盐度对厌氧系统处理效果的影响

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盐度对厌氧系统处理效果的影响

盐度对厌氧系统处理效果的影响

盐度对厌氧系统处理效果的影响低浓度盐对厌氧微生物生长有促进作用,高浓度盐对厌氧微生物有抑制作用,盐浓度过高易导致厌氧污泥活性降低,甚至会影响污泥中细菌间的平衡,最终导致厌氧系统失衡。

【Abstract】The low concentration salt has promoting effect on anaerobic microbial growth,high salt concentration has inhibitory effect on anaerobic microorganisms,the high concentration of salt can easily reduce the activity of anaerobic sludge,and even some balance between bacteria of sludge,finally result in anaerobic system imbalance.标签:盐度;厌氧;微生物;渗透压;抑制;COD1 引言盐类在微生物生长过程中起着重要作用,尤其是维持膜平衡、调节渗透压和促进酶反应等方面。

一般来说,低浓度盐对厌氧微生物生长有促进作用,高浓度盐对厌氧微生物有抑制作用。

盐浓度过高易导致厌氧污泥活性降低,甚至破坏污泥中几大细菌间的平衡,最终导致厌氧系统失衡。

2 盐度对微生物的抑制原理盐度对微生物的抑制原因主要归纳为[1]:①盐度过高时渗透压过高,微生物脱水引起细胞质壁分离;②高盐情况下的盐析作用导致脱氢酶活性降低;③高氯离子浓度对细菌有毒害作用;④高盐情况下会使水的密度增加,导致活性污泥上浮流失,微生物数量减少。

含盐废水对污水处理系统中生物的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压来破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶,进而影响微生物的生理活动。

随浓度升高盐度对微生物的影响可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类[2],见图1。

厌氧生物处理的特点

厌氧生物处理的特点

厌氧生物处理的特点厌氧生物处理,也称为厌氧消化或厌氧发酵,是一种在无氧环境下利用微生物将有机废弃物转化为甲烷、二氧化碳等小分子有机物和无机物的生物技术。

这种处理方法在环境保护、能源利用以及农业废弃物处理等领域具有广泛的应用前景。

本文将详细介绍厌氧生物处理的特点。

厌氧生物处理具有高效性。

在无氧环境下,微生物通过厌氧呼吸将有机物转化为能量和新的细胞物质。

由于没有氧气竞争,厌氧微生物能够更有效地利用有机物中的能量,使得处理效率高于传统的好氧处理方法。

厌氧生物处理能够产生能源。

在转化有机物的过程中,厌氧微生物会产生大量的甲烷和二氧化碳等小分子有机物,这些物质可以用于生产燃料和化工产品。

因此,厌氧生物处理不仅解决了废弃物处理问题,还为能源生产提供了新的途径。

再者,厌氧生物处理对环境的影响较小。

由于处理过程中不需要氧气,因此不会产生大量的氧化还原产物,对环境造成的污染较小。

同时,由于厌氧处理能够产生甲烷等可燃性气体,可以减少温室气体的排放,对气候变化产生积极影响。

厌氧生物处理能够促进农业废弃物的利用。

农业废弃物如畜禽粪便、秸秆等是丰富的有机资源,通过厌氧消化技术可以将其转化为能源和有机肥,促进农业废弃物的资源化利用。

厌氧生物处理具有高效性、能源产生、环境友好和促进农业废弃物利用等特点,使得它在废弃物处理、能源生产和环境保护等领域具有广泛的应用前景。

然而,厌氧生物处理也存在一些挑战,如启动慢、对水质和气候的适应性差等问题,需要进一步研究和改进。

未来,随着科技的进步和环保意识的增强,厌氧生物处理将在更多领域得到应用和发展。

污水厌氧生物处理的新工艺——IC厌氧反应器引言随着城市化进程的加快,污水处理已成为一个重要的环境问题。

厌氧生物处理作为一种污水处理技术,通过微生物的作用将有机污染物转化为无机物,具有节能、环保等优点。

然而,传统厌氧生物处理工艺存在处理效率低、效果差等问题,因此研发新型的厌氧生物处理工艺势在必行。

高盐度废水对城镇污水处理系统的影响

高盐度废水对城镇污水处理系统的影响

高盐度废水对城镇污水处理系统的影响摘要:工业化进程的加快,高盐度废水的排放量也与日俱增,当这类废水进入城镇污水处理厂时,会对污水处理系统造成一定的冲击。

本文以广东省某城镇污水处理厂受高盐度废水冲击为研究对象,分析了高盐度废水对城镇污水处理系统处理效果的影响,以及相应的控制措施。

关键词:高盐度;废水;污水处理系统;活性污泥系统引言高盐度废水指总含盐质量分数至少1%的废水。

根据排放行业的不同,此类废水除了含有大量的钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根和有机污染物外,部分含有重金属和放射性核素,如化工和制药行业。

高盐度废水主要来源有:(1)工业排放。

主要为电力、煤化工、印染、制药等行业生产过程排放。

(2)海水。

主要以生产、生活利用为主,工业主要用于冷却液、循环水等。

(3)地下水。

如内蒙古河套部分地区、河北平原部分浅层地下水含盐量较高。

1高盐废水对城镇污水处理系统的冲击1.1污水处理系统概况广东省某城镇污水处理厂(下称该厂)设计处理规模为6万吨/日,采用“改良A2/O生化处理+絮凝、沉淀、过滤+紫外消毒”工艺处理污水,采用离心浓缩脱水工艺处理污泥,配套全过程除臭和离子除臭设施。

出水水质执行GB18919-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准及广东省地方标准《水污染物排放限制》DB44/26-2001)的较严值。

1.2进水盐度升高对污水处理系统的影响1.2.1对污水处理系统溶解氧的影响运行以来,该厂对生化池溶解氧的控制基本保持在好氧区溶解氧2.0-4.0mg/L。

自10月起,高盐废水进入污水处理系统后,溶解氧浓度呈下降趋势,当盐度高达3.8ppt时,溶解氧由2.0mg/L降至1.0mg/L,对系统造成一定的冲击,通过提高气水比,增大曝气,溶解氧缓慢升高恢复至正常。

盐度对溶解氧的影响情况如图1所示。

当进水盐度升高时,溶解氧基本呈下降趋势。

当盐度降低至趋于平稳时,溶解氧上升至恢复正常值。

NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响分析

NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响分析

NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响分析【摘要】摘要:本文系统分析了NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响。

研究发现,适量的NaCl盐度可以促进活性污泥的生长和代谢,但高盐度会抑制微生物群落的生物活性,影响活性污泥的稳定性和处理效果。

针对这一问题,结合控制策略如添加耐盐微生物或调节处理工艺参数,可以有效降低NaCl盐度对活性污泥的影响,提高污水处理效率。

未来研究可以重点关注NaCl盐度对活性污泥微生物群落结构和功能的影响机制,为活性污泥处理系统的优化设计提供更多理论支撑。

通过本文的研究,可以全面了解NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响及控制策略,为相关领域的实际应用提供参考依据。

【关键词】关键词:NaCl盐度、活性污泥处理系统、微生物群落、污泥活性、污水处理效果、控制策略、研究背景、研究目的、影响分析、结论、展望未来研究方向。

1. 引言1.1 研究背景研究背景:活性污泥处理系统是目前常用的一种污水处理技术,其通过微生物对污水中有机物进行降解,以达到净化水质的目的。

在实际应用过程中,污水中可能含有不同程度的NaCl盐度,由于盐度会影响活性污泥系统中的微生物群落结构和代谢活性,因此对活性污泥处理系统的稳定性和处理效果产生一定的影响。

为了更好地了解NaCl 盐度对活性污泥处理系统的影响,并为今后的污水处理工作提供更好的指导,对NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响进行深入研究具有重要的理论和实践意义。

本文将对NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响进行分析和探讨,希望通过本研究能够为活性污泥处理系统的优化和改进提供一定的参考依据。

1.2 研究目的本文旨在探讨NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响,并分析其具体作用机制,从而为活性污泥处理系统的优化和改进提供理论依据。

具体目的如下:1. 分析NaCl盐度对活性污泥的影响:通过对不同盐度条件下活性污泥的生物学特性、养分转化特征等进行研究,揭示NaCl盐度对活性污泥结构和功能的影响机制。

盐分对餐厨垃圾厌氧消化的影响

盐分对餐厨垃圾厌氧消化的影响

盐分对餐厨垃圾厌氧消化的影响刘研萍;王玮;陈雪;袁海荣;邹德勋;朱保宁;李秀金【摘要】高盐分对餐厨垃圾厌氧消化具有一定影响作用.文章采用批式试验,考察了不同Na+浓度下,厌氧消化产气量,甲烷含量,VFA,产甲烷菌数量等的变化,分析了不同Na+浓度对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响,同时考察了连续式反应器(CSTR)中Na+浓度的变化趋势.试验结果表明,Na+浓度越高对餐厨垃圾厌氧消化产气性能的抑制越严重.当Na+浓度为5 g·L-1时,累积产气量为对照累积产气量的51%;而当Na+含量为10 g·L-1时,累积产气量为对照组累积产气量的1%;随着Na+浓度的升高,VFA大量积累;通过荧光显微镜观察到,Na+浓度升高后,产甲烷菌数量有所下降.在餐厨垃圾厌氧消化连续运行过程中,随着负荷的升高和运行天数的延续,反应体系中Na+不断累积,Na+累积速率亦逐渐升高.【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2016(034)002【总页数】5页(P53-57)【关键词】Na+浓度;餐厨垃圾;厌氧消化;抑制作用【作者】刘研萍;王玮;陈雪;袁海荣;邹德勋;朱保宁;李秀金【作者单位】北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京国能中电节能环保技术有限责任公司,北京100020;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029【正文语种】中文【中图分类】S216.4;X705随着经济持续增长和城市化进程,我国城市餐厨垃圾产生量不断攀升,目前,年产生量已达6000多万吨,并持续增长[1]。

餐厨垃圾的特点是有机物含量高(80%~90%)、含有多种复杂组分(蛋白质、脂肪、碳水化合物、无机盐类等)、含水率高(75%~90%),相对于卫生填埋、焚烧和堆肥等处理处置方式,厌氧消化更适合有机物含量和含水率高的生物质废物的处理与能源化转化[2]。

高盐度有机废水对生物处理系统的影响研究进展

高盐度有机废水对生物处理系统的影响研究进展
关键词: 高盐度有机废水; 生物处理; 生物驯化 中图分类号: X703 文献标识码: A 文章编号: 1003- 6504(2006)06- 0109- 03
高含盐量有机废水是指含有机物和至少3.5%的总 溶解性固体物( TDS) 的废水[1], 如皂素废水、石油开采 废水、染料加工废水以及海水直接利用后排放的废水。 在这些废水中除了含有有机污染物外, 还含有大量的 无机盐, 如Cl- 、SO42- 、Na+、Ca2+等离子, 虽然这些离子 都是微生物生长所必需的营养元素, 在微生物的生长 过程中起着促进酶反应, 维持膜平衡和调节渗透压的 重要作用。但是若这些离子浓度过高, 会对微生物产 生毒性, 从而严重影响生物工艺在高盐度有机废水处 理中应用。其主要原因在于: 高盐度环境下由于盐析 作用致使微生物的脱氢酶活性降低; 盐浓度升高时, 水 的渗透压也会随之升高, 使微生物细胞脱水引起细胞 原生质分离, 从而导致微生物细胞破裂而死亡[2]。
许多学者发现盐浓度的变化对生物处理系统存 在影响, 高含盐有机废水对生物处理不利, 盐浓度的 波动对生物处理影响更大。文湘华等认为盐浓度的变 化过大会导致细胞组分的分解[8], 在延时曝气工艺中, 急剧的盐度增高导致 BOD 去除率降低; 反之, 当进水 由含盐水换成一般废水时, 曝气池中污泥浓度降低。 降低含盐浓度比增加含盐浓度对微生物的影响更大,
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第 29 卷 第 6 期 2006 年 6 月
当无盐系统突然加入 30g/LNaCl 时, 系统 BOD 去除 率 降 低 了 30%, 而 当 污 泥 经 30g/LNaCl 驯 化 后 , 瞬 间 降低反应器内盐的浓度到 2g/L, 系统 BOD 去除率则 降低了 75%左右。刘洪亮利用生物滤池所做的研究表 明在 250mg/L 环境中稳定运行的活性污泥系统, 受不 同盐浓度冲击后, 在系统恢复的过程中发现, 冲击幅 度小的则恢复较快, 冲击幅度大的则恢复速度较慢, 在 系 统 恢 复 稳 定 后 , BOD 去 除 率 比 无 盐 时 低 10%[9]。 而 Yucel Tokuz 等 研 究 含 有 NaCl 35g/L 的 废 水 时 发 现, 盐度的增加对活性污泥处理系统仅有轻微的影 响, 出水 COD 随含盐量的增加而升高 [10]。由此可见, 高含盐废水的生物处理, 盐浓度大幅度的变化会影响 高含盐废水生物处理系统的正常运行, 盐度的改变直 接影响渗透压的变化, 渗透压的急剧变化会直接导致 细胞活性降低甚至是死亡。所以在稳定的高含盐有机 废水生物处理系统中, 应该加强对盐浓度变化的监测 和控制, 使盐浓度的波动控制在一定范围之内, 从而 可使生物处理系统始终保持在稳定的运行状态。 1.3 高盐浓度对污泥沉降性能的影响

氯化钠对厨房垃圾厌氧发酵产沼气影响 周福刚

氯化钠对厨房垃圾厌氧发酵产沼气影响 周福刚

氯化钠对厨房垃圾厌氧发酵产沼气影响周福刚摘要:厨房垃圾的特点是含水率高,易腐烂,富含脂肪和有机物,处理不当会严重危害人类的生产和生活。

通过在厨房垃圾发酵过程中加入不同质量浓度的氯化钠,分析了氯化钠对厨房垃圾厌氧发酵沼气生产的影响。

关键词:氯化钠;餐厨垃圾;厌氧发酵;沼气;脱氢酶人们的生活水平提高了,城市化加快了,餐饮企业增多了,厨房垃圾产生量也增多了,厨房垃圾在城市生活垃圾中所占比例增加。

厨房垃圾如果处理不当,将严重污染环境。

厨房垃圾是生活垃圾的主要组成部分,主要以淀粉、膳食纤维、动物脂肪等有机物为基础,含水量高,厌氧发酵技术使烹饪成为可能废物中的有机物被转化为宝藏,转化为清洁能源——沼气——作为一种资源。

一、厨房垃圾的的概述1.厨房垃圾的来源。

厨房垃圾也被称为“餐厨垃圾”,广义上主要是指人们在家里、酒店、餐馆和食堂消费时产生的餐饮垃圾。

随着经济的发展和城市化进程的加快,餐饮企业的数量,生活水平和消费水平的提高,产生的厨房垃圾比例越来越大,对环境造成了严重的污染。

此外,厨房垃圾通常占家庭垃圾的相当大的比例。

根据相关研究的统计数据,由于餐饮企业的增长,厨房垃圾的年平均产量已经超过6000万吨。

2.厨房垃圾的特点。

从厨房垃圾的生产来看,它的成分主要由食物残渣组成,如大米、面点、肉类、骨骼、蔬菜、纸张、塑料和筷子。

很明显,厨房垃圾的组成很复杂和含水率很高,餐厨余垃圾的含水率在,75-85%左右,挥发性有机质大约为80%。

易腐食品存在高浓度的盐,含量在4%左右,同时富含油脂的营养元素,如:氮、磷、钾同时含有一定量的钙、铁等,属于微量元素类,其含量对生物发酵生物降解的危害较小。

3.厨房垃圾的影响。

厨房垃圾由于不同地域人们的生活习俗和生活方式有差异,造成厨房垃圾的组分存在较大差异。

厨房垃圾若不进行妥善处置将对生态环境造成严重后果,也有影响居民生活,主要是以下几点:(1)污染环境、影响市容。

因餐厨垃圾含有较高的有机质和水分,容易受到微生物的作用,而发生腐烂变质现象;且废弃放置时间越久,腐败变质现象就越发严重。

盐度对厌氧系统处理效果的影响

盐度对厌氧系统处理效果的影响

【 摘
要】 低浓度盐对厌氧 微生物生长有 促进 作用, 高浓度盐对 厌氧微生物有抑制作用, 盐浓度过高易导致 厌氧污泥活性降低. 甚
至 会 影 响 污 泥 中细 菌 间 的 平衡 , 最 终 导 致 厌 氧 系统 失衡 。
【 A b s t r a c t ] T h e l o w c o n c e n t r a t i o n s a l t h a s p r o m o t i n g e f e c t o n a n a e r o b i c m i c r o b i a l g r o w t h , h i g h s a l t c o n c e n t r a t i o n h a s i n h i b i t o r y e f e c t o n
YU B a o - t o n g , GUO Ru i ・ l i , Z AH ANG J i n — c h e n g
( S h a n d o n g Yi y u a n E n v i r o n me n t a l P ot r e c t i o n T e c h n o l o g y C o . L t d . , Z a o z h u a n g 2 7 7 8 0 0 , C h i n a )
a n a e r o b i c mi c r o o r g ni a s ms , t h e h i g h c o n c e n t r a t i o n o fs a l t c a n e a s i l y r e d u c e t h e a c t i v i t y of na a e r o b i c s l u d g e , a n d e v e n s o me b a l nc a e b e t we e n

NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响

NaCl盐度对活性污泥处理系统的影响

摘要:海水冲厕是一项具有重大节水意义的工程。

针对所产生的含盐生活污水的处理,试验研究NaCl盐度对活性污泥处理系统的综合影响。

分别研究不同盐度驯化下活性污泥的生长、有机物降解和去除情况、SBR反应系统内溶解氧随时间的变化以及污泥沉降性等。

试验结果表明,NaCl盐度影响了微生物的生长,降低有机物降解速率和去除率,但是却增强了细胞的溶胞作用和微生物的呼吸作用。

关键词:海水冲厕活性污泥含盐污水盐度1 引言海水代用在城市生活中主要用于冲洗道路和器具、冲洗厕所、消防和游泳等方面。

其中以海水冲厕应用最广,用水量最大[1]。

针对这些实践所产生的含盐污水的处理,国内外采用各种处理工艺进行研究Hamoda和Al Atar [2]利用完全混合式反应器研究了盐度对活性污泥处理效率的影响;Lawton和Eggert [3]利用滴滤池研究盐度对生物膜的影响;Mills和Wheatland [4]使用渗滤器处理含盐生活污水;Steward [5]等用延时曝气系统处理含盐废水。

然而,研究的结果不很一致。

为此有必要研究盐度对活性污泥处理系统的综合影响。

2 试验器材与方法采用实际生活污水,用NaCl将进水配成0、5、1015、20、25、30和35g/L等盐度水平。

试验采用3个平行的SBR 反应器,3个反应器接种等量的来自市政污水处理厂二沉池的回流污泥,分别以3个不同的进水CODcr浓度进行驯化,即人为的将进水CODcr浓度调为740mg/L(称为高有机物浓度)、320mg/L(称为中有机物浓度)、150mg/L(称低有机物浓度)。

然后按逐渐升高的NaCl盐度(以下简称盐度)对3个反应系统进行盐度驯化,在每个盐度水平驯化结束后的稳定运行期间进行试验。

研究不同盐度驯化下活性污泥生长、有机物去除率、溶解氧浓度及出水悬浮固体浓度。

试验保证污泥浓度基本相同。

充分供气。

温度控制在(20±2)℃。

3 试验结果与分析3.1 盐度对活性污泥生长的影响从图1可以看出盐度对活性污泥生长的影响。

餐厨垃圾厌氧消化过程中盐度对产气量的毒性抑制研究

餐厨垃圾厌氧消化过程中盐度对产气量的毒性抑制研究

餐厨垃圾厌氧消化过程中盐度对产气量的毒性抑制研究垃圾成分包括米饭、将垃圾中杂质(贝壳、骨头、纸巾、牙签等)剔除之后使用家用搅肉机粉碎打浆,所有垃圾打浆完毕后混合均匀,经测定,其为图1 发酵过程中每日产气量变化图2 发酵气体累计产气量的变化从图2可以看出,A、B、C、D反应器的累计产气量分别为3 180、2 950、1 850、890 mL,每克(TS)餐厨垃圾发酵产气量分别为106、98.3、61.7、29.6 mL。

在反应器D中,气体产生量明显受到了盐度抑制,累积产气量只有对照组的28%,产甲烷生成过程被高浓度Na+严重抑制。

半数抑制浓度是指能引起受试过程的某种效应50%抑制的浓度[10],用来比较受试物的毒性抑制程度。

根据图2,本试验对照组每克(TS)餐厨垃圾发酵产气量为106 mL,其50%产气量抑制对应的Na+浓度为9.13 g/L。

Rinzema等[11]试验认为,Na+浓度低于5.0 g/L对厌氧发酵的影响较小,当Na+浓度为10.0 g/L时,50%产甲烷活性受到抑制,与本次试验结果接近。

图3 不同盐度浓度影响下甲烷含量变化有研究表明,由于微生物的酶反应、膜平衡以及渗透压的调节都需要无机盐,无机盐含量适当时微生物生长代谢旺盛,若含盐量继续增高,反而对微生物起到抑制作用。

高浓度的氯化钠会抑制产甲烷菌的活性,使发酵气体中的甲烷含量降低。

发酵气体中的甲烷含量也是垃圾处理厂重要的运行指标,发酵气体甲烷含量高可以减轻后续的气体提纯工序。

本试验表明,高浓度盐能够降低发酵气体中的甲烷含量。

2.3 对发酵过程中COD变化的影响从图4可以看出,B反应器、C反应器和D反应器发酵一开始,COD就迅速增加,最高分别可达 11 000、12 800、15 400 mg/L,而且下降缓慢,一直维持着较高的COD值,直到发酵期21 d结束后,COD的浓度仍然可以达到4 000、8 600、11 000 mg/L,这说明由于高浓度盐度的抑制作用,抑制了产甲烷菌的生长,餐厨有机垃圾的水解产物不能通过产甲烷反图4 对发酵过程中COD浓度的影响12 000 mg/L,发酵气体产生量逐渐减少,甲烷含量逐渐降低。

盐度变化对厌氧污泥胞外聚合物的影响

盐度变化对厌氧污泥胞外聚合物的影响

盐度变化对厌氧污泥胞外聚合物的影响1 引言食品加工、皮革制造及石油等行业的快速发展造成含盐有机废水排放量日益增加,这类废水除具有高盐度外,通常还含有较高浓度的有机物,因此,采用厌氧生物处理技术处理此类含盐有机废水更具实用性.升流式厌氧污泥流化床(UASB)、厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR)和膨胀颗粒污泥床(EGSB)等厌氧生物处理技术已经被证明可以有效地处理含盐有机废水.胞外聚合物(EPS)是微生物通过新陈代谢作用和细胞自溶形成的附着于细胞壁外的大分子粘性有机多聚物,其在细胞壁表面呈流变性双层结构,内层为紧密结合型EPS(TB-EPS),与细胞壁结合较紧密,具有一定外形,相对稳定地附着于细胞壁外;外层为松散结合型EPS(LB-EPS),可向周围环境扩散,为无明显边缘的粘液层.EPS主要由蛋白(PN)和多糖(PS)组成,并含有少量的腐殖酸、核酸等.EPS的这种组成有利于微生物细胞间的粘附和聚集,并影响污泥絮体的理化性质,如沉降性、絮凝性、脱水性、表面带电性等.因此,研究胞外聚合物在废水生物处理系统中的作用对于维持工艺的稳定运行十分必要.EPS含量和组成的变化与废水中营养物质浓度、基质种类、溶解氧含量、重金属离子等有毒有害物质浓度及盐度等有关.近年来,废水中盐度的变化对污泥EPS含量和组成的影响已经引起学者广泛关注.Abbasi等发现,进水盐度的增加能刺激微生物分泌更多的胞外多糖以降低渗透压的升高对细胞的破坏.Ismail等发现,厌氧污泥EPS中PN含量在进水Na+浓度为10 g · L-1和20 g · L-1时没有显著不同,而Na+浓度为10 g · L-1时,EPS中PS 含量更高.Wang等研究了盐度变化对好氧颗粒污泥EPS的影响,发现进水盐度由0逐渐增加至8%会导致好氧污泥LB-EPS和TB-EPS中PN和PS含量增加,PN/PS比降低,LB-EPS和TB-EPS 含量与颗粒污泥容积指数(SVI)正相关.人们对进水中盐度的变化对厌氧和好氧污泥EPS含量和组成的影响已经做了大量研究,然而,关于盐度的增加对厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS含量与组成的影响报道较少,并且不同盐度下厌氧污泥的理化性质与胞外聚合物间关系的研究未见报道.针对上述问题,本文拟研究UASB厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS中PN和PS含量随着进水盐度增加的变化规律,并利用三维荧光(3D-EEM)和傅里叶变换红外(FTIR)技术分析不同盐度下LB-EPS和TB-EPS的组成和结构,讨论LB-EPS和TB-EPS中PN和PS组成和含量的变化与污泥沉降性间的关系,以期为含盐有机废水厌氧处理的研究提供有益借鉴.2 材料与方法2.1 试验装置UASB反应器如图 1所示,反应器由有机玻璃柱制成,反应器主体分为上、下两部分,上部为沉淀区,下部为反应区,反应区内径8 cm,高80 cm,有效容积4 L,沉淀区内径15 cm,有效高度15 cm,有效容积2 L,反应器总高100 cm,总有效容积6 L.采用蠕动泵向UASB反应器进水,流量为0.42 L · h-1,水力停留时间为24 h,反应器外设有循环泵以使废水和污泥充分接触.UASB反应器在常温下运行.图 1 UASB反应器示意图2.2 实验用水和接种污泥模拟含盐有机废水主要成分如下(mg · L-1):葡萄糖1536,NaNO3 364,KH2PO4 79,盐度和微量元素由海水晶提供.盐度为 3%(每升含30 g 海水晶)条件下,海水晶成分如下(mg · L-1):Na+ 9880,Mg2+ 950,Cl- 18025,SO42- 2500,K+ 360,Ca2+ 300,Zn2+ 0.015,Mn2+ 0.013,Fe2+ 0.13,Co2+ 3×10-4,Mo6+ 3×10-3,Sr+ 7.5×10-3,I- 0.07,Se6+ 3.5×10-4,Cu2+ 0.05,活性磷酸盐 0.045,亚硝酸盐 0.01,硝酸盐 0.3.进水 pH 控制在 7.5 左右.青岛市李村河污水处理厂消化污泥作为UASB反应器接种污泥,污泥浓度(MLSS)为4.23 g · L-1.2.3 分析方法2.3.1 胞外聚合物提取和测定依据Li等的方法适当修改后提取LB-EPS和TB-EPS.取反应器中污泥样品40 mL,在6000 r · min-1下离心5 min,弃去上清夜,得到浓缩的污泥;用预热到70 ℃的NaCl溶液(与污泥样品具有相同盐度)稀释至40 mL,盖紧盖子并快速振荡1 min;将提取后的混合液于6000 r · min-1离心10 min,收集上清液,即为LB-EPS.用NaCl溶液(与污泥样品具有相同盐度)稀释至40 mL,60 ℃水浴30 min后再在6000 r · min-1下离心15 min,收集上清液,即为TB-EPS.上清液经过0.45 μm醋酸纤维素膜过滤后分析LB-EPS和TB-EPS中PN和PS含量.PN 含量采用Folin酚法测定,PS含量采用蒽酮比色法测定.以LB-EPS(或TB-EPS)中PN和PS含量之和表示LB-EPS(或TB-EPS)总量.2.3.2 三维荧光光谱分析采用荧光分光光度计(F-4600,Hitachi,日本)测定LB-EPS和TB-EPS三维荧光光谱.激发波长(λEx)范围为200~400 nm,扫描间隔5 nm;发射波长(λEm)范围为200~500 nm,扫描间隔5 nm;激发光和发射光的狭缝均为10 nm,扫描速度为1200 nm · min-1.采用Origin 8.1软件绘制光谱图.2.3.3 傅里叶变换红外光谱分析采用傅里叶变换红外光谱仪(Tensor 27,Bruker Optics,德国)测定LB-EPS和TB-EPS红外光谱.LB-EPS和TB-EPS提取液经过冷冻干燥处理后与光谱纯KBr按照1 ∶ 100质量比研磨混合,并于一定压力下保持若干分钟制成半透明薄片,在400~4000 cm-1波数范围内扫描,检测器分辨率为4 cm-1.2.3.4 常规分析测定方法COD、NO3--N、NO2--N、MLSS、MLVSS及SVI均采用国家规定的标准方法测定,pH采用便携式pH仪测定.3 结果与分析(Results and discussion)3.1 盐度变化对UASB反应器反硝化性能的影响不同盐度下进出水中COD、NO3--N和NO2--N的变化如图 2所示.废水中盐度的增加会使细胞外渗透压升高,这可能会引起细胞的质壁分离、脱水和活性的降低,甚至是解体死亡.每次增加进水中盐度的初期,由于反硝化菌受到渗透压升高的冲击作用,细胞的代谢活性受到抑制,导致出水中COD和NO3--N浓度较高,随着反硝化菌对高渗透压的承受能力不断提高,出水中COD和NO3--N的浓度也逐渐降低.进水盐度由0逐渐增加至8%,COD平均去除率由90%降至44%,NO3--N平均去除率由95%降至45%.盐度的增加会引起反硝化菌生长缓慢、代谢活性降低,进而导致COD和NO3--N去除率随着进水盐度的增加而下降.此外,盐度的增加也会刺激微生物分泌更多的胞外聚合物,而多余的胞外聚合物会堵塞底物传输的通道,从而降低底物的传质速率,这也可能导致COD和NO3--N去除率随着进水盐度的增加而降低.不同盐度下出水中没有显著的NO2--N累积.图 2不同盐度下进出水中COD、NO3--N和NO2--N的变化(a. COD,b. NO3--N,c.NO2--N)3.2 不同盐度下厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS中PN和PS含量的变化不同盐度下,UASB反应器出水水质稳定后取厌氧污泥用于LB-EPS和TB-EPS中PN和PS 含量变化的分析,结果如图 3所示.进水盐度由0逐渐增加至8%,LB-EPS中PN和PS的含量分别由3.75和1.19 mg · g-1(以VSS计)增加至26.82和14.65 mg · g-1(以VSS计),TB-EPS 中PN和PS含量分别由9.70和2.55 mg · g-1(以VSS计)增加至30.11和12.92 mg · g-1(以VSS计).不同盐度下,LB-EPS和TB-EPS中PN含量总是高于PS含量,这与EPS中存在大量的胞外酶有关.进水中盐度的增加导致细胞内外离子浓度的差异增大,为调节这种差异,细胞在渗透压升高的胁迫下通过分泌大量的酶和其他辅助物质增强主动运输和扩散等运输活动以适应环境的变化,从而维持正常的新陈代谢,这可能是导致EPS中PN和PS含量随着进水盐度增加而增多的原因.另外,不能适应环境中盐度增加的细胞的解体也会使胞内蛋白和多糖等大分子物质释放,这也会导致EPS中PN和PS含量增加.Li等报道了相似的结果,进水盐度由0.4%逐渐增加至2%会导致厌氧污泥EPS中PN和PS含量增加.然而Ismail等发现,厌氧污泥EPS中PN含量在进水Na+浓度为10 g · L-1和20 g · L-1时没有显著不同,而Na+浓度为10 g · L-1时,EPS中PS含量更高.学者关于进水盐度的变化对厌氧污泥EPS中PN和PS含量影响的报道结果并不一致,这可能与实验条件的不同有关.进水盐度由0逐渐增加至8%,LB-EPS和TB-EPS中PN/PS比分别由3.2和3.8降低至1.8和2.3,表明盐度的增加更容易引起EPS中PS含量的变化.PS分子中含有大量的极性基团,其与水分子结合能力较强,所以PS可以限制水分的流动,在高渗透压下,EPS中PS含量的增加可以降低细胞的水分流失,这可以被视为细胞抵御环境中渗透压增加的一种方式.Abbasi等发现,细胞外盐度的增加会刺激细菌分泌更多的胞外PS以降低渗透压增加对细胞的破坏.Zou等也报道了相似的结果,盐度增加导致胞外PS含量的增加.进水盐度低于4%时,LB-EPS中PS含量低于TB-EPS中的PS含量,而进水盐度高于4%时,LB-EPS中PS含量更高.图 3不同盐度下LB-EPS和TB-EPS中PN和PS的变化(a.LB-EPS,b.TB-EPS,c.PN/PS比)3.3 不同盐度下厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS的三维荧光光谱不同盐度下厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS的三维荧光光谱如图 4所示.X轴和Y轴分别代表发射光谱(λEx)和激发光谱(λEm),等高线代表荧光强度.荧光峰A(275~280 nm /335~345 nm)和B(220~225 nm /335~350 nm)为类蛋白荧光,分别与色氨酸蛋白类物质和芳环蛋白类物质有关;荧光峰C(325~340 nm /435~440 nm)为类胡敏酸荧光,与胡敏酸类物质有关.不同盐度下,荧光峰A和荧光峰B在LB-EPS和TB-EPS中均被检测到,表明厌氧污泥胞外聚合物中的蛋白由色氨酸蛋白类物质和芳环蛋白类物质组成.在盐度为4%和8%条件下,荧光峰C在TB-EPS中被检测到,表明胡敏酸类物质的存在,这与死细胞和大分子物质(如蛋白质和多糖)的分解有关,反映了盐度的增加对细胞的毒害作用.LB-EPS的3D-EEM光谱中没有检测到类胡敏酸荧光,这可能与胡敏酸类物质含量较低有关.不同进水盐度下,荧光峰位和峰强度如表 1所示.与进水盐度为0时LB-EPS和TB-EPS荧光峰位相比,进水盐度为8%时,LB-EPS中荧光峰A沿发谢光谱和激发光谱方向红移5 nm,TB-EPS中荧光峰A沿激发光谱方向红移5 nm.荧光峰的红移表明荧光基团中羰基、羧基、羟基和胺基增加.进水盐度为8%时,LB-EPS中荧光峰B沿发射光谱方向红移5 nm,盐度为4%和8%时,沿激发光谱方向分别蓝移5 nm和10 nm,荧光峰的蓝移表明荧光基团中芳香环减少.荧光峰的移动反映了盐度的增加导致厌氧污泥胞外聚合物中色氨酸蛋白类物质和芳环蛋白类物质中各组分的含量存在变化,引起这种变化的机理和变化的规律需要被进一步的研究.图 4不同盐度下LB-EPS和TB-EPS三维荧光光谱(a.LB-EPS(0) ,b.TB-EPS(0) ,c.LB-EPS(4%),d. TB-EPS(4%),e.LB-EPS(8%),f. LB-EPS(8%)) 表 1 不同盐度下厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS中荧光峰特征3.4 不同盐度下厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS的红外光谱不同盐度下LB-EPS和TB-EPS的红外光谱如图 5所示.3440~3454 cm-1处的宽吸收峰是羟基(来自于多糖化合物)和氨基(来自于蛋白质)的伸缩振动导致,由于EPS组成的复杂性,因此很难准确确定3450 cm-1附近的宽吸收峰由何种基团的伸缩振动导致;1630 cm-1附近吸收峰是蛋白质二级结构中β-sheets的C O伸缩振动导致;1400 cm-1附近吸收峰是甲基中C—H键振动产生的;1100 cm-1附近吸收峰是多糖类化合物C—O键的伸缩振动导致 ;小于1000 cm-1为指纹区;600~900 cm-1的吸收峰说明样品中存在不饱和键.LB-EPS和TB-EPS在3450、1600和1100 cm-1处均有明显的吸收峰存在,表明LB-EPS和TB-EPS样品中蛋白质类和多糖类化合物的存在.不同进水盐度下,厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS红外光谱峰位是相似的,但峰的相对强度随进水盐度的增加而表现出不同的变化.LB-EPS和TB-EPS中1100 cm-1附近吸收峰相对强度随着盐度增加而显著增强,表明进水盐度增加导致厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS中多糖的C—O组分相对含量增加.图 5不同盐度下LB-EPS和TB-EPS红外光谱(a.LB-EPS,b.TB-EPS)3.5 不同盐度下LB-EPS和TB-EPS与厌氧污泥沉降性的关系进水盐度为0、1%、2%、3%、4%、6%和8%条件下,UASB反应器出水水质稳定后,分别在第78、94、115、136、155、190和240 d取厌氧污泥用于LB-EPS、TB-EPS和SVI分析,结果如图 6所示.进水盐度由0逐渐增加至8%,厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS含量分别由4.94和12.25 mg · g-1(以VSS计)增加至41.47和43.04 mg · g-1(以VSS计).LB-EPS和TB-EPS 的变化与盐度的增加呈明显的线性关系,R2分别为0.9003(LB-EPS)和0.8851(TB-EPS),由此可知,LB-EPS的变化与进水盐度的增加关系较TB-EPS更紧密.TB-EPS与细胞壁结合较紧密,具有稳定的外形,而LB-EPS为无明显边缘的粘液层,可向周围环境扩散,这可能导致LB-EPS 的含量更容易受环境因素变化的影响.随着进水盐度由0逐渐增加至8%,厌氧污泥SVI由88 mL · g-1增加至140 mL · g-1,SVI与盐度呈现出较好的线性关系,R2为0.9391.SVI的增加表明进水盐度的增加导致厌氧污泥沉降性恶化.有学者发现,盐度增加会导致微生物分泌出更多的胞外聚合物以抵御渗透压升高对细胞的破坏,胞外聚合物与大量水分子结合,结构疏松,因此,其含量的增加导致污泥絮体压缩性能变差,进而造成污泥沉降性能的恶化.为了更深入地理解进水盐度的增加对厌氧污泥SVI的影响,不同盐度下LB-EPS和TB-EPS与SVI 间的关系被分别分析(图 7).SVI与LB-EPS和TB-EPS均正相关,且相关系数r分别为0.915和0.911(p <0.01,n=7) .Li等发现,LB-EPS与SVI正相关,TB-EPS含量的变化对SVI没有影响.然而,Ye等的研究结果显示,LB-EPS和SVI负相关,TB-EPS与SVI正相关.学者关于LB-EPS与TB-EPS对SVI影响的报道是不一致的,这可能与LB-EPS和TB-EPS含量与组成的不同有关.进水盐度的增加可以刺激微生物分泌更多的PS,这导致LB-EPS和TB-EPS中PN/PS 比随着盐度的增加而降低.PS是EPS的亲水成分,PN是EPS的疏水成分,较低的PN/PS比导致污泥絮体的疏水性降低,不利于污泥絮凝,进而降低污泥的沉降性.Chen等报道了相似的结果,SVI随着EPS中PN/PS比的降低而增加.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

盐度对厌氧氨氧化Anammox生物脱氮效率的影响研究刘成良

盐度对厌氧氨氧化Anammox生物脱氮效率的影响研究刘成良

第31卷第9期2011年9月环境科学学报Acta Scientiae CircumstantiaeVol.31,No.9Sep.,2011基金项目:广西自治区工信委项目(No.2009058);广西科技厅项目(No.PF090499);中日合作厌氧氨氧化生态工程技术研究(No.UF09005Y )Supported by the Program of Guangxi Industry and Information Committee (No.2009058),the Program of Guangxi Science and Technology Department (No.PF090499)and the Sino-Japanese Cooperation Program on Anammox Eco -Engineering Technology Research (No.UF09005Y )作者简介:刘成良(1965—),男,博士,E-mail :diancibode@qq.com ;*通讯作者(责任作者),E-mail :chenzhcheng@163.com Biography :LIU Chengliang (1965—),male ,Ph.D.,E-mail :diancibode@qq.com ;*Corresponding author ,E-mail :chenzhcheng@163.com刘成良,刘可慧,李天煜,等.2011.盐度对厌氧氨氧化(Anammox )生物脱氮效率的影响研究[J ].环境科学学报,31(9):1919-1924Liu C L ,Liu K H ,Li T Y ,et al .2011.Effects of salinity on nitrogen removal with the Anammox process [J ].Acta Scientiae Circumstantiae ,31(9):1919-1924盐度对厌氧氨氧化(Anammox )生物脱氮效率的影响研究刘成良1,刘可慧1,李天煜1,陈洪波1,莫少锋2,陈真诚1,*1.桂林电子科技大学生命与环境科学学院,桂林5410042.桂林医学院附属医院,桂林541004收稿日期:2010-11-16修回日期:2011-01-13录用日期:2011-01-17摘要:利用UASB 反应器,采用厌氧氨氧化(Anammox )工艺处理模拟废水,经过106d 无盐运行后,进行加盐试验(其盐度范围为0 33g ·L -1,以NaCl 计),探讨盐度对Anammox 菌脱氮效率的影响.结果表明:适合Anammox 菌驯化的最初盐度为2.5g ·L -1;当盐度≤30g ·L -1时,随着盐度的增加,Anammox 菌的脱氮效率表现为稳中有升的趋势,总氮的去除效率超过75%;当盐度大于30g ·L -1时,Anammox 菌的脱氮效率受到显著抑制(p <0.05),但这种抑制作用在盐度低于30g ·L -1时能够得到解除;在整个盐度试验期间,NH +4-N 和NO -2-N 的去除速率与NO -3-N 的生成速率的比值与Anammox 作用的理论值非常接近,说明系统能够比较好地遵循Anammox 生物脱氮的理论途径.关键词:盐度;厌氧氨氧化;模拟废水;生物脱氮效率文章编号:0253-2468(2011)09-1919-06中图分类号:X703.1文献标识码:AEffects of salinity on nitrogen removal with the Anammox processLIU Chengliang 1,LIU Kehui 1,LI Tianyu 1,CHENG Hongbo 1,MO Shaofeng 2,CHEN Zhencheng 1,*1.College of Life and Environmental Science ,Guilin University of Electronic Technology ,Guilin 5410042.Guilin Medical College Affiliated Hospital ,Guilin 541004Received 16November 2010;received in revised form 13January 2011;accepted 17January 2011Abstract :An up-flow anaerobic sludge blanket reactor was operated in order to investigate the effects of salinity (sodium chloride formulations ,ranging from 0to 33g·L -1)on nitrogen removal via the Anammox process.The reactor had been run for 106days under no salinity-stress condition before this experiment.The results showed that the appropriate salinity for the Anammox bacteria to be acclimatized was about 2.5g ·L -1.The nitrogen removal efficiency increased steadily at salinities below 30g·L -1and the total nitrogen removal efficiency was over 75%.The nitrogen removal efficiency was significantly inhibited as the salinity increased over 30g ·L -1(p <0.05).However this kind of inhibition was reversible.The ratio of NH +4-N (removal rate )and NO -2-N (removal rate )to NO -3-N (product rate )matched the theoretical values of the Anammox process over the whole experiment period ,revealing that Anammox nitrogen removal theory is suitable for application to high salinity synthetic wastewater.Keywords :salinity ;Anammox ;simulated wastewater ;biological nitrogen removal efficiency1引言(Introduction )近年来,一些沿海城市为缓解淡水资源日益紧缺的现状,开始推行海水直接利用或混合利用的方法,如将其作为工业用水、市政用水等,这在一定程度上导致了高盐度废水排放量剧增,已成为近海海域污染的重要来源之一,并使近海海域的污染日益加重(郭沙沙等,2009).研究发现,仅在我国的四大海域,V 类和劣V 类水质的水面就达30%,主要污染物为NH +4-N 和P (杨波,2007).此外,海上石油和天然气开采废水(王志霞等,2002)、城市垃圾渗滤液等废水中的盐浓度也非常高(孙艳波等,2010).环境科学学报31卷因此,高盐度废水污染已成为人们不得不面对的一类特殊废水.高盐度废水除含有有机物外,还含大量的无机盐,如Cl-、SO2-4、Na+、Ca2+等离子,其总溶解固体物含量不小于3.15%(郭沙沙等,2009).如果不对其进行有针对性的研究治理,有可能对社会、经济、环境及人们的日常生活造成严重影响.过去几十年中,科研人员对海洋环境中氮循环的研究给予了极大的关注,并发现了一种新的海洋中微生物脱氮方式,即厌氧氨氧化(Anaerobicammonia oxidation,Anammox)生物脱氮(Brandeset al.,2007;Burgin et al.,2007).Anammox菌广泛存在于海洋中,它可将海洋底部厌氧水体中的NH+4-N和NO-2-N转化为N2,研究表明,海洋氮循环中所产生的N2,70%以上是由Anammox菌完成的(Thamdrup et al.,2002).由于目前直接从海洋底层富集分离耐盐的Anammox菌尚未实现,而从其它非盐介质中富集分离的Anammox菌又难以耐受高盐环境.因此,一些研究者开始通过驯化培养获得耐盐性的Anammox菌株,用于含盐废水中氮的生物处理(Toh et al.,2002;Waki et al.,2007;liu et al.,2008;金仁村等,2009).如何在高盐环境下保持Anammmox菌的活性,维持较高的除氮效率,是目前生物脱氮领域中重要的研究课题之一.基于此,本研究采用无纺布作为颗粒污泥的载体,通过对Anammox工艺在不同盐度下的脱氮效率进行研究,深入探讨所驯化筛选的Anammox菌的生物学特性和脱氮性能,以期为进一步研究Anammox 菌在水体富营养化治理,特别是海洋污染水体及食品、印染、石油发酵、石油和天然气开采等行业的高盐度含氮废水治理方面提供科学依据.2材料与方法(Materials and methods)2.1试验废水试验废水采用自来水直接配制,其具体成分组成见表1.加盐试验时,模拟废水中添加NaCl.表1模拟废水组成Table1Composition of synthetic wastewater成分浓度/(mg·L-1)(NH4)2SO475NaNO275KHCO3125KH2PO454FeSO4·7H2O5EDTA·2Na52.2试验装置本试验的装置采用上流式厌氧污泥床反应器(图1),总高度40cm,内径9.5cm,有效容积2.8 L,内部填充由8片呈菊花状排列的长条形无纺布组成的填料1条,每片无纺布长36cm、宽5cm、厚2 cm.反应器通过外层水套的加热设施来调节和控制温度在(27ʃ2)ħ.进出水的pH值约为7.6ʃ0.1.在进行本试验前,设备从启动到稳定运行共经过106d无盐氨氮废水的处理(刘成良等,2010).本试验在进水水质(表1)和水利停留时间(Hydraulic retention time,HRT)保持不变(1.97h)的情况下,通过逐步提高盐度的方法,探讨盐度对系统脱氮效率的影响.以HRT为1.97h时不加盐的运行结果为对照(因为该时期系统具有良好的脱氮效果,同时也是加盐实验的前一个运行阶段,与加盐实验在时间上是相承接的).图1厌氮氨氧化反应器示意图Fig.1Schematic diagram of the Anammox reactor device2.3接种污泥用于本实验接种的污泥(富含厌氧氨氧化菌)来自桂林电子科技大学生命与环境科学学院水体富营养治理研究室.污泥性状如下:挥发性悬浮固体(VSS)为0.5g·L-1,湿泥比重1.32g·cm-3,呈红色颗粒和黄褐色颗粒相间,污泥浓度12.5g·L-1.接种时,将无纺布用无菌水清洗干净,用一次性手套将1.4g(以VSS计)富含Anammox菌的活性污泥均匀涂抹于无纺布上,随后挂于反应器内.2.4测定项目与方法NH+4-N采用石碳酸盐分析方法检测,并以2-羟基联苯作为取代品(APHA,AWWA,WPCF,1995);NO-2-N采用N-(1-萘基)乙二胺光度法检测(APHA,AWWA,WPCF,1995);NO-3-N采用紫外分光光度法检测,分析的紫外分光光度计型号为U-2010.02919期刘成良等:盐度对厌氧氨氧化(Anammox )生物脱氮效率的影响研究为方便起见,定义进水总氮(Total Nitrogen ,TN )为NH +4-N 与NO -2-N 之和;出水TN 为NH +4-N 、NO -2-N 与NO -3-N 之和.3结果(Results )3.1盐度对反应器脱氮效率的影响不同盐度下NH +4-N 、NO -2-N 和进、出水TN 浓度及去除效率见图2.由图2可知,在盐度为0g ·L -1时(第79 105d ),NH +4-N 、NO -2-N 和TN 的平均去除率分别为71.09%、83.15%和68.42%,最高值分别为81.27%、94.57%和76.53%.盐度从0直接升至5g·L -1时(第107 109d ),NH +4-N 、NO -2-N 和TN 的平均去除率分别下降了19.63%、12.39%和13.66%.而当将进水盐度在第111d 再调低至2.5g ·L -1,各项指标值先是与盐度为5g ·L -1时接近,随后在第115d 出现小幅度的上升.当盐度再从2.5g ·L -1升至5g ·L -1时(117 125d ),各项指标值并没有出现下降,反而表现出上升或持平的态势.这说明试验初期需要采取小步提高盐度的方法,以每次≤2.5g ·L -1为宜,这样系统才能够保持较稳定的脱氮效率,不致发生大的波动.随着盐度逐渐从低盐度(5 12g·L -1)(第117 141d )增加到中盐度(15 23g ·L -1)(第143 176d ),再到高盐度(2630g·L -1)(第178 205d ),NH +4-N 的平均去除效率分别为73.67%、75.01%和75.54%,NO -2-N 和TN 的平均去除效率分别为91.18%、93.12%、95.02%和73.64%、74.99%、76.16%.故在此期间,系统的脱氮效率一直保持比较平稳而略带上升的趋势(图2).相关性分析表明,盐度(0 30g ·L -1)对NH +4-N (F =0.331,p <0.05)、NO -2-N (F =0.447,p <0.05)和TN (F =0.490,p <0.05)的去除效率有显著的促进作用,对NO -3-N 的出水浓度也有一定的正面效应(F =0.1517,p >0.05).随着盐度的进一步提高(第207 232d ),NH +4-N 、NO -2-N 和TN 的去除率呈现下降的趋势,第234d 时(在盐度为33g ·L -1运行到第9d 时)达到图2不同盐度对Anammox 菌脱氮效率的影响(a.NH +4-N ,b.NO -2-N ,c.TN ,图中数字为箭头所指处反应器的盐度,下同)Fig.2Effect of salinity on nitrogen removal efficiency of the Anmmox bacteria (a.NH +4-N ,b.NO -2-N ,c.TN ,Numbers in the figures indicate the salinity values of the reactor at the indicated points ,the same below )1291环境科学学报31卷了最低值,此时的平均去除率分别为30.11%、39.86%和31.40%,较对照平均值分别下降了62.95%、57.87%和58.97%.随后将盐度降低至30g ·L -1和28g ·L -1时,氮的去除效率又呈现回升的趋势(第234 252d ).随后,再将系统的盐度提高到29g ·L -1(第255 273d ),并维持在30g ·L -1(第276 300d )左右,系统能够稳定运行,脱氮效率良好.在第276 300d 运行期间,NH +4-N 、NO -2-N 和TN 的平均去除率分别保持在73.45%、96.06%和75.03%左右.相关性分析表明,在高盐度下(3133g ·L -1),NH +4-N (F =0.651,p <0.05)、NO -2-N (F =0.660,p <0.05)和TN (F =0.650,p <0.05)的去除率和NO -3-N (F =0.681,p <0.05)的生成速率都受到了严重的影响.3.2盐度对NH +4-N 、NO -2-N 和TN 容积负荷去除速率的影响由图3可知,当不添加NaCl 时(第79 105d ),NH +4-N 、NO -2-N 和TN 的平均容积负荷去除速率(NRR )值分别为0.72、0.84和1.39kg ·m -3·d -1(以N 计),NO -3-N 的容积负荷生成速率(NP )平均值为0.18kg ·m -3·d -1(以N 计).图3不同盐度对反应器容积负荷去除或生成速率的影响Fig.3Effect of salinity on rate of nitrogen loading removal or production在不同盐度下,由于HRT 和进水水质保持不变,因此,总氮容积负荷(TNLR )也保持不变.当盐度从0升至5g·L -1时(第107 109d ),NH +4-N 、NO -2-N 和TN 的NRR 平均值分别下降了0.12、0.05和0.11kg ·m -3·d -1.随后将盐度调低至2.5g·L -1(第115d ),NH +4-N 、NO -2-N 和TN 的NRR 出现逐步升高的趋势(图3).当盐度再调高至5g·L -1时(117 125d ),各项指标表现比较稳定.随着盐度逐渐从低盐度(5 12g·L -1)(第117 141d )增加到中盐度(15 23g ·L -1)(第143 176d ),再到高盐度(26 30g ·L -1)(第178 205d ),NH +4-N 的NRR 平均值分别为0.79、0.81和0.83kg ·m -3·d -1,NO -2-N 和TN 的NRR 平均值分别为1.01、1.02、1.04和1.61、1.63、1.67kg ·m -3·d -1.这些指标值均呈现稳中有升的特征.盐度从5g·L -1(第105d )逐渐调高到30g·L -1(第205d )的100d 时期内,NH +4-N 、NO -2-N 和TN 的NRR 平均值分别为0.81、1.02和1.63kg ·m -3·d -1,与对照相比,分别上升了0.09、0.06和0.24kg ·m -3·d -1.NP 的平均值为0.20kg ·m -3·d -1,与对照相比,上升了0.02kg ·m -3·d -1.相关性分析表明,盐度(0 30g ·L -1)对NH +4-N (F =0.540,p <0.05)、NO -2-N (F =0.392,p <0.05)和TN (F =0.490,p <0.05)的NRR 有显著的促进作用,对NP 也有一定的促进作用(F =0.227,p >22919期刘成良等:盐度对厌氧氨氧化(Anammox)生物脱氮效率的影响研究0.05).随着盐度的进一步提高(第207 232d)),NH+4-N、NO-2-N和TN的NRR呈现下降的趋势,在系统运行到234d时,达到了最低值,分别为0.33、0.43和0.69kg·m-3·d-1,较对照分别下降了59.64%、54.90%和55.60%.当将盐度降低至30 g·L-1和28g·L-1时(第234 252d),各形态氮的NRR又呈现回升的趋势.随后,再将系统的盐度提高到29g·L-1(第255 273d),并维持在30g·L-1左右,系统能够稳定运行.在第276 300d运行期间,NH+4-N、NO-2-N和TN的NRR平均值分别保持在0.83、1.09和2.27kg·m-3·d-1左右.相关性分析表明,高盐度(31 33g·L-1)对NH+4-N(F=0.646,p<0.05)、NO-2-N(F=0.639,p<0.05)和TN(F=0.640,p<0.05)的NRR及NO-3-N的容积负荷生成速率NP(F=0.687,p<0.05)都产生严重的抑制作用.对NH+4-N和NO-2-N去除速率与NO-3-N生成速率的比值进行分析,结果表明,在盐度小于30g·L-1和大于30g·L-1时,其比值分别为1ʒ1.27ʒ0.24和1ʒ1.32ʒ0.24.这两个比值与Aanmmox生物脱氮的理论值1ʒ1.32ʒ0.26(Strous,1999)都非常接近.4讨论(Discussion)适应于淡水环境的微生物在受到高盐度废水冲击时,其正常代谢功能会受到抑制,但在高盐度环境中长期生活的微生物,会通过自身的渗透压调节机制平衡细胞内的渗透压,保护细胞内的原生质,因此,可以通过筛选培养驯化出耐高盐的菌种和/或菌系,进行高盐废水的处理(郭沙沙等,2009).本试验中,当盐度从0直接升至5g·L-1时,NH+4-N、NO-2-N和TN的去除率下降了12.39%19.63%;NH+4-N、NO-2-N和TN的NRR及NO-3-N的容积负荷生成速率NP下降了5.02% 24.05%,说明盐度突然大幅提高会对Anammox菌的活性产生较强的抑制作用;而当系统盐度调低至2.5g·L-1时,各项指标先是与盐度为5g·L-1时接近,随后又出现小幅度上升的趋势,说明在盐度降低时,系统能很快地恢复其脱氮效率.因此,为使细菌能更好地适应盐度的升高,在最初盐度的升高幅度应有所限制,最好每次升高不超过2.5g·L-1.随着盐度从低盐度(5 12g·L-1)增加到中盐度(15 23g·L-1),再到高盐度(26 30g·L-1),NH+4-N、NO-2-N和TN的去除效率表现为稳中有升的趋势(图2).在盐度小于30g·L-1时,NH+4-N、NO-2-N和TN的平均去除率分别为74.53%、92.84%和74.75%;NH+4-N、NO-2-N和TN的NRR及NO-3-N 的容积负荷生成速率NP分别为0.81、1.02、1.63和0.20kg·m-3·d-1(以N计),均高于对照.这表明一定范围内的盐度能够促进Anammox菌的脱氮效率.相关性分析进一步表明,盐度(0 30g·L-1)对NH+4-N、NO-2-N和TN的去除效率及NRR均有显著的促进作用(p<0.05),对NO-3-N的出水浓度也有一定的正面效应(F=0.1517,p>0.05).在5 30g·L-1盐度下,系统的脱氮效率甚至比对照(0g·L-1)还要高.研究表明,低盐度可激发微生物活性(Ingram,1940;Hamoda et al.,1995;Chen et al.,2003).金仁村等(2009)的研究也证实,在低盐度时(<10g·L-1),反应器的脱氮效率可自动恢复,NRR甚至超过对照.本研究也出现了随着盐度的增加,反应器脱氮效率也随之提高的现象,且其盐度可高达30g·L-1,说明本试验中Anammox菌的耐盐性比国内外目前报道的更高(Liu et al.,2008;金仁村等,2009).当盐度超过30g·L-1时,反应器基质转化能力迅速下降.在盐度为33g·L-1,运行到第9d时,系统的脱氮效率降到最低值,与对照相比下降了60%左右.相关性分析表明,在超高盐度下(>30g·L-1),Anammox菌脱氮效率受到显著抑制(p<0.05),而当将盐度再降低至30g·L-1和28g·L-1时,系统的的氮去除效率又呈现回升的趋势.这说明在一定范围内盐度对Anammox菌的抑制作用是可逆的,盐度降低也可产生正面的影响(金仁村等,2009).在整个盐度试验过程中,NH+4-N和NO-2-N的去除速率与NO-3-N的生成速率比值与其理论值1ʒ1.32ʒ0.26(Strous,1999)非常接近,比用反硝化生物膜启动反应器时更加接近理论值(Chen,2003).盐度大于30g·L-1时,其比值甚至比小于30g·L-1时更接近Aanmmox理论值.说明利用富含Anammox菌的活性污泥进行加盐条件下的脱氮试验,系统能够比较好地遵循Anammox生物脱氮的理论途径,且盐度有助于抑制非厌氮氨氧化理论途径下氮的转化.3291环境科学学报31卷5结论(Conclusions)1)采用Anammox工艺处理模拟高盐度废水,在盐度为2.5 30g·L-1时,总氮去除速率超过75%,盐度的提高能够显著促进系统的脱氮效率(p<0.05).2)当盐度大于30g·L-1时,Anammox菌的脱氮效率受到显著影响(p<0.05),其脱氮效率比对照下降了60%左右.当盐度低于30g·L-1时,系统又能恢复其工作性能.3)在整个盐度试验期间,NH+4-N和NO-2-N的去除速率与NO-3-N生成速率的比值非常接近Aanmmox理论值,说明系统能够比较好地遵循Anammox生物脱氮的理论途径.责任作者简介:陈真诚(1965—),男,博士,教授,博士生导师,主要从事生物传器、信号与信息处理、非线性理论及医学应用、生物制造等方面的研究和教学工作.E-mail:chenzhcheng@163.com.参考文献(Reference):APHA,AWWA,WPCF.1995.Standard Method for the Examination of Water and Wastewater(19th edtion)[M].Washington D.C:American Public Health AssociationBrandes J A,Devol A H,Deutsch C.2007.New developments in the marine nitrogen cycle[J].Chemical Reviews,107:577-589 Burgin A,Hamilton S.2007.Nitrate removal in aquatic ecosystems[J].Frontiers in Ecology and Environment,5:89-96Chen G H,Wong M T,Okabe S,et al.2003.Dynamic response of nitrifying activated sludge batch culture to increased chlorideconcentration[J].Water Res,37:3125-3135郭沙沙,张培玉,曲洋,等.2009.高盐废水生物处理研究进展与可行性分析[J].四川环境,28(3):85-88Guo S S,Zhang P Y,Qu Y,et al.2009.Review on biological treatment of high salinity wastewater and its feasibility[J].SichuanEnvironment,28(3):85-88(in Chinese)Hamoda M F,Al-Attar I M S.1995.Effects of high sodium chloride concentrations on activated-sludge treatment[J].Water SciTechnol,31(9):61-72Ingram M.1940.The influence of sodium chloride and temperature on the endogenous respiration of Bacillus cereus[J].J Gen Physiol,23:773-778金仁村,郑平,胡安辉.2009.盐度对厌氧氨氧化反应器运行性能的影响[J].环境科学学报,29(1):81-87Jing R C,Zheng P,Hu A H.2009.Effect of salinity on the performance of an anammox reactor[J].Acta Scientiae Circumstantiae,29(1):81-87(in Chinese)刘成良,李天煜,刘可慧,等.2010.氨氮废水的厌氧氨氧化生物脱氮研究[J].生态环境学报,19(9):2172-2176Liu C L,Li T Y,Liu K H,et al.2010.Biological nitrogen removal with the Anaerobic-ammonium-oxidation(Anammox)process[J].Ecology and Environmental Sciences,19(9):2172-2176(inChinese)Liu S T,Yang F L,Gong Z,et al.2008.Assessment of the positive effect of salinity on the nitrogen removal performance and microbialcomposition during the start-up of CANONA process[J].Environmental Biotechnology,80:339-348Strous M,Kuenen J G,Jetten M S M.1999.Key physiology of anaerobic ammonium oxidation[J].Appl Environ Microbiol,65(7):3248-3250孙艳波,周少奇,李伙生,等.2010.SBR工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮特性研究[J].环境科学,31(2):357-362Sun Y B,Zhou S Q,Li H S,et al.2010.Characteristics of nitrogen removal in SBR for the mature landfill leachate treatment[J].Environmental Science,31(2):357-362(in Chinese)Thamdrup B,Dalsgaard T.2002,Production of N2through anaerobic ammonium oxidation coupled to nitrate reduction in marinesediments[J].Appl Environ Microbiol,68:1312-1318Toh S K,Ashbolt N J.2002.Adaptation of anaerobic ammonium-oxidizing consortium to synthetic coke-ovens wastewater[J].ApplMicrobio Biotechnol,59:344-352Waki M,Tokutomi T,Yokoyama H,et al.2007.Nitrogen removal from animal waste treatment water by anammox enrichment[J].Bioresour Technol,98:2775-2780王志霞,王志岩,武周虎.2002.高盐度废水生物处理现状与前景展望[J].工业水处理,22(11):1-4Wang Z X,Wang Z Y,Wu Z H.2002.Present situation and prospect of the biological treatment of wastewater with high salinity[J].Industrial Water Treatment,22(11):1-4(in Chinese)杨波.2007.亚硝化细菌应用于生物滤池及反渗透深度处理城市污水现场中试研究[D].济南:山东大学.7Yang B.2007.Biofilters by ammonium oxidizing bacteria and reverse osmosisi treating wastewater from wastewater from wastewatertreatment plants[D].Jinan:Shangdong University.7(inChinese)张少辉,郑平,华玉妹.2004.反硝化生物膜启动厌氧氧化反应器的研究[J].环境科学学报,24(2):220-224Zhang S H,Zheng P,Hua Y M.2004.Start-up of Anammox bioreactor with denitrification biofilm[J].Acta Scientiae Circumstantiae,24(2):220-2244291。

厌氧氨氧化工艺在污水处理中的作用

厌氧氨氧化工艺在污水处理中的作用

厌氧氨氧化工艺在污水处理中的作用随着人口的增加,工农业的发展以及城市化步伐的加快,含有高浓度氮磷物质的生活污水、工业废水和农田地表水径流汇入湖泊、水库、河流和海湾水域,使藻类等植物大量繁殖,导致水体的富营养化,因此以控制富营养化为目的的脱氮除磷已成为世界各国主要的奋斗目标。

高氨氮废水往往碳源不足,厌氧氨氧化工艺不需要额外的投加碳源,在缺氧条件下能够实现氨氮的高效去除,而且工艺流程短,运行费用低,因此吸引了国内外学者的广泛研究。

本文归纳了厌氧氨氧化工艺在不同污水中的研究和应用进展。

1 厌氧氨氧化工艺的微生物学原理厌氧氨氧化是指在厌氧条件下,厌氧氨氧化菌以NH3-N为电子供体,以NO2-N为电子受体,将NH3-N和NO2-N同时转化成N2,以实现废水中氮素的脱除。

郑平通过研究厌氧氨氧化菌混培物的基质转化特性,认为除被证实的硝酸盐外,NO2-N和N2O也能作为厌氧氨氧化的电子受体,将NH3-N转化为N2。

厌氧氨氧化工艺作为一种新型高效的脱氮技术,与传统的污水脱氮除磷工艺比较,具有耗氧量少、无需外加碳源、污泥产量低和无二次污染等众多优点。

2 影响厌氧氨氧化的主要因子2.1 基质浓度通常,NH3-N和NO2-N是厌氧氨氧化的限制基质。

国内众多学者证明NO2-N和NH3-N的比率对厌氧氨氧化工艺脱氮效率影响较大,张树德等提出进水中适宜的NO2-N和NH3-N比值为1.3,而杨岚认为当进水NO2-N与NH3-N比值为1.16时,利于厌氧氨氧化反应的进行。

李冬在研究常温低氨氮城市污水厌氧氨氧化反应时发现,在一定浓度范围内,NO2-N和NH3-N浓度的提高,有利于提高厌氧氨氧化生物滤池对总氮的去除负荷,而无法保证对TN的去除率。

以上证明较高浓度的NH3-N和NO2-N会在一定程度上影响厌氧氨氧化工艺的运行性能。

2.2 温度对于微生物而言,温度会影响酶的活性,进而影响微生物的新陈代谢,最终导致脱氮效果不佳,因此温度也是厌氧氨氧化的一个重要的影响因子。

盐度对厌氧系统处理效果的影响

盐度对厌氧系统处理效果的影响

盐度对厌氧系统处理效果的影响作者:于保同郭瑞莉张金诚来源:《中小企业管理与科技·上旬刊》2017年第05期【摘要】低浓度盐对厌氧微生物生长有促进作用,高浓度盐对厌氧微生物有抑制作用,盐浓度过高易导致厌氧污泥活性降低,甚至会影响污泥中细菌间的平衡,最终导致厌氧系统失衡。

【Abstract】The low concentration salt has promoting effect on anaerobic microbial growth,high salt concentration has inhibitory effect on anaerobic microorganisms, the high concentration of salt can easily reduce the activity of anaerobic sludge, and even some balance between bacteria of sludge,finally result in anaerobic system imbalance.【关键词】盐度;厌氧;微生物;渗透压;抑制;COD【Keywords】salinity; anaerobic; microorganism; osmotic pressure; inhibition; COD【中图分类号】X703.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)05-0194-031 引言盐类在微生物生长过程中起着重要作用,尤其是维持膜平衡、调节渗透压和促进酶反应等方面。

一般来说,低浓度盐对厌氧微生物生长有促进作用,高浓度盐对厌氧微生物有抑制作用。

盐浓度过高易导致厌氧污泥活性降低,甚至破坏污泥中几大细菌间的平衡,最终导致厌氧系统失衡。

2 盐度对微生物的抑制原理盐度对微生物的抑制原因主要归纳为[1]:①盐度过高时渗透压过高,微生物脱水引起细胞质壁分离;②高盐情况下的盐析作用导致脱氢酶活性降低;③高氯离子浓度对细菌有毒害作用;④高盐情况下会使水的密度增加,导致活性污泥上浮流失,微生物数量减少。

染料、颜料废水中盐度对生化系统的影响

染料、颜料废水中盐度对生化系统的影响

杨晓钢(嘉禾宜事达(沈阳)化学有限公司,辽宁沈阳110500)1引言染料、颜料行业产生的高盐、高有机物浓度废水面临着处理的难题,国内多家染料企业因为达不到国家的环保要求而停产或者转行。

本文以嘉禾宜事达(沈阳)化学有限公司为例,就染料行业废水中盐度对生化系统的影响规律进行探讨。

染料、颜料在生产过程中使用大量酸、碱参与反应,包括硫酸、盐酸、醋酸、甲酸等,产生的废水使用碳酸钠中和后进入污水生化系统。

废水中盐度可达到3.7%,SO42-离子占41%,C l-浓度占10%,还有CH3COO-,Na+,Mg2+,Ca2+和染料中间体硝基(-NO2)、亚硝基(-NO)、偶氮基(-N=N-)等。

2废水系统整体情况2.1废水主要来源该公司废水主要来源于生产工艺废水、废气吸收废水、设备及地面清洗水、锅炉蒸汽冷凝水及生活污水等,总废水产生量386t/d。

具体包括以下几个方面:(1)高浓度废水量为82t/d,含盐浓度在37000mg/L,重铬酸钾法[1]测COD为45000mg/L,主要污染物是醇类、酸类和酯类等。

(2)低浓度废水量为156t/d,主要污染物为颜料生产过程中的中间体等杂质。

(3)废气吸收废水量为15t/d,主要污染物为醋酸等有机物。

摘要:归纳总结了染料、颜料废水中盐度发生变化时生化系统COD Cr消耗量的变化情况,通过数据分析得出,当废水中盐度小于1%时,生化系统运行稳定,污泥活性高;当废水中盐度大于1%时,污泥解体,生化系统COD Cr消耗量降低到正常处理量的39%。

关键词:染料废水;盐度;活性污泥Abstract:The paper summarized the efficients of COD C r removal of biochemical system when the salinity of dye and pigment wastewater changed.Based on the data analysis,when the salinity of wastewater is less than1%,the bio-chemical system operates stably,and activated sludge is highly efficient.When the salinity of wastewater is more than1%,sludge disaggregation appeared in large amount,the removal amount of COD C r in the biochemical system was reduced to39%of the normal removal amount.Key words:dye wastewater;salinity;activated sludge中图分类号:X824文献标识码:A文章编号:1674-1021(2019)03-0026-02收稿日期:2018-12-12;修订日期:2019-03-20。

高盐高油对餐厨垃圾厌氧发酵酶活性及产VFAs的影响

高盐高油对餐厨垃圾厌氧发酵酶活性及产VFAs的影响

第37卷第6期农业工程学报 V ol.37 No.6228 2021年3月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2021 高盐高油对餐厨垃圾厌氧发酵酶活性及产VFAs的影响谷士艳,闫屹嵩,张文一,孙继阳,张敏,李轶※(沈阳农业大学工程学院,沈阳 110866)摘要:为探究高盐高油对厌氧发酵产酸及相关酶活性的影响,该研究以餐厨垃圾为发酵原料,在接种物质量为30%、TS(Total Solids)为8%、温度为35 ℃、初始pH值为7的条件下进行批式厌氧发酵试验,研究盐、油质量浓度为5、7、9、11、13、16 g/L的6个条件对发酵过程中的SCOD(Solluted Chemical Oxigen Demand)、VFAs(V olatile Fatty Acids)、淀粉酶、蛋白酶、辅酶F420和脱氢酶活性的影响。

结果表明:随着盐油浓度的提高,SCOD峰值下降了23%~38%,并出现了2~3 d的延迟;高盐高油条件下产酸以丁酸为主,丙酸、乙酸和异戊酸含量次之,正己酸、异丁酸、正戊酸的含量最低,不同盐油条件下VFAs各组分比例差距较小;相关酶活性峰值均降低了5%~35%,相关酶活性峰值均推迟了3~6 d出现,盐油浓度越高抑制现象越明显。

研究结果可为高盐高油对厌氧发酵的影响和后续试验提供参考。

关键词:垃圾;发酵;酶活性;盐分;油脂;挥发性脂肪酸(VFAs)doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.028中图分类号:X713 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2021)-06-0228-07谷士艳,闫屹嵩,张文一,等. 高盐高油对餐厨垃圾厌氧发酵酶活性及产VFAs的影响[J]. 农业工程学报,2021,37(6):228-234. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.028 Gu Shiyan, Yan Yisong, Zhang Wenyi, et al. Effects of high salt and high oil content on anaerobic fermentation enzyme activity and production of VFAs in food waste[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(6): 228-234. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.028 0 引 言餐厨垃圾是中国城市生活垃圾的重要组成部分,调查显示北京市朝阳区日均餐厨垃圾产生量约为282 t/d,单个餐饮单位餐厨垃圾日均产生量为51.66 kg/d[1]。

盐度对厌氧氨氧化脱氮效能的影响

盐度对厌氧氨氧化脱氮效能的影响
by 25% ,55% ,and 67% ,respectively,and when the salinity is>15 g/L,Anammox bacteria loses its activity. Key words:salinity;Anammox;nitrogen removal;up—f low anaerobic f ixed bed reactor
[摘 要 ] 以 实 验 室 培 养 的 Candidatus Jettenia属 厌 氧 氨 氧 化 颗 粒 污 泥 为 种 泥 ,通 过 批 次 与 连 续 试 验 .考 察 了盐 度 对 Anammox脱 氮效 能 的影 响 。结果 表 明 以 Candidatus Jettenia为优 势 菌 属 的 Anammox污 泥 对盐 度 的增 加 表 现 敏 感 在 连 续 试 验 中 ,UAFB反 应 器 经 55 d无 盐 环 境 的 启 动 ,总氮 去 除 速 率 达 到 1.15 kg,(m3.d),当 盐 度 为 5、降 了 20%、60% ,但 仍 能 表 现 出 显 著 的厌 氧 氨 氧化 效 能 。批 次 试 验 中 ,5、7.5、10 g/L盐 度 下 , Anammox污 泥活 性 分 别 下 降 了 25%、55% 、67% ;盐 度 >15 g/L时 。Anammox菌失 去 活 性 。
第 36卷 第 4期 2016年 4月
工 业水 处理
Industrial W ater Treatment
V01.36 No.4 ADr..2016
盐度对厌 氧氨 氧化脱氮效能 的影 响
魏 启 航 ,王 小龙 ,李龙 伟 ,高 大文
(哈尔滨 工业 大 学城 市水 资 源 与水 环境 国家重 点实验 室.黑龙 江哈 尔滨 150090)

含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响_王攀

含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响_王攀
] 1 7 0 - 。目前对餐厨垃圾进行中温 新能源的重要为5 0 0~2 0 0 0m L 时即 g
+ + 浓度升高微生物酶活性降低 受轻度抑制 , 随着 N a
甚至失去活性从而影响体系的甲烷产率 。 但一定浓
厌氧发酵的研究较多 , 高温 5 5 ℃ 发酵因受限于热源
+ 3] 的研究认为 , 中方 [ 盐对微生物的作用主要是 N a - 毒性 , 含量基本保 持 不 变 , 反应体系中 C 未经驯化 l
低、 需水量小 、 节约能源和降低成本 , 产生的沼渣 、 滤 液可作为土壤 的 添 加 剂 或 肥 料 等 优 势 , 正受到广泛 的关注 , 逐渐成 为 我 国 处 理 有 机 固 体 废 弃 物 及 生 产
关键词 餐厨垃圾 含盐量 干式厌氧发酵 : / 3 O I 1 0. 1 5 9 8 5 . c n k i . 1 0 0 1 8 6 5. 2 0 1 5. 0 5. 0 0 6 - D j E f f e c t o f s a l t c o n t e n t o n d r a n a e r o b i c f e r m e n t a t i o n f o r f o o d w a s t e WANG a n, I i n x i n, ANG a n b i n P L B HU Y g g, y ( , , EN i a n h a i. c h o o l o o d n d h e m i c a l n i n e e r i n e i i n e c h n o l o n d u s i n e s s n i v e r s i t e i i n R L S o F a C E B T a B U B f g g j g g y y j g ) 0 0 0 4 8 1 : , A b s t r a c t b i o a s i e l d c u h e e f f e c t s o f s a l t c o n t e n t( m a s s f r a c t i o n s w e r e 0, 1% , 2% , 3% , 4% , 5% ) o n d a i l T - g y y , , m a n a e r o b i c d i e s t i o n o f u l a t i v e b i o a s i e l d s t o t a l s o l i d s( T S) o l a t i l e s o l i d s( V S) a n d b i o a s c o m o s i t i o n f o r d r v g g y g p y f o o d w a s t e w e r e i n v e s t i a t e d a t m e s o t h e r m a l a n d t h e r m o h i l i c c o n d i t i o n s( 3 5℃a n d 5 5 ℃) . T h e r e s u l t s h o w e d t h a t g p t h e m a x i m u m c u m u l a t i v e b i o a s i e l d s w e r e o b t a i n e d a t s a l t c o n t e n t o f 3% u n d e r b o t h 3 5℃a n d 5 5 ℃, w h i c h w e r e g y , 1 2 4 4m L a n d 1 4 1 9m L, r e s e c t i v e l . T h e m a x i m u m r e m o v a l r a t e s o f T S a n d V S w e r e a l s o o b t a i n e d a t t h i s c o n d i t i o n p y t h e w i t h t h e T S a n d V S r e m o v a l r a t e s w e r e 4 3. 2% , 4 5. 6% a t 3 5℃a n d 4 8. 3% , 5 0. 9% a t 5 5 ℃, r e s e c t i v e l . D u r i n p y g , r o c e s s o f t h e f e r m e n t a t i o n m e t h a n e c o n t e n t r a i s e d w i t h t h e t i m e e x t e n d e d a n d r e a c h e d t h e m a x i m u m o n t h e 2 8 t h p ) d a . U n d e r t h e s a l t c o n t e n t o f 3% , t h e m a x i m a l m e t h a n e c o n t e n t s w e r e 7 8. 7% ( v o l u m e f r a c t i o n a n d 9 0. 0% a t 3 5℃ y a n d 5 5 ℃, r e s e c t i v e l . p y : ; ; K e w o r d s a n a e r o b i c f e r m e n t a t i o n f o o d w a s t e s a l t c o n t e n t d r y y

(6页)高盐度(Na+,cl)+钙离子+镁离子对厌氧微生物的抑制

(6页)高盐度(Na+,cl)+钙离子+镁离子对厌氧微生物的抑制

(6页)高盐度(Na+,cl)+钙离子+镁离子对厌氧微生物的抑制氨氮的(厌氧中氨氮抑制).docx1.厌氧消化过程抑制因素的研究进展夏亚穆, 常亮, 王伟( 青岛科技大学化工学院, 山东青岛266042)21 31 2 钙离子Ca2+ 对某些产甲烷菌株的生长至关重要。

但是大量的Ca2+ 会形成钙盐沉淀物析出, 可能导致以下后果: ( 1) 在反应器和管道上结垢; ( 2) 使生物质结垢, 降低特定产甲烷菌群的活性; ( 3) 造成营养成分的损失和厌氧系统缓冲能力的降低[ 14] 。

2. 21 31 3 镁离子Schmidt 等[ 15] 发现适量的Mg2+ 能增强上流式厌氧污泥床( UASB) 反应器中高温( 55 e ) 厌氧污泥的沉降性能、减少被洗出反应器的污泥量, 但是Mg 2+ 对高温厌氧污泥产甲烷活性的促进作用不是很明显。

他们还发现Mg 2+ 会影响高温厌氧污泥的微生物特征, 即Mg 2+ 会影响污泥中各种微生物的相对数量, 改变其中的优势菌[ 16] 。

肖本益等[ 17] 发现Mg2+ 对厌氧污泥的产气活性有影响, 当Mg 2+ 浓度约为3~ 10 mmol #L- 1 时, 能够提高污泥的产气活性, 而超出此范围时,对污泥产气活性可能有抑制作用。

Mg2+ 提高厌氧污泥产气活性的机制可能是Mg2+ 能够催化甲烷合成过程的一步或几步反应, 另外, Mg 2+ 可能会影响有机物与污泥的有效接触。

21 31 4 钾离子K+ 的毒性作用目前研究还不是很多。

低浓度的K+ ( < 400 mg # L- 1 ) 在中温和高温范围对厌氧消化有促进作用, 而高浓度的K+ 在高温范围很容易表现出抑制作用。

这是因为高浓度的K+ 会被动进入细胞膜, 中和细胞膜电位[ 18] 。

21 31 5 钠离子当Na+ 浓度在100~ 200 mg # L- 1 范围时, 对中温厌氧菌的生长是有益的[ 19] , 因为Na+ 对三磷酸腺苷的形成或核苷酸的氧化有促进作用。

鱼产业中排出废水的生物处理方法

鱼产业中排出废水的生物处理方法

鱼产业中排出废水的生物处理方法乔苗【摘要】在养鱼产业中,高张力废水的排出处理,在全世界都是一个很热门的话题。

生物处理法是处理废水的最好方法。

厌氧固定床和流化床反应器(AFB)、升流式厌氧污泥床反应器(UASB)可以除去80%~90%的有机物,同时产生生物气。

需氧过程如活性淤泥,旋转的生物接触器,渗漉器,曝气生物滤池也可以除去有机物。

对污水先进行厌氧消化,再进行需氧过程处理是最适合的方法。

【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2011(000)014【总页数】4页(P15-17,42)【关键词】废水;生物处理法;厌氧处理;需氧处理【作者】乔苗【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】X714渔业和水产养殖为大约5.4亿人提供生计,根据联合国粮农组织2011年1月31号公布的《世界渔业和水产养殖状况》,鱼品对全球膳食的贡献已经达到人均17 kg的记录,为超过30亿人提供至少15%的动物蛋白摄入量。

同时一些环境问题开始显现。

国内对于养殖废水处理工艺流程的研究近年来逐渐增多,物理处理措施也是其中一种[1],例如混凝沉降法,虽然操作简单、设备维护方便,但设备占地面积大、污泥生成量多、处理水质不稳定。

气浮法不仅耗电量大,而且曝气头布局的局限性、起泡过大、气泡运行路径短造成了气浮池目前不能达到理想的气浮效果[2]。

这篇文章主要讲的是在渔业加工过程中使用到的生物技术。

1 鱼类加工过程中产生废水的特性1.1 固体含量固体悬浮物会影响水生生物的生长。

在英国不同的鱼类中,固体悬浮物在废水中浓度是2000~3 000 mg/L;固体悬浮物占总的悬浮物的10% ~30% 。

总的来说,废水中悬浮的固体一般是蛋白质和类脂类[3],其中的40%是有机物。

1.2 pH值一般情况下废水的pH值接近中性,pH值在5.7~7.4范围内,平均是6.48。

在鱼肉的生产过程中,鱼肉浓缩物是在pH值为9~10时得到的。

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盐度对厌氧系统处理效果的影响
【摘要】低浓度盐对厌氧微生物生长有促进作用,高浓度盐对厌氧微生物有抑制作用,盐浓度过高易导致厌氧污泥活性降低,甚至会影响污泥中细菌间的平衡,最终导致厌氧系统失衡。

【Abstract】The low concentration salt has promoting effect on anaerobic microbial growth,high salt concentration has inhibitory effect on anaerobic microorganisms,the high concentration of salt can easily reduce the activity of anaerobic sludge,and even some balance between bacteria of sludge,finally result in anaerobic system imbalance.
【关键词】盐度;厌氧;微生物;渗透压;抑制;COD 【Keywords】salinity;anaerobic;microorganism;osmotic pressure;inhibition;COD
【中图分类号】X703.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-106905-0194-03
1 引言
盐类在微生物生长过程中起着重要作用,尤其是维持膜平衡、调节渗透压和促进酶反应等方面。

一般来说,低浓度盐对厌氧微生物生长有促进作用,高浓度盐对厌氧微生物有
抑制作用。

盐浓度过高易导致厌氧污泥活性降低,甚至破坏污泥中几大细菌间的平衡,最终导致厌氧系统失衡。

2 盐度对微生物的抑制原理
盐度对微生物的抑制原因主要归纳为[1]:①盐度过高时渗透压过高,微生物脱水引起细胞质壁分离;②高盐情况下的盐析作用导致脱氢酶活性降低;③高氯离子浓度对细菌有毒害作用;④高盐情况下会使水的密度增加,导致活性污泥上浮流失,微生物数量减少。

含盐废水对污水处理系统中生物的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压来破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶,进而影响微生物的生理活动。

随浓度升高盐度对微生物的影响可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类[2],见图1。

①微生物在等渗透压下,形态和大小不变,生长良好;
②在低渗透压下,水分子大量渗入微生物体内,细胞发生膨胀甚至破裂,导致微生物死亡;③在高渗透压下,微生物体内水分子大量渗到体外,细胞发生质壁分离。

3 盐度对厌氧系统处理效率的影响
3.1 盐度对甲烷产量的影响
产甲烷菌活性会受到盐度的抑制,高浓度盐的抑制作用主要来自阳离子,其中Na+是最普遍的一种;阴离子的影响较小,但硫酸盐对产甲烷菌抑制作用不可忽略。

A.Rinzema 等[3]提出ρNa+在0.23~0.35g/L时,产甲烷菌的活性最佳。

当ρNa+>10~16g/L,甲烷的产生会被强烈抑制甚至中止。

Arjen R [4]对UASB反应器中盐度对硝化的影响进行了研究:在固定的pH下,盐度越高,乙酸硝化产生甲烷的量越少,即盐度为5000mg/L、10000mg/L、14000mg/L时,甲烷生成量减少10%、50%、100%。

3.2 Cl-浓度对微生物活性的影响
高氯离子浓度对微生物有毒害作用。

当Cl-浓度大于2000mg/L时,微生物的活性将受到抑止,COD去除率明显下降;当Cl-浓度大于8000mg/L时,会造成污泥体积膨胀,水面泛出大量泡沫,微生物会相继死亡。

3.3 盐度对厌氧系统其他方面的影响
高盐度会使水的密度增加,导致污泥沉淀性能下降,造成污泥流失;高盐度会影响出水浊度等方面的不良影响。

4 针对盐度变化应采取措施
4.1 降低厌氧系统盐度
这种方法改变了微生物生长环境,提高微生物活性,但存在投资高或运行成本高或设备易老化等现象。

①降低系统的入水盐浓度。

主要通过物理化学的方法直接降低入水盐浓度,如电化学、蒸发-结晶、反渗透、超滤等方法。

采用物化方法时有些工艺处理成本高,有些工艺处理效率低,且不能从本质上去除盐分,会生成新的污染物;若之前没有配套该处理工艺,需在原有工艺的基础上,增添新
设施,增加资金投入。

还有一种最简单的方法就是稀释进水盐度,这种方法易于操作和管理;但会增加处理规模、基建投资、运行费用,浪费水资源。

②利用系统自身降低盐浓度。

当进入厌氧系统的高盐废水以Ca2+、Mg2+等易生成沉淀的金属离子为主时,随系统运转,产生H2S、CO2,与这些金属离子反应,生成硫化盐、碳酸盐沉淀,阴离子则有部分生成H2O和不溶化合物,降低盐浓度。

这种方法需要系统正常运转,且处理效率高,会有大量气体产生,对系统的控制要求比较严格。

同时生成的固体沉淀会沉积在系统内,长时间累积会影响系统污泥活性,降低系统处理效率,且易对反应器及其他设备造成磨损,故需要经常排砂。

4.2 改变微生物适盐性
这种方法只能利用适应一定盐度的微生物来提高处理效率,但不能降低盐度,盐分还存留于系统中,易出现管道结垢、内部积砂、出水盐度超标等现象。

①添加拮抗剂。

拮抗作用是指一种毒物的毒害作用因另一种物质的存在或者增加而降低的情况。

毒物的毒害作用随着拮抗剂浓度的增加而减弱,并在最佳状态后,随拮抗剂浓度的进一步增加而毒害作用加强。

研究表明钾盐可减少钠盐对微生物的毒害作用,对钠盐有拮抗作用。

原因可能是Na+/K+反向转运功能。

如盐杆菌具有吸收和浓缩K+并向胞外排放Na+的功能。

K+作为一种相容性溶质,可以调节细胞
内外渗透压的平衡,其浓度高达7mol/L,以维持内外同样的水活度。

如嗜盐厌氧菌、嗜盐硫还原菌及嗜盐古菌是通过细胞内积累高浓度K+�矶钥拱�外的高渗环境。

如酵母中的Na+/K+反向载体可将多余的盐分排出体外,提高酵母的耐盐性。

②驯化淡水微生物。

淡水微生物进入一定浓度的含盐环境内,会通过自身的渗透压调节机制来保护细胞内的原生质,调节机制包括聚集低分子量物质形成新的胞外保护层、调节自身的代谢途径、改变基因组成等,因此,活性污泥可以在一定盐度范围内通过驯化来处理含盐废水。

通过污泥驯化可以扩大微生物耐盐范围,但其耐盐范围有限,且对系统进水的盐度要求较高,不能忽高忽低,否则会导致微生物大量死亡。

研究认为,盐度小于20g/L时,可通过驯化微生物来处理废水,但盐度须逐步提高至系统的要求水平,突然的高盐环境会导致驯化的失败和启动的延迟。

驯化只是微生物为适应环境做出的暂时生理调整,不具遗传性。

③接种适盐微生物。

处理高盐污水的一种有效的方法为接种或者基因固定化适盐微生物,能处理超过3%的高盐废水,这是驯化法无法实现的。

此法筛选出的能够去除特定污染物的适盐菌具有很高的专性降解能力,能大大提高处理效果。

此法的缺点是启动时间长,前期费用高。

但是对高盐废水的生物处理是可行的。

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