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在过去的几十年里,越来越多的环境问题引发了世人对于资源问题的新策略制定与思考完善,即在活性污泥工艺基础上,从污水中回收能源与营养物质。然而,截至目前,能源和营养物质的回收量仍较为有限。本文所提出的“污水生物炼制列”概念,若能最大化地运用到现有的和未来可能有的信息中,则可以实现生物能源、生物塑料、化肥的可持续生产。
一百年前,英国人Ardern和Lockett发现了活性污泥对于污水生物修复过程的重大作用——该物质可以使异养微生物同化或者生成氧化进水中的有机质。曝气后,悬浮的微生物可以利用重力从处理后的污水中分离开来,大部分污泥将会回流,这一部分污泥就被称为活性污泥。
迄今为止,基于活性污泥法的变种工艺已经在全世界污水处理厂投入运行,包括进一步的除磷、硝化—反硝化、厌氧氨氧化以及剩余污泥的厌氧消化等工艺。但是,曝气和回流污泥过程中需要消耗大量化石燃料所产生的能源,此举无疑又增加了大量人为的温室气体排放。除此之外,该过程同时还会产生潜在的温室气体,如CH4和N2O。从这个角度来讲,活性污泥法显然是不可持续的。
据统计,污水中蕴含着大量的隐形财富,其处理过程中所产生的化学能源可达用于处理污水所消耗能源的10倍之多。调查人员发现,截至目前,从剩余污泥的厌氧消化过程中或从微生物燃料电池中回收的能量,明显低于污水中实际包含的化学能源。因此,将来从污水中回收能源的可持续策略,不仅能减少我们对于化石燃料的依赖,还能满足人们对于日常资源的需求,如塑料和肥料。所以,尽管污水中的有机成分与无机成分的组成依赖于进水状况(城市污水或工业废水),具有随机性,但我们切不能掉以轻心,浪费可观的可回收资源。基于这个角度,本文引入了“污水生物炼制列”的理念,该理念是将不同生态位工程运用到未来污水处理工艺中,使不同微生物产生不同针对性的富集,同时还可以对能源和资源进行综合回收。
当前:基于活性污泥法的微生物和生物化学认识
长期以来,由于污水处理过程中的微生物群落结构与功能在很大程度上不为人所知,一直被视作“黑箱”。对于污泥中的微生物,早期研究大多数包括经典的分离法和利用光学显微镜对特定细菌群体进行形态鉴定(如丝状菌)。运用经典微生物培养技术,发现不动杆菌属(Acinetobacter spp.)有可能与磷的去除有关,亚硝化螺菌属(Nitrosospira spp.)被认为是关键的氨氧化菌,硝化杆菌属(Nitrobacter spp.)是最主要的亚硝化菌,生丝微菌菌属(Hyphomicrobium spp.)是关键的反硝化细菌。
过去几十年,经过对16S rRNA 基因序列检索的深度研究,已排除不动杆菌属是除磷过程的主要参与者。截至目前,一种属于β变形杆菌(Beta-proteobacteria)、未能进行纯培养和分类的菌属,称作Candidatus Accumulibacter phosphatis (CAp),在实验室规模和实际污水处理厂规模的反应器中,已经被证实是一种主要的聚磷菌(PAO)。不仅如此,随后的分子生物学研究也证实,聚糖菌(GAO)是Cap在污泥厌氧/好氧循环过程中的主要竞争对手。其中包括一种属于γ变形杆菌(Gamma-proteobacteria)新型的菌种,叫做Candidatus Competibacter phosphates ,还有属于α变形杆菌(Alpha-proteobacteria)的其他菌种。
至于氮素的循环过程,利用分子生物学方法已经确定新的“参与者”,包括不同类型的氨氧化菌,硝化螺状的微生物作为主要的亚硝化菌;水生螺菌属(Aquaspirillum)、 固氮弧菌属(Azoarcus)、索氏菌属(Thauera)和聚磷菌(如CAp)为主要的反硝化菌。最近,研究者又发现属于齐古菌门(Thaumarchaeota)的古细菌也对于好氧氨氧化具有催化作用。在实际污水处理过程中,氮素循环的过程会更加复杂,如已证实能进行厌氧氨氧化。这些生物属于浮霉状菌门(Planctomycetes),并被暂时命名为“Candidatus Kuenenia stuttgartiensis”
近年来,学者们在污水生物处理过程中微生物的生理生态学方面做了大量研究,发现采用荧光原位杂交法外加显微放射自显影技术(MAR—FISH)能使特定微生物直接可视化,并能将碳、氮和磷等基质的转化联系起来。利用MAR—FISH能研究PAOs和GAOs关于碳源的竞争,还能制定模型。在厌氧状态下,PAOs吸收有机碳源(如挥发性脂肪酸),并将其以聚羟基脂肪酸(PHAs)形式存储起来。当处于有氧条件下时,PAOs氧化PHAs,所获能量供给聚磷酸盐的吸收积累,使得磷元素通过回流污泥从污水中除去。在厌氧条件下,GAOs和GPOs竞争挥发性脂肪酸用于PHA的合成,而且在好氧的条件下GAOs并不积累聚磷酸盐,而是将能量用于糖类的积累。通过MAR—FISH法和染色法,证实了细胞内PHA或者聚磷酸盐的积累就是聚合物存储或循环的过程。其他运用MAR—FISH的研究则论证了聚脂菌(LAOs)生态学的潜能,例如微丝菌属(Candidatus Microthrix parvicella)能够在厌氧的条件下吸收并存储脂类物质,同时强调了此类丝状菌相对于其他菌种的优势,即其他菌种不能在厌氧条件下吸收脂类。
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近日,受强冷空气影响,我国自北向南经历了一轮大范围寒潮降温过程,此次降温造成一场席卷全国的降雪,对人们的出行及生活产生了影响,在清雪处置中撒融雪剂是最常用的手段,融雪剂的主要成分通常包括氯化钠、氯化钙、硝酸钠、硝酸钙等,统称为无机盐,这些成分进入污水处理厂,会导致进水含盐量增加,
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在活性污泥法的应用过程中,其处理效果会受到污泥回流比、曝气时间、污泥负荷、污泥沉降比、MLSS等因素的影响。因此,需要基于污泥沉降比作为指标来监控处理情况。SV(污泥沉降比),即在1000mL(也有显示为100mL)的曝气池混合液中,经过静置、沉淀之后,污泥和混合液之间的体积比。污泥沉降比能够表
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【社区案例】前辈们,我想咨询一下,为什么“D型氧化沟”被称为“D型氧化沟”?“T型氧化沟”被称为“T型氧化沟”?“VR型氧化沟”被称为“VR型氧化沟”?“BMTS型氧化沟”被称为“BMTS型氧化沟”?一、什么是氧化沟?氧化沟(OxidationDitch,OD)又称为连续循环式反应器(ContinuousLoopReactor,CLR),
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6月8日,国家能源招标网发布了焦化公司蒙西焦化二厂污水处理系统托管服务公开招标项目招标公告,项目地点为内蒙古鄂尔多斯市鄂托克旗蒙西工业园区焦化二厂,招标范围包括系统水质达标、劳务、运行管理、设备维护、技术服务等托管服务内容,服务期限为合同签订后2年。焦化公司蒙西焦化二厂污水处理系统
我国污水厂污泥产量巨大,处理处置形势严峻,实现污泥的资源化、能源化利用既是国家重大需求,也是“双碳”目标要求。污泥具有“污染”和“资源”双重属性,厌氧消化处理在降低污染的同时从污泥中回收生物质能,是实现污泥资源化、能源化的主流技术。但污泥泥质复杂,污泥厌氧消化效率低,如甲烷产率低
活性污泥法是我国污水处理厂(WWTP)对污废水生物处理应用最广泛的工艺。但该工艺存在占地面积大的问题,应用范围受到限制。好氧颗粒污泥(AGS)是微生物在特定条件下相互聚合形成的结构紧凑、外形规则的微生物聚合体,与传统的活性污泥法相比更具优势,如占地面积小、沉降性能良好、生物量浓度高、耐
活性污泥法是污水处理最常用的方法,而活性污泥的培养和驯化也是我们日常的重要工作。1、污泥的增长曲线活性污泥微生物是多菌种混合群体,其生长规律比较复杂,但是也可用其增长曲线表示一定的规律。把少量活性污泥加入污水中,在温度适宜、溶解氧充足的条件下进行曝气培养时,活性污泥的增长曲线如下
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3月20日,四川泸县城市生活污水处理厂建设项目招标计划公告发布。该项目新建泸县城市生活污水处理厂1座,处理规模40000m3/d,出水达到岷江、沱江流域水污染物排放标准,配套建设DN200-DN1000污水管网3km;配套建设6000m3/d的再生水厂1座。项目总投资250930000元,计划于2025年4月21日招标。
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近日,河南五龙口化工园区工业污水处理厂一期项目(一标段:设计施工总承包)中标结果公示。河南迈越建筑工程有限公司、中化环境科技工程有限公司、济源北斗勘测设计院有限公司联合体中标,中标价格24702.45万元。据悉,该项目包括两个工程子项目,子项目一为五龙口化工园区工业污水处理厂及配套管网工
3月19日,福建永安市排水防涝及污水厂站等基础设施建设工程(EPC+F+O)招标公告发布。项目总投资约65000万元;其中:改造城区排水系统,建设DN600-2200雨水管20km,改建DN300-2000排水管网14772米,改建DN300-1600雨水管73.45Km,DN300-600污水管8.12Km,扩建2座排涝泵站,新建1座小型一体化雨水排涝转
3月19日,山东龙口市泳汶河污水处理厂提标改造及二期扩建工程总承包项目招标公告发布。龙口市泳汶河污水处理厂目前处理规模为4万m3/d,扩建规模为3万m3/d,提标部分设计规模7万m3/d,建成后总规模7万m3/d。出水水质达到地表水准Ⅳ类标准。泳汶河污水处理厂服务范围为东至府东一路;西至龙青高速;南至
3月19日,昌吉市城北污水处理厂二期建设项目EPC+O总承包招标公告发布。项目总投资额:46528.31万元。昌吉市城北污水处理厂二期建设项目EPC+O总承包(65230125012400772002)1.招标条件本招标项目昌吉市城北污水处理厂二期建设项目EPC+O总承包已由昌吉市发展和改革委员会已由(昌市发改字【2025】99号)
近日,网友反映陕西延安一污水处理厂向河道排放污水,导致河流被污染成黑色。3月17日,陕西省延安市安塞区人民政府办公室发布《关于安塞区建华镇元吉环保科技公司发生污泥溢流情况的通报》。文件显示,3月17日,安塞区建华镇元吉环保科技公司压裂返排液处理站发生溢流事故,污染物流入附近小川河。事故
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2025年3月14日,江苏中法水务与常熟高新技术产业开发区管理委员会、常熟市沙家浜镇人民政府、常熟市中亚环保工程设备有限责任公司、常熟市沙家浜常昆污水处理有限公司、常熟市常昆工业园区投资发展有限公司及顾胜尧先生共同签署了《常熟市沙家浜常昆污水处理有限公司资产收购框架协议》。这一重要协议
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