石油类物质环己烷对活性污泥沉降性能的影响

炼油废水中石油类物质容易影响活性污泥沉降性能、干扰处理效果.为了定量分析石油类物质对活性污泥沉降性能的影响,采用定量图像分析技术,通过图像采集、图像处理、图像分析和数据处理流程,考察了不同浓度环己烷影响下活性污泥絮体微观参数变化情况及参数间的相关性,并分析了微观参数与宏观参数[SV（污泥沉降比）、SVI（污泥容积指数）和MLSS（污泥浓度）]间的相关性.结果表明:①絮体微观参数值随环己烷投加浓度的变化规律具有明显的分组现象,同组参数间相关性强,可据此将参数分为大小类、规则性类和密实性类.②环己烷在低于1 g/L浓度条件下使活性污泥沉降体积增大,此时密实性参数与环己烷投加浓度、SV和SVI分别具有一定相关性.③环己烷投加浓度≥ 1 g/L时会导致污泥上浮流失,此时大小类和规则性类参数均分别与SV和MLSS具有一定相关性,其中,孔率与环己烷投加浓度呈负相关（R2为0.91）,分形维数与SV和MLSS分别呈负相关（R2分别为0.75和0.89）.研究显示,利用定量图像分析技术检测孔率和分形维数等污泥絮体微观参数,能够反映石油类物质对活性污泥沉降性能的影响,当孔率降至0.98以下预示着污泥流失,并且分形维数越大,流失越严重.      

污泥絮体特征与微型动物运动速度相关性研究——以自由运动型微型动物为例

为了克服利用微型动物群落物种变化指示活性污泥运行状态存在的微型动物鉴别误判、分类和统计分析工作量大等问题,通过PCA法的相关性分析判断絮体微观形态参数降维成综合指标的可能性,采用“微型动物运动视频采集+定量图像分析”法表征微型动物的运动速度（平均线速度V和平均角速度W）,分析SBR系统中锐利楯纤虫（A.lynceus）等7种自由运动型微型动物的运动速度与污泥絮体微观特性之间的相关性.结果表明：多个污泥絮体微观形态参数之间存在较好的相关性,可降维成2大综合指标（絮体大小密实度（SC）和絮体形状规则度（SR））.絮体SC和SR指标与须足轮虫属（Euchlanis sp.）、凹扁前口虫（F.depressa）和锐利楯纤虫（A.lynceus）的运动速度之间具有较显著相关性（|r|>0.50,P<0.05）,因此利用典型的自由运动型微型动物运动速度变化能够快速指示污泥絮体的微观形态变化.     

基于降维分析的活性污泥絮体结构特征指标

为建立活性污泥絮体结构分析的特征指标,将现有描述絮体结构的19个微观参数分为4类:絮体大小(SZ)、密实度(CP)、规则度(RG)和丝状菌(FL)特征,分别含4、5、8、2个.分别采用主成分分析法(PCA,线性降维)和等距映射法(Isomap,非线性降维)对这些絮体结构特征微观参数进行降维分析,通过对两种降维法的降维幅度和降维有效性的比较,确定絮体结构特征指标.结果表明:PCA降维后絮体SZ、FL各由1个综合指标表征,而CP、RG各由3个综合指标表征,SZ、CP、RG和FL的降维幅度分别为0.750、0.400、0.625和0.500;Isomap降维后絮体SZ、CP、RG和FL均由1个综合指标表征,降维幅度分别为0.750、0.800、0.875和0.500.从降维幅度和降维有效性分析可知,Isomap降维后的综合指标更能准确、简洁地描述絮体结构特征,更适合作为活性污泥絮体结构的特征指标.     

无机絮凝剂对SBR系统中活性污泥的影响研究

采用序批式活性污泥法（SBR）反应器进行模拟实验,系统地探究了聚合氯化铝（PAC）和聚合氯化铁（PFC）对活性污泥产生的影响.结果表明,PAC、PFC会使得污泥絮体变得紧实且边缘化,絮体中值粒径较未添加时分别增加了34.78%、12.90%.污泥的沉降性能和污泥活性随着PAC、PFC的积累而变差.微生物分泌的EPS含量降低,是因为添加PAC、PFC后微生物活性降低并导致微生物多样性降低.     

纳米磁粉协同解偶联剂作用下活性污泥性能的研究

为了促进解偶联剂作用下活性污泥减量化效果及污泥沉降性能,本研究在序批式活性污泥工艺的设施中同时添加解偶联剂和纳米磁粉,分析其协同作用下对活性污泥性能产生的影响.研究发现2,4,5-三氯苯酚(TCP)单独作用下污泥减量达41%,但活性污泥基质降解性能及沉降性能降低,而纳米磁粉与TCP联合作用下污泥减量仍达34%,且对C、N、P去除效能和污泥沉降性能均无明显影响.运行31 d后,脱氢酶活性提高10%～18%,且具有一定的时间累积效应;在光学显微镜下观察可发现污泥絮体结构紧实,原生动物和后生动物种类和数量增多.结果还表明,在活性污泥工艺中运用纳米磁粉与TCP协同作用可抑制剩余污泥的产生,并能提高活性污泥系统的运行效能.     

活性污泥絮体的分形结构分析

通过小角光散射(small-angle light scattering,SALS)实验确定出活性污泥絮体的分形区域,对絮体粒径分布进行了拟合分析,采用原子力显微镜(AFM)和激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)对絮体在不同尺度下的形貌进行了观测.结果显示,污泥絮体是由一系列的絮团结合而成,絮体表面凹凸不平,有各种"孔洞","缝隙",絮体内部存在一系列的孔隙.较大尺度的絮体同时存在多种孔道结构,构成絮体中营养物和水流的运输通道;污泥絮体在0.5～50μm之间具有明显的分形结构,表明活性污泥絮体在较小的粒径时已经具有一定的分形特征,活性污泥的粒度分布属于Gamma分布方式,证明污泥絮体的成长过程是一种絮团-絮团的凝聚过程.     

好氧污泥絮体与厌氧颗粒污泥的剪切稳定性分析

通过标准的剪切实验装置检测了好氧污泥絮体和厌氧颗粒污泥在不同剪切条件下剥离的分散胶体浓度的变化.结果表明,厌氧颗粒污泥的剪切敏感性(KSS)比好氧活性污泥高1个数量级,证明了好氧活性污泥的剪切稳定性更好.好氧活性污泥絮体在剪切下剥离的分散胶体平衡浓度(md,∞)分别随着污泥悬浊液的固体浓度(mT)和剪切强度(G)的增加而增加.AE模型的模拟结果显示,好氧活性污泥絮体样品1在剪切作用下粘附-剥离的平衡常数(Km)比样品2的高,相应的DG0adh/RT值更小,证明其在剪切作用下的粘附过程更易发生.修正AE模型可以更好地模拟不同剪切强度下污泥絮体上分散胶体的剥离过程,其不仅能够给出未施加剪切的稳定状态时因布朗运动而导致的分散胶体浓度,而且能确定与污泥絮体上分散胶体的剥离能量相关的DH/R值.模拟结果表明,好氧活性污泥絮体样品1上分散胶体的剥离需要更多的能量,剪切强度的升高对样品2的影响更加明显.活性污泥剪切稳定性的差异证明了其与污泥结构、性质以及污水处理厂运行效果之间的关系比较复杂.     

基于内外回流污泥形态参数的水质预报

水质监测是污水厂至关重要的环节。为快速、准确地获取实时水质数据，以内、外回流污泥为研究对象，通过显微镜图像结合软件分析，分别得到内、外回流污泥各自絮体的形态参数，并结合污水处理厂运行参数，采用偏最小二乘(PLS)法对内、外回流污泥絮体形态参数与好氧池出水水质指标(COD_e、BOD_e、TN_e和TP_e)进行了回归分析，建立内回流污泥回归模型(PLS1模型)和外回流污泥回归模型(PLS2模型),通过分析两个回归模型中活性污泥絮体形态参数与出水水质指标之间的相关性，比较了两个回归模型的拟合效果和预测效果。试验结果表明：PLS2模型的拟合效果和预测效果要优于PLS1模型，该模型对好氧池出水中COD_e、BOD_e、TN_e和TP_e的预测系数Q²分别为0.736、0.665、0.753、0.716;出水污染物浓度与内回流污泥絮体密实度参数呈正相关关系，而其与外回流污泥絮体密实度参数呈负相关关系。本试验建立了污...     

Fe(Ⅲ)对活性污泥絮体结构和生物絮凝作用的影响

采用序批式活性污泥法系统研究了Fe(Ⅲ)对活性污泥絮体结构和生物絮凝作用的影响，结果发现Fe(Ⅲ)降低了污泥沉降指数，同时也减弱了污泥的生物絮凝作用．对细胞外高分子(EPS)的电子能谱元素分析表明在EPS中发生了阳离子间的交换作用，Fe(Ⅲ)置换出EPS中一价和二价金属阳离子．污泥絮体的扫描电镜显示Fe(Ⅲ)使活性污泥絮体颗粒变小变密实，但是Fe(Ⅲ)与EPS之间的作用和含磷沉淀物的生成削弱了污泥颗粒形成较大生物聚集体的能力．Fe(Ⅲ)对生物絮凝作用的影响主要是通过架桥机理和藻酸盐理论来实现的，而电中和不起主要作用．     

低DO微孔曝气变速氧化沟脱氮能力恢复效果分析

活性污泥法低温运行中的污泥膨胀主要是由丝状菌引起,微丝菌(M.Parvicella)则是污泥膨胀中的优势丝状菌.针对微孔曝气变速氧化沟中试系统中因低温引起的污泥严重膨胀及其污泥硝化能力降低的问题,采取增大曝气量快速培养污泥硝化菌含量,再逐渐增加A:O比为0,0.1,0.5,1.1,1.8提高反硝化能力,从而恢复污泥脱氮能力.在恢复期间,污泥絮体中的疏水性M.Parvicella附着于反硝化产生气体上,在选择池和氧化沟表面形成浮泥,对其进行去除,以减少絮体中丝状菌含量,提高硝化菌含量及其硝化能力.同时对不同微丝菌含量的污泥絮体(沟内混合液和表面浮泥)的硝化和反硝化速率进行测定,结果表明微丝菌含量高的活性污泥其硝化能力较弱,而快速反硝化能力较强,则对慢速和内源反硝化影响不大.进一步证明M.Parvicella也是除了DO浓度,水温和负荷之外影响活性污泥硝化能力和污泥沉降性能的重要因素之一.     

Analysis of bacterial community structures in two sewage treatment plants with different sludge properties and treatment performance by nested PCR-DGGE method

The bacterial community structures in two sewage treatment plants with different processes and performance were investigated by denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） of nested polymerase chain reaction （nested PCR） amplified 16S rRNA gene fragments with group-specific primers. Samples of raw sewage and treated effluents were amplified using the whole-cell PCR method, and the activated sludge samples were amplified using the extracted genomic DNA before the PCR products were loaded on the same DGGE gel for bacterial community analysis. Ammonia-oxidizing bacterial and actinomycetic community analysis were also carried out to investigate the relationship between specific population structures and system or sludge performance. The two plants demonstrated a similarity in bacterial community structures of raw sewage and activated sludge, but they had different effluent populations. Many dominant bacterial populations of raw sewage did not appear in the activated sludge samples, suggesting that the dominant bacterial populations in raw sewage might not play an important role during wastewater treatment. Although the two plants had different sludge properties in terms of settleability and foam forming ability, they demonstrated similar actinomycetic community structures. For activated sludge with bad settling performance, the treated water presented a similar DGGE pattern with that of activated sludge, indicating the nonselective washout of bacteria from the system. The plant with better ammonium removal efficiency showed higher ammonia-oxidizing bacteria species richness. Analysis of sequencing results showed that the major populations in raw sewage were uncultured bacterium, while in activated sludge the predominant populations were beta proteobacteria.     

活性污泥工艺的多目标优化分析

研究了多目标优化方法在活性污泥工艺优化中应用的可行性,以国际水协(IWA)发布的基准仿真模型BSM1的工艺流程为对象,以出水水质、过程能耗和反应池体积的指标为优化目标,以反应池池容(5个)、混合液回流量、污泥回流量、污泥排放量、反应池氧气传质系数(3个)等11个变量为决策变量,构建了基于BSM1的多目标优化模型,并利用MatLab非支配排序遗传算法NSGA-II进行求解,获得了BSM1多目标优化模型的Pareto解.研究结果表明,在Dry进水条件下,通过将体积指标增大4.1%,可以明显改善出水水质指标(降低81.5%),能耗指标也能得到一定改善(降低13.3%);在3种进水条件(Dry,Rain,Storm)下,相对于BSM1工艺参数的缺省值,利用本研究的优化解作为工艺参数,均能不同程度改善出水水质、降低能耗.研究结果显示,在活性污泥过程不同目标之间进行权衡可以通过多目标优化方法来实现.     

PCR-DGGE技术在城市污水化学生物絮凝处理中的特点

通过PCR-DGGE等分子生物学技术可以不经过常规培养直接从活性污泥和生物膜样品中提取DNA,对16Sr DNA V3区进行PCR扩增,结合DGGE(变性梯度凝胶电泳),从而分析活性污泥与生物膜中微生物种群结构.研究证实,活性污泥培养前后微生物种群结构发生很大的改变.同时对2种污水处理工艺中微生物种群结构进行了对比研究,对同一反应器不同位置微生物分布以及不同工况下的微生物种群结构进行了初步探讨.测定了活性污泥中部分菌种的16S rDNA V3区片段序列,通过NCBI(美国国立生物技术信息中心)基因库比对,初步确定细菌的属.结果显示,PCR-DGGE结合测序技术是一种完全可行的快速进行环境学样品微生物研究的分析方法.     

细胞自动机模拟活性污泥法污水处理过程

从活性污泥法污水处理过程的微观机理出发,建立了污水处理过程的二维细胞自动机模型,并进行仿真实验.结果表明：建立的细胞自动机模型能够实现污水处理过程的动态可视化,复现出了污水中有机物被吸附、降解及微生物生长、繁殖和衰亡的过程;仿真中还讨论了污泥颗粒粒径、有机物分子半径、温度和污泥浓度等因素对模拟结果的影响,因素灵敏度分析...     

Cost-performance analysis of nutrient removal in a full-scale oxidation ditch process based on kinetic modeling

A full-scale oxidation ditch process for treating sewage was simulated with the ASM2d model and optimized for minimal cost with acceptable performance in terms of ammonium and phosphorus removal. A unified index was introduced by integrating operational costs (aeration energy and sludge production) with effluent violations for performance evaluation. Scenario analysis showed that,in comparison with the baseline (all of the 9 aerators activated), the strategy of activating 5 aerators could save aeration energy significantly with an ammonium violation below 10%. Sludge discharge scenario analysis showed that a sludge discharge flow of 250–300 m3/day (solid retention time (SRT), 13–15 days) was appropriate for the enhancement of phosphorus removal without excessive sludge production. The proposed optimal control strategy was: activating 5 rotating disks operated with a mode of "111100100" ( "1"represents activation and "0" represents inactivation) for aeration and sludge discharge flow of 200 m3/day (SRT, 19 days). Compared with the baseline, this strategy could achieve ammonium violation below 10% and TP violation below 30% with substantial reduction of aeration energy cost (46%) and minimal increment of sludge production (< 2%). This study provides a useful approach for the optimization of process operation and control.     

云贵高原湖区湖泊营养物生态分区技术方法研究

提出一种基于主成分分析、聚类分析、判别分析和空间自相关的分区模型,用于对云贵高原湖区湖泊营养物生态分区的研究.首先运用主成分分析方法对众多指标进行了降维综合处理,产生彼此互补相关又能综合反映湖区情况的4个新指标,累计贡献率达到93.69%,具有充分的代表性,构建了云贵高原湖区湖泊营养物生态分区指标体系.在此基础上,根据各区域新指标值,结合聚类模型初步将湖泊流域分为5类,再利用判别分析完成非湖泊流域的类别判别,最后运用空间自相关分析方法,按聚类结果进行全局自相关分析,Moran’sI为0.320,且检验值Z值为68.2,远大于临界值(显著水平1%所对应的临界值2.58),表明聚类结果与空间位置具有显著相关性,之后运用局部自相关对区域各因素的主成分综合得分的空间分布格局进行了量化分析,揭示了零散分类区块在空间地域分布上的关联和差异,根据关联结果完成最终的分区.结果表明,利用此分区模型可以尽量避免人为因素,得到更为客观的分区结果,具有良好的适应性和可行性,可为探索适合我国湖泊营养物生态分区的指标体系和分区技术方法,完成全国湖泊营养物生态分区和科学地制定我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准提供技术支持.     

混凝气浮-好氧颗粒污泥膜生物反应器处理造纸厂废水

以普通絮状活性污泥作为接种污泥,在膜生物反应器中采用序批式方法培养好氧颗粒污泥,得到含好氧颗粒污泥的膜生物反应器。采用该反应器处理南昌市某造纸厂亚胺制浆法造纸废水,COD、氨氮、TN、TP去除率分别达90%、94%、93%、92.5%,出水达GB 3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》和GB 8978—2002《污水综合排放标准》一级B排放标准。     

倒置A^2／O工艺出水指标预测和评价方法的研究

研究了用一种简单的静态物理模型取代复杂的数学动态模型,实现对实际污水处理效果的实时预测及评价的方法。应用国际水协（IWA）GPS-X模拟软件中的ASM2d模型,建立了不同进水水质和不同运行参数条件下倒置A^2／O工艺出水TSS、COD、TN、NH4^＋-N、TP和溶解性磷酸盐浓度的数据库,结果表明,该数据库可以对倒置A^2／O工艺出水指标进行预测。以预测的出水指标和实际出水指标之间的差值为指标因素,采用专家打分法确定指标权重,通过对指标的分级界定建立因素指标的隶属函数,最后运用模糊综合评判的方法实现了对倒置A^2／O工艺处理效果的评价,建立了倒置A^2／O工艺处理效果的数学模型。