Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理对活性污泥脱水性能的影响

为研究Fe~0/Fe_3C@CS激发过一硫酸盐(PMS)调理对活性污泥脱水性的影响,采用单因子实验法确定了调理的最佳投药量以及该投药量下调理前后污泥胞外聚合物(EPS)中有机物含量及分布变化。结果表明:当Fe~0/Fe_3C@CS与PMS投加量分别为35.9 mg·g~(-1)(以TSS计)和0.43 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥的抽滤含水率下降至69.45%;调理过程对污泥紧密附着(TB-EPS)与松散附着层(LB-EPS)有破解作用,部分多糖和蛋白质迁移至黏液层,使得黏液层多糖和蛋白质的含量分别从0.12 g·g~(-1)、2.9 mg·g~(-1)升高至0.15 g·g~(-1)、7.75 mg·g~(-1)。腐殖酸从细胞相被释放至TB-EPS和LB-EPS中,其中TB-EPS腐殖酸含量由1.51 mg·g~(-1)升高至3.09 mg·g~(-1)。此外,调理后LBEPS和TB-EPS中的酪氨酸和微生物副产物被降解或迁移至黏液层,污泥EPS中总荧光强度由调理前的760.26×10~7 AU·nm~2降低至调理后的38.43×10~7 AU·nm~2,其中,LB-EPS的总荧光强度降至0.344 2×10~7 AU·nm~2,有利于污泥脱水性能的提高。调理后各典型有机物的荧光强度占比变化不同,其中酪氨酸的占比增加,而微生物副产物的占比下降。Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理可有效提高活性污泥的脱水性能。     

脉冲曝气活性污泥胞外聚合物的产生特性及其与脱氮效率的关系

为探讨脉冲曝气活性污泥胞外聚合物(EPS)的产生特性及其与脱氮效率的关系,研究了在脉冲曝气装置中曝气时间5 min及停曝时间10 min的条件下,松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)与紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)的变化规律,并分析EPS与脱氮效率之间的关系。结果表明:脉冲曝气活性污泥LB-EPS的含量低于TB-EPS含量,且随着脉冲驯化的进行,EPS的含量持续增长。三维荧光图谱(3D-EEM)分析表明脉冲曝气的LB-EPS的色氨酸荧光峰产生红移,TB-EPS的色氨酸荧光强度增大,说明了脉冲曝气驯化过程导致了活性污泥胞外聚合物中色氨酸蛋白类物质含量呈增加趋势。对比研究表明:脉冲曝气氨氮(NH_4~+-N)去除率在80%左右,与连续曝气相近;而总氮(TN)去除率在50%左右,高于连续曝气20%。脉冲曝气下,EPS对于脱氮有抑制作用,EPS与NH_4~+-N及TN的去除率之间呈负相关的关系,LB-EPS与TN去除率之间负相关;TB-EPS与NH_4~+-N去除率负相关且关系显著。     

纳米氧化钨对序批式反应器活性污泥脱氮性能和胞外聚合物的影响

采用序批式反应器(SBR),研究了不同浓度氧化钨(WO₃)纳米颗粒(NPs)对SBR中活性污泥脱氮性能以及胞外聚合物(EPS)的影响。结果表明,10 mg/L WO₃ NPs(WO10)对SBR脱氮性能没有影响,而100 mg/L的WO₃ NPs(WO100)降低了比硝酸盐和比亚硝酸盐还原速率,最终导致出水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的积累。WO10对EPS含量和组成无显著影响,但是WO100显著增加了松散结合型EPS(LB-EPS)和EPS中多糖的含量。傅立叶红外光谱(FTIR)结果显示,WO10仅对LB-EPS中官能团有影响,而WO100对LB-EPS和紧密结合型EPS(TB-EPS)的官能团都产生了不同程度的影响。—OH、C=O以及C—O—C等官能团参与EPS和WO₃ NPs之间的相互作用。进一步分析也发现,WO₃ NPs改变了EPS中蛋白质的二级结构组成,进而影响了活性污泥的絮凝能力。     

污泥脱水性能的关键影响因素研究

针对目前污泥脱水性能影响因素不明的问题,研究通过对SBR在7种运行工况条件下活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的提取和测试,并采用SPSS软件分析,探讨MLVSS/MLSS、胞外蛋白质/胞外多糖、胞外蛋白质含量、胞外多糖含量、EPS总含量对污泥脱水性能的影响。研究结果表明,MLVSS/MLSS、胞外蛋白质/胞外多糖是影响污泥脱水性能的关键因素,并建立了脱水污泥含水率和污泥结合水含量的影响因素模型:脱水污泥含水率=0.229×(MLVSS/MLSS)+0.023×(胞外蛋白质/胞外多糖)+0.539、污泥结合水含量=2.876×(MLVSS/MLSS)+0.335×(胞外蛋白质/胞外多糖)-0.012,通过对7个城市污水厂污泥脱水性能测试比较表明,模型对脱水污泥含水率和污泥结合水含量预测值相对误差分别在±1%和±5%以内,对污泥脱水性能预测效果良好。     

电渗透耦合Fe2+-过硫酸钠污泥脱水过程中EPS的变化特性

为了考察电渗透耦合Fe~(2+)-过硫酸钠污泥深度脱水的机制,采用自制装置对市政污水处理厂的污泥进行了脱水研究。系统研究了在不同电压梯度、机械压力、过硫酸钠投加量、Fe~(2+)与过硫酸钠比例、阴阳极间距等操作条件下,污泥中胞外聚合物(EPS)的组成及分布对污泥脱水效果的影响。结果表明,电渗透耦合Fe~(2+)-过硫酸钠可以改善污泥的脱水效果,过硫酸钠经过Fe~(2+)和热活化作用产生的硫酸根自由基对污泥中EPS的破坏作用明显,从而造成EPS特性改变。其中,紧密型胞外聚合物(TB-EPS)中的蛋白质和多糖、松散型胞外聚合物(LB-EPS)中的蛋白质及各层EPS中的蛋白质/多糖与污泥脱水效果存在显著相关性;黏性胞外聚合物(S-EPS)和LB-EPS中的多糖与污泥脱水效果存在显著相关性。TB-EPS、LB-EPS及其中含有的蛋白质和多糖含量是影响污泥电渗透耦合Fe~(2+)-过硫酸钠脱水效果的主要因素。     

复合腐殖生物活性填料对活性污泥沉降性能的影响

为了考察复合腐殖生物活性填料对活性污泥沉降性能的影响,通过内置填料、外置填料和对照组SBR污水处理工艺的对比运行,对3组反应器的运行效能、沉降性能、胞外聚合物和微生物群落分布进行了研究。结果表明:投加复合腐殖生物活性填料的SBR反应器相比对照组SBR反应器可加强氮、磷的去除效能,改善活性污泥的沉降性能;通过胞外聚合物分析,发现内置填料和外置填料活性污泥的胞外聚合物(多糖和蛋白质)含量一直低于对照组的;3个微生物群落主要分布在Saprospiraceae、Rhodocyclaceae、Comamonadaceae、Flavobacteriaceae、env.OPS_17、Spirochaetaceae等6个科内;内置填料微生物群落(8.09%)和外置填料微生物群落(2.86%)中的Saprospiraceae,要比对照组微生物群落(29.82%)的比例高,表明通过复合腐殖生物活性填料的作用,Saprospiraceae类群减少,胞外聚合物分泌降低,活性污泥沉降性能得到增强,这与反应器实际运行效果和胞外聚合物分析研究内容一致。     

磺胺和四环素类抗生素对活性污泥性能的影响简

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。     

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。     

城市污水生物处理过程中SMP与EPS的光谱特性和荷电特征

通过研究城市污水生物处理过程中可溶性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)的光谱特性和荷电特征,进ー步阐明城市污水生物处理各阶段SMP和EPS的结构特征。结果表明:污水生物处理过程中SMP主要含有低激发波长类色氨酸和类腐殖酸,可能还含有高激发波长类色氨酸和类富里酸其中类腐殖酸物质在此过程中逐渐被降解。紧密黏附型胞外聚合物(TB-EPS)与松散附着型胞外聚合物(LB-EPS)主要含有类色氨酸、类富里酸和类腐殖酸。此外LB-EPS和TB-EPS还分别含有低激发波长类色氨酸和另一种类腐殖酸(λ_(Ex)/λ_(Em)=(420±425)nm/(470±475)nm)。SMP、LB-EPS和TB-EPS的荧光指数分别为1.78±2.13,1.57±1.68,1.21±1.40其来源分別主要是生物来源、生物来源和陆源、陆源。且LB-EPS的荧光指数在厌氧处理阶段降低表明其所含腐殖质的芳香性增强TB-EPS则相反。三者的Zeta电位值在-11~-24 mV内,且其绝对值随生物处理进行而降低其中TB-EEPS的Zeta电位值变化相对较小。     

制革废水处理过程中微生物代谢产物特征及铬分布的解析

制革废水生化处理后的出水仍残留低浓度的铬,为揭示微量铬在活性污泥胞外聚合物(EPS)中的分布及胞外聚合物在生物处理过程中的转化,通过改良热提取法提取生物处理过程中EPS和SMP,测定各组分中多糖、蛋白质、总铬等含量,分析制革废水生物处理中EPS组分的特征、金属铬的分布和EPS各组分含量。结果表明:一级生物处理中EPS的蛋白质和多糖含量均逐渐降低,二级生物处理中EPS含量增加,活性污泥SMP与邻近沉淀池出水组分及溶解性有机物含量具有较强的相似性;铬在不同来源污泥EPS中的分布存在差异,污泥表面吸附及EPS对铬的络合富集、EPS的水解及代谢组分外排的行为均影响铬的迁移;通常,水体中铬首先被S-EPS吸收,经LB-EPS运输渗透至TB-EPS中储存。根据Pearson分析结果,总铬的分布与胞外聚合物中PS/PN及PS含量呈显著正相关(P0.01)。以上研究结果可为制革废水铬排放总量控制和深度处理提供参考。     

污泥转移SBR工艺污泥膨胀及恢复过程中EPS的动态变化

采用新型脱氮除磷工艺-污泥转移SBR处理生活污水,主反应器因长时间处于低污泥负荷0.09~0.15 kg·(kg·d)~(-1),引起了丝状菌污泥膨胀;通过采取提高进水负荷及静态进水等方式,提高主反应器内的污泥负荷0.21~0.39kg·(kg·d)~(-1)使其污泥膨胀得以控制及恢复。考察在此过程中,EPS的变化对活性污泥沉降性能的影响。结果表明在污泥膨胀及恢复过程中PS/PN与SVI值呈明显正相关性,R~2分别为0.886 7、0.867 3;在污泥膨胀时EPS总量与SVI值呈正相关性;在恢复过程中,EPS总量与SVI值之间线性相关性不强。影响活性污泥沉降性能的关键因素是EPS中多糖与蛋白质的相对含量。     

污水厂活性污泥荧光物质的温度敏感性

三维荧光分析污泥具有简单、直观和信息量大等优点,如果能找到一种敏感且与污泥联系密切的荧光物质,就能分析图谱波峰变化趋势得出污泥活性的信息。利用三维荧光技术对不同污水厂活性污泥荧光物质的温度敏感性进行研究。多次采集4个污水厂曝气池活性污泥并提取荧光物质,通过荧光图谱波峰变化、方差分析和代表物质荧光强度分别发现:1)胞内有机物质IOM、紧密结合型胞外聚合物TB-EPS、松散型胞外聚合物LB-EPS、溶解性有机物DOM对外界温度敏感程度不同,四类物质对外界温度变化敏感性排序是TB-EPSIOMLB-EPSDOM。2)4个污水厂DOM腐殖酸的荧光强度大小顺序为:难降解污水厂(SAW)县城污水厂(HY)城市污水厂(SIW、WW)。通过敏感性物质变化趋势和腐殖酸荧光强度指示污水厂活性污泥状态,从而对污水厂运行提供技术指导。     

PACT工艺处理PAM生产废水的实验研究

采用粉末活性炭活性污泥工艺(PACT)处理经凹凸棒土预处理后的聚丙烯酰胺(PAM)生产废水。实验考察了粉末活性炭(PAC)的投加对活性污泥处理系统的影响,并探讨了PAC投加量、曝气时间、水力停留时间等参数对降解反应的影响。结果表明:PAC的投加能提高水中溶解氧的利用率,改善污泥沉降性能,增强活性污泥系统对有机物的去除效果;在PAC投加量500 mg/L、曝气10 h的条件下,PACT工艺对PAM生产废水的处理效果良好,COD的去除率为80.8%,BOD5去除率为83.8%,丙烯酰胺(AM)去除率为84.2%。     

SBR中纳米氧化锌和四环素复合投加系统对污泥胞外聚合物的影响

为研究氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)和四环素(TC)对SBR系统内活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的响应变化,在模拟室外光照条件下,考察了递增浓度ZnO-NPs和TC单独或复合投加方式下对EPS中蛋白质和多糖的影响。结果表明:ZnO-NPs、TC和复合投加系统中EPS的蛋白质含量均明显高于多糖,在各系统中,低浓度的投加量对蛋白质和多糖的含量改变无明显影响;随着浓度的递增和反应周期的延长,相比于空白组,ZnO-NPs系统中的蛋白质和多糖含量分别下降了33.58%和64.75%;TC和复合投加系统中蛋白质含量分别升高了57.86%、68.58%,多糖含量分别下降了43.60%和40.38%,且2个系统蛋白质和多糖含量变化趋势相似,因此,判断复合投加系统可能受TC影响较大。FT-IR分析显示,ZnO-NPs、TC和复合投加系统主要对EPS中蛋白质和多糖中的—OH、—NH_2、C==O、C—OH及C—O产生影响。3DEEM分析表明,EPS中蛋白质基团受到主要影响。该研究可为纳米颗粒和抗生素共存情况下对污泥EPS的影响提供依据。     

好氧污泥强化造粒过程中EPS的分布及变化规律

通过在好氧颗粒污泥生长前期投加混凝剂的方式,考察混凝剂的投加对颗粒生长的影响,用三维荧光光谱法分析胞外多聚物(EPS)在颗粒生长过程中的变化规律及其与污泥特性的相关性。结果表明,强化造粒条件下的污泥完全颗粒化的时间比对照组提前12 d,其强度和比重也分别比对照组高出2.05%和0.032。对各形态EPS三维荧光光谱分析,发现生长期松散型胞外多聚物(LB-EPS)的峰点为溶解性微生物代谢产物,及少量的芳香蛋白类物质和腐殖酸类物质,颗粒成熟后溶解性微生物代谢产物和蛋白类物质的荧光强度均减小,腐殖酸类物质消失,而溶解型胞外多聚物(S-EPS)和紧密型胞外多聚物(TB-EPS)的峰点及强度在两阶段无明显变化。在颗粒生长过程中,LB-EPS中的蛋白质含量随颗粒生长逐渐升高,颗粒成熟后逐渐降低至稳定,而多糖含量基本保持在1~5 mg/g MLSS。与S-EPS、TB-EPS相比较,LB-EPS和污泥颗粒化有密切关系,且与SVI呈正相关性(相关系数r=0.812),与相对疏水性呈负相关性(相关系数r=-0.973)。     

A/O-MBR中MLSS浓度对污泥性能及膜通量的影响

采用国产聚丙烯中空纤维帘式膜组件,进行了A/O-MBR系统处理生活污水的实验研究,主要探讨了系统中污泥浓度(MLSS)与膜通量变化过程的关系。实验结果表明,MLSS由3 805 mg/L升高到6 912 mg/L时,污泥混合液胞外聚合物(EPS)由43 mg/g VSS增加到81 mg/g VSS,EPS中多糖与蛋白质的比例从0.87增加到1.08。同时,污泥相对疏水性(RH)的降低与Zeta电位的升高也在一定程度上共同促进了膜污染速率的上升。实验条件下,当运行时间为60 d左右,MLSS升高至6 200 mg/L时,跨膜压差上升迅速,膜组件清洗周期由初始的22 d缩短为11 d。A/O-MBR中由于MLSS浓度变化而导致的活性污泥混合液特性的变化,是影响膜通量变化的重要原因。     

不同有机物对混凝过程和余铝的影响

为了考察不同有机物对混凝过程的影响,针对腐殖酸(HA)和牛血清蛋白(BSA)2种有机物,研究了其在不同有机物含量(以DOC计),不同混凝剂(氯化铝(AlCl3)、聚铝十三(Al13)),不同pH值条件下混凝实验沉后水的总铝(TA)、总溶铝(TDA)以及不同混凝条件下形成的絮体情况,结果表明,不同有机物对沉后水中的余铝含量有重要的影响,在相同的混凝条件下腐殖酸体系产生较高的余铝.当使用AlCl3做混凝剂时,对腐殖酸和蛋白质体系而言,沉后水余铝浓度均随DOC含量的升高而上升;而使用Al13作为混凝剂时,腐殖酸体系的混凝沉后水中的余铝随有机物含量的升高而升高.当pH值高于7.0,DOC浓度高于4.0 mg/L时,总溶铝占总铝的比例达到90％以上,此时pH值对溶解态余铝的含量无明显的影响.腐殖酸和蛋白质的混合体系与其任一单独体系相比,混凝过程中会形成具有较大强度因子和恢复因子的絮体,且混合比接近1∶1时,混凝出水总溶铝达到最低.絮体的破碎与再生长受搅拌强度的影响较大,当破碎强度提高到100 r/min以上时,絮体粒径出现明显的下降.相比而言,AlCl3形成的絮体拥有更大的强度因子,而Al13形成的絮体拥有更大的恢复因子.     

污泥干化冷凝水水质特征分析

随着我国污泥产量的急剧增加,污泥干化冷凝水的产量也在快速增加.由于污泥干化冷凝水其独特的水质特征,专门针对此类冷凝水的生物处理技术目前还非常不成熟.本研究以污泥导热干化冷凝水为研究对象,分析了其主要的水质特征,并结合实际运行结果,对污泥干化冷凝水的生物处理给出建议.分析结果显示,污泥干化冷凝水pH为5.3左右,氨氮、挥发性脂肪酸(VFA)、COD浓度分别为(1 130 ±320)mg/L、(6 840±1 150)mg/L、(13 810±3 280)mg/L,属于高浓度有机废水.同时,冷凝水中宏量元素和微量元素非常缺乏,会严重影响活性污泥的正常代谢以及沉降性能,通过补加缺乏元素或配比适量生活污水,活性污泥性能可得到明显改善.     

添加霍甫水丝蚓对活性污泥系统运转效能及微型动物群落结构的影响

研究了实验室模拟条件下添加霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)对活性污泥水处理系统的影响.实验设对照组和实验组各一个,各设3个平行缸,实验组每缸添加水丝蚓100条,每个批次的实验周期为20 h,循环7d.结果显示,实验组和对照组的出水COD去除率分别为(69.6±1.7)％和(67.9±2.5)％,两者无显著差异；实验组和对照组的活性污泥沉降比SV(％)分别为(16.39±0.30)％和(16.98±0.46)％,活性污泥浓度MLSS分别为(2.48±0.16)g/L和(2.61±0.12)g/L,活性污泥指数SVI分别为(66.35±3.51)和(65.19±2.57)mL/g,两组的SV和MLSS差异显著,说明添加水丝蚓在短期内起到减少污泥量、提高污泥沉降性能的作用.添加霍夫水丝蚓短期内不影响微型动物的种类组成,但使原生动物总密度下降.实验组和对照组污泥生物指数SBI均为7,质量等级为Ⅱ.上述结果可为剩余污泥减量化应用提供参考依据.     

活性污泥絮凝沉降速率计算方法研究

污水处理厂二沉池的运行效率受活性污泥沉降行为的影响十分显著,由于缺少有效的监测手段,有关活性污泥絮凝沉降速率的研究开展较少。基于固体一维通量的连续性方程,提出了一种计算活性污泥絮凝沉降速率的新方法。结果表明:活性污泥的絮凝沉降速率随着沉降柱深度的加深而增加,随絮凝沉降时间的增加而减小;活性污泥初始浓度和离子强度对絮凝沉降速率有很大影响,当活性污泥初始质量浓度从195mg/L增加到815mg/L时,最大絮凝沉降速率可从4.6cm/min增大到12.8cm/min;铝盐投加量从0mg/L增加到20mg/L时,最大的絮凝沉降速率可从3.9cm/min增大到10.1cm/min。