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北京工业大学学报 2022年第8期48卷 898-906页

作者：高春娣侯春艳李悦王传德韩颖璐程丽阳杨箫阳北京工业大学环境与能源工程学院城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

温暖沿海地区的污水中含有大量硫酸盐,而其在厌氧条件下的还原产物--硫化物及聚硫颗粒(polymeric sulfur compound, poly-S)会对强化生物除磷(enhanced biological phosphorus removal, EBPR)过程产生重要影响.综述了硫化物对传统强化... 详细信息

温暖沿海地区的污水中含有大量硫酸盐,而其在厌氧条件下的还原产物--硫化物及聚硫颗粒(polymeric sulfur compound, poly-S)会对强化生物除磷(enhanced biological phosphorus removal, EBPR)过程产生重要影响.综述了硫化物对传统强化生物除磷(conventional enhanced biological phosphorus removal, CEBPR)系统营养物去除、沉降性能和聚磷菌(polyphosphate accumulating organisms, PAO)的影响及作用机理,硫循环协同强化生物除磷(sulfur cycle-associated enhanced biological phosphorus removal, S-EBPR)系统的创建及特征(主要包括其生物转化过程、优势功能菌及除磷效果的影响因素),以及poly-S在S-EBPR系统中的功能作用.发现了硫化物和poly-S在硫循环参与的生物除磷过程中发挥着重要的积极作用,并且通过适当调控,或许能实现生物除磷系统对低ρ(C)/ρ(P)且含硫废水处理效果的强化;提出了当前研究存在的不足以及未来的研究方向,以期为EBPR系统的稳定高效运行及低ρ(C)/ρ(P)含硫污水的处理提供理论基础.

关键词：硫化物聚硫颗粒传统强化生物除磷硫循环协同强化生物除磷聚磷菌低ρ(C)/ρ(P)含硫废水

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部分短程硝化同步除磷耦合Anammox实现生活污水高效脱氮除磷

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化工学报 2023年第5期74卷 2147-2156页

作者：张建华陈萌萌孙雅雯彭永臻青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266520 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京市污水脱氮除磷处理与过程控制工程技术研究中心北京100124

为实现低碳氮比生活污水高效脱氮除磷,构建了部分短程硝化同步除磷(SPNPR)耦合Anammox系统,探究了其长期运行性能、污染物转化路径和菌群结构。结果表明,系统脱氮除磷效果良好,且低温时可稳定维持,平均总氮和PO_(4)^(3-)-P去除率分别为9... 详细信息

为实现低碳氮比生活污水高效脱氮除磷,构建了部分短程硝化同步除磷(SPNPR)耦合Anammox系统,探究了其长期运行性能、污染物转化路径和菌群结构。结果表明,系统脱氮除磷效果良好,且低温时可稳定维持,平均总氮和PO_(4)^(3-)-P去除率分别为90.7%和94.2%。PO_(4)^(3-)-P与大部分COD被SPNPR反应器去除,同时其可为Anammox提供合适的进水NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N。氮主要被Anammox生物膜反应器去除,其中Anammox发挥主要作用,并存在一定的反硝化作用,该反应器中主要功能微生物为Candidatus_Brocadia、反硝化菌和可分解难降解有机物的菌属。SPNPR反应器中Nitrosomonas与聚磷菌的丰度较高,未检测到亚硝酸盐氧化菌,并存在丰度较高的耐寒菌属,其可在低温时产生防冷冻的胞外聚合物(EPS),保证了反应器良好的SPNPR作用。EPS分析发现,低温时反应器中EPS含量大幅增加,尤其是紧密结合型EPS,其可减缓低温等对微生物的危害,促进系统稳定运行。

关键词：污水反应器生物膜高效脱氮除磷污染物转化路径菌群结构胞外聚合物

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不同外碳源对尾水极限脱氮性能及微生物群落结构的影响

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环境科学 2022年第9期43卷 4717-4726页

作者：王伟赵中原张鑫由志鹏黄子晋彭永臻黑龙江工程学院土木与建筑工程学院哈尔滨150050 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

投加外碳源是污水厂尾水深度脱氮的重要手段.为充分对比多种碳源在极限脱氮条件下的性能及经济性,以及碳源对微生物种群结构的影响,选取甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸钠这4种单碳源,并采用反应速率较高的乙酸钠和乙醇与价格便宜的葡萄糖配制... 详细信息

投加外碳源是污水厂尾水深度脱氮的重要手段.为充分对比多种碳源在极限脱氮条件下的性能及经济性,以及碳源对微生物种群结构的影响,选取甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸钠这4种单碳源,并采用反应速率较高的乙酸钠和乙醇与价格便宜的葡萄糖配制成4种复合碳源进行研究.结果表明,所有系统均能满足出水ρ(NO_(x)^(-)-N)≤1.0mg·L^(-1)的要求.单碳源系统,乙醇反应速率最快,投加量最省,费用最低.复合碳源系统,乙酸钠/葡萄糖(1∶1)在COD/ρ(N)为6时,与乙酸钠/葡萄糖(1∶3)、乙醇/葡萄糖(1∶1)和乙醇/葡萄糖(1∶3)在COD/ρ(N)为9、10和10时的效果相当,且乙酸钠/葡萄糖(1∶1)系统反应速率最快且经济性最好.Illumina MiSeq高通量测序显示,经70 d左右的运行,微生物群落结构发生根本性变化.在与葡萄糖相关的系统,常规脱氮系统不常见的菌门Candidatus Saccharibacteria,丰度从种泥的1.16%提高到47.37%;相应地,在属水平Saccharibacteria_genera_incertae_sedis成为绝对优势菌种.研究结果可为污水厂尾水极限脱氮的碳源选择提供更全面的对比,也为碳源在微生物菌群驯化方面的作用提供更多参考和借鉴.

关键词：碳源反硝化尾水微生物群落 16S rRNA

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A^(2)/O-BCO前置反硝化除磷中试的启动与优化运行

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环境科学学报 2024年第3期44卷 13-22页

作者：周庆国苏健陈东旭彭永臻西南交通大学土木工程学院成都610031 中铁建发展集团有限公司水处理技术研究中心北京100043 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用国家工程实验室北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124

为探究低C/N城镇污水处理在无外加碳源的情况下实现深度脱氮除磷的效能,试验以实际城镇生活污水为处理对象,搭建了日处理规模为100 m^(3)·d^(-1)的A^(2)/O-BCO前置反硝化除磷中试,并从中试快速启动、工况调整与优化、微生物群落分... 详细信息

为探究低C/N城镇污水处理在无外加碳源的情况下实现深度脱氮除磷的效能,试验以实际城镇生活污水为处理对象,搭建了日处理规模为100 m^(3)·d^(-1)的A^(2)/O-BCO前置反硝化除磷中试,并从中试快速启动、工况调整与优化、微生物群落分析等角度进行研究.结果表明,通过先在A^(2)/O单元与BCO单元中分别富集聚磷菌与硝化菌,再增加硝化液回流以富集反硝化除磷菌(DPAOs)的方式,可实现A^(2)/O-BCO前置反硝化除磷中试的快速启动.A^(2)/O单元厌氧/缺氧/好氧容积比调整为3∶5∶1,硝化液回流比设定为250%时,缺氧段对磷去除率的平均值达到95%,平均出水PO_(4)^(3-)-P浓度小于0.2 mg·L^(-1),出水TN小于11 mg·L^(-1).通过分子生物学分析发现,除磷菌(PAOs)与硝化菌丰度显著提高,Candidatus Accumulibacter的相对丰度从原始种泥的2%增加到14%,已被证实具有反硝化聚磷功能的Dechloromonas的相对丰度从原始种泥的2%增加到7%,BCO单元中的生物膜上,Nitrosomonas的相对丰度为5.91%,Nitrospira的相对丰度为7.58%.

关键词：低C/N城镇污水前置反硝化除磷中试规模无外加碳源快速启动

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城镇污水处理厂生物除臭技术的关键影响因素及案例分析

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环境工程学报 2022年第4期16卷 1074-1082页

作者：贾体沛王灿张亮赵琪彭永臻北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京市污水脱氮除磷处理与过程控制工程技术研究中心北京100124 天津大学环境科学与工程学院天津300072

城镇污水处理厂运行中产生恶臭气体并因此导致空气污染的问题日益严重。生物除臭技术具有操作简便、运行成本低、二次污染小等优点,适用于污水处理厂恶臭气体的处理。阐述了污水处理厂臭气的主要成分、浓度及分布特点,分析了生物除臭技... 详细信息

城镇污水处理厂运行中产生恶臭气体并因此导致空气污染的问题日益严重。生物除臭技术具有操作简便、运行成本低、二次污染小等优点,适用于污水处理厂恶臭气体的处理。阐述了污水处理厂臭气的主要成分、浓度及分布特点,分析了生物除臭技术的4个关键影响因素(微生物、营养液、pH和填料),并结合影响因素剖析了3个工程应用典型案例,总结了生物除臭技术亟需解决的问题,并展望进一步研究的内容,以期为不同污水处理厂根据其自身条件解决的恶臭污染提供参考。

关键词：城镇污水处理厂恶臭污染生物除臭技术工程应用

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碳源对膨胀污泥微生物多样性的影响研究

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北京工业大学学报 2021年第2期47卷 169-178页

作者：高春娣张娜韩徽任浩侯春艳李悦王传德北京工业大学环境与能源工程学院城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

为探究碳源对膨胀污泥内微生物多样性的影响,采用淀粉和乙酸钠2种不同碳源进行人工配水并成功诱发丝状菌污泥膨胀.实验结果表明,尽管不同的碳源类型会使污泥产生不同的沉降性能变化,却不会影响其对污染物的整体处理效果.膨胀的发生不仅... 详细信息

为探究碳源对膨胀污泥内微生物多样性的影响,采用淀粉和乙酸钠2种不同碳源进行人工配水并成功诱发丝状菌污泥膨胀.实验结果表明,尽管不同的碳源类型会使污泥产生不同的沉降性能变化,却不会影响其对污染物的整体处理效果.膨胀的发生不仅会导致系统内微生物丰度、均一性、多样性和丰富度的下降,还会使不同门类下不同功能的微生物菌群及相关菌属的相对丰度产生不同变化.所有泥样中相对丰度最大的门类均为Proteobacteria,且以淀粉为碳源的废水环境更有利于该门类微生物的生长.在不同特定菌群中,除磷菌群的相对丰度受2种碳源影响最大,而在相关菌属中,作为优势丝状菌的Thiothrix和Haliscomenobacter的相对丰度在2种碳源下均随污泥膨胀的发生而升高,Tetrasphaera则与之相反;以Nitrosomonas为代表的5种脱氮菌属的相对丰度随膨胀的发生而升高,以Nitrospira为代表的7种脱氮菌属及以Candidatus Accumulibacter和Candidatus Competibacter为代表的5种除磷菌属的相对丰度变化则与其相反.此外,淀粉进水下发生的污泥膨胀使反应器内操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)数减少了251,是乙酸钠进水下减少数量的5倍多,表明其对微生物多样性的影响大于乙酸钠.

关键词：碳源污泥膨胀相对丰度丝状菌功能菌微生物群落

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混合外源菌强化剩余污泥微氧水解产酸

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中国环境科学 2020年第1期40卷 252-260页

作者：王春燕曾薇许欢欢李宁彭永臻北京工业大学环境与能源工程学院城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室

利用外源投加酵母菌与醋酸菌的方式促进了剩余污泥水解产生短链挥发性脂肪酸(SCFAs)的产量,考察了混合投加模式下污泥水解溶出的正磷酸盐、氨氮和溶解性COD的浓度,研究水解过程胞外聚合物(EPS)组分中蛋白质及多糖的变化特征.结果表明,... 详细信息

利用外源投加酵母菌与醋酸菌的方式促进了剩余污泥水解产生短链挥发性脂肪酸(SCFAs)的产量,考察了混合投加模式下污泥水解溶出的正磷酸盐、氨氮和溶解性COD的浓度,研究水解过程胞外聚合物(EPS)组分中蛋白质及多糖的变化特征.结果表明,在酵母菌和醋酸菌投加量分别为10和20g/L时,发酵第5d实现了最高的SCFAs产量,达到719mgCOD/gVSS,其中乙酸含量为328.78mgCOD/gVSS,占总SCFAs的45.72%.投加两种菌显著促进了剩余污泥水解产生SCFAs,且以乙酸为主.外源菌投加促进了水解酸化过程氨氮和正磷酸盐的释放,最佳反应条件下最大释放量分别为80.66和22.38mg/gVSS,有利于从剩余污泥中回收氮磷.投加外源菌后EPS中的蛋白质和多糖从内层向最外层释放,为污泥水解产酸提供底物.外源投加酵母菌与醋酸菌是促进剩余污泥水解酸化的有效手段.

关键词：剩余活性污泥微好氧水解酵母菌醋酸菌短链挥发性脂肪酸

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低温下丝状菌膨胀污泥的微生物多样性

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环境科学 2020年第7期41卷 3373-3383页

作者：高春娣张娜韩徽任浩李悦侯春艳王传德彭永臻北京工业大学环境与能源工程学院城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

为探究低温下丝状菌污泥膨胀过程中微生物多样性的变化特征,实验采用低温-SBR反应器成功诱发污泥膨胀,并借助Illumina MiSeq高通量测序技术,考察了不同沉降性能下活性污泥微生物群落的整体变化特征、各特定菌群及特定菌属的变化特征.结... 详细信息

为探究低温下丝状菌污泥膨胀过程中微生物多样性的变化特征,实验采用低温-SBR反应器成功诱发污泥膨胀,并借助Illumina MiSeq高通量测序技术,考察了不同沉降性能下活性污泥微生物群落的整体变化特征、各特定菌群及特定菌属的变化特征.结果表明,在系统运行温度降至(14±1)℃后可成功诱发丝状菌污泥膨胀,SVI可恶化至663.99 mL·g-1,且膨胀后COD去除率和TN去除率仍能维持在90%和86%左右.低温下污泥膨胀的发生不仅会导致系统内微生物整体多样性和均一性的降低,使特定菌群中丝状菌群的丰度由0.49%增至26.04%,还会使脱氮菌群的丰度由21.04%减少至13.99%、除磷菌群的丰度由4.25%减少至1.93%.发现的5种丝状菌属中,以Thiothrix为代表的3种菌属的丰度递增,仅Haliscomenobacter的丰度递减;发现的19种脱氮菌属中,以Nitrosomonas为代表的5种菌属的丰度递增,以Nitrospira为代表的7种菌属的丰度递减;发现的8种除磷菌属中,Pseudomonas和Tetrasphaera的丰度递增,以CandidatusCompetibacter为代表的5种菌属的丰度递减.虽然污泥膨胀对微生物菌群结构产生较大影响,但不同泥样中始终存在的477个OTUs和227个菌属说明膨胀过程中反应器内主体微生物仍呈相对稳定状态.

关键词：低温污泥膨胀生物多样性丝状菌功能菌

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基于机器视觉的生化池监测技术

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环境工程 2025年第3期43卷 1-10页

作者：张亮杨博文刘宇衡张雨高瑜李佳诚李俊辰林斯杰北京工业大学环境科学与工程学院城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 南方科技大学环境科学与工程学院广东深圳518055 南方科技大学工程技术创新中心(北京) 北京100083

生化池的在线监测对污水处理厂的稳定运行具有重要意义。现有生化池监测依赖流量计、传感器以及人工巡查和综合判断。为降低生化池人工巡检的工作量,提升监测的连续性和准确性,提出基于机器视觉的监测方案,并以曝气量预测为目标,考察了... 详细信息

生化池的在线监测对污水处理厂的稳定运行具有重要意义。现有生化池监测依赖流量计、传感器以及人工巡查和综合判断。为降低生化池人工巡检的工作量,提升监测的连续性和准确性,提出基于机器视觉的监测方案,并以曝气量预测为目标,考察了该技术方案的可行性。以曝气量1,2,3,4,5 L/min的小试规模生化池为预测对象,通过采集生化池的曝气图像、构建数据库、使用卷积神经网络提取特征、建立模型的监测框架,实现了污水处理过程中曝气量变化的自动感知。模型分析表明,测试集的预测精度达到99%,且模型预测精度稳定性较高,满足自动监测的需求。进一步考察机器视觉技术从小试装置迁移到中试规模生化池的可行性,证明了该方法在不同生化池中均具有可行性,表现出良好的应用潜力。该研究利用硬件(摄像头)和软件(机器学习模型),实现生化池运行关键信息的在线监测和异常识别,可实现对人工巡视的部分替代,可为污水处理厂的智慧化运行提供可行思路。

关键词：生化池监测曝气量图像数据机器视觉可视化

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采用厌氧发酵和冷冻微波联合处理剩余污泥并回收氮磷

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环境科学学报 2020年第8期40卷 2842-2850页

作者：许欢欢曾薇李帅帅贾子悦北京工业大学环境与能源工程学院城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

为了实现从剩余污泥中高品位回收鸟粪石(MAP, MgNH4PO4·6H2O),本研究考察了厌氧发酵、冷冻+微波两种污泥预处理方式促进污泥中氮、磷的释放及回收效果.试验结果表明:污泥厌氧发酵在温度30℃、pH=12、发酵时间4 d时,PO4^3——P和HN4... 详细信息

为了实现从剩余污泥中高品位回收鸟粪石(MAP, MgNH4PO4·6H2O),本研究考察了厌氧发酵、冷冻+微波两种污泥预处理方式促进污泥中氮、磷的释放及回收效果.试验结果表明:污泥厌氧发酵在温度30℃、pH=12、发酵时间4 d时,PO4^3——P和HN4^+-N的最大释放量分别为224.50 mg·L^-1(即7.24 mmol·L^-1)和278.17 mg·L^-1(即19.87 mmol·L^-1),PO4^3——P物质的量浓度远小于HN4^+-N物质的量浓度.冷冻+微波联合预处理在冷冻温度-20℃、冷冻时间48 h、微波初始pH=3、微波时间9 min时,PO4^3——P和HN4^+-N的最大释放量分别为1011.84 mg·L^-1(即32.64 mmol·L^-1)和220.82 mg·L^-1(即15.77 mmol·L^-1),PO4^3——P物质的量浓度高于HN4^+-N物质的量浓度.根据污泥上清液中的氮、磷含量,将厌氧发酵与冷冻+微波两种污泥预处理后的上清液按体积比1∶9进行混合,使Mg∶N∶P物质的量比为1.6∶1.4∶1时,PO4^3——P的最高回收率为99.11%,HN4^+-N的最高回收率为73.46%.X射线衍射(XRD)结果显示,回收的沉淀物主要为鸟粪石晶体.将两种污泥预处理后的上清液进行混合,有效地解决了污泥上清液中由于氮、磷比例失衡所导致的回收率下降的问题,从而实现以鸟粪石的形式高效回收剩余污泥中的氮、磷.

关键词：污泥预处理厌氧发酵冷冻微波鸟粪石

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