBR处理低温生活污水,通过探明其方法调控与强化机制为推动该技术应用提供一定的理论依据。主要研究内容与结果如下:(1)探究低强度超声波不同声能密度、作用时间与辐照脉冲比(作用时间:间隔时间)对SBR运行过程中对出水水质、污泥性状、微生物群落结构的影响。在低强度超声波声能密度9.68W/L,作用时间10min,间隔时间24h条件下,COD、氨氮和总磷的去除率分别为94%、75%和96%,较空白组分别提升13%、7%、15%。通过MLVSS、SVI、分型维数、扫描电镜、高通量测序分析表明,该参数条件低强度超声波可以促进微生物增殖,絮体紧密性、污泥沉降性保持较好状态。超声波作用导致微生物产生皱褶变形、丝状菌断裂、微生物分泌物增加及污泥内氮磷元素比重增加。同时低强度超声波作用提高SBR微生物群落结构多样性与物种丰度,较空白组优势功能菌属Terrimonas相对丰度提升12.71%,Ottowia菌属相对丰度提升16.68%。(2)探明低强度超声波下SBR最佳DO浓度、曝气方式、C/N及p H值。在超声波强化条件下,SBR最佳DO浓度为3 mg/L,曝气方式O/A为5 h:5 h,C/N为5,p H为9。SBR微生物增殖率与沉降效果会随DO浓度下降而降低,DO最佳参数下SBR中优势功能菌属为Pseudomonas,占比2.55%;微生物增殖率间歇曝气高于连续曝气,污泥沉降性连续曝气更好,曝气方式最佳参数下SBR中优势功能菌属为Chitinophagaceae,占比18.66%;SBR微生物增殖率与沉降性效果会随C/N增加而增加,C/N最佳参数下SBR中优势功能菌属为Saprospiracea,占比为7.35%;SBR微生物增殖率在p H为11最高,沉降性效果在p H为9最好,p H最佳参数下SBR中优势功能菌属为Acidobacteria Gp4,占比1.46%。(3)基于单次低强度超声波作用和低强度超声波耦合SBR连续运行揭示低强度超声波强化机制。从好氧生物活性、缺氧生物活性、污泥结构、胞外聚合物EPS浓度、生物膜通透性以及超声波作用产生自由基影响,探明低强度超声波作用对污泥微生物作用效应。研究发现低强度超声波空化效应产生的自由基对微生物活性影响甚微,但是会降低溶解态EPS、剥离松散附着型EPS,无法有效影响紧密粘附型EPS,导致扫描电镜显示超声作用后细菌表面大多都有胶粘状物质,同时还会诱导损伤细胞分泌酶蛋白,并且干扰微生物糖类物质转换和合成。研究还发现SBR稳定后,低强度超声波不会对大量微生物产生致死损伤,但会导致细胞膜通透性与物质交换速率提升,且损伤可恢复。此外试验还发现曝气状态下,低强度超声波作用下SBR中微生物恢复更快,潜力更强,氨氧化细菌活性最高提升176%。缺氧状态下,脱氢酶活性最高提高52%。综上所述,通过探索低强度超声波强化SBR工艺处理低温生活污水作用机制,为超声波技术在处理低温污水领域奠定理论基础,同时该技术环境效益大于成本效益,为其实际应用提供了理论依据。

关键词： SBR工艺低强度超声波低温生活污水污染物强化去除微生物群落结构

低强度超声波联合水杨酸促进斜生栅藻利用废水中氮磷产脂

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低强度超声波联合水杨酸促进斜生栅藻利用废水中氮磷产脂

作者：游宏坤太原理工大学

学位级别：硕士

双碳背景下,微藻生物质能源以其可再生性、碳平衡性等特点具有显著的优势。微藻生长繁殖快,可以有效去除污水中的氮、磷、金属离子及有毒物质等污染物。本文耦合废水处理与微藻培养技术,在低强度超声波和植物激素水杨酸(SA)作用下培养... 详细信息

双碳背景下,微藻生物质能源以其可再生性、碳平衡性等特点具有显著的优势。微藻生长繁殖快,可以有效去除污水中的氮、磷、金属离子及有毒物质等污染物。本文耦合废水处理与微藻培养技术,在低强度超声波和植物激素水杨酸(SA)作用下培养斜生栅藻,实现了废水中C、N、P去除的,氮磷去除率高达90%,同时提高斜生栅藻的产脂能力,油脂产率高达40 mg/L·d以上,达到了废水脱氮除磷的效果及营养物质回收,并降低培养微藻成本的目的。主要研究结论如下:(1)自养培养下,适当的SA对斜生栅藻生长和产脂具有明显的提升作用。生物量随着SA浓度的增加而增加,但超过一定限度时,生物量反而会下降。油脂含量及产率均在40 mg/L时达到最大值,分别为48.49±7.47%、22.35±3.77 mg/L·d,较对照组提高了72.85%,1.43倍。(2)SA诱导下斜生栅藻油脂代谢途径与叶绿素、酶、抗逆性等因素有关。SA能够促进叶绿素a的合成,增强光合作用,积累储能物质;调节淀粉酶活性,促进淀粉分解向油脂方面转化;氧化胁迫斜生栅藻启动防御机制,提高自身抗性,避免脂质过氧化,通过多种途径实现了脂质的合成。(3)低强度超声波(200 W、40 kHz)对斜生栅藻的生物量提高作用较小,过长时间的超声会抑制斜生栅藻生长,甚至造成藻死亡,但对微藻油脂积累效果极佳。5 min超声组获得大量的油脂,油脂含量提高至39.31±1.19%,较对照组提高了约20.00%,油脂产率达17.63±3.14 mg/L·d,较对照组提高了34.54%。(4)低强度超声波产生的机械效应和空化效应可提高斜生栅藻的细胞通透性,促进传质,提高叶绿素a含量,对藻细胞中的羟基、氨基、酰胺基和羧基等都产生影响,为油脂含量及产率的提高产生积极作用。(5)联合处理方式刺激斜生栅藻对人工废水中N、P净化效果优于仅靠斜生栅藻。20 mg/L+5 min的作用组整体效果最佳,TN、TP、NH-N的去除率分别为96.89%、89.74%、99.58%。同时,联合处理斜生栅藻对人工废水中营养物质的回收利用效果极佳,综合污水处理和油脂产率,选择20 mg/L+5 min处理组效果最优,干重、油脂含量及产率分别为480±28.28 mg/L、73.56%、44.07±0.56 mg/L·d,较对照组提升了3.0倍、16.08%、3.6倍。本研究采用一种新途径通过联合低强度超声波和水杨酸培养斜生栅藻,缩短微藻培养时间,提高油脂产率,实现氮磷回收,具有废水处理和微藻资源化相结合的潜力。

关键词：斜生栅藻水杨酸低强度超声波脱氮除磷产脂废水

低强度超声波对厌氧氨氧化颗粒污泥处理高氨氮无机废水的影响

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低强度超声波对厌氧氨氧化颗粒污泥处理高氨氮无机废水的影响

作者：杨杰源江西理工大学

学位级别：硕士

厌氧氨氧化技术处理高氨氮无机废水不仅能耗低、且节省有机碳源的投加,大大降低了处理成本,实现了高效、低能耗的废水处理。稀土废水含有高浓度氨氮及缺少有机碳源,因此采用厌氧氨氧化技术处理可以达到较好的处理效果。但反应器启动时... 详细信息

厌氧氨氧化技术处理高氨氮无机废水不仅能耗低、且节省有机碳源的投加,大大降低了处理成本,实现了高效、低能耗的废水处理。稀土废水含有高浓度氨氮及缺少有机碳源,因此采用厌氧氨氧化技术处理可以达到较好的处理效果。但反应器启动时间长、底物抑制及颗粒漂浮等问题使其应用受到制约。为解决以上问题,采用低强度超声波技术与厌氧氨氧化工艺相结合,以提高厌氧氨氧化颗粒污泥的活性,强化厌氧氨氧化反应器脱氮性能与稳定性。主要内容与结果如下:首先,研究了不同声能密度和辐照时间的低强度超声波辐照对厌氧氨氧化污泥活性和颗粒污泥结构的影响。结果表明,经适宜的超声参数(声能密度0.2 W/m L、辐照时间2 min)辐照后厌氧氨氧化颗粒污泥活性提高20.81%。在最佳超声参数下,厌氧氨氧化的三种关键酶(Nar、Nir S、HZO)活性分别提高43.98%、17.92%和16.49%。由于超声作用导致污泥表面的胞外聚合物和细胞簇的脱落,使颗粒污泥表面变得凹凸不平、孔洞结构增多,改善了颗粒污泥的传质性能。当声能密度或辐照时间进一步增加,厌氧氨氧化颗粒污泥活性将受到抑制。过大的超声能量输入(≥7.2 k J/g VSS)致使厌氧氨氧化菌细胞膜损坏甚至细胞破裂,是导致其失活的主要原因。结合响应曲面法分析发现,相比辐照时间的延长,声能密度的增加对厌氧氨氧化菌细胞的破坏性更大。其次,研究了低强度超声波对厌氧氨氧化膨胀颗粒床反应器(ANAMMOX-EGSB)处理高氨氮无机废水的影响。考察了ANAMMOX-EGSB脱氮性能、污泥特性及微生物群落结构的变化情况。结果表明,低强度超声波可提高厌氧氨氧化反应器脱氮效能。在进水氮负荷为6.03 kg N/m3/d时,超声组反应器总氮去除率提高了11.40%,抗氮负荷冲击能力也得到了增强。经过长期周期性超声波辐照后,颗粒污泥粒径维持在1.0～1.5mm,有利于维持较好的传质效率,增强厌氧氨氧化颗粒污泥活性和减少颗粒污泥漂浮。污泥EPS总量有显著增加,其中TB-EPS增加较为明显,有助于维持颗粒污泥的结构稳定性。颗粒污泥的比厌氧氨氧化活性提高了33.2%,通过简化的Gompertz方程模型得出超声组厌氧氨氧化菌生长速率(0.0127 d)高于对照组(0.0107 d)的结论。根据高通量分析结果发现,低强度超声波辐照会使微生物群落丰富度和多样性降低,对微生物起到筛选作用。在门水平上,浮霉菌门、绿弯菌门、装甲菌门和酸杆菌门的相对丰度分别提升了22.18%、0.38%、1.01%和1.75%,表明厌氧氨氧化菌及其共生菌得到富集,进而维持反应器内良好的生态平衡,促进功能菌的快速增殖,提高反应器脱氮性能。在属水平上,低强度超声波提高了三种厌氧氨氧化菌属的相对丰度,其中Candidatus Brocadia相比对照组R提升了22.03%。而反硝化细菌的相对丰度大幅度下降,降低了反硝化菌对厌氧氨氧化菌的底物和生存空间的利用,促进了厌氧氨氧化菌群的富集。

关键词：低强度超声波厌氧氨氧化颗粒污泥高氨氮废水菌群分析

低强度超声波对短程硝化溶解氧耐受性及污泥特性的影响

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低强度超声波对短程硝化溶解氧耐受性及污泥特性的影响

作者：谢颖江西理工大学

学位级别：硕士

短程硝化过程中污泥活性低和稳定性难以维持限制了其在市政污水处理中的进一步应用。低强度超声波作为一种生物强化手段,已被证实可以有效地提高短程硝化的效率和系统稳定性。然而,低强度超声波促进短程硝化的作用机理仍需深入探究。因... 详细信息

短程硝化过程中污泥活性低和稳定性难以维持限制了其在市政污水处理中的进一步应用。低强度超声波作为一种生物强化手段,已被证实可以有效地提高短程硝化的效率和系统稳定性。然而,低强度超声波促进短程硝化的作用机理仍需深入探究。因此,论文从短程硝化溶解氧(DO)耐受性和污泥特性两方面,进一步探讨了超声对短程硝化的促进作用。主要内容及结果如下:为探究低强度超声波对短程硝化系统DO耐受性的影响,在序批式生物反应器(SBR)中采用0.10-0.30 W/m L的超声波进行短程硝化性能及稳定性研究,考察了氮素转化、硝化菌活性、周期DO曲线、胞外聚合物(EPS)和微生物群落的差异。研究发现,DO波动下对照组短程硝化迅速崩溃,采用0.20 W/m L声能密度和10 min辐照时间的超声组亚硝酸盐积累率维持在83.89%以上。在该超声参数条件下,比氨氧化速率与比亚硝酸盐氧化速率差距最大,分别为45.77 mg N/g MLVSS·h和2.36 mg N/g MLVSS·h,即使在高DO环境下NOB活性也没有恢复。超声对过量的EPS,尤其是松散结合EPS和蛋白质有明显的剥离作用,有利于生物絮凝和传质。此外,长期超声波辐照可以促进Nitrosomonas的富集(11.42%),强效抑制Nitrotoga的生长(0.09%),形成了以氨氧化菌为主的微生物群落结构。PICRUSt预测分析显示,超声可以提高微生物功能基因的表达水平,使菌群在膜转运、信号传导、新陈代谢和能量转化等方面具有优势,代谢功能的整体趋势为R4(0.20 W/m L)>R3(0.15 W/m L)>R5(0.25 W/m L)>R6(0.30W/m L)>R2(0.10 W/m L)>R1(对照组)。同时,超声对氮代谢基因相对丰度的影响存在差异,amo ABC和hao相对丰度升高,nxr AB相对丰度降低,实现了短程硝化的稳定运行。在上述最佳超声参数的基础上,通过低强度超声波耦合SBR进一步分析了超声波辐照对短程硝化污泥特性的影响。研究发现,持续周期性超声波辐照可以提高短程硝化效率,使污泥结构松散,同时还伴随污泥解偶联代谢现象。超声波辐照可提高短程硝化污泥中氨单加氧酶和羟氨氧化还原酶活性,相比于对照组分别提高了81.48%和66.5%。超声波辐照可以使Zeta电位从-29.7 m V降至-40 m V,污泥与水的接触角从97.3°降至93.2°,增加污泥絮体表面电负性的同时使相对疏水性降低,不利于污泥聚集。三维荧光光谱分析显示低强度超声波辐照减少了EPS中芳香族蛋白质的含量,促进了微生物新陈代谢活性,导致溶解性微生物代谢产物在EPS中的占比显著提升。此外,超声波辐照增加了活性污泥表面羧基C=O、C-O和C-C键的含量,从而促进了污泥活性。

关键词：低强度超声波短程硝化溶解氧耐受性微生物群落结构污泥特性

低强度超声波对Cd冲击下短程硝化性能的影响

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低强度超声波对Cd冲击下短程硝化性能的影响

作者：陈佩文江西理工大学

学位级别：硕士

短程硝化是新型脱氮工艺的重要前置流程。城市污水中混合有一定比例的工业废水,加大了城市污水处理厂面临重金属冲击的风险。高浓度的重金属将导致短程硝化崩溃,出水水质超标。因此有必要研究如何提高短程硝化系统在重金属冲击下的运行... 详细信息

短程硝化是新型脱氮工艺的重要前置流程。城市污水中混合有一定比例的工业废水,加大了城市污水处理厂面临重金属冲击的风险。高浓度的重金属将导致短程硝化崩溃,出水水质超标。因此有必要研究如何提高短程硝化系统在重金属冲击下的运行稳定性。低强度超声处理可以提升污水生物处理的性能,被证明是一种强化短程硝化的有效手段。因此,论文探究了低强度超声波对Cd冲击下的短程硝化运行情况、污泥特性、抗氧化系统响应水平以及在此过程中Cd迁移转化的影响,考察了低强度超声波对微生物菌群结构的影响。其主要研究内容及结果如下:超声能够加快Cd冲击后的短程硝化污泥活性恢复。通过批次实验,以实验室驯化成熟的短程硝化污泥为研究对象,选取比耗氧速率作为表征指标,考察了受Cd冲击后的短程硝化污泥在不同超声强度、运行方式和辐照时间下的活性变化。研究发现,经超声能够加快Cd冲击后的短程硝化污泥活性恢复,尤其是提高受抑制后的氨氧化菌(AOB)活性。在超声强度0.20 W/m L、工作2 s间歇2 s、辐照时间15 min的超声处理下,AOB活性相比对照组提高了220.89%。对不同辐照时间下受Cd冲击后的短程硝化污泥进行研究,发现超声加快了Cd外排及向稳定态转化的过程,同时还提高了抗氧化系统的响应水平,降低Cd冲击导致的氧化应激,最终减轻Cd胁迫带来的负面效应。超声能够提高短程硝化污泥在Cd冲击下的稳定性。在批次实验的基础上,考察了对照组与超声组在Cd冲击前后的运行情况及污泥特性。结果表明,与对照组相比,经过35天的超声辐照,超声组AOB的半抑制浓度提高了18.60%,表明其对Cd的耐受性更强;在10 mg/L Cd的冲击下超声组的亚硝态氮积累率和AOB活性下降幅度更小,且恢复更为迅速。超声后污泥胞外聚合物总量提高了46.29%,但其中官能团种类大致不变,蛋白质和多糖组分的增加使Cd更多地吸附于表面,阻止其内流。此外,低强度超声波提高了正常状态下的微生物抗氧化能力,在受到Cd冲击抗氧化酶活性增加更为迅速,更快地实现对重金属毒性效应的清除。采用高通量技术对微生物菌群结构进行分析。结果表明,持续周期性的超声波辐照对短程硝化污泥中的微生物进行了筛选,使微生物群落的丰富度略微下降,原有优势菌种进一步富集;同时,具有重金属抗性的微生物也得到了强化。在门水平上,低强度超声波主要提高了拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿菌门(Ignavibacteriae)的相对丰度,使疣微菌门(Verrucomicrobia)、酸杆菌门(Acidobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)成新的优势菌群;在属水平上,低强度超声波主要提高了Ohtaekwangia等好氧反硝化菌的相对丰度。

关键词：低强度超声波短程硝化重金属冲击恢复

低强度超声波强化污水生物处理中超声辐照污泥比例的优化选择

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环境科学 2006年第5期27卷 903-908页

作者：闫怡新刘红北京师范大学环境学院北京100875 北京航空航天大学环境工程系北京100083

通过超声波的SBR反应器与对照反应器处理人工配制生活污水的对比试验,研究了利用低强度超声波强化污水生物处理的另一个重要工艺参数———超声处理污泥比例(即超声处理污泥量占反应器内总污泥量的百分比).设置超声波反应器采用频率35kH... 详细信息

通过超声波的SBR反应器与对照反应器处理人工配制生活污水的对比试验,研究了利用低强度超声波强化污水生物处理的另一个重要工艺参数———超声处理污泥比例(即超声处理污泥量占反应器内总污泥量的百分比).设置超声波反应器采用频率35kHz、声强0.3W/cm2超声波每隔8h取反应器中一定比例的活性污泥辐照10min后再返回反应器.结果表明,超声处理污泥比例为10%时,其COD和NH3-N去除率可分别提高5%和0.5%左右,以好氧呼吸速率(Oxygen Uptake Rate,OUR)表示的污泥活性可提高12%以上.通过对污泥增长率的研究表明,当超声污泥比例为10%,超声波反应器内污泥的增长率比对照反应器降低了11%左右,减轻了后续污泥处理工序的负荷.随着超声处理污泥比例的增加,污泥体积指数SVI持续增大,但是超声污泥比例不超过10%对污泥沉降性能影响不大.因此,在超声强化污水生物处理工艺中,可采用强度0.3W/cm2超声波每隔8h取反应器中的10%的活性污泥辐照10min后再返回反应器,来提高反应器的生物处理效率.

关键词：低强度超声波活性污泥超声辐照污泥比例 COD NH3-N MLSS OUR SVI

低强度超声波对低温下污水生物处理的强化效果及工艺设计

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环境科学 2008年第3期29卷 721-725页

作者：刘红闫怡新北京航空航天大学生物工程系北京100083 郑州大学环境与水利学院郑州450001

为了研究低温条件下超声波对污水生物处理的强化效果,采用强度0.3 ***-2的超声波对好氧活性污泥进行10 min的辐射处理,然后在4℃条件下进行模拟SBR(sequencing batch reactor)反应.以耗氧呼吸速率(oxygen uptake rate,OUR)、脱氢酶活性(... 详细信息

为了研究低温条件下超声波对污水生物处理的强化效果,采用强度0.3 ***-2的超声波对好氧活性污泥进行10 min的辐射处理,然后在4℃条件下进行模拟SBR(sequencing batch reactor)反应.以耗氧呼吸速率(oxygen uptake rate,OUR)、脱氢酶活性(dehydrogenase activity,DHA)和COD为指标,研究了低温条件下超声波对污泥生物活性以及有机物去除效果的改善.结果表明,低温条件下,经超声波处理后污泥活性可提高30%,COD的去除率也可保持常温水平.通过比较可以看出,低温条件下超声波的强化效果较常温条件下更为明显.本研究还以典型的城市二级处理污水处理厂和采用SBR工艺的污水处理厂为例,对低强度超声波在污水处理工艺中的设计和操作进行了说明.

关键词：低强度超声波强化低温城市污水设计