不同生物营养物处理工艺剩余污泥中温水解特性简

为了解不同生物营养物处理（BNR）工艺剩余污泥性质差异及其中温水解特性，采用序批式实验研究了来源于Orbal氧化沟（OD）和倒置A²/O工艺剩余污泥在中温水解过程中污泥浓度、营养物释放、污泥粒径、污泥絮凝性、污泥比阻及污泥胞外聚合物（EPS）的历时变化。结果表明，相同泥龄（约18 d）条件下，Orbal OD剩余污泥氮含量较高，倒置A²/O剩余污泥磷含量较高，两者VSS/SS均低于0.6，导致中温水解过程污泥减量空间有限、氮磷释放速率不同。此外，尽管倒置A²/O工艺剩余污泥絮体尺寸及絮凝能力明显大于Orbal OD工艺剩余污泥的对应值，但两污泥比阻相近。中温水解过程中，两污泥絮体的尺寸均变小、絮凝能力均降低、比阻均增高；两者的胞外聚合物均呈现增高再降低趋势，且蛋白质均占EPS质量的75%以上，为主要的胞外物质。     

电絮凝耦合DSA或过氧化氢强化污泥脱水性能的比较与机理分析

为解决电絮凝法调理污泥期间电场无法有效破解污泥絮体、改善污泥脱水问题,分别将电絮凝与尺寸稳定阳极(DSA,Dimensionally-stable anodes)电极、H₂O₂进行耦合,比较和分析2种耦合工艺对污泥过滤性能、絮体破解程度、胞外聚合物(EPS)组分改变和污泥脱水性能的差异。结果表明,电絮凝耦合H₂O₂形成的间接氧化体系中,由于电致·OH在非均相体系中能无选择性地破坏污泥絮体、破解污泥细胞并降解胞外聚合物(EPS),从而促使阳极释放的铁离子通过吸附架桥、网捕等作用与絮体碎片和EPS片段重聚并沉淀,使15 min内污泥毛细吸水时间(CST)和污泥含水率(MC)分别下降了73.9%和31.4%;然而电絮凝耦合DSA直接氧化法同期的污泥CST和MC仅分别下降了64.9%和26.4%。此外,间接氧化法可以同时降解松散结合层(LB-EPS)和紧密结合层(TB-EPS),破坏EPS蛋白质亲水基团与水的作用力,并改善传统电化学法主要降解LB-EPS的不足,实现了提高电化学方法在同步污泥破解与沉降脱水方...     

活性污泥中温与高温絮凝特性

为了揭示中温与高温活性污泥的絮凝特性及其作用机制，本研究采用序批式反应器，分别在35℃及55℃条件下培养了中温与高温活性污泥，考查了2种活性污泥的相互作用能与胞外聚合物的特性。研究结果表明：高温污泥系统出水浊度为（145±22．9）NTU，是中温污泥系统的近50倍。中温污泥的相互作用能曲线存在明显的势垒（313．4×10^-20J），而高温污泥不存在明显势垒；高温污泥的松散型胞外聚合物与紧致型胞外聚合物的含量分别为中温污泥的12倍及3．5倍，且胞外聚合物中蛋白质、多糖、腐殖酸和DNA的含量均高于中温污泥的含量。这表明，尽管高温污泥相互作用能势垒低，但其胞外聚合物，尤其是松散型胞外聚合物含量过高，是高温污泥絮凝性能低的内在机制，而胞外聚合物组成特征不是中温和高温污泥絮凝性能差异的主要原因。     

蠕虫捕食对污泥性质的影响

利用一种新型静态序批式蠕虫生物反应器处理剩余污泥，另设一个未加蠕虫的反应器作为对照。通过对比分析2个反应器中污泥的比减量速率、沉降性能、脱水性能和比好氧速率来研究蠕虫捕食对污泥性质的影响。实验结果表明，蠕虫具有良好的污泥减量效果，蠕虫加入后可使污泥比减量速率增加（0．15±0．02）mg／（mg·d）。蠕虫作用后污泥沉降性能明显改善，污泥容积指数（SVI）降低28．9％，胞外聚合物（EPS）含量减少和污泥絮体结构变得更加密实规则是污泥沉降性能得到改善的重要原因。蠕虫捕食后污泥脱水性能变差，污泥标准化毛细吸水时间和比阻分别增大2．45倍和1．16倍，推测主要是由污泥絮体平均粒径减小造成的。另外，蠕虫的存在会降低污泥的微生物活性，异养细菌、氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的比好氧速率分别降低7．09％、7．84％和8．29％。     

厌氧颗粒污泥胞外聚合物的影响因素研究

为明确厌氧颗粒污泥胞外聚合物产生的影响机制，通过改变pH、污泥负荷（Ns)和C/N比，研究厌氧颗粒污泥及其上清液的EPS（胞外聚合物）产生量及组分多糖、蛋白质的变化情况，采用红外光谱对比分析了pH、Ns、C/N比对EPS分子结构的影响；结果表明，过酸、过碱和不适当的C/N比不利于厌氧颗粒污泥形态保持和微生物生长，但Ns对厌氧颗粒污泥形态的影响不大。红外光谱分析表明，蛋白质肽键在强酸、强碱条件下均发生了变化，羧基、醇和酚则在强酸条件下(pH 3)消失,C/N比和污泥负荷对EPS的分子结构影响不大。     

光-Fenton氧化破解剩余污泥和改善污泥脱水性能

利用紫外光-Fenton（光-Fenton）氧化处理城市剩余污泥，通过上清液的SCOD、多聚糖以及蛋白质浓度表征污泥胞外聚合物（EPS）的破解情况，通过污泥过滤比阻（SRF）和滤饼含水率表征污泥脱水性能的变化。结果表明，光．Fenton氧化破解污泥EPS和改善污泥脱水性能的效能明显优于单独Fenton反应和单独紫外光照射处理。pH为3、反应时间为2h，H2O2投加量为4g／L和Fe^2＋投加量为0．6mg／L是光-Fenton氧化处理供试污泥的适宜条件。在适宜处理条件下，污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由67．46mg／L、12．53mg／L和8．62mg／L增加到568．12mg／L、448．62mg／L和292．94mg／L；SRF和滤饼含水率分别由2．4×10^S2／g和88．52％下降至5．26×10^8S^2／g和76．36％。光-Fenton反应在有效破懈污泥的同时，提高了污泥的脱水性能．有利于污泥的减量化。     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐改善污泥脱水性能

针对污水处理厂剩余污泥脱水困难的问题,采用Fe~(2+)活化过硫酸钾高级氧化法提高剩余污泥脱水性能,使用污泥含水率和污泥比阻对调理前后污泥脱水效果进行分析;研究了过硫酸钾投加量、Fe~(2+)投加量、pH和反应时间对污泥调理效果的影响;探究了过硫酸盐调理污泥过程中溶解性有机物质和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的变化特性。结果表明:过硫酸钾调理的最佳反应条件为pH=7.5,反应时间为20 min,过硫酸钾和Fe~(2+)的最佳投加量分别为15 mmol·L~(-1)和18 mmol·L~(-1),在此条件下,污泥含水率和污泥比阻值分别可达78.89%和0.3×10~(12) m·kg~(-1);污泥含水率和比阻的变化可能与污泥调理后絮体结构形态变化有关;调理污泥后,上清液中溶解性有机物质含量与过硫酸钾投加量呈显著正相关关系,而EPS不同组分中蛋白质和多糖含量在Fe~(2+)投加后均减少,表明Fe~(2+)的投加可以破坏污泥絮体,分解胞内物质;利用Fe~(2+)激活过硫酸钾所生成的硫酸根自由基可极大改善污泥的脱水性能。     

不同温度下有机负荷对厌氧折流板反应器污泥颗粒化的影响

采用2个相同的厌氧折流板反应器（ABR）研究不同温度、有机负荷对ABR启动过程中胞外聚合物（EPS）产生的影响，以及各隔室优势菌种。结果表明，高温和较高的有机负荷（OLR）促进EPS的产生，而EPS有利于颗粒污泥的形成。较高温度也有利于反应器承受更高的有机负荷。启动结束后，沿着水流方向，隔室中的污泥发生变化，由水解酸化菌演替为产甲烷优势菌。     

污泥负荷对UASB处理低浓度污水运行效果和污泥性质的影响

采用升流式厌氧污泥床（UASB）反应器处理低浓度生活污水，探讨了不同污泥负荷对运行效果及污泥性质的影响。通过考察有机物去除率、有机酸积累、污泥粒径、污泥比产甲烷活性、溶解性微生物产物（SMP）、胞外聚合物（EPS）等生化指标，得出如下结论：在受试条件下，污泥负荷率的升高不利于有机物的去除；有机酸特别是乙酸的积累，以及受基质缺乏及污泥洗脱限制的污泥积累，是影响处理效果的因素；稳定阶段污泥的胞外聚合物以紧密附着型EPS为主，污泥负荷升高将导致其浓度升高，而对SMP和松散附着型EPS没有显著影响，EPS的浓度及其组成不影响污泥性质。高的污泥负荷下污泥的产甲烷活性较高。在本实验中，F/M=0.4 g COD/（g MLSS·d）是最佳的污泥负荷条件。     

污泥性质对污泥水解酸化效果的影响

采用3组构造一致的完全混合流态水解酸化反应器,分别以同等浓度的絮凝污泥、初沉污泥和剩余污泥作为底物污泥,在温度35℃,初始p H=10的反应条件下,研究污泥性质的差异对污泥水解酸化产物及产率的影响。实验结果表明:与初沉污泥、剩余污泥相比,絮凝污泥更易水解产酸发酵,至第9天水解产SCOD达到最大值2 713.2 mg/L,第7天酸化产VFAs达到峰值1 392.7 mg/L。3种污泥酸化产VFAs的主要组分均为乙酸和丙酸,但絮凝污泥VFAs组分中乙酸、丙酸这种优势更加明显,其所占比例分别高达48.9%和27.2%。此外,3种污泥水解酸化产碳源的同时均伴随着氮、磷元素的释放,整体而言,絮凝污泥产酸发酵中氮、磷元素的释放量及释放率均较低。     

Effects of nitrogen and phosphorus limitation on the activated sludge biomass in a kraft mill biotreatment system.

Unlike wastewater, pulp and paper mill effluents are generally severely deficient in bioavailable nitrogen and phosphorus. The influence of nitrogen and phosphorus limitations on steady-state or typical pulp and paper mill activated sludge floc properties and performance was studied using a bioreactor-fed synthetic raw mill effluent and seeded with mill activated sludge. Limitation of either nitrogen or phosphorus decreased growth, five-day biochemical oxygen demand, and suspended solids removal. Nitrogen limitation greatly enhanced activated sludge floc poly-beta3-hydroxybutyrate (PHB), but not carbohydrate or extracellular polymeric substances (EPS). In contrast, phosphorus limitation increased total floc carbohydrate and EPS, but not PHB. The flocs showed little ability to store either nitrogen or phosphorus. Nitrogen limitation, but not phosphorus limitation, produced much more negative net floc surface charge, increasing fines, while phosphorus limitation, but not nitrogen limitation, increased the floc bound water content and surface hydrophobicity and decreased fines.     

畜禽养殖废水生物处理剩余污泥臭氧减量过程中的重金属释放

采用臭氧氧化污泥减量法对畜禽养殖废水SBR中的剩余污泥进行处理。当臭氧反应时间控制在30min时，污泥的溶解比例在30％左右（以MLSS计）。上清液中一定量的SCOD溶出可为生物处理单元提供充足的碳源，同时在上清液中，TN、TP及水相重金属浓度增加有限，臭氧氧化后的污泥液回流污水处理系统后造成的N、P处理负荷较小，重金属对污泥微生物的活性抑制风险较低。若继续延长臭氧的反应时间，上清液SCOD、TN、TP以及重金属cu、Pb的释放速率明显增加，同时上清液的C／N降低，臭氧化后的污泥液回流反而不利于生物单元的脱氮处理。综合考虑TN、TP及水相重金属浓度增加的危害性，臭氧反应时间应控制在30min，臭氧实际投加量应为123．1mg O3／gSS。     

超声波对污泥水解的促进作用

以超声波预处理城市污水处理厂剩余污泥,考察不同功能密度下的超声波对污泥水解释放碳源过程的影响。结果表明,污泥经超声波预处理,可缩短污泥水解时间,促进VFA释放,且声能密度越大,促进作用越显著;当声能密度为0.138 W/mL、作用时间为1 min时,污泥水解4~5 d后,释放VFA达到800 mg/L,VFA/TN由初始的1.98提升至4.15,VFA/TP由初始的24.78提升至42.35。同时,超声波不仅破坏污泥絮体结构,而且提高了微生物中蛋白酶和辅酶F420的活性,更有利于污泥水解。     

剩余污泥超声预处理后水解酸化特性

为探讨剩余污泥超声预处理后的水解酸化特性,考察了0.6 W/mL、5 min和1 W/mL、5 min 2种超声预处理条件下污泥水解酸化过程有机质、氮、磷的释放情况。实验结果表明,2种超声预处理均可促进污泥水解酸化,并且0.6 W/mL比1 W/mL的超声预处理更有利于SCOD的释放、VFAs的产生以及氮和磷的释放;水解酸化初期,超声预处理比未经超声预处理的污泥在有机质、氮、磷释放率上差异非常明显,随着水解酸化的进行,有机质和氮释放率差异仍很明显,而磷释放程度逐渐接近;经0.6 W/mL超声预处理,污泥水解酸化3 d后,SCOD释放率、VFAs浓度、TN释放率和NH4+-N释放率分别是未经处理污泥的1.85、2.63、1.85和1.41倍,而TP和PO43--P释放率较未经处理污泥仅分别多2.44和1.23个百分点。研究表明,控制适宜的声能密度、超声时间和水解酸化进程是超声预处理强化剩余污泥水解酸化效果的关键。     

磺胺和四环素类抗生素对活性污泥性能的影响

废水处理工艺中抗生素类污染物的存在可能会对生物处理过程产生长期而深远的影响，为探明此类污染物对废水生物处理主体活性污泥性能等方面的影响，采用间歇培养法研究了活性污泥法处理污水时，抗生素类污染物的存在对活性污泥性能如胞外聚合物（EPS）、污染物处理能力、脱氢酶活性和群落结构的影响。结果表明，抗生素的存在会导致活性污泥的胞外聚合物总量及其主要组分蛋白质和多糖增加，以产生保护屏障；且由于污泥絮体解体，细胞破裂导致EPS中DNA和色氨酸含量增加。同时，由于蛋白质大量增加引起的表面负电荷的增加，使污泥疏水性增强，絮凝性能恶化；污泥絮体解体导致污泥颗粒变小，SVI也随之下降；在活性污泥脱氢酶活性急剧下降的同时，出水TOC迅速升高。此外，抗生素类污染物在抑制活性污泥中大部分细菌的同时，对部分菌群也有刺激生长作用，最终导致活性污泥生物群落结构的改变。四环素类抗生素对活性污泥的EPS和絮凝沉降性能的影响大于磺胺类，而对污水处理能力和群落结构的影响则不如磺胺类。抗生素类污染物的长期存在会对活性污泥沉降性能、絮凝性能、脱氢酶活性以及活性污泥群落结构等产生一系列负面影响，进而影响污染物去除效果，导致出水水质恶化。     

Phosphorus release in aerobic sludge digestion.

The objectives of this study are to examine the phosphorus release in aerobic sludge digestion and to better understand its governing mechanisms. In this study, phosphorus release was examined using the secondary sludge from both conventional and biological nutrient removal processes. The experiments were carried out at room temperature (22 +/- 2 degrees C), with or without automatic control of pH (4.5 to 7.8), and under three aeration schemes: fully aerobic (dissolved oxygen [DO] at 3 to 4 mg/L), low DO (0.2 to 0.8 mg/L), and cyclic (with alternate on/off aeration). The released phosphorus concentrations were 20 to 80 mg/L for the conventional sludge and 60 to 130 mg/L for the biophosphorus sludge. Higher phosphorus release also occurred at low pH (<6.0). As for the effect of DO, fully aerobic digestion caused higher phosphorus release than the low-DO and cyclic operations. For better understanding, the solid phosphorus in sludge was conceptually categorized into three forms: inorganic phosphorus precipitates, organic cellular phosphorus, and polyphosphate (poly-P) in polyphosphate-accumulating organisms. Dissolution of inorganic phosphorus precipitates is controlled by physical and chemical conditions, with pH being the most important in this study. Lowering the pH to 4 to 6 clearly promoted the release of inorganic phosphorus. Polyphosphate hydrolysis, on the other hand, was found to be regulated biologically (sensitive to occurrence of anaerobic conditions) and was insignificant in the glutaraldehyde-fixed sludge. Phosphorus release from organic phosphorus should correlate with the volatile solid (VS) digestion, which lyses the cells and frees the phosphorus covalently bonded with the organic matters. The amounts of phosphorus released per unit VS digested (deltaP/deltaVS) were therefore calculated for experiments with long periods of constant pH (to minimize interferences from dissolution/precipitation of inorganic phosphorus). The results suggested that some poly-P was hydrolyzed and released accompanying the aerobic VS digestion, but at rates far lower than those under anaerobic conditions.     

常温下基质与时间对ANAMMOX污泥活性保藏影响

采用厌氧氨氧化污泥,通过脱氮效能的测定,研究了常温（15±2）℃下保藏过程中基质添加与保藏时间对污泥活性的影响以及探讨长期保持污泥活性的保藏策略。结果表明,在无营养物添加的情况下,保藏的前45天厌氧氨氧化污泥氮去除速率由0.107 kg/（m3·d）下降到0.025 kg/（m3·d）,其速率下降最快,但是经过6 d培养,污泥的活性可以得到恢复;当保藏365 d后,厌氧氨氧化污泥活性基本消失,即使通过11 d恢复也无明显的厌氧氨氧化特性。说明常温下保藏时间对厌氧氨氧化污泥活性影响显著,随着保藏时间的延长污泥氮去除速率会大幅降低,甚至消失。根据衰减指数模型拟合出常温状态下厌氧氨氧化污泥活性衰减模型为y=0.547×exp（-0.0109×t）。通过定期（15 d）投加营养物,经过150d和365 d保藏后的厌氧氨氧化污泥仍然保持48%和31%的活性。说明定期投加营养物可以有效缓解厌氧氨氧化污泥活性在常温保藏过程中的衰减,适用于厌氧氨氧化污泥常温下长期保藏。